Разработка трехмерной детали в программном комплексе КОМПАС–3D

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Переворотом в промышленном проектировании стало применение в конструировании трехмерной графики. Сначала в строительстве, потом в тяжелом машиностроении, а за ними и в других отраслях начали активно искать применение возможностям объемной компьютерной графики. Нельзя сказать, что переход на трехмерную графику был безболезненным. Во-первых, из-за требований стандартов (ГОСТ, СНИП и т.п.), касающихся только плоской графики и, во-вторых, из-за негибкости мышления многих инженеров, упрямо отталкивающих все новое. Однако другого пути не было. Проектная организация, активно использующая современные системы автоматизированного проектирования (САПР) и расчетные комплексы, успевала выполнить и представить несколько полноценных решений определенного проекта, тогда как за то же время другая организация, не применяющая САПР, едва ли успевала подготовить один эскизный проект. Кроме лучшего визуального представления проектируемых изделий, 3D-графика на порядок повышает точность проектирования особенно сложных (составных) объектов, позволяет легко редактировать трехмерную модель. Ассоциативная связь, устанавливаемая в инженерных 3D-системах между моделью изделия, его чертежами, а также документацией на изделие (например, спецификацией), позволяет при внесении изменений в 3D-модель автоматически отобразить все эти изменения в других документах, связанных с моделью. Именно за счет этого и достигается колоссальная экономия времени и затрат труда на проектирование. Дальнейшее развитие САПР дало возможность собрать воедино все данные о проектируемом объекте в системах управления жизненным циклом и инженерными данными, а также гибко управлять этими данными в зависимости от потребностей каждого конкретного предприятия. Другой ветвью развития компьютерных систем для проектирования являются инженерные расчеты. Этот класс программ начал бурно развиваться с появлением 3D в конструировании и на данный момент очень востребован. Трехмерное представление напряжений от действующих нагрузок, трехмерное распределение (поле) температур прочностной, кинематический, динамический анализ и многое другое стали доступны инженеру, использующему такие системы. Очень многие расчеты, которые ранее едва ли можно было выполнить или которые требовали суперквалифицированных специалистов, сейчас легко решаются с помощью таких приложений.

1. Рассечение детали

Предварительная настройка системы Операционная система хранит документы на носителях данных в виде файлов. Любой файл должен иметь имя. Обычно имя файла задает пользователь. Для документов КОМПАС в качестве имен файлов удобно использовать сочетание Обозначение -- Наименование детали. Эти данные конструктор может записать непосредственно в файл трехмерной модели. Затем эти данные автоматически передаются в чертежи и спецификации. Кроме того, система может автоматически составить из них имя файла. Для этого нужно выполнить на стройку. Вызовите команду Сервис -- Параметры.

В окне Параметры откройте вкладку Новые документы. В дереве настройки укажите «ветвь» Имя файла по умолчанию. В правой части окна включите опцию Обозначение + наименование Азбука КОМПАС3D.

Графа Масштаб основной надписи графических документов (чертежей) по умолчанию содержит значение масштаба -- 1:1. Его можно изменить, вручную отредактировав текст в ячейке или сделав в основной надписи ссылку на масштаб нужного вида. Можно настроить систему таким образом, чтобы графа Масштаб основной надписи заполнялась автоматически. Откройте «ветви» Графический документ -- Параметры документа -- Вид. Включите опцию Создавать ссылку на масштаб в основной надписи. Нажмите кнопку ОК.

Рис. 1. Создание файла детали

Для создания новой детали вызовите команду Файл -- Создать или нажмите кнопку Создать на панели Стандартная. В окне Новый документ укажите тип создаваемого документа Деталь и нажмите кнопку ОК.

Рис. 2

На экране появится окно новой детали. Выбор начальной ориентации модели На панели Вид нажмите кнопку списка справа от кнопки Ориентация и укажите вариант Изометрия XYZ.

Рис. 3

Определение свойств детали Для входа в режим определения свойств детали щелкните правой клавишей мыши в любом пустом месте окна модели. Из контекстного меню выпол ните команду Свойства модели.

Рис. 4

Ввод обозначения, наименования и выбор цвета детали Выполните двойной щелчок мышью в поле Обо значение на Панели свойств.

Рис. 5

Щелкните в поле Базовое обозначение и введите обозначение детали АБВ.01. Щелкните мышью в поле Наименование и введите наименование детали Вилка. Раскройте список Цвет и определите цвет детали.

Выбор материала из списка материалов. Для определения материала, из которого изготовлена деталь, откройте вкладку Параметры МЦХ. На панели Материал нажмите кнопку Выбрать из списка материалов.

Рис. 6

В окне Плотность материалов раскройте «ветвь» Чугуны и укажите марку материала.

Рис. 7

Для выхода из режима определения свойств детали с сохранением данных нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления.

Сохранение файла модели Обратите внимание на заголовок окна -- в нем показано имя модели по умолчанию [Деталь БЕЗ ИМЕНИ1]. Новый документ нужно сохранить на носитель данных в определенную папку и присвоить ему имя. Нажмите кнопку Сохранить на панели Стандартная. Убедитесь, что поле Имя файла заполнено данными из свойств модели.

Нажмите кнопку Сохранить -- документ будет за писан на диск.

Рис. 8

В окне Информация о документе просто нажмите кнопку ОК. Поля этого окна заполнять необязательно.

Рис. 9

Обратите внимание на то, как изменились заголовок окна системы и закладка документа -- теперь в них показано определенное имя детали.

2. Создание основания детали

Привязки.

За основание детали чаще всего принимают тот ее элемент, к которому удобнее добавлять все прочие элементы. Часто такой подход повторяет технологический процесс изготовления детали.

В детали Вилка за основание удобнее взять прямоугольную пластину со скругленными углами. Ее эскиз будет размещен на фронтальной плоскости.

Рис. 10

Построение основания начинается с создания его плоского эскиза. Как правило, для построения эскиза основания выбирают одну из стандартных плоскостей проекций.

Выбор плоскости для построения эскиза основания не влияет на дальнейший порядок построения модели и ее свойства. От этого зависит положение детали в пространстве при выборе одной из стандартных ориентаций.

В Дереве модели раскройте «ветвь» Начало координат щелчком на значке «+» слева от названия ветви, и укажите Плоскость XY (фронтальная плоскость). Пиктограмма плоскости будет выделена цветом.

Рис. 11

Нажмите кнопку Эскиз на панели Текущее состояние. Система перейдет в режим редактирования эскиза, Плоскость XY станет параллельной экрану.

Рис. 12

Изображение в эскизе должно подчиняться определенным правилам.

Контур в эскизе всегда отображается стилем линии Основная (синие линии). Контуры в эскизе не должны пересекаться и не должны иметь общих точек. Ниже показаны примеры ошибок, связанных с нарушением последнего условия.

Кроме общих требований, существуют дополнительные требования, предъявляемые к эскизам конкретных операций. Нажмите кнопку Прямоугольник на панели Геометрия. Начертите небольшой прямоугольник так, чтобы точка начала координат эскиза оказалась внутри прямоугольника. Для построения достаточно указать две точки на любой из диагоналей, например, точки 1 и 2.

Использование привязок Привязки -- механизм, позволяющий точно задать положение курсора, выбрав условие его позиционирования (например, в ближайшей характерной точке объекта, в его середине, на пересечении двух объектов и т.д.). Управлять привязками удобно с помощью специальной панели Глобальные привязки. Вызовите команду Вид -- Панели инструментов.

В Меню панелей укажите Глобальные привязки. На экране появится панель Глобальные привязки.

«Перетащите» панель мышью за заголовок на свободное место над окном документа.

3. Глобальные и локальные привязки

В КОМПАС3D есть две группы привязок: глобальные и локальные.

Глобальные привязки выполняются во время черчения непрерывно. Просмотреть привязки, разрешить или запретить выполнение определенных из них, можно с помощью списка кнопки Привязки на панели Текущее состояние.

Нажатие самой кнопки Привязки позволяет отключать действие всех глобальных привязок, а затем включать их вновь в прежнем составе.

Кроме того, управлять глобальными привязками можно с помощью инструментальной панели Глобальные привязки.

Локальные привязки выполняются во время черчения пользователем из контекстного меню, вызываемого щелчком правой кнопкой мыши. Их приоритет выше, чем приоритет глобальных привязок, и выполняются они лишь при указании одной (текущей) точки или геометрического объекта.

Нажмите кнопку Отрезок на панели Геометрия. Постройте диагональ прямоугольника -- с помощью привязки Ближайшая точка укажите две вершины прямоугольника. Для этого подведите курсор к вершине прямоугольника. На экране отобразится название привязки, а в указанной точке появится значок, свидетельствующий о срабатывании привязки. Нажмите левую кнопку мыши -- точка, отмеченная значком, будет зафиксирована. Аналогично укажите вторую вершину.

Нажмите кнопку Прервать команду на Панели специального управления. Измените стиль линии диагонали с Основная (синяя линия) на Тонкая (черная линия) способом, о котором рассказано ниже.

Изменение стиля геометрических объектов.

Изменить стиль геометрического объекта или объектов, уже существующих в эскизе, можно разными способами. Самый простой заключается в следующем:

Прекратите работу текущей команды щелчком на кнопке Прервать команду на Панели специального управления в левом нижнем углу экрана. Щелчком левой кнопки мыши выделите объект. Если нужно выделить несколько объектов, указывайте их при нажатой клавише <Shift> на клавиатуре. В появившейся Контекстной панели откройте список стилей линий и укажите нужный стиль.

Щелчком левой кнопки мыши в любом пустом месте эскиза отмените выделение объекта.

Диагональ прямоугольника необходима для его правильного размещения в эскизе.

В то же время, она не должна участвовать непосредственно в создании элемента -- это будет нарушением одного из основных требований к эскизам. Изменение стиля линии решает эту проблему, так как при построении учитываются только основные (синие) линии.

На панели Глобальные привязки отключите привязку Выравнивание, включите привязки Середина и Угловая.

Нажмите кнопку Объединить точки на Расширенной панели команд параметризации точек панели Параметризация.

С помощью привязки Ближайшая точка укажите начало координат эскиза и среднюю точку на диагонали прямоугольника -- центр прямоугольника переместится в точку начала координат.

Нажмите кнопку Авторазмер на инструментальной панели Размеры.

Укажите мишенью верхний горизонтальный отрезок, задайте положение размерной линии.

Постройте вертикальный размер и присвойте ему значение 56 мм.

Зачем в эскизе вспомогательная диагональ?

Деталь имеет продольную и горизонтальную симметрию, поэтому важно правильно расположить прямоугольник в эскизе.

Система позволяет создавать и поддерживать симметрию элементов относительно плоскостей. Стандартные плоскости проекций пересекаются в общей точке, которая в пространстве модели представлена символом начала координат модели. Проекция этой точки в текущем эскизе представлена фиксированной точкой -- символом начала координат эскиза.

Необходимо добиться, чтобы центр прямоугольника всегда совпадал с началом координат эскиза. Тогда Плоскость ZY будет проходить через середину детали в продольном направлении, а Плоскость ZX -- в горизонтальном. Эти плоскости позднее можно использовать для построения симметричных элементов

Закройте эскиз. Для этого нажмите кнопку Эскиз еще раз. Нажмите кнопку Операция выдавливания на панели Редактирование детали.

Введите с клавиатуры число 16. Значение попадет в поле Расстояние 1 на Панели свойств. Это результат работы режима Предопределенного ввода параметров.

4. Предопределенный ввод параметров

Порядок ввода параметров, не являющихся координатами точек (длина, угол, расстояние, наименование и т.п.), для различных объектов определен заранее и хранится в системе. Поэтому значение, введенное с клавиатуры во время создания или редактирования объекта, сразу воспринимается системой как значение предопределенного параметра и заносится в предопределенное поле. Чтобы отказаться от введенного значения, необходимо нажать клавишу <Esc>, а чтобы зафиксировать и перейти к следующему предопределенному полю -- <Enter>. При указании точки или объекта в окне документа фиксация введенного значения и переход к следующему параметру происходят автоматически. Нажмите клавишу <Enter> для фиксации значения.

Нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления -- система построит основание детали.

При создании и редактировании операций на фантоме элемента отображаются числовые параметры операций и размеры эскизов (если они созданы в эскизах) в виде линейных и угловых размеров. Для изменения значения параметра операции или размера эскиза можно изменить значение соответствующего размера двойным щелчком мыши на его значении.

Отображение на экране размеров и обозначений в модели настраивается в диалоге Отображение размеров и обозначений. Диалог появляется на экране после вызова команды Сервис -- Параметры -- Система -- Редактор моделей -- Размеры и обозначения.

Добавление материала к основанию.

Указание объектов в окне модели.

При указании вершин, ребер, осей, граней и плоскостей в окне модели происходит динамический поиск объектов: при прохождении курсора над объектом этот объект подсвечивается, а курсор меняет свой внешний вид.

Нажмите кнопку Операция выдавливания на панели Редактирование детали. На Панели свойств раскройте список Направление и укажите вариант Обратное направление.

Введите с клавиатуры число 16. Значение попадет в поле Расстояние 2 на Панели свойств. Нажмите клавишу <Enter> для фиксации значения. Нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления.

Создание правой проушины Укажите грань и нажмите кнопку Эскиз.

Нажмите кнопку Прямоугольник на панели Геометрия. С помощью привязки Ближайшая точка укажите вершину 1 детали как первую вершину прямоугольника Вершину 2 укажите произвольно.

Нажмите кнопку Окружность на панели Геометрия. С помощью привязки Ближайшая точка укажите точку 1 центра окружности в середине вертикального отрезка С помощью привязки Ближайшая точка укажите точку 2, через которую должна пройти окружность.

Нажмите кнопку Усечь кривую на панели Редактирование.

Укажите мишенью на лишние участки окружности и прямоугольника.

Для того чтобы получить правильный контур, необходимо вручную добавить параметрические связи между его элементами. Нажмите кнопку Касание на панели Параметризация. Укажите верхний отрезок и дугу, затем дугу и нижний отрезок. Нажмите кнопку Выровнять точки по горизонтали на панели Параметризация.

5. Редактирование эскизов и операций

Редактирование эскизов Можно отредактировать изображение в любом эскизе, например, чтобы исправить допущенную ошибку, изменить значение размера или отредактировать контур. Прекратите работу текущей команды щелчком на кнопке Прервать команду. В Дереве модели укажите эскиз, который нужно отредактировать. Выполните на Контекстной панели команду Эскиз.

Система перейдет в режим редактирования эскиза. Внесите в эскиз нужные изменения. Выйдите из режима редактирования эскиза. Для этого нажмите кнопку Эскиз на панели Текущее состояние. Формообразующий элемент и созданные на его основе элементы перестроятся в соответствии с новым начертанием контура в эскизе.

Редактирование операций Можно изменить параметры любой операции. В Дереве модели укажите операцию, которую нужно отредактировать. Выполните на Контекстной панели команду Редак тировать объект.

На Панели свойств появятся те же поля и переключатели для задания параметров операции, что и при построении объекта. Отредактируйте нужные параметры. Выйдите из режима редактирования операции. Для этого нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления. Модель будет перестроена в соответствии с новыми параметрами отредактированного объекта. Добавление бобышки Укажите грань основания и нажмите кнопку Эскиз на панели Текущее состояние.

Нажмите кнопку Окружность на панели Геометрия. С помощью привязки Ближайшая точка укажите точки 1 и 2.

Нажмите кнопку Операция выдавливания на панели Редактирование детали. На Панели свойств раскройте список Направление и укажите Прямое направление. Введите с клавиатуры число 6. Значение попадет в поле Расстояние 1 на Панели свойств. Нажмите клавишу <Enter> для фиксации значения. Нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления.

Добавление сквозного отверстия Укажите грань и нажмите кнопку Эскиз

Нажмите кнопку Окружность на панели Геометрия. С помощью привязки Ближайшая точка укажите точку центра окружности в центре круглого ребра. Радиус окружности укажите произвольно. Нажмите кнопку Авторазмер на панели Размеры, укажите окружность, присвойте размеру значение 24 мм.

Нажмите кнопку Вырезать выдавливанием на панели Редактирование детали. Проверьте состояние поля Направление построения и убедитесь, что установлено Прямое направление. Откройте список Тип построения и укажите Через все.

Нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления.

Создание зеркального массива.

Левая проушина представляет собой зеркальное отражение элементов, из которых состоит правая проушина. Нажмите кнопку Зеркальный массив на панели Массивы.

В Дереве модели укажите три элемента, составляющие правую проушину.

На Панели свойств нажмите кнопку Плоскость позволяют создавать отверстия более сложной формы. Далее показано, как это можно сделать с помощью базовых функций системы: вначале будет просверлено отверстие, а затем нарезана резьба.

Сечение поверхностью Нажмите кнопку Сечение поверхностью на панели Редактирование детали. В Дереве модели укажите Плоскость ZX. C помощью кнопок в группе Направление отсечения направьте указатель вверх.

Нажмите кнопку Создать объект.

Исключение элементов из расчета Элементы можно исключить из модели. При этом они остаются в Дереве модели, но их пиктограмма будет отображаться серым цветом и помечена «крестиком». Модель перестроится без учета исключенных элементов и производных от них операций.

В Дереве модели укажите элемент Сечение поверхностью:1 и нажмите на Контекстной панели кнопку Исключить из расчета -- модель вернется в исходное состояние.

6. Использование характерных точек

При создании и редактировании трехмерных объектов можно задавать параметры этих объектов, «перетаскивая» их характерные точки мышью.

Характерные точки (узелки управления) трехмерного объекта соответствуют числовым полям и переключателям, находящимся на Панели свойств во время создания или редактирования этого объекта. Разверните модель в пространстве так, чтобы стала видна плоская грань бобышки. Укажите грань и нажмите кнопку Эскиз. В эскизе постройте окружность с центром в точке начала координат. Проставьте диаметральный размер и присвойте ему значение 45 мм.

Нажмите кнопку Операция выдавливания. Установите Прямое направление выдавливания. Для активизации центральной точки, соответствующей расстоянию выдавливания, подведите к ней курсор мыши.

После того как точка будет выделена и рядом с ней появится надпись, содержащая имя и значение параметра, нажмите левую кнопку мыши.

Не отпуская кнопку, перемещайте мышь вправо. После того как нужное значение 25 мм будет достигнуто, отпустите кнопку мыши. Нажмите кнопку Создать объект.

Добавление глухого отверстия В бобышке нужно построить глухое резьбовое отверстие. С помощью команды Вырезать выдавливанием можно построить простые цилиндрические отверстия. Специальные команды.

7. Расчет МЦХ детали

Нажмите кнопку МЦХ модели на инструментальной панели Измерения и диагностика (3D).

На Панели свойств задайте количество знаков после запятой -- 2, единицу измерения массы -- килограмм, включите опцию Точка и нажмите кнопку Центр масс. Ознакомьтесь с результатами расчетов.

Положение центра масс показано в окне модели специальным значком.

Нажмите кнопку Прервать команду.

Заключение

эскиз программный курсор геометрический

Многолистовые чертежи, разнообразные способы и режимы построения графических примитивов (в том числе ортогональное черчение, привязка к сетке и т.д.). Управление порядком отрисовки графических объектов, мощные средства создания параметрических моделей для часто применяемых типовых деталей или сборочных единиц, создание библиотек типовых фрагментов без какого-либо программирования, любые стили линий, штриховок, текстов. Многочисленные способы простановки размеров и технологических обозначений, автоподбор допусков и отклонений, быстрый доступ к типовым текстам и обозначениям, встроенный текстовый редактор с проверкой правописания, встроенный табличный редактор.

КОМПАС-График автоматически генерирует ассоциативные виды трехмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже. Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трехмерной модели

Литература

1. ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. Разработка трехмерной детали в КОМПАС - 3D. Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов специальности 250403 очной, очно сокращенной, заочной форм обучения, специальностей 150405, 280101 очной формы. - Красноярск: СибГТУ. 2011 - 52с.

2. Петров М.Н. Компьютерная графика: Учебник для вузов / М.Н. Петров, В.П. Молочков. - СПб.: Питер, 2004. - 811с.

3. Лукянчук С.А. КОМПАС - 3D. Версии 5.11 - 8. Практическая работа / С.А. Лукянчук. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. - 208с.

4. Герасимов А.А. Самоучитель Компас - 3D V8 / А.А.Герасимов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 544с.

5. Кудрявцев Е.М. Практикум по КОМПАС - 3D V8: Машиностроительные библиотеки / Е.М. Кудрявцев. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 400с.

Размещено на Allbest.ru