Posobie_3D_SW - ВСЕМ ЧИТАТЬ

тивных проектов, не заботясь о деталях, но сосредоточившись на функциональных аспектах.

3.3. История создания геометрической модели

Одной из важных характеристик геометрической модели твердого тела является история его создания. Содержательная часть истории создания включает описание всех элементов, используемых для построения тела, параметры и последовательность выполненных операций. История создания имеет иерархическую структуру. На нижнем уровне размещаются геометрические примитивы (плоские или пространственные), параметры примитивов. На всех последующих уровнях могут размещаться сборки тел, полученные в результате преобразований над объектами нижнего уровня, а также промежуточные результаты топологических операций над отдельными конструктивными элементами. На верхнем уровне истории создания всегда находится результирующее тело (например, деталь) или сборка результирующих тел (например, узел или агрегат).

История создания твердого тела дает возможность быстрого доступа в любых моделях сложных тел, к любым промежуточным результатам и использования их при построении новых тел, а также позволяет организовать коллективный доступ к результатам работы многих конструкторов в едином проекте, не создавая дополнительных (резервных) копий всех конструктивных элементов. Кроме самой геометрии в истории создания хранится описание каждой операции в хронологическом порядке их выполнения, которые можно редактировать прямо в дереве истории создания.

11

4.Система 3-хмерного проектирования SolidWorks

4.1.Основные понятия

Дальнейшее рассмотрение принципов твердотельного трехмерного проектирования будем вести на примере системы SolidWorks, разработанной корпорацией SolidWorks (США), и в настоящее время входящей в со-

став компании Dassault Systems.

SolidWorks - это полнофункциональное приложение для автоматизированного механико-машиностроительного конструирования, базирую-

щееся на параметрической объектно-ориентированной методологии.

Это позволяет легко получать твердотельную модель из двумерного эскиза, применяя очень простые и эффективные инструменты моделирования. С помощью SolidWorks можно создавать также поверхностные параметрические модели.

Программа имеет удобный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс с широкими возможностями по настройке имеющихся и пользовательских панелей инструментов, полное описание которого выходит за рамки данного пособия и может быть найдено в [1].

Программа SolidWorks имеет три режима работы. Остановимся на них подробнее.

1. Режим Part (Деталь)

Режим Part (Деталь) представляет собой параметрическую объектноориентированную среду, позволяющую строить твердотельные геометрические модели деталей. По умолчанию конструктор получает в свое распоряжение три взаимно перпендикулярные основные плоскости: Спереди, Сверху и Справа. Сначала необходимо выделить плоскость, в которой будет выполнен эскиз базового элемента. После этого в распоряжение разработчика предоставляется эскизная среда, располагающая всеми необходимыми инструментами для построения чертежей. Построив эскиз, нужно

12

нанести размеры и установить требуемые геометрические взаимосвязи между его элементами, находясь все в той же среде построений. Добавление взаимосвязей и уравнений помогает конструктору предельно четко выразить свой замысел. Кроме того, в режиме Part (Деталь) можно строить сложные поверхности, используя средства моделирования поверхностей. Также в режиме Part (Деталь) создаются такие элементы чертежа, как обозначения сварных швов, геометрических допусков, базовых поверхностей, чистоты обработки поверхности.

2. Режим Assembly (Сборка)

В режиме Assembly (Сборка) с помощью соответствующих инструментов выполняется объединение разработанных ранее компонентов (деталей и сборок более низкого уровня) в сборку. Сборка компонентов может осуществляться двумя методами:

1)сборка «снизу вверх»;

2)сборка «сверху вниз».

При подходе «снизу вверх» сборка формируется путем интеграции ранее созданных компонентов с сохранением всех конструкторских решений. Подход «сверху вниз» подразумевает создание компонентов в режиме сборки: можно начать с каких-то готовых изделий и далее в контексте сборки создавать другие компоненты. При этом можно задавать зависимость размеров одних компонентов от размеров других.

3. Режим Drawing (Чертеж)

Режим Drawing (Чертеж) предназначен для формирования технической документации на созданные ранее детали и сборки в виде чертежных видов и их деталировок. В SolidWorks составление документации осуществляется двумя способами.

Во-первых, возможно получение чертежей автоматически на основе созданных моделей деталей или сборок. На чертежах отображаются все размеры и обозначения, добавленные к компоненту в режиме Part (Деталь).

13

При этом сохраняется свойство двусторонней ассоциативности. Чертеж сборки может быть также дополнен спецификацией и текстовыми примечаниями.

Во-вторых, построить чертежи изделия и нанести размеры можно «вручную» с использованием традиционных инструментов компьютерной инженерной графики.

Двунаправленная ассоциативность

Между различными режимами работы SolidWorks – Part (Деталь), Assembly (Сборка) и Drawing (Чертеж) – поддерживается единая двусторонняя взаимосвязь. Таким образом, все изменения, внесенные конструктором в модель в одном из режимов, немедленно будут отражены и в других режимах. Например, если изменить размеры детали в режиме Part (Деталь), размеры изменятся и в режиме Assembly (Сборка), и в режиме Drawing (Чертеж). Аналогично, можно изменить размеры детали на чертеже, автоматически сгенерированном в режиме Drawing (Чертеж), при этом в режимах Part (Деталь) и Assembly (Сборка) эти изменения также появятся.

4.2.Создание эскизов

ВSolidWorks создание твердотельной модели начинается с создания эскиза. Эскизы могут быть плоские и трехмерные. Для создания подавляющего большинства элементов используются плоские эскизы. Для того чтобы создать плоский эскиз необходимо выбрать плоскость, на которой он будет строиться. Это может быть либо непосредственно плоскость, имеющаяся в дереве конструирования, либо одна из плоских граней, имеющихся в твердотельной модели. Каждый плоский эскиз имеет начало координат, называемое исходной точкой эскиза и оси координат X и Y, которые определяются проекцией начала координат и осей X, Y и Z трехмер-

14

ной модели на плоскость данного эскиза. Начало координат модели назы-

вается исходной точкой модели.

Инструменты для создания элементов эскиза (линий, дуг, окружностей, сплайнов и т.д.) в SolidWorks аналогичны командам черчения в системе AutoCAD и здесь подробно не рассматриваются.

Отметим, что в эскизе SolidWorks, используемом для создания твердотельного элемента, как правило, присутствует два типа объектов – основные, которые участвуют в создании трехмерной геометрии (например, линии при применении операций вытягивания или поворота образуют или, как говорят, "производят" грани тела) и вспомогательные объекты, которые сами не "производят" трехмерной геометрии, но необходимы для правильного построения основных объектов (например, осевые линии). Основные объекты отображается сплошными линиями, вспомогательные – штрихпунктирными.

Далее остановимся кратко на геометрических взаимосвязях, которые можно наложить на элементы эскиза.

Геометрические взаимосвязи

Геометрические взаимосвязи состоят из набора логических операций (правил), которые определяют отношение (например, касательность или перпендикулярность) между элементами эскиза модели, плоскостями, осями, ребрами и вершинами. Отношением можно связать один элемент эскиза с другим элементом эскиза или с ребром, гранью, вершиной, началом координат, плоскостью и т. д. Ввести геометрическую взаимосвязь можно двумя способами:

1)использовать автоматические взаимосвязи;

2)вручную определить взаимосвязи между элементами эскиза. Геометрические взаимосвязи, которые возможно назначить в пло-

ских и трехмерных эскизах, представлены в табл. 1.

15

Таблица 1. Геометрические взаимосвязи в эскизах

16

Если наложенные на эскиз взаимосвязи и проставленные размеры полностью однозначно определяют форму эскиза, то он называется полностью определенным. Цвет линий такого эскиза – черный (по умолчанию). Для того чтобы эскиз был полностью определенным необходимо задать не только взаимосвязи и размеры, определяющие взаимное расположение объектов эскиза, но и закоординировать их относительно исходной точки эскиза или уже имеющейся геометрии модели.

Если наложенных геометрических взаимосвязей и проставленных размеров недостаточно для однозначного определения формы эскиза, то такой эскиз называется не полностью определенным или недоопределен-

ным. Цвет недоопределенных объектов эскиза – синий (по умолчанию). Перетаскивая мышкой синие объекты эскиза, можно определить оставшуюся подвижность эскиза и ограничить ее наложением дополнительных взаимосвязей и размеров.

Если система не может построить эскиз, одновременно удовлетворяющий всем наложенным геометрическим взаимосвязям и размерам, то такой эскиз называется переопределенным. Цвет линий такого эскиза – красный (по умолчанию). Удаляя противоречащие друг другу взаимосвязи и ограничения, можно добиться, чтобы эскиз стал полностью определенным.

Таким образом, уже на этапе создания эскиза для получаемого твердотельного элемента система SolidWorks помогает конструктору избегать незамкнутых размерных цепочек или "лишних" размеров.

Полезные советы при создании эскиза

1.Старайтесь использовать только полностью определенные эскизы.

2.Если эскиз симметричный, располагайте его симметрично относительно исходной точки эскиза.

3.При создании эскизов деталей вращения проставляйте размеры в диаметральном выражении.

17

4.При создании моделей деталей по готовым чертежам в эскизах проставляйте те размеры, которые указаны в чертеже.

5.Не используйте, эскизов, содержащих самопересекающиеся профили, поскольку они затрудняют дальнейшую модификацию модели и понимание замысла другими разработчиками.

4.3. Создание твердотельных моделей деталей

Созданные эскизы используются для создания элементов 3-х мерной твердотельной модели. Кроме элементов, применяемых при обычном моделировании, в SolidWorks также имеются специализированные элементы, использующиеся в узкой области, например для листового материала или для литейной формы. Эти элементы мы рассматривать не будем.

Дадим определение некоторых терминов, используемых ниже. Замкнутый профиль (замкнутый контур) – эскиз или объект эскиза

с невыделенными конечными точками; например, окружность или многоугольник.

Открытый профиль (открытый контур) – эскиз или объект эскиза с выделенными конечными точками. Например, профиль в форме U является открытым.

Самопересекающийся профиль - эскиз или объект эскиза, содер-

жащий пересекающиеся линии или кривые.

Основные элементы, которые наиболее часто применяются при работе с SolidWorks, сведены в табл. 2.

18

19