КОМПАС-3D для студентов и школьников. Черчение, информатика, геометрия

Большаков Владимир

Демонстрируется эффективная компьютерная поддержка курсов черчения, информатики и геометрии на базе свободно распространяемой системы КОМПАС-3D LT. Описываются общие сведения и работа с системой, приводятся основные понятия трехмерного моделирования геометрических объектов. Подробно рассматриваются создание трехмерных моделей деталей и их проекций, нанесение размеров, изображение резьбовых соединений, создание сборок. Показаны возможности применения КОМПАС-3D LT в решении задач графической обработки информации и геометрического трехмерного моделирования. Приводятся примеры решения планиметрических задач и создания 3D-моделей элементарных геометрических тел. В приложениях приводятся эскизные и тестовые задания. DVD содержит дистрибутивы рассматриваемых программ и десятки вариантов практических заданий по всем упоминаемым в книге темам.

Для студентов и преподавателей вузов и колледжей, учащихся и учителей общеобразовательных школ, руководителей курсов повышения квалификации.

 

Введение

 

Группа компаний «АСКОН» — ведущий российский разработчик и интегратор решений в области систем автоматизированного проектирования (САПР). В 2001 г. «АСКОН» выпустил некоммерческую систему для трехмерного моделирования КОМПАС-3В LT.

В 2008 г. в рамках национального проекта «Образование» группа компаний «АСКОН» оснастила все школы России учебной САПР КОМПАС-3D LT. В 6100 общеобразовательных учреждений России, реализующих инновационные программы обучения, была поставлена профессиональная САПР КОМПАС-3D. Более 1000 высших и средних учебных заведений применяют профессиональное программное обеспечение в обучении студентов и научных исследованиях. В учебных аудиториях система установлена более чем по 45 000 лицензиям.

Учебная система КОМПАС-3D LT предназначена для трехмерного моделирования деталей и выпуска конструкторской документации. Она распространяется свободно, не имеет ограничений по времени работы и количеству тиражируемых копий и может использоваться на домашних компьютерах.

По данным «АСКОН» () система КОМПАС-3D LT используется в школах в рамках курсов информатики, черчения, геометрии. Однако масштаб эффективной компьютерной поддержки преподавания перечисленных школьных курсов на базе система КОМПАС-3D LT несопоставимо мал по сравнению с потенциально возможным. Это объясняется и отсутствием соответствующей учебной литературы. Издание этой книги частично ликвидирует недостаток учебной литературы для общеобразовательных учреждений по компьютерному черчению и геометрическому моделированию.

 

Концептуальные особенности книги

Особенности книги, на которые следует обратить внимание:

□ книга знакомит с современным подходом к автоматизированному проектированию изделий, когда необходимая информация, требуемая для их создания, формируется на основе трехмерного моделирования этих изделий;

□ предлагаемые учебные задания основаны на использовании трехмерного твердотельного моделирования и в наилучшей степени способствуют развитию образного мышления;

□ предметом книги является решение задач школьного курса «Черчение» средствами двумерной и трехмерной компьютерной графики;

□ предметом книги является привнесение в известные учебные задачи блока «Технология обработки графической информации» курса «Информатика» элементов трехмерного геометрического моделирования;

□ в книге демонстрируются возможности использования свободно распространяемой системы КОМПАС-3D LT для решения задач курса «Геометрия»;

□ особенности выполнения большинства заданий раскрываются в рисунках, на которых показана последовательность операций, связанных с построениями тех или иных изображений или моделей;

□ форма и содержание разработанных заданий позволяют выполнить их в графических средах различных векторных редакторов;

□ последовательность представления и формулировки заданий обеспечивает постепенность освоения двумерного и трехмерного редакторов на основе решения основных задач школьного курса «Черчение»;

□ исходные данные в заданиях подготовлены так, чтобы продуктивные графические построения на компьютере были ориентированы на заданные темы;

□ дидактические материалы могут быть использованы и для изучения «Черчения» по традиционным (без применения информационных технологий) методикам;

□ материалы пособия и прилагаемого к нему DVD-диска обеспечивают возможность внедрения дистанционных форм обучения.

 

Для кого предназначена эта книга?

Книга обеспечивает компьютерную поддержку курсов, в которых рассматривается применение информационных графических технологий. Наиболее полно представлена поддержка изучения курсов чертежно-графической направленности:

□ в общеобразовательных школах: 15 заданий в 10 вариантах предназначены для выполнения их в компьютерных классах или на домашних компьютерах;

□ на подготовительных отделениях вузов;

□ на курсах повышения квалификации учителей-предметников, а также в педагогических вузах при подготовке по специальности «Изобразительное искусство и черчение» или «Дизайн»;

□ в школах и при индивидуальном использовании дистанционных форм изучения курса «Черчение».

Материалы книги и размещенные на прилагаемом DVD-диске могут обеспечить эффективное самостоятельное освоение системы КОМПАС-3D и одновременно помочь ликвидировать возможные пробелы в школьном чертежно-графическом образовании [9].

 

Структура книги

Пособие состоит из введения, четырех частей и имеет 5 приложений:

□ в части I рассмотрены общие вопросы работы с системой КОМПАС-3D LT;

□ часть II знакомит с решением классических, чертежно-графических задач с помощью 2D- и SD-редакторов;

□ в части III показано, что рассмотрение элементов трехмерного геометрического моделирования в разделе «Технология обработки графической информации» курса «Информатика» может и оживить курс, и сделать его более современным и содержательным;

□ часть IV знакомит с возможностью применения свободно распространяемого графического редактора для решения планиметрических и стереометрических задач;

□ приложение 1 содержит 10 вариантов заданий по 15 темам курса «Черчение»;

□ в приложении 2 представлено 12 вариантов заданий по созданию твердотельных моделей сборочных единиц;

□ приложение 3 содержит 15 вариантов заданий по созданию семейства моделей деталей;

□ в приложении 4 представлено 15 вариантов карт тестирования начальных умений по трехмерному моделированию;

□ приложение 5 содержит описание DVD-диска.

Разработанные и представленные в книге материалы прошли многолетнюю апробацию в учебном процессе. По заданиям пособия автор проводил занятия со школьниками, студентами различных вузов, преподавателями-предметниками.

Эффективность графической подготовки по методикам, раскрытым в пособии, многократно подтверждалась победами студентов СПбГЭТУ «ЛЭТИ» на олимпиадах различных уровней по инженерной и компьютерной графике.

 

Об авторе

Большаков Владимир Павлович — почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, работает доцентом на кафедре «Прикладной механики и инженерной графики» СПГЭТУ «ЛЭТИ» и с 1979 г. преподает общепрофессиональные дисциплины геометрической и графической направленности. Автор около 170 печатных работ, в том числе 48 авторских свидетельств СССР, 2 монографий, 16 методических указаний, 14 учебных пособий для студентов вузов, 4 учебных пособий для учителей и школьников. Большинство учебно-методических изданий содержат результаты разработок по компьютерной поддержке преподавания геометрических и графических дисциплин. В течение нескольких лет проводил на базе Регионального учебного центра информатизации образования Санкт-Петербурга курсы повышения квалификации учителей-предметников по черчению, геометрии и информатике.

Большаковым В. П. получено свидетельство об официальной регистрации базы данных № 990059 «Электронный сборник задач по компьютерной графике». Каталог этого сборника с 1999 г. размещен на университетском сайте (). В настоящее время по указанному адресу размещена новая расширенная четвертая версия каталога, в котором содержатся примеры представления исходных данных и выполнения 32 заданий по различным темам. Организатор проведения в 2000/2009 гг. 10 олимпиад студентов вузов Санкт-Петербурга по инженерной и компьютерной графике ().

По итогам первого Всероссийского конкурса на лучшую учебно — методическую разработку по применению САПР КОМПАС в 2004 г. награжден специальным дипломом «За разработку электронных учебных пособий по САПР КОМПАС». По итогам второго Всероссийского конкурса учебнометодических разработок по применению систем КОМПАС в учебном процессе в 2005 г. награжден дипломом 2-й степени. Сертифицированный преподаватель по системе КОМПАС-3D 2-й ступени специализации «Машиностроение».

 

Часть I

Работа с системой автоматизированного проектирования КОМПАС-3D LT

 

 

Глава 1

Принципы использования двумерных редакторов

 

С помощью двумерных редакторов CAD-систем (Computer Aided Design — конструирование, поддержанное компьютером) создается большинство графических конструкторских документов. Учитывая, что базовые двумерные средства черчения позволяют автоматизировать значительную часть конструкторских работ, кратко рассмотрим общие принципы и возможности конструирования и черчения с помощью двумерных графических редакторов.

 

1.1. Режимы работы в двумерном редакторе чертежей

В редакторе чертежей пользователь получает два вида информации: символьные сообщения системы и синтезируемое графическое изображение. К символьным сообщениям относятся запросы системы, указатели режимов (состояний) системы, отображения текущих координат курсора.

Курсор является многофункциональным инструментом, используемым как для рисования (по аналогии с карандашом, циркулем и линейкой), так и для управления системой путем выбора команд, указания подлежащих той или иной операции чертежных элементов и т. д.

Режимы рисования, реализуемые в двумерных редакторах, могут значительно облегчить и ускорить создание и редактирование изображений, обеспечивая при этом и высокую точность построений.

Режим Сетка наиболее эффективен для получения изображений с регулярной структурой. Такими изображениями могут быть, например, чертежи простых валов. Квадратная или прямоугольная сетка получается на экране после ввода соответствующей команды и значений шагов сетки. Любые элементы, которые строятся на этой сетке, будут автоматически «захватывать» ближайшие узлы (рис. 1.1, а).

Режим Орто обеспечивает построение горизонтальных и вертикальных отрезков (рис. 1.1, б). Если сетка шаговой привязки повернута, направление действия режима Орто изменяется на угол ее поворота.

Режим объектной привязки обеспечивает максимальную точность черчения и позволяет «привязываться» к характерным точкам существующих на чертеже объектов. Механизм объектной привязки активизируется всегда, когда запрашивается соответствующая точка.

Режим вспомогательных построений имитирует построения в «тонких линиях» параллельных и перпендикулярных прямых, различных окружностей и дуг с целью получения искомых точек пересечения и касания геометрических элементов. В дальнейшем по полученным отрезкам, дугам и точкам производится «обводка», а «тонкие линии» при завершении чертежа стираются. На твердую копию вспомогательные элементы не выводятся.

Использование окна позволяет увидеть изображение в требуемом масштабе. Операция, при которой весь чертеж или некоторую его часть можно увидеть через окно, называется зуммированием. При этом расстояния между точками в условных единицах измерения всегда остаются постоянными. Пользователю, как правило, предоставляется несколько вариантов задания окна, например: указанием двух точек диагонали окна (при этом на экране будет виден «резиновый» прямоугольник образуемого нового окна), а центральной точкой нового окна будет центр прямоугольника; указанием центральной точки и масштаба окна. Кроме того, пользователю предоставляется возможность просмотра любой части чертежа без изменения масштаба, когда окно как бы передвигается по полю чертежа. Такая операция получила название панорамирования.

Использование видов (так называемой техники вьюпортов) разбивкой поля экрана и, соответственно, поля чертежа на различные, независимые области прямоугольной формы в чертеже не является обязательным. На этапах редактирования чертежа виды можно переименовывать, двигать, поворачивать, масштабировать, копировать (в том числе из других чертежей), удалять.

Использование слоев позволяет расположить отдельные части изображения в разных слоях. Чертеж мысленно разделяется на некоторое количество плоскостей (слоев). За каждой из этих плоскостей могут быть закреплены различные графические элементы. Принцип «расслоения» легко понять, если представить себе несколько чертежей, каждый из которых выполнен на отдельной прозрачной пластине. Можно просматривать либо каждую пластину в отдельности, либо, накладывая несколько пластин друг на друга, получать совместное изображение.

 

1.2. Создание изображений. Графические примитивы

Команды создания графических примитивов позволяют строить единые и неделимые объекты различными типами линий и разными цветами.

Точка, как правило, является вспомогательным средством для маркировки и последующего нахождения определенной позиции в системе координат. В большинстве систем точку можно изобразить маркерами различных типов и размеров. На твердую копию точечный элемент, как правило, не выводится.

Прямая является наиболее часто используемым графическим примитивом. Исходные элементы, с помощью которых строятся прямые, могут задаваться различными способами (табл. 1.1).

Окружность может быть построена по различным исходным данным, например, как это показано в табл. 1.2.

Дуга окружности также может строиться по-разному, в зависимости от способа задания ее параметров (табл. 1.3).

Прочие графические примитивы, такие как многоугольник, эллипс, лекальные кривые (сплайны), достаточно часто являются фрагментами изображений на чертежах, поэтому большинство CAD-систем обеспечивает их построение по вводимым параметрам.

Команда Многоугольник позволяет строить правильные многоугольники с количеством сторон, например, до 1024, вписанные или описанные вокруг окружности с заданным центром.

Команда Эллипс позволяет строить эллипс несколькими способами. В системе КОМПАС-3D LT V10 ввод эллипса осуществляется следующими командами:

□ Эллипс по центру и полуосям;

□ Эллипс по диагонали габаритного прямоугольника.

Ввод кривых рассмотрим также на примере системы КОМПАС-3D LT V10.

Команда NURBS-кривая позволяет начертить нерегулярный рациональный В-сплайн (Non-Uniform Rational B-Spline). При вводе этой кривой последовательно указываются опорные точки, возможно обращение к кнопке Замкнутый и построение соответствующих кривых (рис. 1.2). Можно задавать характеристики кривой — вес характерной точки и порядок кривой.

Команда Кривая Безье позволяет построить кривую, которая является частным случаем NURBS-кривой. Порядок построения аналогичен рассмотренному ранее (рис. 1.2, б).

Команда Ломаная позволяет начертить линию, состоящую из отрезков прямых.

При вводе графических примитивов выбирается их определенный стиль. Под стилем понимают набор свойств объекта, влияющих на его отображение, таких как тип линии и цвет.

 

1.3. Редактирование изображений

Не менее важными, чем команды ввода геометрических примитивов, являются команды редактирования, которые можно разделить на три группы:

□ преобразования объектов;

□ удаление выбранных объектов;

□ коррекции параметров и свойств объектов.

При использовании команд редактирования система запрашивает выбор одного или нескольких объектов для обработки. Этот комплект объектов называется набором выбора. Можно интерактивно добавлять объекты в комплект или убирать их из комплекта. Выбранные объекты система высвечивает на экране. Самым простым и эффективным является выбор (выделение) с помощью мыши. Выбор объектов осуществляется следующими наиболее распространенными способами:

□ поочередное указывание курсором на графические примитивы, подлежащие редактированию;

□ обрамление объектов рамкой, которая определяется указанием ее диагональных вершин, при этом выбранными будут объекты, которые полностью находятся внутри рамки;

□ обрамление объектов секущей рамкой, при котором выбранными являются не только целиком попавшие в рамку объекты, но и те, которые ею пересекаются.

Возможно выделение По типу определенных групп, таких как точки, отрезки, окружности, дуги, штриховки, текст, линейные размеры и т. д.

Команда По стилю кривой позволяет выделить кривые в соответствии с их стилем.

Команды преобразования объектов (табл. 1.4) включают в свой состав группы: аффинных преобразований, безразрывных деформаций и изменения формы фрагментов).

Команды удаления объектов в системе КОМПАС-3В LT V10 объединены в одном разделе меню. Удаляются следующие объекты:

□ выделенные объекты;

□ вспомогательные кривые и точки;

□ часть кривой;

□ часть кривой между двумя точками;

□ область;

□ фаска/ скругление;

□ содержание основной надписи;

□ все.

Команды коррекции параметров и свойств объектов. Двумерные редакторы предоставляют пользователю широкие возможности управления стилями объектов. В системе КОМПАС-3В LT V10 командой Изменить стиль можно изменить стиль кривых и штриховок.

 

1.4. Оформление элементов чертежа

 

Чертеж, как правило, состоит из изображения изделия, выполненного в ортогональных проекциях, которое дополняется вспомогательной графической и текстовой информацией. Форма представления этой информации должна отвечать требованиям действующих стандартов ЕСКД.

 

1.4.1. Нанесение размеров

Размеры выражают основные геометрические характеристики объектов. Размеры бывают четырех основные типов: линейные, угловые, диаметральные, радиальные. Линейные размеры делятся на горизонтальные, вертикальные, параллельные, повернутые. Различают способы нанесения размеров от одной или нескольких общих баз.

Двумерные редакторы предоставляют средства нанесения размеров, которые существенно упрощают этот трудоемкий процесс. Наиболее распространенным является режим полуавтоматического нанесения размеров. В этом режиме пользователю необходимо указать нужный элемент и установить размерное число в требуемую точку. На основе этих данных система автоматически формирует выносные и размерные линии и рассчитывает размерное число. Вид размеров и способов их ввода в базу данных определяется набором размерных переменных. Размерными переменными можно управлять. В большинстве систем предусматривается возможность создания ассоциативных размеров, которые автоматически пересчитываются и перерисовываются при редактировании соответствующих фрагментов изображений.

Размеры линейные. В табл. 1.5 перечислены типы линейных размеров, полуавтоматическое нанесение которых обеспечивается в двумерных редакторах. При вводе обычного (одиночного) горизонтального или вертикального размера необходимо указать точки 1 и 2 выхода выносных линий и точку 3 пересечения размерной линии со второй выносной линией. Система автоматически располагает выносные линии параллельно друг другу, а размерную линию — перпендикулярно им. Если длина размерной линии меньше суммарной длины двух стрелок, стрелки автоматически будут сформированы снаружи выносных линий.

Если нужно, чтобы размерная надпись сформировалась автоматически с простановкой квалитета и значений допусков, то пользователю следует выбрать из меню параметров задание квалитета.

Если отсутствует необходимость автоматического формирования размерной надписи, то текст надписи вводит пользователь, при этом по умолчанию предлагается надпись, содержащая только точное значение размера, измеренное по координатам выносных линий.

Система автоматически определяет длину введенной размерной надписи, исходя из параметров текста. Если надпись помещается между выносными линиями, запрашивается подтверждение на такое ее размещение. В противном случае или при отказе пользователю предлагаются следующие варианты:

□ указать положение надписи (по умолчанию);

□ разместить надпись на полке;

□ ручное размещение надписи.

При вводе обычного (одиночного) углового размера отмечаются два непараллельных отрезка, между которыми нужно нанести размер, затем точка на размерной дуге, положение которой определяют радиус и сектор размерной линии. «Резиновые» окружности и радиус указывают текущее положение размера на чертеже. Режим установки параметров размера аналогичен рассмотренному ранее случаю нанесения линейных размеров. При автоматическом вводе размерной надписи в ней будут проставлены знаки градуса и минуты, а в случае ручного ввода текста эти символы должен вводить пользователь.

Размеры угловые. На рис. 1.3 схематично показаны пять типов угловых размеров, полуавтоматическое нанесение которых поддерживается в двумерных редакторах.

Размеры диаметральные можно проставлять только на окружности или дуге. Для ввода диаметрального размера необходимо указать точку на элементе. Размерная линия пройдет через центр дуги или окружности и указанную точку. Последовательность выбора параметров размера такая же, как и при простановке линейных размеров. Знак диаметра подставляется в текст размерной надписи автоматически. При необходимости размерная надпись может быть полностью введена с клавиатуры.

Размеры радиальные сопровождаются прописной буквой R, размещаемой перед размерным числом, при этом стрелка на размерной линии должна упираться в дугу. Способ нанесения размера при различных положениях размерных линий (стрелок) определяется наибольшим удобством чтения. Для ввода нужного типа размера выбирают соответствующий вариант из меню.

 

1.4.2. Штриховка замкнутых областей

Штриховка замкнутых областей на чертежах в двумерных редакторах выполняется автоматически после задания границ и параметров штриховки. Границы штриховки, как правило, можно задавать вручную и (или) автоматически. Автоматический способ задания применяется, когда на чертеже имеется замкнутый контур из уже введенных элементов, ограничивающий штрихуемую область. В этом случае достаточно лишь указать точку внутри штрихуемого контура. Если такого контура нет, то можно вручную указать уже имеющиеся элементы, обозначающие границу области штриховки, а недостающие для ее замыкания части дорисовать дополнительно. Можно использовать интерактивный выбор границы «по стрелке», когда после указания первого элемента будут последовательно анализироваться дальнейшие, возможные направления обхода контура штриховки и пользователю достаточно выбрать нужные. Штриховка производится от границ штрихуемой области внутрь. Если внутри штрихуемого объекта нет других объектов, то штриховка выполняется элементарно. Если же имеются замкнутые вложенные области, то при штриховании в отдельных системах может быть задан один из трех стилей (рис. 1.4).

После указания контура штриховки система запрашивает ее параметры (тип, угол наклона и шаг). Можно задавать различные цвета штриховок. В табл. 1.6 представлены 7 основных типов штриховок (ГОСТ 2.308-68), которые могут быть выполнены наряду с другими типами.

В некоторых системах, при автоматическом задании области штриховки, она должна ограничиваться линиями определенных типов.

 

1.4.3. Выполнение чертежных символов

При выполнении конструкторской документации чертежные символы применяются в описаниях изделий, изготовление которых не определяется однозначно их формой и размерами. Такие символы, как правило, состоят из комбинации графических и текстовых элементов.

Линии-выноски выполняют по правилам ГОСТа 2.316-68. CAD-система с помощью пиктографического меню может предложить на первом этапе выбор необходимого типа линии-выноски, например, из набора, показанного на рис. 1.5.

На втором этапе может быть реализован выбор необходимого типа начала выноски, в частности, для обозначения сварки, пайки, клейки и т. д. (рис. 1.6).

При необходимости можно задать несколько дополнительных выносок от одной полки. На завершающем этапе, в зависимости от типа линии-выноски, оформляются надписи, которые могут быть расположены:

□ над/под полкой;

□ над/под первой выносной линией;

□ в треугольнике;

□ в окружности.

Линии разреза или сечения по ГОСТу 2.303-68 выполняют толщиной от s до 1,5s (s — толщина основной линии, находящаяся в пределах от 0,5 до 1,4 мм) с длинами отдельных сегментов (рис. 1.7) от 8 до 20 мм. В диалоге пользователь должен указать, как это показано на рис. 1.7, начальную точку 1, точку излома 2 линии сечения и конечную точку 3.

Положение стрелок направления взгляда устанавливается пользователем, который также должен указать букву для обозначения разреза или сечения и точку расположения обозначения.

Стрелка направления взгляда служит также, например, для обозначения местного вида по ГОСТу 2.305-68. Для ввода этого элемента указывают острие и окончание стрелки и вводят текст.

 

1.4.4. Формирование и редактирование текстовой информации

Возможности двумерных редакторов по работе с текстом, как правило, существенно перекрывают минимальные требования по вводу и редактированию текстовой информации, обеспечивающие оформление конструкторской документации. Тексты могут быть выполнены различными типами шрифта, могут растягиваться, сжиматься, центрироваться, наклоняться, зеркально отображаться, вычерчиваться в вертикальной колонке и т. д. В технических чертежах все надписи можно условно разделить на пять основных групп:

1. Отдельные текстовые строки.

2. Надписи размеров и технологических обозначений.

3. Надписи в таблицах.

4. Технические требования.

5. Основная надпись чертежа.

Текстовые строки на чертежах, как правило, вводят в режиме выравнивания по левому краю относительно начальной задаваемой точки. Система запрашивает и выдает установленные по умолчанию параметры текста — высоту, наклон, сужение символов, угол строки в градусах относительно оси х. Затем запрашивается сама текстовая строка. Некоторые системы позволяют заранее подготавливать текст надписи, а затем прочитывать его из файла, что удобно при наличии надписей, которые часто повторяются на чертежах. В этом текстовом файле длина строки не должна превышать определенного числа символов.

Надписи в таблицах располагать значительно проще в системах, имеющих специальный аппарат для рисования и редактирования таблиц на чертежах.

Технические требования (ТТ) достаточно часто для разных изделий отличаются незначительно. Как показывает практика, удобно иметь набор шаблонов ТТ (каждый шаблон используется для определенной технологии изготовления) и создавать новые ТТ путем их редактирования, что заметно экономит время на оформление чертежа и снижает трудоемкость работы.

Основная надпись чертежа заполняется автоматически. Это означает, что пользователь не должен заботиться о правильном изображении рамки, основной надписи и дополнительной графы и расположении текста.

Система КОМПАС-3В LT V10 автоматически размещает основную надпись на вновь создаваемом листе чертежа. Выбор типа основной надписи определяется пользователем.

Для заполнения основной надписи нужно поместить курсор в нужную графу (ячейку) и дважды щелкнуть левой клавишей мыши. После этого внешний вид основной надписи изменится — появятся границы ячеек. При заполнении ячеек система автоматически располагает текст по центру или выравнивает его по левой границе, подбирая необходимую высоту и ширину символов для равномерного заполнения ячеек. Если при этом требуется добавить строку, то нажимается клавиша . Однако, если по ГОСТу данная ячейка не может содержать более одной строки, дополнительную строку добавить не удастся. Необходимый межстрочный интервал также устанавливается автоматически. Профессиональная версия системы располагает средствами полуавтоматического заполнения ячеек.

 

1.5. Создание и использование групп графических примитивов

 

Существует большое количество изделий, одинаковых по форме, но отличающихся своими геометрическими характеристиками — размерами.

При работе с КОМПАС-3D LT V10 можно сохранять созданные изображения типовых деталей во фрагментах, а затем читать их в новые чертежи. Однако это не всегда удобно, т. к. после чтения фрагмента зачастую требуется редактировать изображение для получения необходимых размеров.

Для упрощения и ускорения разработки чертежей, содержащих типовые и стандартизованные детали, очень удобно применять готовые параметрические библиотеки.

Параметрическая библиотека — это приложение, созданное для расширения возможностей КОМПАС и работающее в его среде. Режимы работы с библиотекой могут быть различными (окно, диалог, меню).

После подключения библиотеки к системе пользователь выбирает нужную функцию из ее каталога и запускает на исполнение.

Типичным примером библиотек являются конструкторская библиотека стандартных машиностроительных элементов, значительно ускоряющая проектирование сборочных единиц и оформление сборочных чертежей.

 

1.5.1. Работа с конструкторской библиотекой

Для вызова библиотеки из меню Сервис надо выбрать команду Подключить библиотеку (рис. 1.8).

Для подключения Конструкторской библиотеки выбираем в диалоговом окне файл constr.rtw (рис. 1.9).

Для обращения к библиотеке используем появившийся в главном меню пункт Библиотеки. Далее выбираем одну из подключенных библиотек, после чего — необходимую деталь. Например, в разделе БОЛТЫ — Болт ГОСТ 7795-70 (рис. 1.10).

Одним щелчком на строке выбранного элемента активизируем следующее диалоговое окно, предназначенное для выбора параметров винта (рис. 1.11). После назначения необходимых для винта параметров и выбора изображения система перейдет в режим работы с документом. При этом на экране появится фантом изображения винта с заданной базовой точкой, которую необходимо переместить в соответствующее место. Затем винту следует придать требуемое положение.

После вставки элемента в чертеж необходимо, как правило, удалить лишние элементы и отредактировать штриховку. Помимо изображений стандартных изделий, в библиотеку входят изображения конструктивных элементов, таких как болты. На рис. 1.12 представлена конфигурация конструкторской библиотеки.

 

Глава 2

Общие сведения о системе КОМПАС-3D LT

 

Система КОМПАС-3В LT предназначена для создания трехмерных параметрических моделей деталей и последующего полуавтоматического выполнения их рабочих чертежей, содержащих все необходимые виды, разрезы и сечения.

Система ориентирована на формирование моделей изделий, содержащих как типичные, так и нестандартные, конструктивные элементы.

 

2.1. Основные типы документов

В терминах КОМПАС-3В LT любое изображение, которое можно построить средствами системы, принято называть документом. С помощью КОМПАС-3D LT можно создавать документы трех типов: детали, плоские чертежи и фрагменты. В случаях, когда идет речь о трехмерных изображениях деталей, употребляется еще один термин — модель. Построение моделей выполняется средствами модуля трехмерного моделирования.

Деталь — модель изделия, изготавливаемого из однородного материала, без применения сборочных операций. Детали хранятся в файлах с расширением m3d.

Чертеж — основной тип графического документа в КОМПАС-3D. Чертеж содержит графическое изображение изделия, основную надпись, рамку, иногда — дополнительные объекты оформления (знак неуказанной шероховатости, технические требования и т. д.). Чертеж КОМПАС-3D всегда содержит один лист заданного пользователем формата. В файле чертежа КОМПАС-3D могут содержаться не только чертежи (в понимании ЕСКД), но и схемы, плакаты и прочие графические документы. Чертежи хранятся в файлах с расширением cdw.

Фрагмент — вспомогательный тип графического документа в КОМПАС-3D. Фрагмент отличается от чертежа отсутствием рамки, основной надписи и других объектов оформления конструкторского документа. Он используется для хранения изображений, которые не нужно оформлять как отдельный лист (эскизные прорисовки, разработки и т. д.). Кроме того, во фрагментах также хранятся созданные типовые решения для последующего использования в других документах. Файл фрагмента имеет расширение frw.

 

2.2. Основные элементы интерфейса

По сравнению с традиционными Windows-приложениями в КОМПАС-3В LT наложены ограничения на одновременную работу с несколькими документами. Таким образом, в главном окне системы может быть открыт только один документ: чертеж, фрагмент или деталь.

Команды вызываются из страниц Главного меню, контекстного меню или при помощи кнопок на Инструментальных панелях.

При работе с документом любого типа на экране отображаются Главное меню и несколько панелей инструментов: Стандартная, Вид, Текущее состояние, Компактная.

Главное меню системы служит для вызова команд (рис. 2.1). Вызов некоторых из них возможен также с помощью кнопок Инструментальных панелей. По умолчанию Главное меню располагается в верхней части окна.

При выборе пункта меню раскрывается перечень команд этого пункта. Некоторые из команд имеют собственные подменю. Для вызова команды (выполнения соответствующего ей действия) щелкните мышью на ее названии.

Панель Стандартная содержит кнопки вызова команд стандартных операций с файлами и объектами (рис. 2.2).

Для включения отображения ее на экране служит команда Вид | Панели инструментов | Стандартная.

Панель Вид содержит кнопки вызова команд настройки отображения активного документа. Набор полей и кнопок панели Вид зависит от того, какой документ активен (рис. 2.3).

Для включения отображения ее на экране служит команда Вид | Панели инструментов | Вид.

Панель текущего состояния служит для отображения параметров текущего состояния активного документа. Набор полей и кнопок Панели текущего состояния зависит от того, какой документ активен (рис. 2.4).

Для включения отображения ее на экране служит команда Вид | Панели инструментов | Текущее состояние.

Компактная панель содержит кнопки переключения между Инструментальными панелями и кнопки самих Инструментальных панелей. Состав Компактной инструментальной панели зависит от типа активного документа (рис. 2.5).

Панель свойств служит для управления процессом выполнения команды. На ней расположены одна или несколько вкладок и Панель специального управления (рис. 2.6).

Строка сообщений (если ее показ не отключен при настройке системы) содержит подсказки по текущему действию или описание выбранной команды.

Справка по текущему действию или активному элементу интерфейса вызывается нажатием клавиши , вызов других типов справки — через страницу меню Справка.

 

2.3. Контекстные меню

Команды для выполнения многих часто используемых действий можно вызвать из контекстного меню.

Эти меню появляются на экране при нажатии правой кнопки мыши. Состав меню будет разным для различных ситуаций. В нем будут собраны наиболее типичные для данного момента работы команды.

Например, во время создания линейного размера при щелчке правой кнопкой мыши на экране появится меню, показанное на рис. 2.7.

Таким образом, при выполнении различных действий можно быстро обратиться к нужной команде не только через Главное меню или Инструментальные панели, но и через контекстные меню, причем последний способ является наиболее быстрым.

 

2.4. Управление изображением модели

Для управления масштабом изображения модели предназначены команды Увеличить масштаб рамкой, Увеличить масштаб, Уменьшить масштаб, Масштаб по выделенным объектам, Приблизить/отдалить, Показать все. Эти команды расположены в меню Вид, а кнопки для их быстрого вызова — на панели Вид.

Можно управлять коэффициентом изменения масштаба, использующимся при выполнении команд Увеличить масштаб и Уменьшить масштаб. Для того чтобы настроить его величину, вызовите из меню Сервис команду Настройка интерфейса, в появившемся диалоговом окне выберите пункт Редактор моделей | Управление изображением. Введите в поле Коэффициент изменения масштаба нужное значение коэффициента. Выйдите из диалога, нажав кнопку OK. После этого масштабирование изображения будет производиться с указанным вами коэффициентом.

Чтобы передвинуть изображение модели в окне, нажмите кнопку Сдвинуть на панели Вид:

Или вызовите соответствующую команду из меню Вид.

Для быстрого сдвига изображения (без вызова специальной команды) можно воспользоваться клавиатурными комбинациями +<стрелки>. Нажатие на любую из них вызывает перемещение изображения в соответствующую сторону.

Величина перемещения изображения при однократном нажатии управляющей клавиатурной комбинации называется шагом перемещения. Чтобы настроить его величину, вызовите команду Сервис | Параметры… | Система | Редактор моделей | Управление изображением. Введите в поле Шаг перемещения изображения модели нужное значение шага или выберите его из списка. Выйдите из диалога, нажав кнопку OK. После этого сдвиг модели при помощи клавиатурных комбинаций будет производиться с указанным шагом.

При создании модели может возникнуть необходимость видеть ее с разных сторон. Для этого в КОМПАС-3D LT предусмотрена возможность вращения модели.

Чтобы повернуть модель, вызывается команда Вид | Повернуть или нажимается кнопка Повернуть на панели Вид:

Вы можете вращать модель вокруг центра габаритного параллелограмма, вокруг точки (вершины, центра сферы), вокруг оси (вспомогательной оси, прямолинейного ребра, оси операции) или вокруг оси, проходящей через указанную точку плоскости (вспомогательной плоскости, плоской грани детали) перпендикулярно ей.

Часто требуется такая ориентация, при которой одна из плоскостей проекций параллельна плоскости экрана (в этом случае изображение модели соответствует ее изображению на чертеже в стандартной проекции, например, на виде сверху или слева). Такую ориентацию трудно получить, поворачивая модель мышью. В этом случае для изменения ориентации можно пользоваться предусмотренным системой списком названий ориентаций.

На панели Вид расположена кнопка Ориентация:

Нажатие на стрелку рядом с этой кнопкой вызывает меню (рис. 2.8) с перечнем стандартных названий ориентаций: Сверху, Снизу, Слева, Справа, Спереди, Сзади, Изометрия XYZ, Изометрия YZX, Изометрия ZXY, Диметрия (каждое из них соответствует направлению взгляда наблюдателя на модель).

Из этого меню выбирается команда, соответствующая нужной ориентации. Изображение будет перестроено в соответствии с указанным направлением взгляда.

Иногда требуется, чтобы параллельной плоскости экрана оказалась не проекционная плоскость, а вспомогательная плоскость или плоская грань детали. Чтобы установить такую ориентацию, выделите нужный плоский объект и вызовите из меню кнопки Ориентация команду Нормально к….

Модель повернется так, чтобы направление взгляда было перпендикулярно выбранному объекту.

Можно не только использовать стандартные названия ориентаций, но и запоминать текущую ориентацию под каким-либо именем, а затем возвращаться к ней в любой момент, выбрав это имя из списка. Для этого следует нажать кнопку Ориентация. На экране появится диалоговое окно Ориентация вида со списком существующих в модели названий ориентаций. Далее надо нажать кнопку Добавить и ввести название новой ориентации, которое появится в списке названий ориентаций. В конце нужно нажать кнопку Выход. Новое название появится в меню кнопки Ориентация на панели Вид.

Впоследствии, когда ориентация модели изменится, можно выбрать созданную ориентацию из меню кнопки Ориентация, и модель повернется так, чтобы ее ориентация соответствовала указанному названию.

В диалоге выбора ориентации, появляющемся на экране по нажатию на кнопку Ориентация, можно не только создать новую ориентацию, но и выбрать существующую, а также удалить из списка созданное пользователем название ориентации.

Чтобы выбрать существующую ориентацию, следует выделить ее название в списке и нажать кнопку Установить. Изображение будет перестроено в соответствии с указанным направлением взгляда.

Чтобы удалить название ориентации из списка, его надо выделить и нажать кнопку Удалить диалогового окна Ориентация вида. Указанное название исчезнет из списка; дальнейший выбор соответствующей ориентации будет невозможен. Удаление стандартных названий ориентаций (они начинаются с символа «#») не допускается.

Чтобы закрыть диалог выбора ориентации, нужно нажать кнопку Выход.

 

2.5. Управление режимом отображения детали

При работе в КОМПАС-3D LT доступно несколько типов отображения модели: каркас, отображение без невидимых линий или с тонкими невидимыми линиями и полутоновое отображение. Чтобы выбрать тип отображения, вызовите команду Вид | Отображение и укажите нужный вариант. Можно также воспользоваться кнопками на панели Вид.

Каркас представляет собой совокупность всех ребер и линии очерка модели. Чтобы отобразить модель в виде каркаса, нужно вызвать команду Вид |Отображение | Каркас или нажать кнопку Каркас на панели Вид:

Отображение модели с удалением невидимых линий представляет собой совокупность видимых (при текущей ориентации модели) ребер, видимых частей ребер и линии очерка модели.

Чтобы отобразить модель без невидимых линий, следует вызвать команду Вид | Отображение | Без невидимых линий или нажать кнопку Без невидимых линий на панели Вид:

Невидимые линии (невидимые ребра и части ребер) можно отобразить отличающимся от видимых линий (более светлым) цветом. Чтобы отобразить модель с невидимыми линиями другого цвета, нужно вызвать команду Вид | Отображение | Невидимые линии тонкие или нажать кнопку Невидимые линии тонкие на панели Вид:

Полутоновое отображение позволяет увидеть поверхность модели и получить представление о ее форме. Чтобы получить полутоновое отображение модели, надо вызвать команду Вид | Отображение | Полутоновое или нажать кнопку Полутоновое на панели Вид:

При полутоновом отображении модели учитываются оптические свойства ее поверхности (цвет, блеск, диффузия и т. д.).

Посредством перспективы возможно получить еще более реалистичное изображение детали в соответствии с особенностями зрительного восприятия человека. Точка схода перспективы расположена посередине окна детали. Все перечисленные ранее режимы отображения (каркасное, полутоновое, без невидимых линий и с тонкими невидимыми линиями) можно сочетать с перспективной проекцией. Для получения отображения модели с учетом перспективы следует вызвать команду Вид | Отображение | Перспектива или нажать кнопку Перспектива на панели Вид:

Какой бы тип отображения не был выбран, он не оказывает влияния на свойства модели. Например, при выборе каркасного отображения модель остается сплошной и твердотельной (а не превращается в набор «проволочных» ребер), просто ее поверхность и материал не показываются на экране.

 

2.6. Дерево модели

Дерево построения документа — структурированный список («дерево») объектов, отражающий последовательность создания документа. Отображение значка «+» рядом с объектом означает, что он имеет подчиненные объекты. Чтобы развернуть их список, щелкните мышью на значке. Контекстные меню объектов Дерева построения облегчают доступ к командам, которые наиболее часто используются при работе с объектами данного типа.

При работе с любой деталью на экране может отображаться окно, содержащее Дерево модели.

Дерево модели — это графическое представление набора объектов, составляющих деталь. Корневой объект Дерева — сама деталь. Пиктограммы объектов автоматически возникают в Дереве модели сразу после фиксации этих объектов в детали.

В зависимости от выбранного варианта отображения объекты детали могут располагаться в Дереве в порядке создания или группироваться по типам. Дерево модели отображается в отдельном окне, которое всегда находится внутри окна документа-детали. В верхней части окна Дерева находится Панель управления, содержащая четыре кнопки:

В Дереве модели отображаются: обозначение начала координат, плоскости, оси, эскизы, операции и Указатель окончания построения модели.

Эскиз, задействованный в любой операции, размещается на «ветви» Дерева модели, соответствующей этой операции. Слева от названия операции в Дереве отображается знак «+». После щелчка мышью на этом знаке в Дереве разворачивается список участвующих в операции эскизов. Эскизы, не задействованные в операциях, отображаются на верхнем уровне Дерева модели.

Каждый элемент автоматически возникает в Дереве модели сразу после того, как он создан. Название присваивается элементам также автоматически в зависимости от способа, которым они получены. Например, «Ось через ребро», «Плоскость через три вершины», «Операция вращения», «Фаска» и т. д.

В детали может существовать множество однотипных элементов. Чтобы различать их, к названию элемента автоматически прибавляется порядковый номер элемента данного типа. Например, «Скругление:1» и «Скругление:2».

Можно переименовать любой элемент в Дереве модели. Для этого необходимо дважды щелкнуть мышью по его названию; оно откроется для редактирования. Введите новое название элемента и щелкните мышью вне списка элементов дерева. Новое название элемента будет сохранено в Дереве модели.

Слева от названия каждого объекта в Дереве отображается пиктограмма, соответствующая способу, которым этот элемент получен. Пиктограмму, в отличие от названия объекта, изменить невозможно. Благодаря этому при любом переименовании элементов в Дереве построения остается наглядная информация о способе и порядке их создания.

Дерево модели служит не только для фиксации последовательности построения, но и для облегчения выбора и указания объектов при выполнении команд.

Обычно пиктограммы отображаются в Дереве модели синим цветом. Если объект выделен, то его пиктограмма в Дереве зеленая. Если объект указан для выполнения операции, то его пиктограмма в Дереве красная.

Можно отключить показ Дерева модели. Для этого из меню Вид вызывается команда Дерево модели. Чтобы включить показ Дерева, команда вызывается снова. Когда показ Дерева включен, рядом с названием команды в меню отображается «галочка».

 

2.7. Геометрический калькулятор

Геометрическим калькулятором называют механизм получения количественной информации о параметрах и взаимном расположении объектов с целью использования ее при построении других объектов.

Например, при помощи геометрического калькулятора можно построить окружность с радиусом, равным длине какого-либо объекта, отрезок с углом наклона, равным углу между другими отрезками, и т. д.

При создании или редактировании какого-либо объекта на Панели свойств отображаются поля для ввода значений параметров этого объекта. Можно ввести данные об элементе вручную, явно набрав их в соответствующих полях. Однако КОМПАС-3D LT предоставляет и другой способ ввода — непосредственное снятие значений параметров с чертежа. Для подобного снятия параметров и используется геометрический калькулятор.

Рассмотрим ситуацию, когда вычерчивается отрезок. На Панели свойств доступны поля ввода значений координат точек отрезка, его угла наклона и длины. Если установить курсор над каким-либо из полей и щелкнуть правой кнопкой мыши, на экране появится меню команд геометрического калькулятора, причем набор команд зависит от типа параметра. Например, если вызван геометрический калькулятор над полем ввода длины отрезка, то будут предложены именно команды снятия длин (расстояние между точками, длина элемента и т. п.). Для поля ввода угла будет, соответственно, выдано меню снятия угловых величин, а для полей координат — меню снятия значений координат (оно практически совпадает с меню привязок).

Рассмотрим применение геометрического калькулятора на несложном вычерчивании отрезка, параллельного другому отрезку. Щелкните правой кнопкой мыши над полем угла наклона, выберите в появившемся меню команду Наклон прямой/отрезка и укажите курсором тот отрезок, параллельно которому нужно выполнить построение. Значение угла наклона относительно оси х текущей системы координат будет снято, занесено в поле Панели свойств и зафиксировано.

Таким образом, средства геометрического калькулятора позволяют использовать параметры уже существующих объектов чертежа при построении или редактировании других объектов.

Меню геометрического калькулятора выводится на экран при нажатии правой кнопки мыши в то время, когда курсор находится над каким-либо из полей Панели свойств при выполнении различных команд создания и редактирования объектов. С помощью команд меню можно выполнить снятие значений геометрических величин (координат точек, размеров, углов и т. п.) с объектов для их автоматического занесения в поля Панели свойств.

В зависимости от того, над полем ввода какого параметра находился курсор при вызове меню, будет сформирован подходящий набор команд.

Подавляющее большинство команд совпадает с соответствующими командами меню привязок. Перечислим дополнительные команды.

При вводе значений координат доступна команда На кривой, ближайшей к другой кривой.

При вводе значений линейных величин доступны следующие команды:

□ Длина кривой;

□ Длина сегмента кривой;

□ Между 2 точками;

□ Между 2 точками на кривой;

□ Между двумя кривыми;

□ От точки до кривой;

□ Радиус;

□ Полуось эллипса;

□ Длина строки текста;

□ Габарит объекта.

При вводе значений угловых величин доступны следующие команды:

□ Направление прямой/отрезка;

□ Наклон касательной;

□ Наклон нормали;

□ Раствор дуги;

□ Между прямыми/отрезками;

□ Наклон оси эллипса;

□ По 2 точкам (с осью X);

□ По 3 точкам;

□ Направление строки текста;

□ По точке на окружности/дуге.

При вводе значения масштаба доступны следующие команды:

□ Отношение длин кривых;

□ Отношение радиусов.

Для вызова нужного способа снятия параметров выберите его название из меню.

Рассмотрим этапы решения с помощью геометрического калькулятора планиметрической задачи.

Пример 2.1

Условие. Определить периметр треугольника ABC, построив его по следующим заданным параметрам: медиане AK и вершине В, если AK = 51,5 мм, BK = 32 мм, AB = 65 мм (рис. 2.9).

Решение. Для проведения BC воспользуемся командами геометрического калькулятора. Для этого, начиная отрезок из точки K, нажмем правую кнопку мыши на Панели свойств, из контекстного меню для поля Угол выберем команду Направление прямой/отрезка (рис. 2.10, а) и укажем ось KB (рис. 2.10, б).

При этом, нажав правую кнопку мыши над полем Длина, выбираем из контекстного меню пункт Длина кривой (рис. 2.11, а) и помечаем прямую KB (рис. 2.11, б).

В итоге получаем сторону BC и искомый треугольник АВС (рис. 2.12).

С помощью команды Длина кривой с инструментальной панели Измерения (2D) определяем периметр, который равен 185 мм.

 

2.8. Измерение характеристик плоских и пространственных объектов

 

При работе с моделью детали может возникнуть необходимость узнать расстояние или угол между вершинами, ребрами, осями, гранями и плоскостями.

В КОМПАС-3D LT возможно измерение различных геометрических характеристик, а также расчет массо-инерционных характеристик детали (объема, массы, координат центра тяжести, осевых и центробежных моментов инерции, направления главных осей инерции).

 

2.8.1. Измерение характеристик плоских объектов

Вызов команд осуществляется нажатием соответствующих кнопок на Инструментальной панели Измерения (2D) или выбором названия команд в меню Сервис | Измерить (рис. 2.13).

Не выходя из команды, можно определить метрические характеристики нескольких объектов. Последовательно указывайте курсором нужные объекты. Система запомнит и покажет в диалоговом окне все значения необходимых измерений. В окне Информация будут отображаться соответствующие значения.

Можно сохранить или распечатать результаты измерения. Для этого воспользуйтесь командами меню окна Информация.

Для выхода из команды нажмите кнопку Прервать команду на Панели специального управления, клавишу или закройте окно Информация:

□ Команда Расстояние между 2 точками позволяет определить расстояние между двумя точками в текущей системе координат.

После вызова команды укажите курсором точки, расстояние между которыми требуется определить. Для точного позиционирования курсора воспользуйтесь привязками или меню геометрического калькулятора в полях Первая точка и Вторая точка на Панели свойств. В окне Информация появится значение расстояние между указанными точками, расстояние между ними по осям х и у, а также координаты точек.

□ Команда Расстояние между 2 точками на кривой позволяет определить длину участка кривой, ограниченного указанными точками.

После вызова команды укажите курсором кривую, вдоль которой будет измеряться расстояние, а затем — две лежащие на ней точки. В окне Информация появится значение длины участка кривой, ограниченного указанными точками, а также некоторые справочные параметры.

Если необходимо измерить несколько участков одной и той же кривой, после ее указания нажмите кнопку Запомнить состояние на Панели специального управления:

Чтобы указать другую кривую для измерения, нажмите кнопку Указать заново:

□ Команда Длину кривой позволяет измерить полную длину произвольной кривой.

После вызова команды укажите курсором кривую, длину которой требуется определить. Выбранная кривая будет выделена красным цветом, а значение ее длины появится в окне Информация.

Если требуется вычислить суммарную длину объектов (отрезков, дуг, сплайнов) или их частей, составляющих непрерывную последовательность, нажмите кнопку Обход границы по стрелке на Панели специального управления:

Система перейдет в режим обхода границы по стрелке. Сформируйте нужную фигуру. Она будет выделена красным цветом, а соответствующее значение длины появится в окне Информация.

Если требуется измерить длину временной (не существующей в чертеже) ломаной, нажмите кнопку Ручное рисование границ на Панели специального управления:

Система перейдет в режим ручного рисования границ. Сформируйте нужную фигуру. Она будет выделена красным цветом, а соответствующее значение длины появится в окне Информация.

□ Команда Расстояние от кривой до точки позволяет определить расстояние между кривой и точкой.

После вызова команды укажите курсором кривую, а затем — точку, расстояние до которой нужно определить. Для точного позиционирования курсора воспользуйтесь привязками или меню геометрического калькулятора в полях Точка вне кривой и Точка на кривой на Панели свойств. В окне Информация появится значение расстояния от кривой до указанной точки, а также некоторые справочные параметры.

Если необходимо измерить расстояния между разными точками и одной и той же кривой, после ее указания нажмите кнопку Запомнить состояние на Панели специального управления:

Чтобы указать другую кривую для измерения, нажмите кнопку Указать заново:

□ Команда Расстояние между 2 кривыми позволяет определить расстояние между двумя выбранными кривыми.

После вызова команды укажите курсором первую и вторую кривые, расстояние между которыми нужно определить. В окне Информация появится значение расстояния между кривыми, а также некоторые справочные параметры. Возможно измерение только ненулевых расстояний, т. е. указанные кривые не должны пересекаться.

Если необходимо измерить расстояния от нескольких разных кривых до одной и той же кривой, после ее указания нажмите кнопку Запомнить состояние на Панели специального управления:

Чтобы указать другую кривую для измерения, нажмите кнопку Указать заново:

□ Команда Угол между 2 прямыми/отрезками позволяет измерить угол между двумя прямолинейными объектами (прямыми, отрезками, звеньями ломаной и т. п.).

□ Команда Угол по 3 точкам позволяет измерить угол, указав три образующие его точки. После вызова команды укажите курсором вершину угла и две точки, лежащие на его сторонах.

Для точного позиционирования курсора воспользуйтесь привязками или меню геометрического калькулятора в полях Вершина угла, Первая точка и Вторая точка на Панели свойств. В окне Информация появится значение угла, образованного заданными точками.

Если необходимо измерить несколько углов с общей вершиной, после ее указания нажмите кнопку Запомнить состояние на Панели специального управления:

Чтобы указать новую вершину угла, нажмите кнопку еще раз.

Команда Площадь позволяет измерить площадь произвольной фигуры.

После вызова команды укажите курсором точку внутри замкнутой области, ограниченной пересекающимися геометрическими объектами. Система автоматически определит границы фигуры, образованной этими объектами. Она будет выделена красным цветом, а значение ее площади появится в окне Информация.

Если требуется вычислить площадь фигуры, ограниченной замкнутым контуром, нажмите кнопку Указать замкнутую кривую на Панели специального управления и укажите нужный контур:

Фигура, ограниченная выбранным контуром, будет выделена красным цветом, а соответствующее значение площади появится в окне Информация.

Если требуется вычислить площадь фигуры, образованной набором геометрических объектов, нажмите кнопку Обход границы по стрелке на Панели специального управления:

Система перейдет в режим обхода границы по стрелке. Сформируйте нужную фигуру. Она будет выделена красным цветом, а соответствующее значение площади появится в окне Информация.

Если границы фигуры, площадь которой требуется вычислить, не существуют в чертеже, вы можете сформировать временную ломаную линию. Для этого нажмите кнопку Ручное рисование границ на Панели специального управления:

Система перейдет в режим ручного рисования границ. Сформируйте нужную фигуру. Она будет выделена красным цветом, а соответствующее значение площади появится в окне Информация.

 

2.8.2. Измерение характеристик пространственных объектов

Для вызова команды нажмите соответствующую кнопку на панели Измерения (3D) или выберите ее название из меню Сервис | Измерить (рис. 2.14).

Точность вычислений и единицы измерения длины вы можете задать, используя элементы управления вкладки Измерение на Панели свойств. Результаты вычислений отображаются в появляющемся на экране окне Информация.

Для завершения команды проверки пересечений нажмите кнопку Прервать команду на Панели специального управления или закройте окно Информация:

□ Команда Измерить | Длину ребра позволяет измерить длину ребер или периметр грани детали.

Последовательно указывайте курсором ребра, длину которых вы хотите измерить. Если указать курсором грань, будет измерена длина всех ограничивающих ее ребер. Выбранные ребра будут подсвечиваться. В окне Информация появится список измеренных длин. В конце списка будет указана сумма измеренных значений.

Если требуется измерить периметр грани, укажите эту грань сразу после вызова команды. В этом случае сумма измеренных значений будет соответствовать ее периметру.

Если какой-либо объект (ребро или грань) указан повторно, подсветка с него снимается, а соответствующие ему результаты измерения исключаются из списка.

□ Команда Измерить | Расстояние и угол позволяет измерить расстояние и, если возможно, угол между двумя указанными объектами (конструктивными осями и плоскостями, гранями, ребрами и вершинами).

Последовательно указывайте курсором пары объектов, расстояние и угол между которыми требуется измерить. Объекты можно указывать в любой комбинации (например, плоскость и вершина, ребро и ось, две грани).

Выбранные объекты будут подсвечиваться. В окне Информация появятся значение расстояния между ними (если оно не нулевое) и значение угла между ними (если объекты не параллельны и не перпендикулярны).

Если объекты пересекаются, параллельны или перпендикулярны, в окне Информация появится соответствующее сообщение.

Если требуется измерить расстояние и угол между одним объектом и несколькими другими, после указания первого объекта нажмите кнопку Запомнить состояние на Панели специального управления, а затем укажите другие объекты:

□ Команда Измерить | Площадь позволяет измерить площадь граней детали.

Последовательно указывайте курсором грани, площадь которых требуется измерить. Выбранные грани будут подсвечиваться. В окне Информация появится список измеренных площадей. В конце списка будет указана сумма измеренных значений.

Если какая-либо грань указана повторно, подсветка с нее снимается, а соответствующий ей результат измерения исключается из списка.

□ Команда Сервис | МЦХ модели позволяет выполнить расчет массоцентровочных характеристик существующей модели и определить следующие параметры:

• масса;

• площадь;

• объем;

• центр масс.

 

Глава 3

Введение в трехмерное моделирование деталей

 

Трехмерное твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает создание наиболее полной электронной модели изделия. ГОСТ 2.052-2006 (Электронная модель изделия) устанавливает следующие термины с соответствующими определениями:

□ электронная геометрическая модель — модель, описывающая геометрическую форму, размеры и иные свойства изделия, зависящие от формы и размеров;

□ твердотельная модель — трехмерная электронная модель, представляющая форму изделия как результат композиции заданного множества геометрических элементов с применением элементов булевой алгебры к этим геометрическим элементам;

□ геометрический элемент — линия, точка, плоскость, поверхность, геометрическая фигура и геометрическое тело.

Содержание раздела дает представление о возможностях твердотельного моделирования деталей в системе КОМПАС-3В LT.

 

3.1. Формирование основания модели детали

В общем случае порядок создания модели включает формирование основания, приклеивание и вырезание дополнительных элементов, построение массивов элементов и зеркальное копирование, создание дополнительных конструктивных элементов (рис. 3.1).

Формирование отдельных трехмерных объектов начинается с создания эскиза — плоской фигуры, на основе которой образуется объемное тело. Эскиз может располагаться в одной из стандартных плоскостей проекций, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем. Эскиз создается на плоскости стандартными средствами двумерного редактора и состоит из одного или нескольких контуров. При построении эскиза под контуром понимается любой линейный графический объект или совокупность последовательно соединенных линейных объектов (отрезков, ломаных, дуг и т. д.). Основные требования к контурам в эскизах:

□ контуры в эскизе не пересекаются и не имеют общих точек;

□ контур в эскизе изображается стилем линии Основная;

□ если контуров несколько, все они должны быть замкнуты, при этом один контур должен быть наружным, другие — вложенными в него.

При построении эскиза в системе КОМПАС-3В доступны все команды построения и редактирования изображения, а также сервисные возможности. Исключением является невозможность ввода некоторых технологических обозначений и объектов оформления.

По умолчанию в эскизе включен параметрический режим. В этом режиме наносятся параметрические размеры — размеры, управляющие положением выносных линий, привязанных к определенным точкам эскиза. С изменением параметрических размеров изменяется геометрия контуров в эскизе.

В эскиз можно перенести изображение из ранее подготовленного чертежа или фрагмента. Это позволяет при создании трехмерной модели опираться на существующую чертежно-конструкторскую документацию.

Объемные элементы образуются в результате операций — формообразующих перемещений эскизов. В основе операций, показанных на рис. 3.2, построение трехмерной модели детали начинается с создания основания — ее первого формообразующего элемента. Основание есть у любой детали и оно всегда одно. При построении основания можно использовать любую из четырех перечисленных выше формообразующих операций.

Форма основания детали определяется из конструкции будущей детали. При выборе формы основания деталь разбивается на составляющие ее формообразующие элементы (параллелепипеды, призмы, цилиндры, конусы, торы, кинематические элементы и т. д.). При этом мелкие конструктивные элементы (фаски, скругления, проточки и т. п.) из рассмотрения исключаются.

Чаще всего в качестве основания используют самый крупный из этих элементов. Если в составе детали есть несколько сопоставимых по размерам элементов, то в качестве основания можно использовать любой из них.

 

3.2. Добавление и удаление материала детали

Добавление материала детали — это создание в ней новых тел, а также приклеивание к имеющемуся телу (телам) новых элементов. Тело детали — это область, ограниченная гранями детали. Считается, что эта область заполнена однородным материалом детали.

Удаление материала детали — это вырезание формообразующих элементов из тел.

Как новое тело, так и приклеиваемый или вырезаемый элемент может являться элементом одного из следующих типов:

□ элемент выдавливания;

□ элемент вращения;

□ элемент по сечениям;

□ кинематический элемент.

Построение любого элемента начинается с создания эскиза.

После того как создание эскиза завершено, необходимо указать, каким способом требуется перемещать эскиз в пространстве для получения элемента нужного типа, т. е. выбрать вид формообразующей операции.

Во время выполнения операции добавления над эскизом можно указать, будет ли создаваемый элемент являться отдельным телом или его необходимо приклеить — объединить с другими телами.

Отличие операций удаления материала от операций добавления состоит в том, что результатом удаления является не создание нового тела или объединение тел, а вычитание или пересечение.

Вычитание формообразующего элемента из тела — это удаление материала, находящегося внутри поверхности элемента.

Пересечение формообразующего элемента и тела — это удаление материала, находящегося снаружи поверхности элемента.

Чтобы выполнить операции вырезания из детали формообразующих элементов, вы можете вызвать команды из группы Операции | Вырезать.

Кнопки для вызова этих команд находятся на панели Редактирование детали.

 

3.3. Дополнительные конструктивные элементы

К этим командам относятся операции создания фасок, скруглений, круглых отверстий, уклонов и ребер жесткости. Вызвать их можно из меню Операции (рис. 3.3).

□ Команда Фаска позволяет создать фаску на указанных ребрах детали (рис. 3.4, б):

Команда не выполняется для ребер, образованных гладко сопряженными гранями.

□ Команда Скругление позволяет скруглить указанные ребра детали (рис. 3.4, в):

 Команда Отверстие служит для создания круглого отверстия со сложным профилем:

Перед вызовом этой команды требуется выделить плоскую грань, на которой должно располагаться отверстие. Фантом отверстия с заданными параметрами отображается в окне детали. Точка привязки отверстия (она помечена на эскизе красным цветом) по умолчанию располагается в начале локальной системы координат грани, на которой создается это отверстие.

Чтобы разместить отверстие в нужном месте грани, раскройте поле р в Строке параметров объектов и введите координаты центра отверстия в поле р.

На рис. 3.5 показаны три из предлагаемых 14 вариантов форм круглых отверстий, которые строятся с помощью команды Отверстие. Буквами обозначены параметры, которым присваиваются необходимые численные значения.

□ Команда Уклон позволяет придать уклон плоским граням, перпендикулярным основанию, или цилиндрическим граням, образующие которых перпендикулярны основанию:

Команда Уклон позволяет наклонить отдельные грани (рис. 3.6).

□ Команда Ребро жесткости:

Позволяет создавать ребра жесткости детали (рис. 3.7).

 

3.4. Система координат и плоскости проекций

В каждом файле детали существует система координат и проекционные плоскости, определяемые этой системой. Названия этих объектов появляются в окне Дерево модели после создания нового файла детали. Окно Дерево модели является графическим интерфейсом для управления процессом создания и редактирования модели изделия. Изображение системы координат появляется посередине окна построения модели; чтобы увидеть изображение проекционных плоскостей, нужно выделить их в Дереве построений.

Плоскости показываются на экране в виде прямоугольников, лежащих в этих плоскостях; такое отображение позволяет увидеть расположение плоскости в пространстве. Плоскости проекций и систему координат невозможно удалить из файла модели. Их можно переименовать, а также отключить их показ в окне модели.

В системе КОМПАС-3В при ориентации Изометрия XYZ координатные оси и плоскости проекций расположены так, как показано на рис. 3.8, а. Эта ориентация не совпадает с требованиями ГОСТа 2.317-69 (рис. 3.8, б).

При выполнении чертежа детали необходимо правильно выбрать главное изображение. Согласно ГОСТу 2.305-68, в качестве главного принимается изображение на фронтальной плоскости проекций. Предмет располагают относительно фронтальной плоскости проекций так, чтобы изображение на ней давало наиболее полное представление о форме, размерах и функциональном назначении предмета.

При создании трехмерной модели от выбора главного вида зависит форма основания моделируемой детали и эскиза этого основания. На рис. 3.9 показана связь между аксонометрическим изображением, расположением эскиза и стандартными видами (при различных ориентациях главного вида).

На основе анализа изображений на рис. 3.9 можно сделать следующие рекомендации по выбору начальной ориентации плоскостей проекций при создании моделей:

□ в общем случае целесообразен выбор ориентации Изометрия XYZ, при этом изображение в эскизе плоскости yz должно быть перевернуто;

□ выбор ориентации Изометрия YZX оправдан при необходимости получения аксонометрии в прямоугольной диметрической проекции;

□ ориентацию Изометрия ZXY при выполнении учебных заданий, рассматриваемых в данной книге, не применять.

 

3.5. Настройка параметров и расчет характеристик моделей

 

3.5.1. Определение и задание свойств детали

Щелкните правой кнопкой мыши в любом пустом месте окна модели. Из контекстного меню вызовите команду Свойства (рис. 3.10).

На Панели свойств в поле Обозначение введите обозначение (например, ПМИГ ХХХХ10) и наименование детали (Опора) в поле Наименование, определите или задайте ее цвет (рис. 3.11). Нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления:

В профессиональной версии возможен выбор марки материала, из которого изготавливается деталь.

 

3.5.2. Управление свойствами поверхности модели

Очень часто параллельные грани детали сливаются на полутоновом изображении. Восприятие такого изображения можно улучшить, если свойства параллельных граней сделать разными. Чтобы задать свойства поверхности (степень блеска, прозрачность и т. д.) через контекстное меню выбора команды Свойства, необходимо вызвать панель настройки оптических свойств (рис. 3.12).

Настроив свойства поверхности, необходимо подтвердить сделанные изменения.

 

3.5.3. Выбор материала

При работе с деталью можно выбрать материал, из которого она должна изготавливаться. Через контекстное меню выбора команды Свойства необходимо вызвать Панель свойств, переключиться на вкладку Параметры МЦХ и нажать кнопку Материал (рис. 3.13).

На появившейся панели кнопка Выбрать из списка материалов позволяет выбрать материал из справочного файла плотностей. В окне Плотность материалов (рис. 3.14) можно раскрыть нужный раздел и указать марку материала.

В профессиональной версии системы, расположенная на панели Материал кнопка Выбрать из справочника материалов позволяет обратиться к справочнику материалов и сортаментов.

 

3.5.4. Расчет массо-центровочных характеристик модели

Поддерживаются расчеты массы, площади поверхности, объема, координат центра масс, плоскостных, осевых и центробежных моментов инерции. Для осуществления расчета на Инструментальной панели Измерения (3D) необходимо нажать кнопку МЦХ модели:

 

3.6. Создание ассоциативных видов

 

Многие трехмерные модели деталей создаются с целью получения конструкторской документации, в том числе чертежей деталей.

В системе КОМПАС-3D имеется возможность создания ассоциативных чертежей трехмерных деталей. В таких чертежах все виды связаны с моделью так, что изменения в модели приводят к изменению изображения в каждом ассоциативном виде.

Ассоциативное изображение формируется в обычном чертеже. В нем создаются выбранные пользователем ассоциативные виды и разрезы (сечения) трехмерной детали. Виды автоматически располагаются в проекционной связи. При необходимости связь можно отключить. Это дает возможность произвольного размещения видов в чертеже.

 

3.6.1. Стандартные виды

Для создания в текущем чертеже стандартных видов детали вызовите команду Вставка | Вид с модели | Стандартные (или нажмите кнопку Стандартные виды на панели Ассоциативные виды.

После вызова команды на экране появится стандартный диалог выбора файла для открытия. Выберите деталь для создания видов и откройте файл. В окне чертежа возникнет фантом изображения в виде габаритных прямоугольников видов.

На Панели свойств появятся элементы управления (рис. 3.15), которые позволяют задать параметры создаваемых видов. В раскрывающемся списке Ориентация главного вида можно выбрать требуемую ориентацию главного вида.