3. Создание сложных форм

Цель: при построении сложных моделей познакомиться с применением профессиональных инструментов, использующих механизмы вытягивания по траектории, создания трехмерных эскизов, специальных кривых; получить представление о создании более сложных моделей, используя возможности SW.

Основные используемые инструменты:

• пункты меню – Файл, Вставка, Инструменты;

• инструментальные панели – Размеры/взаимосвязи, Элементы, Эскиз, Диспетчер команд, Вид, Стандартные виды, Инструменты.

SW использует разнообразные инструменты для построения моделей, необходимых разработчику. Существует возможность строить сложные фигуры, натягивая плоскости на каркасы из любых фигур, строить трехмерные эскизы и кривые для дальнейшего их использование в разработке. Такое разнообразие приводит к тому, что одни и те же модели можно построить с помощью различных инструментов. Таким образом, чем большим количеством инструментов умеет пользоваться разработчик, тем он более гибок в их выборе для решения конкретной задачи.

Здесь пользователи познакомятся с некоторыми из существующих профессиональных приемов построения сложных моделей деталей.

Выполнение

1. С помощью механизма вытяжки по траектории создайте элемент, траектория которого представляет собой сплайн в форме звезды (приблизительно), а профиль – правильный пятиугольник (см. Пояснения,…п.1).

2. Отредактируйте созданный элемент, изменив тип скручивания на параллельный относительно начального сечения. Прокомментируйте изменения в модели (см. Пояснения,…п.1).

3. Создайте незамкнутый тонкостенный элемент произвольной формы (см. Пояснения,…п.1).

4. Создайте вытянутый по траектории вырез треугольной формы с непрямой траекторией (см. Пояснения,…п.2).

5. Создайте элемент по сечениям со сплайном в качестве одного основания и окружностью в качестве другого. Сколько соединительных линий может максимально иметь такой объект (см. Пояснения,…п.3).

6. Создайте элемент по сечениям со сплайном в качестве одного основания и прямоугольником в качестве другого. Продемонстрируйте механизмы локального и глобального скручивания (см. Пояснения,…п.3).

7. Постройте трехмерный эскиз дома (рис.2.45). Дом должен иметь какие либо дополнительные элементы (окна, двери, ступеньки и т.д.) во всех трех плоскостях (XY, XZ, YZ). При построении обязательно использование механизма сплайна (см. Пояснения,…п.4).

8. Создайте проекционную кривую эскиза на эскиз (сплайна на окружность) и проекционную кривую эскиза на поверхность (окружность на конус) (см. Пояснения,…п.5.1.1).

9. Создайте проекционную и силуэтную линии разъема для произвольных фигур (см. Пояснения,…п.5.2.1, 5.2.2).

10. Используя построение кривых по точкам в пространстве, кривых через справочные точки и с помощью объединенных кривых постройте первую букву своей фамилии. Обязательно использование всех трех методов построения кривых. При необходимости воспользуйтесь дополнительными построениями (см. Пояснения,…п.5.3, 5.4, 5.5).

11. Используя трубку или пруток, постройте спираль и конусную спираль (см. Пояснения,…п.5.6).

Пояснения и рекомендации

Профессиональные элементы моделирования позволяют достигать нужного результата максимально быстро и с минимальным количеством действий. Однако для их изучения требуются определенные навыки работы с пакетом SW и умения выполнять простые типовые действия.

1 Создание вытянутого по траектории элемента

Одним из важных инструментов моделирования является инструмент Вытянутая по траектории бобышка/основание. Этот инструмент используется для вытягивания замкнутого профиля вдоль замкнутой или разомкнутой траектории. Таким образом, для создания вытянутого по траектории элемента необходимо профиль и траектория. Профиль – это сечение вытянутой детали, это тот элемент, который будет вытягиваться вдоль траектории. Профиль представляет собой эскиз. Траектория – это линия, вдоль которой будет якобы перемещаться профиль, образуя объемную фигуру. Траектория может быть задана как эскизом, так и являться кромкой элемента или пространственной кривой.

Для создания вытянутого по траектории элемента выполните:

1. Вставка, Бобышка/основание, По траектории… - откроется окно МС По траектории (рис.2.36).

Рис. 2.226 Окно МС По траектории

2. Выбрать эскиз, который будет служить профилем. Выбранный эскиз будет окрашен зеленым цветом и появится выноска с его названием.

3. Выбрать траекторию – выделите эскиз или кромку элемента, которая будет использоваться в качестве траектории. Выбранный элемент будет окрашен в пурпурный цвет, и появится выноска с его названием. Итоговый вытянутый элемента будет отображен в графической области.

4. При необходимости задайте нужные параметры.

5. ОК.

Во время построения вытянутого по траектории элемента следует придерживаться следующих правил:

• Профиль должен быть замкнутым для основания или бобышки по траектории; для элемента поверхности по траектории профиль может быть замкнутым или разомкнутым.

• В качестве направления может выступать разомкнутая кривая или замкнутая.

• Направление может быть множеством из нарисованных кривых, содержащихся в одном эскизе, кривой или множеством кромок модели.

• Начальная точка направления должна лежать на плоскости профиля.

• Ни сечение, ни направление, ни полученный в результате твердотельный элемент не могут быть самопересекающимися.

• Эскиз и траектория должны находиться в разных плоскостях.

• Для удобства построения на плоскости рекомендуем использовать начало координат и стандартные плоскости.

• При переходе от построения эскиза к построению траектории выйдите из режима эскиза перед выбором другой плоскости.

При вытягивании элемента по траектории в менеджере свойств можно указать также некоторые опции:

• Ориентация/тип скручивания – по умолчанию выставлено По направлению, которое означает, что вытягиваемое сечение будет выравниваться по нормали к траектории в каждой точке траектории, т.е. по всей длине траектории деталь будет иметь такой же вид, какой имел эскиз профиля вне зависимости от вида траектории. Если же выбран режим Параллельно к начинающему сечению, то сечение будет перемещаться вдоль траектории, не поворачиваясь относительно первоначальной ориентации, т.е. начальная и конечная поверхности вытянутого элемента будут параллельны. Параметр Скручивание вдоль маршрута позволяет установить вращение элемента вокруг своей оси. Величина скручивания задается в градусах и скручивание равномерно распределяется вдоль всей траектории.

• Направляющие кривые – используются, когда необходимо вытянуть элемент, задавая дополнительные условия вытягивания. В этом случае сечение меняется в соответствии с направляющей кривой при движении вдоль траектории вытягивания. Для создания такого элемента требуется профиль, траектория вытягивания и направляющая кривая. После создания эскизов профиля, траектории и направляющей кривой необходимо привязать направляющую кривую к профилю. Направляющая кривая должна пересекать профиль. При вытягивании объекта укажите в разделе направляющих кривых созданную кривую.

• Направляющие кривые/объединение гладких поверхностей – флажок установлен по умолчанию. Этот параметр используется для слияния гладких поверхностей в одну общую поверхность элемента. Если во время редактирования сбросить этот флажок, то после создания вытянутого элемента выводится предупреждение. Это приведет к ступенчатому изменению кривизны поверхности элемента.

• Вывод сечений – используется для отображения промежуточных сечений при создании элемента с направляющими кривыми. Выбрав это действие, появляется счетчик сечений, в котором можно задать количество сечений, которые будут отображаться.

Тонкостенный элемент – можно создать тонкостенный вытянутый по траектории элемент путем задания толщины стенки (рис.2.37). Эта панель включается при помощи соответствующего флажка. Процесс создания тонкостенного элемента аналогичен созданию обычного вытянутого элемента.

Рис. 2.227 Тонкостенный элемент

Создайте вытянутый по траектории элемент:

1. Перейдите в режим эскиза, выберите переднюю плоскость.

2. Инструменты, Объекты эскиза, Линия - постройте с помощью линий треугольник с началом в центре координат.

3. Выйдите из режима эскиза .

4. ДК, Сверху , Инструменты, Объекты эскиза, Сплайн - создайте траекторию (рис.2.38).

Рис. 2.228 Профиль и траектория вытягиваемого элемента

5. Вставка, Бобышка/основание, По траектории… - откроется окно МС По траектории.

6. Окно МС По траектории, поле Профиль, созданный треугольник, поле Маршрут, созданный сплайн – на экране отобразится предварительный вид фигуры.

7. ОК (рис.2.39)

Рис. 2.229 Вытянутый по траектории элемент

2 Вырез, вытянутый по траектории

Вырезы в моделях также можно создавать по траектории. Этот инструмент позволяет довольно быстро создать на элементе вырез сложной формы. Все настройки и опции создания вытянутого выреза по траектории идентичны настройкам создания вытянутого по траектории элемента.

Для создания вытянутого по траектории выреза необходимо:

1. Предварительно создайте на нужном объекте профиль и траекторию выреза (рис.2.40), используя те же правила построения, что и для вытянутого по траектории элемента.

2. Вставка, Вырез, По траектории – откроется окно МС Вырез по траектории.

3. Окно МС Вырез по траектории, раздел Профиль и направление, поле Профиль, указать профиль необходимого сечения, поле Траектория, указать траекторию - траекторию его построения.

4. При необходимости выбрать дополнительные опции.

5. ОК – вырез по траектории создан (рис.2.41).

3 Элементы, созданные по сечениям

Одним из инструментов профессионального построения моделей является создание элементов по сечению. Элементы по сечению создаются путем натягивания поверхности на несколько одинаковых или различных сечений. В результате этого можно создать поверхность произвольной формы (рис.2.42). В данном примере дважды используется механизм создания элементов по сечениям. Они поставлены друг на друга. Для первого компонента в качестве сечений были выбраны сплайн и прямоугольник, во втором – прямоугольник и окружность. Также были задействованы механизмы скручивания. Сечения, которые образуют каркас модели, могут быть как параллельными, так наклонными. Если создается сечение сплошного тела, то оно должно быть замкнутым.

Рис. 2.230 Профиль и траектория выреза Рис. 2.231 Вырез по траектории

Рис. 2.232 Модель произвольной формы

Для того, чтобы создать элемент по сечениям, необходимо:

1. Создайте необходимые эскизы сечений - профили, по которым будет строиться элемент. Профилей должно быть как минимум два.

2. Вставка, Бобышка/основание, По сечениям - появится соответствующее окно МС.

3. Окно МС По сечениям, раздел Профили, укажите созданные профили - в графической области появится предварительный вид создаваемого элемента вместе с соединительной линией между сечениями.

4. ОК.

Элементы по сечениям можно изменить при помощи маркеров на линии, соединяющей сечения. Маркеры голубого цвета соответствуют конечным точкам соединительной линии (рис.2.43). При протяжке маркера (по периметру плоскости) предварительный вид элемента в графической области будет изменятся (рис.2.44).

Рис. 2.233 Эскизы для элемента по сечениям

Можно вставлять дополнительные соединительные линии, чтобы манипулировать формой элемента по сечениям. Соединительная линия может быть добавлена только к профилю, который имеет вершину. Для отображения всех соединительных линий, необходимо выбрать пункт контекстного меню (после click правой) Показать все соединители. После добавления соединительных линий, их можно перемещать с помощью маркера для изменения формы элемента (расстояние между плоскостями не изменяется).

Рис. 2.234 Элемент с измененной соединительной линией

Изменения формы или закручивания при построении элемента по сечениям с использованием соединительной линии, созданной по умолчанию, называется глобальным скручиванием. В этом случае, при изменении положения одной соединительной точки на профиле, другие точки профиля автоматически меняют положение относительно первой точки.

Изменение формы или закручивания с использованием дополнительных соединителей называется локальным скручиванием. В этом случае, при изменении положения одной соединительной точки профиля остальные точки не перемещаются. Это дает возможность изменять все соединители независимо друг от друга.

Большинство настроек, которые предоставлены менеджером свойств при создании элементов по сечениям, аналогичны настройкам вытянутых по траектории элементов. Есть только небольшие различия (добавлены параметры):

• Замкнуть поверхность – будет создан элемент, у которого начальное и конечное сечения совпадают. Для создания такого элемента следует установить флажок Замкнуть элемент.

• Параметры осевой линии – эта раздвижная панель используется для создания элемента по двум и более сечениям вдоль определенной траектории. Эта траектория называется осевой линией. В соответствующем поле необходимо выбрать осевую линию, также можно задать такие параметры, как количество сечений, которые определяют точность и гладкость создаваемого объекта.

Создайте элемент по сечению:

1. Инструменты, Объекты эскиза, Прямоугольник , плоскость Сверху, создайте прямоугольник – создается основание фигуры.

2. Вставка, Выйти из эскиза .

3. ДК, плоскость Сверху – выбрали стандартную плоскость.

4. Вставка, Справочная геометрия, Плоскость.. - создайте справочную плоскость на определенном расстоянии от стандартной.

5. Инструменты, Объекты эскиза, Линия - создайте треугольник на созданной (справочной) плоскости.

6. Вставка, Выйти из эскиза .

7. Вставка, Бобышка/Основание, По сечениям.. - появится окно МС По сечениям.

8. Окно МС По сечениям, раздел Профили, выберите в графической области созданные прямоугольник и треугольник – в графической области отобразиться предварительный вид модели.

9. При необходимости передвиньте соединительные линии для изменения параметров скручивания.

10. ОК – построили элемент, созданный по сечениям.

4 Трехмерные эскизы

В SW есть возможность создавать эскизы не только на плоскости, но также создавать трехмерные эскизы. Трехмерный эскиз состоит из совокупности линий, дуг и сплайнов. Трехмерный эскиз можно использовать в качестве направления элемента по траектории, направляющей кривой для элементов по сечениям или по траектории, осевой линии для элемента по сечениям.

Для построения трехмерного эскиза необходимо выполнить следующее.

1. Вставка, 3D эскиз – запустится среда редактирования трехмерных эскизов.

2. Постройте необходимый эскиз с помощью соответствующих инструментов (аналогично с построением в 2D, особенности описаны ниже).

3. Выйти из среды создания трехмерных эскизов (рис.2.45).

Для создания трехмерных эскизов не нужно выбирать плоскость. В среде редактирования трехмерных эскизов существует маркер координат, который помогает сохранить ориентацию во время рисования на нескольких плоскостях. Вначале рисование выполняется относительно системы координат модели, используемой по умолчанию. Чтобы переключиться в одну из двух плоскостей по умолчанию, выберите требуемый инструмент эскиза и нажмите клавишу Tab. Отобразится исходная точка текущей плоскости эскиза. Трехмерный эскиз проще создавать в изометрии, потому что в этом случае видны все три направления X, Y, Z. Поэтому, перед началом построения, желательно переключиться в ориентацию вида на Изометрию, а также не забудьте выбрать режим трехмерного эскиза.

Рис. 2.235 Трехмерный эскиз

Для создания трехмерных эскизов используются элементы, рассмотренные ниже.

4.1 Линия

Этот инструмент создает линию в трехмерном эскизе. Для создания линии необходимо выполнить следующие действия.

1. Инструменты, Объекты эскиза, Линия - открывается окно МС Вставить линию. В разделе Параметры можно выбрать следующие параметры:

• вспомогательная геометрия, для создания трехмерной вспомогательной линии.

• бесконечная длина, для создания трехмерной линии бесконечной длины.

2. Сlick в графической области, чтобы начать строить линию. Появится окно МС Свойства линии и возле указателя появятся буквы XY, что означает в какой плоскости сейчас происходит построение. При каждом нажатии Tab появляется маркер, который помогает рисовать на различных плоскостях.

3. Постройте линию – вы построили сегмент трехмерной линии в данной плоскости.

4. Если необходимо перейти на другую плоскость, нажмите клавишу Tab. Обратите внимание на изменение обозначения плоскости у указателя.

5. Выполняйте построение линий до завершения построения модели.

4.2 Сплайны

В трехмерной эскизной среде можно создавать сплайны.

Для создания сплайна выполните:

1. Инструменты, Объекты эскиза, Сплайн .

2. Click в графической области, чтобы разместить точку сплайна. Появится окно МС Сплайн. При каждом нажатии появляется маркер, который помогает рисовать на различных плоскостях. Если необходимо перейти на другую плоскость, нажмите клавишу Tab.

3. Выбирайте промежуточные точки сплайна до завершения его построения, 2click – построение сплайна завершено.

4. ОК.

Трехмерные сплайны, как и другие элементы, можно редактировать. Для редактирования трехмерных сплайнов существуют такие способы:

• изменять расположение текущих точек сплайна;

• манипулировать маркерами сплайна;

• вставлять новые точки сплайна;

• добавить элемент управления касательности;

• упростить сплайн - сократить число точек в сплайне и увеличить скорость отображения моделей со сложными кривыми сплайна.

4.3 Точки

Точки в трехмерных эскизах не отличаются от обычных точек.

Чтобы создать точку в трехмерном эскизе необходимо выполнить:

1. Инструменты, Объекты эскиза, Точка .

2. Click в графической области, чтобы разместить точку. Появится окно МС Точки.

3. Разместите точку в необходимом месте.

4. ОК.

4.4 Осевая линия

Осевые линии используются как вспомогательные при построении симметричных элементов эскиза, при повороте элементов и в других целях.

Чтобы создать осевую линию необходимо:

1. Инструменты, Объекты эскиза, Осевая линия - указатель примет форму карандаша.

2. Click для начала осевой линии.

3. Отбуксировать или переместить указатель, click чтобы указать конец осевой линии.

Также в трехмерном эскизе можно выполнять операции редактирования трехмерных объектов, такие как преобразование объектов, фаска, скругление, кривые грани, удлинить объекты эскиза, отсечь объекты, вспомогательная геометрия. Методы редактирования аналогичны редактированию на плоскости.

4.5 Создание трехмерного эскиза

1. Вставка, 3D эскиз –перейдите в режим трехмерного эскиза.

2. ИП Вид|Стандартные виды, Изометрия - вид отображения Изометрия способствует упрощению восприятия трехмерного эскиза.

3. Инструменты, Объекты эскиза, Линия .

4. В плоскости ZХ постройте с помощью линий прямоугольник- это будет основание стула (рис.2.46).

5. Перейдите в плоскость XY и постройте с помощью линий спинку стула.

6. В плоскости YZ постройте ножки стула.

Рис. 2.236 Трехмерный эскиз стула

5 Создание кривых

В SW можно создавать различные типы кривых. Эти кривые обычно используются для создания сложных форм, в основном при вытягивании элементов по траектории или при натягивании элементов на сечения. Можно создать несколько типов кривых.

5.1 Проекционная кривая

Можно проецировать нарисованную кривую на грань модели для создания трехмерной кривой. Можно также создать трехмерную кривую, которая представляет пересечение двух вытянутых поверхностей, полученных при создании эскизов на двух пересекающихся плоскостях. Существует два способа проецирования: проецирование с эскиза на эскиз или проецирование эскиза на поверхность.

5.1.1 Проецирование эскиза на эскиз

В данном случае строятся два эскиза, лежащих в пересекающихся плоскостях и создается проекция одного эскиза на другой. Для более подробного представления работы механизма создания проекционной кривой данным способом, вообразите, что эскиз, на который совершается проекция, представляет собой трубу бесконечной длины с формой, заданной формой эскиза. Второй эскиз проецируется на поверхность этой мнимой трубы (рис.2.48).

Этот тип проецирования выбран по умолчанию. Для проецирования необходимо выполнить:

1. Постройте эскизы на пересекающихся плоскостях.

2. Вставка, Кривая, Проекционная кривая - появится окно МС Спроецированная кривая.

3. Окно Тип проекции, Эскиз на эскиз - создание кривой, которая представляет пересечение эскизов с двух пересекающихся плоскостей.

4. Поле Спроецировать эскизы, выберите в графической области созданные эскизы.

5. ОК.

Постройте проекции эскиза на эскиз, для чего выполните следующее.