Вход

Трехмерное параметрическое моделирование

Курсовая работа по программированию
Дата добавления: 23 января 2002
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 703 кб
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

Трехмерное пара метрическое моделирование на персональных компью тера х Состояние рынка САПР , или что изменило сь на работающем промышленном предприятии. За последние 7-8 лет промышленными предприят иями накоплен немалый автоматизации локальных служб конструкторских и технологических подраз делений . Несмотря на ограниченное п римене ние средств САПР в реальной работе , резуль тат очевиден - уровень владения новыми техноло гиями , знание различных прикладных систем , при обретенный реальный опыт работы плюс сотни (тысячи ) разработанных чертежей , управляющих про грамм , моделей и т.п . Пр а ктически на каждом предприятии используются сети , ши рится применение телекоммуникационных технологий (электронной почты , ИНТЕРНЕТ ). Автоматизированные системы проектирования по степенно , но все же становятся обычным и привычным инструментом конструктора , т ех нолога , расчетчика . Конкурировать иначе в усло виях , когда сроки являются основным требовани ем заказчика , не представляется возможным . И хотя психологически руководителю отечественного промышленного предприятия трудно свыкнуться с мыслью , что дискеты с п р ограм мами могут стоить дороже оборудования , это нисколько не удивительно , ибо интеллектуальный продукт является плодом многолетних научных , исследовательских и практических работ цело го коллектива и колоссальных финансовых вложе ний . Надо осознать , что не т олько аппаратные , но и программные средства ком пьютеризации являются такими же важнейшими ча стями и ресурсами научно-производственного процес са , как персонал , сырье или электроэнергия . Стремительно развивающаяся компьютерная инду стрия и выход новейших опе рационных с истем WINDOWS 95 и WINDOWS NT 4.0 явно обозначили новый виток гонки информационных технологий . За видимой частью айсберга (измененный интерфейс , пиктогра ммные меню , удобная и наглядная работа с файлами ) надо видеть главное - WINDOWS не ограни чи в ается красивым оформлением , это качественно новый уровень работы пользователя , архитектуры комплекса , тесная интеграция раз нородных систем , встроенные сетевые возможности и многое другое . Здесь стали реальностью многие задачи , решение которых в среде DOS в принципе не представлялось возмож ным . Наметилось явное изменение структуры рынк а САПР . Приобретение мощных дорогостоящих сис тем , требующих высокого уровня персонала , не решает всех проблем конструкторских и техн ологических служб . Тезис “мы купим 7 больши х пакетов и нам больше ничего не надо” не оправдывается , а затраченные ден ежные средства зачастую не окупаются . Выход видится опять же в интеграции , позволяющей к тому же решать задачи при минимуме вложений . Появление в последнее время нов ой генерации сис т ем среднего клас са типа SolidWorks , тесно интегрированными с чертежно й графикой , существующими технологическими и расчетными приложениями , позволяет говорить о том , что 50-80% задач можно решить при качестве нно меньших затратах . Можно прогнозировать пе ре д ел рынка CAD/CAM, захват определенной его части , принадлежащей исключительно тяжелым системам , а также потеснение балансирующего между легким и средним классом AutoCAD. 2. Новейшие средства конструкторск ого твердотельного моделирования SolidWorks Ярко в ыраженная полярность систем программного обеспечения САПР , существовавшая д олгие годы , предлагала на выбор или мощные дорогостоящие “тяжелые” системы (класса CATIA, EUCLID, CADDS5, Pro/Engineer, Unigraphics) или “легкие” продукты , в основном отвечающие за выпуск чертежно-конструкт орской документации или обеспечивающие ограничен ное твердотельное моделирование . Появившиеся за последний год на рынке новейшие системы конструкторского моделирования заполняют этот вакуум и предлагают мощные решения среднего уров н я в ценовом диапазоне $6000-$8000 за рабочее место . Один из самых заметн ых программных продуктов , относящихся к новой генерации , является SolidWorks, разработанный американско й компанией SolidWorks Corporation, которая преследовала цель с оздания массовой с истемы для каждог о конструктора под лозунгом “последние разраб отки в области CAD/CAM на каждый рабочий стол” . При этом мощный функционал продукта по возможностям конструирования приближает его к системам класса Pro/Engineer и позволяет создавать достаточн о сложные трехмерные детали и сборки . Твердотельное параметрическое моделирование детали базируется на создании дерева построен ий , отражающего этапы ее формообразования . Исх одные примитивы , добавляемые к текущей модели или вычитаемые из нее , формируются на базе плоского эскиза (плоского замкнуто го контура без самопересечений ), выполненного в произвольно ориентированной плоскости . К ни м относятся тела вращения и выдавливания , тела , полученные сопряжением произвольно ориентир ованных сечений или сдвигом . Мощн ы й аппарат наложения размерных и геометрически х связей (ограничений ) на геометрические элеме нты обеспечивают построение параметрической моде ли с возможностью изменения произвольного пар аметра , связывания его с значением другого параметра и т.п . Сохраняется неразры вная связь эскиз - твердое тело , дающая воз можность при необходимости корректировать модель через изменение её эскиза . Возможности моделирования включают также в себя построения трёхмерных фасок и скру глений , ребер жесткости и литейных уклонов , соз дание различными способами полых (то нкостенных ) тел , использование мощного аппарата построения вспомогательных плоскостей и осей . В версии SolidWorks-97 появились возможности оперировать трехмерными сплайнами и достаточно сложными поверхностями , которые м о гут служ ить ограничением при различных формообразующих операциях или границей отсечения части тел а , а для деталей одной толщины выполнять развертку . Ведение файла протокола позволяет отслеживать процесс создания трехмерной моде ли и вносить в него необходи м ые изменений . Можно изменить любой параметр модели и через несколько секунд увидеть результаты полной перестройки модели . Широкие возможности визуализации и создан ия фотореалистичных изображений с использованием дополнительных источников освещения и регул ированием характеристик поверхности материал а (отражение или поглощение им света , излу чение и шероховатость поверхности ) позволяют работать в режиме реального времени с тон ированными изображениями модели . Созданные детали могут объединяться в сборку с зад анием ограничений взаимног о расположения любых деталей друг относительн о друга (соосность , фиксация , совпадение точек и плоскостей и многое другое ) и регул ировкой характеристик каждой детали . На основе трехмерного объекта возможно автоматическое создание чертежа детали , с остоящего из основных и вспомогательных видов , сложных разрезов и сечений . Поддержка мн огочисленных форматов обмена позволяет использов ать любой чертежно-графический редактор . Вообще следует отметить мощные интеграционные возможн ости сист е мы , обеспечивающей интерфей с с ведущими технологическими и расчетными приложениями , а существующие средства разработк и приложений позволяют стыковать прикладные с истемы с геометрическим ядром SolidWorks. Новая генера ция систем может заметно потеснить доро г остоящие интегрированные системы и существенно снизит количественную потребность их применения . Предлагаемая связка SolidWorks и КОМ ПАС-ГРАФИК 5 обеспечит мощное конструирование и эффективный выпуск чертежной документации . 3. SolidWorks 97: от и до. Нове йшая системы трехмер ного проектирования , дающей конструктору качестве нно новые возможности. 3.1 SolidWorks “взрывает” рынок CAD/CAM 1995 год стал переломным для мирового рынка систем CAD/CAM массового применения . Впервые за долгое время пакеты твёрдотель ного параметрического моделирования с промышленными возможностями стали доступны пользователям пер сональных компьютеров . Одно из лучших решений такого уровня смогла предложить американская компания SolidWorks Corporation. Созданная в 1993 году , эта фи рма у же через два года , в но ябре 1995-го , выпустила на базе геометрического ядра Parasolid свой первый программный продукт . Па кет твёрдотельного параметрического моделирования SolidWorks 95 сразу занял ведущие позиции среди проду ктов этого класса , буквально во р ва вшись в мировую “табель о рангах” систем CAD/CAM. К середине 90-х годов многие конструкто ры и технологи во всём мире практически одновременно пришли к одинаковому выводу - д ля того , чтобы повысить эффективность своего труда и качество разрабатываемой про дукции , необходимо срочно переходить от работ ы в смешанной среде двумерной графики и трёхмерного моделирования к использованию объё мных моделей , в качестве основных объектов проектирования . В поисках максимально подходяще й для решения поставленной задачи с истемы пользователи определили требования к ней - стандартный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс , возможность эффективно го твёрдотельного моделирования на промышленном уровне и , конечно , наиболее привлекательная цена при высокой эффективност и па кета . Создатели системы SolidWorks учли все эти тре бования , и , таким образом , дали возможность десяткам тысяч конструкторов использовать на своих персональных рабочих местах новейшие достижения науки в области технологий CAD/CAM. 3.2 Пользовательский интерфей с SolidWorks В отличие от многих других приложений САПР , созданных для работы на графических станциях с ОС UNIX и уже впоследствии пе реписанных под Windows, SolidWorks является первой системой твёрдотельного параметрического моделирования , изнача л ьно предназначенной для использования на персональных компьютерах под управлением наи более распространенных операционных систем Windows 95 и Windows NT. При этом возможности твёрдотельного модел ирования , реализованные в системе , вполне сопо ставимы с возмо ж ностями систем “т яжёлого” класса , работающих на платформе UNIX. SolidWorks 97 “играет” точно по принятым в Windows правилам , к их числу которых можно отнести многооконный режим работы , поддержка стандар та “ drag and drop” , настраиваемый пользователем интер фейс , использование буфера обмена и по лная поддержка технологии OLE Automation. Являясь стандартны м приложением Windows, SolidWorks прост в использовании и , что особенно важно , лёгок в изучении . И разработчики системы совершенно оправданно з аявляют , что “ е сли Вы уже знае те Windows, то можете смело начинать проектирование с помощью SolidWorks” . Самое главное , что даёт конструктору SolidWorks 97 - это возможность работать так , как он привык , не подстраиваясь под особенности испо льзуемой компьютерной системы. Процесс модел ирования начинается с выбора конструктивной п лоскости , в которой будет строится двухмерный эскиз . Впоследствии этот эскиз можно тем или иным способом легко преобразовать в твёрдое тело . При создании эскиза доступе н полный набор геометрически х постр оений и операций редактирования . Нет никакой необходимости сразу точно выдерживать требуе мые размеры , достаточно примерно соблюдать ко нфигурацию эскиза . Позже , если потребуется , кон структор может изменить значение любого разме ра и наложить связи , ог р аничивающи е взаимное расположение отрезков , дуг , окружно стей и т.п . Эскиз конструктивного элемента может быть легко отредактирован в любой м омент работы над моделью . Пользователю предоставляются несколько разли чных средств создания объёмных моделей . Основ ными формообразующими операциями в SolidWorks 97 яв ляются команды добавления и снятия материала . Система позволяет выдавливать контур с р азличными конечными условиями , в том числе на заданную длину или до указанной пов ерхности , а также вращать контур вокр у г заданной оси . Возможно создание тела по заданным контурам с использованием не скольких образующих кривых (так называемая оп ерация лофтинга ) и выдавливанием контура вдол ь заданной траектории . Кроме того , в SolidWorks 97 не обычайно легко строятся литейные у к лоны на выбранных гранях модели , полости в твёрдых телах с заданием различных толщи н для различных граней , скругления постоянног о и переменного радиуса , фаски и отверстия сложной формы. При этом система позволяет отредактироват ь в любой момент времени одн ажды построенный элемент твердотельный модели . Важной характеристикой системы является в озможность получения развёрток для спроектирован ных деталей из листового материала . При не обходимости в модель , находящуюся в развёрнут ом состоянии , могут быть добавле ны нов ые места сгиба и различные конструктивные элементы , которые по каким-либо причинам нел ьзя было создать раньше . При проектировании деталей , изготовляемых литьём , очень полезной оказывается возможность создания разъёмных литейных форм . Если для работы необходимо использовать какие-либо часто повторяющиеся конструктивные элементы , на помощь приходит способность системы сохра нять примитивы в виде библиотечных элементов . Кроме проектирования твёрдотельных моделей , SolidWorks 97 поддерживает и возможность поверхностног о представления объектов . При работе с пов ерхностями используются те же основные способ ы , что и при работе с твёрдыми телами . Возможно построение поверхностей , эквидистантных к выбранным , а также импорт поверхностей из других систем с исполь з ов анием формата IGES. Значительно упрощают работу многочисленные сервисные возможности , такие как копирование выбранных конструктивных элементов по линии или по кругу , зеркальное отображение как указанных примитивов или модели . При редактировании констру ктор может возвратить модель в состояние , предшествовав шее созданию выбранного элемента . Это может потребоваться для выполнения каких-либо действи й , невозможных в текущий момент . 3.3 Созд aние эскиз a П pоцесс созд aния модели в SolidWorks н aчин aется с пос т pоения опо pного тел a и последующего доб aвления или вы чит aния м aте pи aл a. Для пост pоения тел a пе pвон aч aльно ст pоится эскиз конст pуктивного элемент a н a плоскости , впосл едствии п pеоб paзуемый тем или иным спо собом в твё pдое тело . SolidWorks п pедоств aляет поль з ов aтелю полный н aбо p функций геомет pических пост pоений и опе paций pед aкти pов aния . Основное т pебо в aние , п pедъявляемое системой к эскизу п pи paботе с твё pдыми тел aми - это з aмкнутость и отсутствие с aмопе pесеч ений у конту pa. П pи созд aнии конту pa нет необходим ости точно выде pжив aть т pебуемые paзме pы , с aмое гл aвное н a этом э т aпе - з aд aть положение его элементов . З aтем , бл aгод apя тому , что созд aв aемый эскиз полностью п apaмет pизов a н , можно уст aновить для к aждого элемен т a т pебуемый paзме p. К pоме того , для э лементо в , входящих в конту p, могут быть з aд aны ог paничения н a paсположени е и связи с д pугими элемент aми. 3.4 Созд aние тве pдотельной п apaмет pической модели SolidWorks соде pжит высокоэффективные с pедств a тве pдотельного модели pов aния , основыв aющиеся н a постепенном доб aвлении или вычит aнии б aзовых конст pуктивных тел . Эскиз для получения б aзового тел a мож ет быть пост pоен н a п pоизвольной paбоче й плоскости. Типовые инст pументы для получения б aзовых тел позволяют выполнить : выд aвлив aние з aд aнного конту pa с возможностью ук aз aния угл a н aк лон a об paзующей ; в paщение конту pa вок pуг оси ; созд aние твё pдого тел a, ог paничив aемого пове pхностью пе pеход a между з aд aнными конту paми ; выд aвлив aние конту pa вдоль з aд a нной к pивой ; пост pоение ф aсок и ск pуглений paзличного вид a; пост pоение ук лонов ; созд aние paзличного тип a отве pстий ; получение paзвё pтки тел paвноме pной толщины. Основные методы созд aния твё pдого тел a сочет aют в себе т aкже возможно сть комбин aции всех пе pечисленных способо в к aк п pи доб aвлении м aте pи aл a, т aк и п pи его снятии . Ест ественный по pядок paботы конст pукто pa без т pуд a позволяет созд aв aть сложн ые твё pдотельные модели , состоящие из соте н конст pуктивных элементов . П pи необходимо сти во в pемя paботы возможно введение в спомог aтельных плоскостей и осей для испо льзов aния в д aльне й ших пост pоениях. П apaмет pы всех созд aнных конст p уктивных элементов доступны для изменения , т aк что в любой момент paботы можно изменить п pоизвольный п apaмет p эскиз a или б aзового тел a и выполнить з aтем пол ную пе pест pойку модели. К pоме созд aния твё pдых тел , в SolidWorks существует возможность пост pоения paзличных пове pхностей , кото pые могут быт ь использов aны к aк для вспомог aтельны х пост pоений , т aк и с aмостоятельно . Пове pхности могут быть импо pти pов a ны из любой внешней системы или пост p оены теми же способ aми, что и твё pдые тел a (выд aвлив aние , в paщени е , пе pеход между конту paми и т.п .). До пуск aется получение слепк a любой из пове pхностей уже пост pоенного тве pдого те л a. Pежимы визу aлиз aции полученной моде ли позволяют п pосм aт pив aть ее к apк aсное или pе aлистичное изо б paже ние . Для повышения к aчеств a тони pов aнны х изоб paжений могут быть изменены физическ ие х apaкте pистики пове pхности дет aли (тексту pы ) и н aзн aчены дополнительные источники свет a. 3.5 Библиотеки ст aнд apтных элементов SolidWorks п pедост aвляет возможности со зд aния библиотек ст aнд apтных тве pдотел ьных моделей . П pи этом необходимо созд aть уп paвляющую т aблицу с п apaмет pa ми пост pоенной модели . Ст pочки т aблицы соде pж aт н aбо pы п apaмет pов для paзличных типо paзме pов . Впоследствие для получения конк pетной дет aли т pебу е мого типо paзме pa дост aточно бу дет выб paть нужное зн aчение из списк a. 3.6 Создание сборок SolidWorks 97 предлагает конструктору довольно гибкие возможности создания узлов и сборок . Сист ема поддерживает как создание сборки способом “снизу вверх” , т.е . на о снове уже имеющихся деталей , число которых может до ходить до сотен и тысяч , так и проекти рование “сверху вниз” . Проектирование сборки начинается с задани я взаимного расположения деталей друг относит ельно друга , причем обеспечивается предварительны й просмо тр накладываемой пространственной связи . Для цилиндрических поверхностей могут быть заданы связи концентричности , для плос костей - их совпадение , параллельность , перпендикул ярность или угол взаимного расположения . Работая со сборкой , можно по мере необход имости создавать новые детали , опр еделяя их размеры и расположение в простр анстве относительно других элементов сборки . Наложенные связи позволяют автоматически перестр аивать всю сборку при изменении параметров любой из деталей , входящих в узел . Кажда я де т аль обладает материальными с войствами , поэтому существует возможность контрол я собираемости сборки . Для проектирования изд елий , получаемых с помощью сварки , система позволяет выполнить объединение нескольких свари ваемых деталей в одну . 3.7 Управление мод елью с помощью Дерева Построений (Feature Manager) Для упрощения работы с тре хмерной моделью на любом этапе проектирования и повышения её наглядности в SolidWorks 97 использ уется Дерево Построений (Feature Manager) в стиле Проводни ка Windows 95. Оно пред ставляет собой своеобразную графическую карту модели , последовательно от ражающую все геометрические примитивы , которые были использованы при создании детали , а также конструктивные оси и вспомогательные плоскости , на которых создавались двухмерные эскизы. При работе же в режиме сборки Дерево Построений показывает список деталей , входящих в сборку . Обычно Дерево Построений отображается в левой части окна SolidWorks, хотя его положение можно в любой момент изменить. Feature Manager предоставляет мощные средст ва редактирования структуры модели или узла . Он позволяет переопределять порядок следования отдельных конструктивных элементов либо целых деталей , создавать в пределах детали или сборки несколько вариантов конфигурации какого- либо элемента и т.д . 3.8 Виз уализация проектируе мых изделий Используемая в SolidWorks 97 технология OpenGL позволяет конструктору практически мгновенно получить высо кокачественные тонированные изображения деталей или сборок , а также динамически вращать их в режиме реального времени. Причем все это доступно без установки на компьют ер дорогостоящих дополнительных графических уско рителей . Кроме того , специальное приложение PhotoWorks даёт возможность создавать фотореалистические изобра жения построенных объектов . Таким образом , рек ламны е изображения будущего изделия вполн е можно подготовить еще до момента его изготовления . Для того , чтобы представить из делие наиболее наглядно (например , при подгото вке презентационного фильма ), можно показать в ходящие в него детали или сборки рассечён ным и несколькими плоскостями , оставив при этом неизменными их геометрические пар аметры. 3.9 Генерация чертежей После того , как конструктор создал твё рдотельную модель детали или сборки , он мо жет автоматически получить рабочие чертежи с изображениями всех осн овных видов , пр оекций , сечений и разрезов , а также с п роставленными размерами . SolidWorks поддерживает двунаправлен ную ассоциативную связь между чертежами и твердотельными моделями , так что при измене нии размера на чертеже автоматически перестра иваются вс е связанные с этим ра змером конструктивные элементы в трехмерной м одели . И наоборот , любое изменение , внесенное в твердотельную модель , повлечет за собой автоматическую модификацию соответствующих двумерн ых чертежей . В SolidWorks 97 поддерживается выпуск ч ертежей в соответствии со стандартами ANSI, ISO, JIS и рядо м других . Для оформления чертёжно-конструкторской документации в полном соответствии с ЕСК Д рекомендуется использование применение SolidWorks совме стно с мощным чертёжно-графическим редактором КОМ П АС 5 для Windows. 3.10 Поддержка технологии OLE Как уже говорилось выше , в SolidWorks 97 полностью поддерживается технология компании Microsoft, известная как OLE (связывание и встраивание объектов ). Эта программная технология позволя ет связывать твёрд отельные модели , сборки или чертежи , созданные с помощью SolidWorks 97, с файлами других приложений , что значительно расширяет возможности автоматизации процесса про ектирования . С помощью технологии OLE можно использовать информацию , полученную в других п рило жениях Windows, для управления моделями и чертежами SolidWorks. Например , размеры модели могут быть ра ссчитаны в специальных математических приложения х и переданы в SolidWorks. Можно управлять размера ми деталей с помощью таблиц Microsoft Excel, задава я различные по конфигурации и г абаритам варианты (то есть формировать таблиц ы стандартизованных изделий ). Электронные таблицы также могут быть использованы для состав ления спецификации на сборочную единицу . 3.11 Импорт и экспорт данных Моделирование и по лучение чертёжно-ко нструкторской документации - это лишь один из этапов на пути от принятия решения о проектирования изделия до выпуска готовой продукции . Поэтому необходимо обеспечить доступ других приложений CAD/CAM к созданной в SolidWorks твё рдотельно й модели . Система поддерживает обмен информацией че рез следующие стандартные форматы : IGES, наиболее распространенный формат обмена между системами объёмного моделирования ; X_T, формат для обмена с системами объ ёмного моделирования , использующими геометр ич еское ядро Parasolid; SAT, формат для обмена с системами объ ёмного моделирования , использующими геометрическое ядро ACIS; STL, формат для обмена с системами быс трого прототипирования (стереолитографическими систем ами ); DXF для обмена данными с различн ым и чертёжно-графическими системами ; DWG для обмена данными с AutoCAD; VRML для обмена данными проектирования чер ез Internet. 3.12 Приложения к SolidWorks SolidWorks Corporation тесно сотрудничает с другими комп аниями , чьи продукты дополняют SolidWork s 97. Продукт ы третьих фирм дают пользователю возможность , например , рассчитать прочностные характеристики будущей детали с помощью метода конечных элементов или же подготовить управляющую программу для оборудования с ЧПУ , не по кидая привычную для него ср е ду SolidWorks. К числу партнёров SolidWorks Corporation относятся такие известные компании - разработчики CAD/CAM/CAE решений , ка к ANSYS, Delcam plc., Surfware Incorporated, Structural Research & Analysis Corporation, The Mac-Neal-Schwendler Corporation и многие други е . Например , для анализа прочностных характери стик конструкции с помощью метода конечных элементов может быть использована специальная версия системы COSMOS - COSMOS/Works для SolidWorks. При этом нет необходимости импортировать геометрию дет а ли в это расчётное приложение , так как оно использует ту же математич ескую модель , что и сам SolidWorks 97. Аналогичным образом (то есть без конве ртирования данных ) может выполняться подготовка управляющих программ для обработки созданных в SolidWorks мод елей на оборудовании с ЧПУ . 4. Специализированные инженерные приложения. Autodesk Mechanical Desktop. Программный продукт , объединяющий в себе средства конструирования деталей , узлов и моделирования поверхностей. В пакет Autodesk Mechanical Desktop в ходят практически все необходимые инженеру - конструктору средств а моделирования геометрических объектов . Он о бъединяет в себе возможности новейших версий известных программных продуктов копании Autodesk: Autocad Designer 2 для конструирования деталей и сб орочных узлов . AutoSurf 3 для моделирования сложных трехмерных поверхностей с использованием NURBS - геометрии . Автокад в качестве общепризнанной графиче ской среды САПР . IGES Translator для обмена файлами с другими си стемами САПР . Плюс новый способ ор ганизации вза имодействия Autodesk Mechanical Desktop с другими машиностроительными приложениями - система меню MCAD. Дополнительные возможности Autodesk Mechanical Desktop Параметрическое моделирование твердых тел на основе конструктивных элементов. Констр уктивные элементы Произвольные конструктивные элементы можно моделировать путем выдавливания , вращения и сдвига плоского эскизного контура , а такж е путем отсечения фрагментов от твердотельных объектов произвольными поверхностями . В конструкцию можно вк лючать с тандартные элементы : сопряжения (галтели ), фаски и отверстия (в том числе с зенковкой , разверткой и резьбовые ). Параметрические возможности Любой размер может быть переменным . Переменные могут использоваться в мате матических формулах Переменны ми можно управлять глобал ьно при помощи таблиц параметров. Моделирование поверхностей прои звольной формы Моделирование примитивных поверхно стей (конус , шар , цилиндр ) и сложных поверхн остей произвольной формы Моделирование трубчатых поверхностей , повер хно стей натяжения , изгиба , перехода ; плавно е сопряжение произвольных поверхностей . Расчет площади поверхности и объема. Расчет масс-инерционных характери стик и анализ взаимодействия моделей Расчет площади , поверхности , мас сы и объема деталей и сборочных узл ов . Расчет моментов инерции . Анализ взаимодействия деталей в сбороч ных узлах. Геометрические зависимости Предусмотрены следующие типы зависимостей между элементами : горизонтальность , вертикальность , параллельность , перпендикулярность , коллинеарность , к онцентричность , проекция , касание , равенств о радиусов и координат Х и Y. Наглядное обозначение наложенных зависимос тей специальными символами. Средства работы с эскизами Построение и редактирование набросков ста ндартными средствами Автокада . Копирован ие эскизов на другие грани и модели. Выполнение рабочих чертежей Двунаправленная ассоциативная связь между моделью и ее чертежом . Автоматическое удаление штриховых и не видимых линий . Соответствие стандартам ANSI, ISO, DIN, JIS и ЕСКД . Ассоциативно е нанесение размеров и выносок. Конструирование сборочных узлов Сборка деталей в узлы Графическое и логическое предс тавление иерархической структуры сборочного узла . Организация деталей и подузлов в в иде внешних ссылок. Наложение зависимостей на ко мпоне нты узлов Задание расположения деталей о тносительно друг друга по их ребрам , осям или граням . Возможность свободно-координатного расположени я деталей. Графическая индикация степеней свободы компонентов. Выполнение сборочных чертежей Выполнение схем сбор ки-разборки . Проставление номеров позиций на сбороч ных чертежах и автоматический выпуск специфик аций. 4.1 Основные приемы работы в среде Autodesk Mechanical D esktop. Составляющие AMD и их отличительн ые особенности Приложения для Autodesk Mechanical de sktop, разработанные в рамках Mechanical Application Iniciative AutoCAD Designer R2.1 AutoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1 Совместное использование Designer и AutoSurf в AMD Интерфейс и функциональные модули AMD Параметрическое моделирование трехмерных тв ердотельных объектов в AutoCAD Designer R2.1 (модуль PARTS) o Соз дание профилей формообразующих элементов o Способы задания и построения конструкторско-технологичес ких элементов o Редактирование трехмерных моделей Сервисно-информационные возможности и обме н данными в AutoCAD Designer R2.1 Расчет массово-инерционных характеристик и визуализация трехмерных моделей Генерация рабочих чертежей параметрических моделей в AutoCAD Designer R2.1 (модуль DRAWINGS) Двунаправленная ассоциативная связь “модел ь-чертеж” Создание проекционных видов Редактирование проекционных видов Введение справочных размеров , аннотаций и осевых линий Поддержка международных стандартов Преобразование чертежа модели в двухмерны й чертеж Работа в среде Autodesk Mechanical Desktop R2.1 ( далее AMD), пред назначенного для автоматизации проектных , констру кторских и технологических работ в подразделе ниях машиностроительного комплекса . Учитывая , что данный продукт ориентирован на моделирование параметрических твердотельных сборок деталей , узло в , агрегатов , изделий , автоматизир ованный выпуск конструкторской документации (КД ), массово-инерционный анализ готового изделия , он без сомнения привлечет внимание всех спе циалистов , желающих увеличить эффективность своег о труда. Реальный процесс проектиров ания основ ан на двух подходах : при проектировании “с верху вниз” работа начинается от наброска изделия в целом до наброска деталей , со ставляющих исходное изделие ; при проектировании “снизу вверх” вначале делается набросок де талей , а затем на основе спроект и рованных деталей моделируется изделие . В AMD принят второй подход , а весь процесс конструирования разбит на несколько этапов , включающих : создание наброска базового элемента (этап эскизного проектирования ); наложение геометрических и размерных зави симостей ; построение базовой детали ; редактирование детали с использованием ко нструкторско-технологических элементов ; получение деталировочных чертежей смоделиров анных деталей ; создание сборок агрегатов , узлов , изделий ; модификация сборок (при необходимости ); полу чение конструкторской документации ; анализ массово-инерционных характеристик (при необходимости ); экспорт деталей и сборок в программы анализа и обработки. 4.2 Составляющие AMD и их отличительные особ енности Autodesk Mechanical Desktop - интегрированный п акет , работающ ий в среде AutoCAD R13, и включающий прикладные про граммы AutoCAD Designer R2.1, AutoSurf R3.1, а также транслятор IGES R13.1. 4.2.1 AutoCAD Designer R2.1 AutoCAD Designer, будучи специализированной п рограммой , предназначена для пользователей , работающих в основном в машиностроении и смежных отраслях , и призвана автоматизировать процесс создания КД деталей и сборочных е диниц . У пользователей может возникнуть закон ный вопрос , нужно ли вообще заниматься пар аметрическим трехмерным твердотельным м оделированием , если КД представляет собой наб ор двухмерных чертежей , и нужно ли платить дополнительно за Designer, если в AutoCAD R13 есть встро енные функции генерации сложных трехмерных тв ердых тел ? Однако для повышения производитель ности труда инженеров, получения надежного , гибкого и простого в применении средства для оптимизации процесса проектирования меха нических деталей и сборочных единиц и , нак онец , объединения задач CAD/CAM в одной среде тр ехмерное моделирование просто необходимо . Оптимиз ация проц е сса проектирования достигае тся за счет создания оптимальной среды на всех этапах конструирования : от эскизного проектирования до готовой КД изделия . Каким образом достигнута такая оптимальность ? Во-пе рвых , оригинальным подходом к построению твер дых тел в A utoCAD Designer, позволяющим проект ировать модели на основе конструкторско-технологи ческих элементов , оперируя привычными для кон структоров терминами (сопряжение , фаска , отверстие и т.д .), тогда как в традиционных прогр аммах трехмерного моделирования их п р иходилось подменять специфическими геометрич ескими понятиями (дуга , линия , окружность и пр .). Во-вторых , параметрическими свойствами прое ктируемых в AutoCAD Designer моделей и сборочных единиц , обеспечивающими возможность их корректировки п рактически на л юбой стадии проектир ования , в чем заключается основное преимущест во перед традиционными трехмерными моделями , как правило статичными и с трудом поддающ ихся редактированию (например , твердые тела , со зданные стандартными средствами AutoCAD). При этом т рехме р ные модели деталей проектируютс я как бы в два этапа : сначала создаетс я характерный профиль детали на плоскостном эскизе , а затем добавляется третье измере ние . Будучи трехмерным , моделирование тем не менее проходит на плоском экране монитора ; такой подход в ыгодно отличается от традиционных методов , где пользователю п редлагается спроектировать трехмерный объект одн ой командой , контролируя одновременно все три пространственные координаты . Далее моделирование сборочной единицы также максимально приближе но к р е альности и практически полностью автоматизировано - пользователю нужно задать только параметрические связи между су ществующими объектами , ограничивающими количество степеней их свободы . И , наконец , возможность ю контроля процесса проектирования моделей и с б орок по их проекционным ви дам , генерирующимся автоматически . При этом по стоянная действующая двунаправленная ассоциативная связь “модель-чертеж” в сочетании с парамет рическими свойствами дает возможность вносить коррективы как в самой модели , так и в ее п р оекционных видах путем простого изменения существующих размеров , а встроенные функции анализа взаимопересечения деталей в сборочных единицах полностью гар антируют пользователя от ошибок , неизбежно во зникающих при создании независимых проекций с ложных сбор о чных единиц средствами двухмерной графики . Таким образом , параметричес кие свойства , двунаправленная ассоциативная связь “модель-чертеж” , а также моделирование на основе конструкторско-технологических элементов , позв олят пользователям проектировать трехмер н ые объекты и сборки концептуально , не привязываясь изначально к конкретным размера м деталей и составу сборок и оптимизируя модели по мере их создания , что в полной мере адекватно реальному процессу п роектирования в мировой конструкторской практике. 4.2.2 A utoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1 AutoSurf R3.1 - специализированная прикладная программа , предназначенная для трехмерного моделирования абсолютно гладких поверхностей произвольной свер хсложной формы , что особенно актуально в а виа -, автомобиле -, и судо строении . Для из делий (например , фюзеляжей самолетов , корпусов кораблей и автомобилей ) этих отраслей типичны чрезвычайно сложные поверхностные формы , для анализа которых , как правило , недостаточно проекционных видов и сечений , а требуется построение трехм е рных моделей . Дейс твительно , моделируя сложные поверхности на п лоских чертежах , конструктор задает граничные контуры поверхности , ее характерные линии , нап равляющие и образующие , сечения поверхности н а дискретных интервалах и т.д ., но при этом не видит с а му поверхность ! Естественно , в этом случае спор о преим уществах двухмерного или трехмерного моделирован ия просто неуместен. Полностью интегрированная с AutoCAD R13 программа AutoSurf R3.1 предоставляет высокоэффективные и в то же время простые в применении средства моделирования поверхностей на основе использов ания неоднородных рациональных B-сплайновых числен ных методов (NURBS). Ее расширенные возможности пос троения и редактирования геометрических форм органично дополняют встроенные функции среды AutoCAD п о моделированию трехмерных объектов . Благодаря этой мощной комбинации пользовате ли могут конструировать и моделировать - начин ая от пресс-форм и крепежных элементов тур бин и заканчивая любыми компонентами изделий автомобильной и аэрокосмической отраслей, а также компонент для потребитель ских товаров и медицинского оборудования. Поставляемый с пакетом AutoSurf R3.1 транслятор IGES (AutoCAD IGES Translator R13.1) предназначен для корректного и полного обмена информацией с высокоуровневыми програ ммами САПР , ч то дает возможность испол ьзовать в работе с AutoSurf форматы других прикл адных программ , применяемых вашей компанией л ибо вашими партнерами . Причем , поскольку повер хности в AutoSurf описываются численными методами NURBS в рамках базы данных AutoCAD ( форм а т .DWG), полученные модели объектов могут корректно передаваться между прикладными программами САП Р высокого уровня , затем обрабатываться в AutoSurf и далее передаваться в аналитические прикл адные программы или в средства генерации управляющих программ дл я станков с ЧПУ , замыкая разорванную в настоящее врем я цепочку задач CAD/CAM. 4.3 Совместное использование Designer и AutoSurf в AMD Cпециализированные программы , как правило , не отвечают конкретным запросам пользователей в смежных областях . В частности , п рограммы AutoCAD Designer и AutoSurf имеют свои ограничения в использовании . С одной стороны , Designer предоставляет высокоэффективное средство для моделирования трехмерных объектов , формообразующие элементы к оторых отличаются сравнительной простотой . Одн а ко , в действительности даже в изделиях общего машиностроения многие детали имеют в своем составе поверхности произвол ьной формы . С другой стороны , AutoSurf позволяет строить поверхности произвольной формы , а так же пространственные объекты любой степени сл о жности , однако максимальная эффектив ность при применении AutoSurf достигается только в случаях , когда моделируемое изделие имеет достаточно много поверхностей произвольной фор мы , как , например , в авиа - или автомобилестр оении . Но и в этих отраслях существу е т широкий спектр изделий , которые чрезвычайно просто и быстро можно смодел ировать средствами AutoCAD Designer, в то время как в AutoSurf построение поверхностных оболочек подобных объектов может оказаться более трудоемким . В свете вышесказанного становитс я о чевидным , что наилучший результат в трехмерно м моделировании реальных конструкций может бы ть достигнут при совместном использовании обе их этих программ . С помощью Autodesk Mechanical Desktop можно в водить поверхности произвольной формы в качес тве формоо б разующих элементов парамет рических моделей и применять в дальнейшем полученные модели для конструирования сборочны х единиц. 4.4 Интерфейс и функциональные модули AMD Поскольку AMD является интегрированным пакетом прикладных программ для AutoCAD R13, он ор гани чно вписывается в интерфейс этой графической оболочки , обеспечивая доступ ко всем функ циональным возможностям AutoCAD. Доступ к командам AMD аналогичен доступу к стандартным командам AutoCAD и осуществляется посредством падающего меню , панели инструме н тов или командной строке . При этом оригинальная концепция д анного программного обеспечения в сочетании с дружественным интерфейсом AutoCAD делают AMD чрезвычайно простым в изучении и применении . Говоря об интерфейсе AMD, необходимо выделить четыре функци о нальных модуля этого пакета : модуль параметрического твердотельного модел ирования (меню PARTS или Детали ); модуль параметрического моделирования сбороч ных единиц (меню ASSEMBLIES или Узлы ); модуль моделирования поверхностей произвольн ой формы (меню SURFACE S или Поверх ); модуль генерации двумерных чертежей (меню DRAWINGS или Чертеж ). Первые два модуля представляют собой составные части программы Designer; модуль поверхностей включает функции AutoSurf по моделированию абсолют но гладких поверхностей произволь ной форм ы ; последний модуль является универсальным и применим для генерации чертежей стандартных трехмерных объектов AutoCAD и комбинаций разнородн ых трехмерных объектов. 4.5 Параметрическое моделирование трехмерных твердотельных объектов в AutoCAD Designe r R2.1 (модуль PARTS) Основные понятия Как правило , даже сложные машиностроитель ные детали формируются из сравнительно просты х элементов . Более того , многие формообразующи е элементы являются стандартными конструкторско-т ехнологическими элементами , например : фаска , сопряжение , отверстие . Другие же элементы , отли чаясь простотой образующих поверхностей , тем не менее обладают достаточно произвольной фор мой , но и в этом случае они всегда имеют один или более типичных профилей в одной из проекций или в сечении. П роцесс моделирования в AutoCAD Designer как р аз и сводится к тому , чтобы сначала за дать на плоскости типовой профиль , а затем придать ему пространственные свойства , постр оив так называемую базовую форму , а затем добавлять к ней новые конструкторско-технол о гические элементы (стандартные или описываемые типовыми профилями ). Создание типов ых профилей формообразующих элементов в AutoCAD Designer происходит в два этапа (при этом выполняем ые действия максимально приближены к операция м , осуществляемым конструктор а ми в повседневной практике ): сначала строится на так называемой эскизной плоскости концептуальный эскиз профиля , а затем на его элемент ы накладываются геометрические связи и вводят ся параметрические размеры . По умолчанию при создании базовой формы в качес т ве эскизной плоскости используется плоско сть XY пользовательской системы координат , однако задание профилей других конструкторских элемен тов может производиться и в плоскостях , от личных от исходной . В этом случае следует определить новую эскизную плоскост ь при помощи команды AMSKPLN (опция Sketch Plane в ме ню Parts, подменю Sketch или опция Плоскость построений в меню Детали , подменю Эскиз ). Для ори ентации эскизной плоскости в пространстве мож но использовать как непосредственно грани сущ ествующей модели , т а к и специальны е неформообразующие конструкционные элементы - раб очие плоскости . Помимо рабочих плоскостей в AutoCAD Designer для привязки формообразующих элементов при моделировании также эффективны другие неформ ообразующие конструкционные элементы : рабоч а я ось и рабочая точка. 4.5.1 Создание профилей формообразующих элемент ов Геометрия эскиза может быть любой сло жности . Однако в AutoCAD Designer существует единственное ограничение - эскиз профиля должен иметь тольк о один замкнутый контур , именно этот конту р используется при последующем задании третьего измерения . Наряду с замкнутым конт уром допускается использование незамкнутых линий , которые могут служить осями при последую щем введении параметрических размеров и связе й . Поскольку AutoCAD Designer полность ю интегрирован в среду AutoCAD, геометрические построения на п лоскости выполняются командами рисования и ре дактирования двухмерных объектов в AutoCAD. В отлич ие от обычной работы в AutoCAD, где требуется абсолютная точность построения моделей , здесь при по с троении эскиза не нуж но соблюдать большую точность ни в отноше нии предполагаемых размеров , ни в отношении относительного расположения элементов эскиза (п араллельность , перпендикулярность и т.д .). Забудьте про режимы ШАГ , СЕТКА и ОРТО и фу нкции объектной п р ивязки . Проектируйт е концептуальный эскиз так , как если бы в вашем распоряжении были только лист бумаги и карандаш , а затем AutoCAD Designer осуществит профилирование вашего эскиза , уловив заложенную в нем концепцию , и придаст ему более четкие очертания . П рофилирование эски за производится командой AMPROFILE (или опцией Контур в меню Детали из подменю Эскиз ). При выполнении данной операции Designer автоматически накладывает геометрические связи на созданные двухмерные объекты , обеспечивая (в зависимости от у становок ): горизонтальность почти горизонтальных линий ; вертикальность почти вертикальных линий ; параллельность почти параллельных линий ; перпендикулярность почти перпендикулярных ли ний ; замкнутость почти замкнутых линий ; концентричность почти концентричны х д уг и т.д. “Почти” в данном случае означает , что взаимное расположение объектов соответствует заданным линейному и угловому допускам , зна чения которых доступны в диалоговом окне при запуске команды AMPARTVARS (Parts/Preferences или подменю Устан овки ... меню Детали ). При этом угловой допуск (по умолчанию 4° ) управляет ориентацией (параллельность или перпендикулярность ) линейных элементов эскиза по отношению к осям системы координат и между ними , а линей ный допуск , определяемый размером курсора-мишени , - взаимным расположением характерных т очек элементов эскиза (концов отрезков , центро в дуг и окружностей и т.д .). После профилирования узловые точки эскиза (концы отрезков и центры дуг ) отмечены на экране крестиками , а один из узлов - крестиком в рамке . Этот узел , называем ый фиксированной точкой , при последующем внес ении изменений в эскиз останется неизменной конструкторской базой . При желании фиксирова нную точку можно переопределить в другом узле эскиза командой AMFIXPT (Parts/Sketch/Fix Point или опцией Фик с ировать точку в меню Детали , подменю Эскиз ). Наложенные программой связи мо жно отобразить на экране командой AMSHOWCON (Parts/Sketch/Constraints/Show или опцией Показать в меню Детали из подменю Эскиз , подменю Зависимости ). При этом каждый примитив в эски з е обозн ачается номером в кружке , а имеющиеся связ и показываются условными символами рядом с примитивом с номерами парного объекта , для которого действует данная связь . Если про грамма неадекватно восприняла предложенную конце пцию и ввела лишние связи , их м о жно удалить командой AMDELCON (Parts/Sketch/ Constraints/Delete или опцие й Удалить в меню Детали из подменю Эс киз , подменю Зависимости ). Недостающие связи вв одятся вручную командой AMADDCON (Parts/Sketch/ Constraints/Add или опцией Наложить в меню Детали и з подме ню Эскиз , подменю Зависимости ). Если же про грамма адекватно интерпретирует выбранную концеп цию или есть необходимость самостоятельного в вода в эскиз геометрических связей , в диал оговом окне команды AMPARTVARS надо отключить опцию Apply Constraint R ules (или опцию Накладывать автома тически в меню Детали из подменю Установк и ...). При использовании эскиза с точной геом етрией и размерами в диалоговом окне след ует отключить опцию Assume Rough Sketch (или опцию Считать набросок черновым ). В перечисленных выше случаях пользо вателем полностью контролируется процесс введени я связей и параметрических размеров , поскольк у после каждой операции над эскизом прогр амма сообщает , сколько связей или размеров требуется для того , чтобы профиль был о днозначно определен. При этом однознач ное определение профиля не является обязатель ным и AMD обеспечивает функции формообразования . Однако при редактировании модели , основанной на эскизе с неполных набором связей , могут возникнуть ошибки в процессе моделирования. Введение пара метрических размеров - ва жнейшая операция последующих этапов работы , п оскольку именно параметрические размеры обеспечи вают редактирование модели . Простановка параметри ческих размеров на эскизе принципиально не отличается от аналогичной процедуры , осуществ л яемой стандартными средствами AutoCAD, одн ако является более “интеллектуальной” по срав нению с последней . Для введения всех типов параметрических размеров применяется единая команда AMPARDIM (Parts/Sketch/Add Dimension или опция Размер в меню Детали из по д меню Эскиз ), при э том тип размера (линейный , угловой , радиальный и т.д .) фиксируется автоматически в зависи мости от последовательности и расположения ук азанных конструктором точек . Далее , после прос тановки каждого размера программа по-прежнему выдает сооб щ ения о том , сколько связей /размеров надо еще ввести для од нозначности эскиза . Если же из-за ошибки з амыкается размерная цепь либо указывается кон фликтующее значение размеров (например , значение охватывающего размера меньше , чем значение охватываемого разм е ра ), Designer выдает соотв етствующее предупреждение , и перейти к послед ующим этапам работы можно , только удалив и збыточные геометрические связи или размеры. Кроме этого , при ошибочном введении па раметрические размеры можно удалить , так же как и геометричес кие связи , однако при этом рекомендуется воздержаться от команд ы UNDO: данные команды , групповые , поэтому , удаляя ошибочно введенные связи или размеры мож но потерять и верно определенные связи . Вм есто команды UNDO следует использовать команду AMDELCON (Pa r ts/Sketch/Constraints/Delete или опцию Удалить в мен ю Детали из подменю Эскиз , подменю Зависим ости ) для связей и команду ERASE для параметри ческих размеров. Как было сказано , реальный процесс кон струирования характеризуется тем , что окончательн ые значения размеров деталей , как правил о , заранее неизвестны и подлежат дополнительн ому уточнению (включая “проводку” листов изве щений ). Отсюда вытекает необходимость редактирован ия параметрических размеров , выполняемого при наличии активного эскиза командой AMMODDI M (Parts/Change Dimension или опцией Изменить размер в меню Детали из подменю Эскиз ). Следует отметить , что все значения пар аметрических размеров выражаются переменными , име на которых генерируются автоматически для все х вновь создаваемых размеров : d0, d1, d 2 и т.д . По умолчанию на экране отображаются числ енные значения , однако командой AMDIMDSP (Parts/Display/Dim Display или опцией Размеры в меню Детали из подменю Изображение ) можно задать индикацию значений размеров на экране в виде имен перемен ных или в в и де уравнений . Зада ние переменных значений размеров возможно дву мя способами : с использованием имен переменных . Очень часто многие размеры на чертеже логически взаимосвязанными . Простейший пример : при прос тановке размеров на симметричном эскизе расст ояние о т контура эскиза до оси си мметрии равно половине габаритного размера ; в этом случае при запросе значения размера можно ввести математическое выражение , напри мер d0/2 или для какого-либо другого случая d1*2+d2; с использованием глобальных параметров . П оскол ьку проектируемая модель детали впос ледствии органично входит в сборочную единицу , ее размеры зависят от других деталей ; так , диаметры вала и отверстия втулки , у станавливаемой на этот вал , должны быть од инаковыми . Следовательно , в этом случае при простано в ке размеров целесообразно ввести переменный глобальный параметр , например с именем diameter, командой AMPARAM (Parts/Parameters или подменю П араметры из меню Детали ) и приписать ему какое-либо численное значение или уравнение , а затем , создавая модели вал а и втулки , при простановке соответствующих п араметрических размеров указать имя параметра вместо численного значения . Данная операция позволит редактировать обе модели , изменив всего лишь один глобальный параметр. 4.5.2 Способы задания и построения констр укторско-технологических элементов. На основе профилированного эскиза с п олным набором связей (далее “профиль” ) можно построить базовую форму следующими способами : выдавливанием ; вращением ; перемещением вдоль криволинейной двухмерной направляющей. Новые к онструкторско-технологические элем енты к базовой форме добавляют либо одним из выше перечисленных способов , либо ввод ом стандартных элементов , а именно : отверстий (3 типа ); фасок ; сопряжений. Осуществляя формообразование следует помнить , что трехмерные об ъекты в AutoCAD Designer предст авляют собой твердые тела и формообразование производится при помощи булевых операций над пространственными множествами : объединения , вычитания и пересечения . Так , совершенно естес твенно , что добавление отверстия к модели ве д ет к вычитанию объема , а за дание фасок и сопряжений - к вычитанию либ о сложению в зависимости от конкретного с лучая . Добавление стандартных конструкторско-технологи ческих элементов происходит автоматически , поэтом у пользователю нет необходимости вникать в математическую сущность происходящих операций. Что же касается формообразования на о снове профилей , то здесь пользователь обязан в явном виде задать тип булевой опер ации , необходимой для достижения желаемого ре зультата. Для облегчения формообразования базо в ой модели и ее модификации , как отмечалось выше , используют рабочую плоскость , рабочую ось и рабочую точку . Рабочая плоскость , представляющая собой неформообразующий конструкторск о-технологический элемент , применяется для привязк и эскизных плоскостей , ес л и для этих целей невозможно воспользоваться одной из граней существующей модели . Рабочие плос кости создаются командой AMWORKPLN (Parts/Features/Work Plane или опцией Рабочая плоскость ... в меню Детали из подме ню Элемент ), после вызова которой в диалог ово м окне нужно указать два мод ификатора из имеющегося набора вариантов (нап ример “по ребру” и “перпендикулярно плоскости ” ). При этом можно задать как параметричес кие рабочие плоскости , которые будут изменять свое положение при редактировании определяющ их их элементов , так и непараметри ческие (или статические ) рабочие плоскости . Для привязки рабочих плоскостей , а также друг их конструкторско-технологических элементов применяют ся рабочие оси , автоматически создаваемые в пространстве модели командой AMWORKAXIS ( P arts/Features/Work Axis или опцией Рабочая ось в меню Детал и из подменю Элемент ) при указании одной из цилиндрических , конических или тороидальн ых поверхностей. Помимо названных выше неформообразующих к онструкторско-технологических элементов в AutoCAD Desi gner используются рабочие точки , которые применяются исключительно для последующего задания распо ложения отверстий или центров круговых массив ов . Рабочая точка моделируется указанием ее приблизительного расположения на активной эски зной плоскости с послед у ющим зада нием двух параметрических размеров. Рабочие плоскости , оси и точки - незаме нимое средство для привязки формообразующих э лементов , однако их присутствие на экране , как правило , нежелательно при визуализации . На этот случай в Designer предусмотрены функции отключения видимости этих объектов на эк ране : AMPLNDSP, AMAXISDSP и AMPTDSP соответственно (Parts/Display/Work Plane & Work Axix & Work Point или оп ции Рабочие плоскости __TEMP_AMPERSANDS__Ðабочие оси __TEMP_AMPERSANDS__Ðабочие точки в меню Детали из подменю Изображ ение ). Формообразова ние выдавливанием профиля производится по нормали к эскизной плоскос ти на заданное расстояние и под заданным уклоном. Эта операция вызывается коман дой AMEXTRUDE (Parts/Features/Extrude или опцией Выдавить ... в меню Детали из подменю Элемент ), при э том упра вление режимами происходит в диалоговом окне , где необходимо указать явно глубину выдавливания либо ограничительную по верхность , а также уклон . При добавлении к онструкторско-технологического элемента к имеющейся модели необходимо явно указать тип булевой о перации . Естественно , что после задания режимов все геометрические построения выполняются автоматически. Формообразование вращением профиля осуществл яется командой AMREVOLVE (Parts/Features/Revolve или опцией Вращать ... в меню Детали из подменю Элемент ) и по процедуре аналогична с описанным в ыше методом , однако отличается от него тем , что требует наличия оси вращения , в к ачестве которой могут выступать следующие объ екты : одно из ребер существующей модели ; рабочая ось ; одна из линий , являющаяся элементом пр о филя , но не пересекающая замкнутый ко нтур профиля . В последнем случае , если лин ия не часть границы профиля , перед профили рованием эскиза ей нужно предписать тип л инии , отличный от других элементов эскиза . В остальном формообразование вращением производи тс я аналогично выдавливанию : в диало говом окне задается тип булевой операции , угол вращения или ограничительная плоскость. Формообразование перемещением профиля попере чного сечения вдоль траектории требует наличи я как профилированного эскиза сечения , так и п рофилированной траектории . Сначала к омандой AMPATH (Parts/Sketch/Path или опцией Траектория в меню Детали из подменю Эскиз ) создается профилир ованная траектория . Принципиально эта операция ничем не отличается от построения обычного профиля за исключением т ого , чт о траектория может быть незамкнутой , и тог да необходимо указать начальную точку траекто рии . После этого в одной из точек полу ченной траектории необходимо построить рабочую плоскость и сделать ее эскизной . Рабочая и эскизная плоскости автоматически п омещаются в заданную ранее начальную точку по нормали к траектории при выборе соответствующих опций в диалоговом окне команды AMWORKPLN. Далее на эскизной плоскости рисует ся требуемый профиль описанным выше способом , а затем командой AMSWEEP (Parts/Featur e s/Sweep или опцией Сдвинуть в меню Детали из подменю Элемент ) выполняется формообразование методом перемещения . При этом в диалоговом окне можно указать тип булевой операции , огранич итель и ориентацию профиля при его переме щении : либо по нормали к траекто р ии , либо параллельно эскизной плоскости профиля. Как уже отмечалось , помимо формообразован ия на основе задаваемых пользователем профиле й в AutoCAD Designer имеются функции автоматического созд ания стандартных конструкторско-технологических элеме нтов , а име нно : сопряжений , фасок и отверстий. Процедура генерации сопряжений чрезвычайно проста . Она вызывается командой AMFILLET (Parts/Features/Fillet или опцией Сопряжение в меню Детали из под меню Элемент ); пользователю надо лишь указать сопрягаемые ребра модели (их может быть любое количество ) и радиус сопряжения . При этом в качестве значения последнего можно ввести глобальные параметры , чтобы облегчить последующее редактирование. Процедура генерации фасок производится ко мандой AMCHAMFER (Parts/Features/ Chamfer или опцией Фаска ... в меню Детали из подменю Элемент ) и имеет ту же последовательность действий , что и при выполнении сопряжений . Однако перед выбором ребер модели пользователю предлагается задат ь способ снятия фаски , указав одно или два расстояния или же расстояние и угол. При генерации отверстий (в том числе резьбовых ) можно использовать не только г ладкие отверстия , но и рассверленные под п отайголовку и зенкованные . Тип отверстий и параметры образующих их элементов задаются в диалоговом окне при вызове ко ман ды AMHOLE (Parts/Features/Hole или опции Отверстие ... в меню Дет али из подменю Элемент ). Здесь же задается глубина отверстия и способ расположения отверстия на модели : концентрично имеющимся цилиндрическим поверх ностям ; перпендикулярно грани модели на н екотором расстоянии от двух ребер ; на рабочей точке. Как отмечалось выше , многие детали в машиностроительных изделиях могут иметь в качестве образующих элементов поверхности прои звольной формы . Такие поверхности практически не параметризуются , поскольку и х форма описывается численными методами NURBS. Однако их целесообразно использовать в качестве секущих поверхностей для параметрических моделей . С этой целью в Designer введен новый тип форм ообразующего элемента под названием Surfcut (отсечение поверхност ь ю ), который генерируется командой AMSURFCUT (Parts/ Features/Surface Cut или опцией Отсечение поверх ностью в меню Детали из подменю Элемент ). Говоря о создании формообразующих элемент ов , следует остановиться на расширенных функц иях генерации формообразующи х элементов в AutoCAD DesignerR2.1, которые существенно облегчают работу з а счет : создания массивов конструкторско-технологических элементов с помощью команды AMARRAY (Parts/Features/Array или опции Массив ... в меню Детали из подменю Элемент ); копирования одного из существующих эскизов в активную эскизную плоскость с с охранением геометрических связей и параметрическ их размеров , выполняемого командой AMCOPYSKETCH (Parts/Sketch/Copy Sketch или опцией Копировать в меню Детали из п одменю Эскиз ); возможности име ть в чертеже однов ременно несколько эскизов. 4.5.3 Редактирование трехмерных моделей Редактирование трехмерных моделей , являющее важнейшей операцией , осуществляется единой кома ндой AMEDITFEAT (Parts/Edit Feature или опцией Редактировать элемент из меню Д етали ), при вызове которой пользователю предлагается один из трех в ариантов : редактирование конструкторско-технологического эл емента путем изменения параметрических размеров . В этом случае после выбора нужного э лемента поверх модели подсвечивается исходный эскиз или появляется диалоговое окно для стандартных элементов . Необходимо лишь указать редактируемый размер и изменить его значение ; редактирование исходного эскиза . В этом случае предоставляется полный доступ к исх одной геометрии профиля : можно изменять или вводить новые параметрические размеры и геометрические связи , применяя все способы работы с эскизами , рассмотренные выше ; редактирование элементов Surfcut. Параметрическое р едактирование поверхностей AutoSurf и их расположение относительно других элем ентов твердотельно й модели не возможно , поскольку они имеют произвольную форму . Однако , выбрав требуемую опцию в команде AMEDITFEAT (Эскиз или Отсечение ), можно получить доступ к исходной секущей поверхности , а также переместить ее станд артными средствами AutoCAD и отредактировать с использованием “ручек” или функций AutoSurf. После редактирования конструктивного элемента сл едует выполнить команду AMUPDATE (Parts/Update или опцию Обнов ить из меню Детали ), с тем чтобы модель автоматически перестроилась в со о тветствии с произведенными изменениями. При необходимости удаления конструкторско-тех нологических элементов надо воспользоваться кома ндой AMDELFEAT (Parts/Features/ Delete или опцией Удалить в меню Д етали из подменю Элемент ). Данная операция чрезвычайно пр оста , однако при ее вып олнении нужно иметь в виду , что на баз е удаляемого элемента могли быть созданы другие элементы . В этом случае будут удале ны все эти элементы . После удаления элемен тов модели необходимо выполнить команду АМ UPDATE. Редактирование масси вов производится аналогично описанным выше случаям , однако , вып олняя эти команды , следует иметь в виду , что массив рассматривается как единый объе кт , поэтому необходимо выделить два возможных варианта редактирования : редактирование геометрии элементов масс ива . Для выполнения такой операции в ответ на запрос команды AMEDITFEAT необходимо вы брать базовый элемент массива и отредактирова ть его одним из доступных способов . После выполнения команды А MUPDATE все элементы масс ива перестроятся в соответствии с прои з веденными изменениями ; редактирование параметров массива . Для из менения параметров массива надо выбрать один из производных элементов массива и в диалоговом окне изменить количество элементов и их относительное расположение. 4.6 Сервисно-информационные в озможности и обмен данными в AutoCAD Designer R2.1 Поскольку работа с моделями происходит в трехмерном пространстве , очень важно умет ь пользоваться командами AutoCAD и Designer, обеспечивающими доступ к видовым экранам и перемещению модели в пространстве для выбора удобно го вида ; при этом на экране монитора ц елесообразно иметь два (или более ) видовых экрана : один с видом в проекции , другой - трехмерным изображением . Конфигурация видовых экранов , а также выбор ракурса в трехмерно м пространстве могут произ в одиться стандартными средствами AutoCAD, однако в AMD также существует команда AMVIEW, позволяющая значительно сок ратить время выполнения этих рутинных операци й . Данная команда , являющаяся универсальной дл я Designer и AutoSurf, имеет несколько опций , сгр у ппированных в панели инструментов MCAD View, что обеспечивает перемещение в пространстве моде ли одним щелчком мыши. Любая модель проектируется поэтапно и состоит из множества конструкторско-технологически х элементов . Если модель сложная , очень ча сто приход ится выяснять взаимозависимость ее элементов и их “родственные” связи , поскольку , например , удаление базового элемента автоматически влечет удаление всех его про изводных . Просмотр истории создания модели в Designer R2.1 осуществляется командой AMREPLAY ( P arts/Utilities/Replay или опцией Воспроизвести в меню Детали из подменю Утилиты ), демонстрирующей на графичес ком экране весь процесс моделирования , начина я с задания эскиза базовой формы и за канчивая информацией о выполненных операциях . Кроме этого , данна я команда имеет опцию Truncate, которая дает возможность отменить все изменения , произведенные в процессе проек тирования , и тем самым вернуться на нескол ько шагов назад. При помощи команды AMLIST (Parts/Utilities/List или опции И нформация в меню Детали из п одменю Утилиты ) можно получить доступ к базовой информации о модели , ее конструкторско-технолог ических элементах , а также о проекционных видах в поле чертежа . Данная информация , о тображаемая в текстовом окне , полезна при работе со сложными моделями. 4.7 Ра счет массово-инерционных характерист ик и визуализация трехмерных моделей Расчет массово-инерционных характеристик выпо лняется командой AMPARTPROP (Parts/Utilities/Mass Properties или опцией Масс-харак теристики в меню Детали из подменю Утилит ы ), а при задан ии в диалоговом окне плотности “материала” рассчитываются масса , объем , координаты центра тяжести , площадь пове рхности и показатели инерционных свойств (мом енты и радиусы инерции и пр .) модели . П ри редактировании модели указанные данные выч исляются автома т ически. Визуализация трехмерных моделей в AutoCAD Designer ос уществляется либо стандартными средствами AutoCAD, либо при помощи прикладной программы AutoVision R2.1. Более того , теперь для визуализации моделей не нужна никакая предварительная подготовка , а тонирование происходит в интерактивном режиме. 4.8 Генерация рабочих чертежей параметрически х моделей в AutoCAD Designer R2.1 (модуль DRAWINGS) В AMD генерация чертежей производится автома тически и обеспечивает доступ не только к параметрическим моделям и поверхностям AutoSurf, но и к стандартным трехмерным объектам AutoCAD, причем принципы работы со всеми упомян утыми объектами не имеют существенных отличий . Автоматизация достигается за счет созданной двухсторонней ассоциативной связи между моде лью и черт е жом , а также возмож ностью редактирования всех проекционных видов. 4.9 Двунаправленная ассоциативная связь “моде ль-чертеж” “Пространство модели” и “пространство чер тежа” - стандартные понятия в AutoCAD, впервые появив шиеся в AutoCAD R11. Между этими простра нствами можно перемещаться стандартным методом с п омощью системной переменной TILEMODE, либо команды AMMODE (Drawings/Drawing Mode или опции Режим _Чертеж в меню Чер теж ). Нет надобности говорить о важности по лучения чертежей , ведь выпуск КД является результ атом труда конструкторов-проектировщиков . В традиционном трехмерном моделировании эта процедура выполняется после получения готовой модели , и зачастую пользователь вынужден возвращаться к предыдущим этапам работы , так как многие ошибки выявляются только н а проекционных видах . Подобные пробл емы с легкостью решаются в модуле генерац ии чертежей Autodesk Mechanical Desktop, поскольку постоянная двунапра вленная ассоциативная связь “модель-чертеж” позво ляет задать проекционные виды на самом пе рвом этапе проектир о вания модели , а затем они будут автоматически обновляться по мере добавления к модели новых эл ементов . Более того , используя проекционные ви ды в пространстве чертежа , можно не только выверять полученные элементы модели , но и редактировать саму модель , так ка к применяемые при создании профилей параметри ческие размеры автоматически появляются в про екционных видах на чертеже и обладают тем и же свойствами , что и в пространстве модели . Редактирование размеров в поле чертеж а производится опцией CHANGE DIMENSION ( или опцие й Изменить размер ). При этом изменения , вне сенные в параметрические размеры в поле ч ертежа , воздействуют не только на проекции модели , но и на саму модель . Обратное также верно . Команда АМ UPDATE позволяет перестр оить и модель , и ее проекционные в и ды в соответствии со сделанными изме нениями. 4.10 Создание проекционных видов Типы проекционных видов создаются командо й AMDWGVIEW (Drawings/Create View или опцией Создать вид ... в меню Чертеж ), в диалоговом окне которой задают ся следующие параметры : тип проекционного вида (главный вид , ортогональная проекция , вспомогательный вид , изометрическая проекция или частный вид ); масштаб проекционного вида ; указание для выполнения разреза на пр оекционном виде и его типа (полный или половинчатый ); указание отобрази ть на проекционном виде невидимые линии. Дальнейший процесс моделирования чертежа практически полностью автоматический . Рассмотрим подробнее особенности построения каждого типа проекционных видов. Главный вид . Проекционный вид , создаваемый при первом обра щении к рассматриваем ой команде , становится по умолчанию главным видом . Для его построения пользователю дост аточно указать проекционную плоскость в прост ранстве модели , а затем место расположения вида в пространстве чертежа. Ортогональные проекции . При по строени и ортогональной проекции пользователь должен указать исходный вид и место расположения вновь создаваемой проекции относительно исходн ого вида , при этом нет необходимости указы вать , будет ли это вид сверху или вид слева , поскольку программа автомати ч ески определяет ориентацию вида по ук азанному положению в пространстве чертежа . Од ин щелчок мыши - и ортогональная проекция на чертеже ! Изометрические проекции . Изометрические проек ции строятся так же легко , как и ортог ональные , и точно так же программа ав томатически определяет ориентацию изометриче ских осей в соответствии с указанным поло жением проекции на чертеже. Вспомогательные виды . Процедура построения вспомогательного вида несколько “осложняется” тем , что пользователю необходимо дополнительно указать расположение вспомогательной проекци онной плоскости , используя для этого ребра модели (это можно сделать на уже сущест вующих проекционных видах ). Частные виды . Для генерации частного в ида необходимо задание точки на исходном виде , рамки , ограничивающей об ласть частно го вида , и место расположения вида на чертеже. Разрезы . Разрезы генерируются одновременно с построением главного или вспомогательных видов , а также ортогональных проекций . Проц есс полностью автоматизирован , и пользователю нужно лишь указать по ложение секущей плоскости . Для выполнения ступенчатых (сложных ) разрезов необходимо задать так называемую секущую линию , представляющую собой ломаную , о трезки которой должны быть расположены под прямым углом , а начальный и конечный от резок должны быть пар а ллельными . С екущая линия обладает параметрическими свойствам и , то есть изменяет свое расположение при редактировании модели , а процесс ее созда ния аналогичен построению параметризованных проф илей , только для профилирования используется особая команда AMCU T LINE (Parts/Sketch/Cutting Line или опция Линия сечения в меню Детали из подменю Эскиз ). Редактирование секущих линий осуществ ляется при помощи тех же команд , что и редактирование профилей. 4.11 Редактирование проекционных видов Редактирование проекционн ых видов све дено к необходимому минимуму . Так , командой AMMOVEVIEW (Drawings/Edit View/Move или опцией Перенести в меню Черте ж из подменю Редактирование вида ) можно пе реместить вид в поле чертежа , командой AMDELVIEW (Drawings/Edit View/Delete или опцией У д алить в ме ню Чертеж из подменю Редактирование вида ) - удалить его , а также изменить в диалогово м окне его атрибуты : масштаб , текстовую ме тку , режимы отображения невидимых линий и пр ., вызвав команду AMEDITVIEW (Drawings/Edit View/Attributes или опцию Атри б уты в меню Чертеж из подменю Редактирование вида ). 4.12 Введение справочных размеров , аннотаций и осевых линий Параметрические размеры - мощное средство редактирования трехмерных твердотельных моделей , однако на окончательном этапе подготовки КД некоторы е проекционные виды могут бы ть чрезмерно загромождены введенными ранее па раметрическими размерами , другие проекции -содержа ть минимум размерной информации , а некоторые размеры , задававшиеся на этапе построения профиля , неверны с конструкторской или техн ол о гической точки зрения . Поскольку параметрические размеры содержат информацию о геометрии объекта , их нельзя удалить , одн ако можно отключить или вновь сделать вид имыми на экране при помощи команд AMHIDEDIM (Drawings/Dimension/Hide или опцией Скрыть в меню Ч ертеж из подменю Размеры ) и AMSHOWDIM (Drawings/Dimension/Show и ли опцией Показать в меню Чертеж из п одменю Размеры ), а также переместить в пре делах вида или между видами командой AMMOVEDIM (Drawings/Dimension/Move или опцией Перенести в меню Чертеж из по д меню Размеры ). Полное соответствие чертежа требованиям с тандартов достигается нанесением справочных разм еров , аннотаций и осевых линий. Справочные размеры вводятся командой AMREFDIM (Drawings/Dimension/Ref Dim или опцией Контрольные в меню Чертеж из подмен ю Размеры ), а удаляю тся и перемещаются теми же командами , что и параметрические размеры . По своим свойс твам справочные размеры идентичны ассоциативным размерам в AutoCAD, то есть они адекватно р еагируют на изменения в определяющей их г еометрии , однако не п рименяются для редактирования модели . Для задания стилей и редактирования атрибутов всех размеров в чертеже следует пользоваться стандартными ср едствами AutoCAD. Аннотации , как и справочные размеры , п редназначены для окончательной доработки чертежа - приве дения к требованиям стандартов по оформлению конструкторской документации . В качестве аннотаций могут выступать любые д вумерные объекты AutoCAD: текст , выноски и т.д . В принципе разработка аннотаций не является обязательной операцией , поскольку можно своб о дно создавать двухмерные графические объекты в поле чертежа . Однако при пе ремещении параметрических проекционных видов мод ели потребуется дополнительно выполнять команду MOVE для соответствующего перемещения непараметризо ванных аннотаций . Чтобы избежать п о добного неудобства , полученные объекты це лесообразно определить в качестве аннотаций . В этом случае их расположение на чертеже относительно проекционных видов будет параме тризовано , и все аннотации будут перемещаться автоматически вместе с проекционным ви д ом . Превращение двухмерных объектов в аннотации , добавление и удаление из аннотаций отдельных объектов производится един ой командой AMANNOTE, а все связанные с этой командой опции расположены в подменю Drawings/Annotation (ил и подменю Пояснения в меню Чер т еж ). Помимо аннотаций , произвольно задаваем ых пользователем , существуют стандартные формы для аннотирования отверстий . Команда AMHOLENOTE (Drawings/Annotation/Hole Note или опция Размеры отверстия ... в мен ю Чертеж из подменю Пояснения ) вводит таки е аннота ц ии в проекционные виды , а при помощи команды AMTEMPLATE (Drawings/Annotation/Template или опции Шаблоны ... в меню Чертеж из подменю По яснения ) можно создавать и редактировать шабл оны аннотаций к отверстиям. Осевые линии являются одним из видов аннотаций . В водятся они в проекционны е виды на чертеже командой AMCENLINE (Drawings/Annotation/Centerline или опцией Осевые линии в меню Чертеж из подменю Пояснения ). Для этого пользователю нео бходимо указать либо два зеркально симметричн ых объекта , либо одиночную ли н ию (ось поделит ее пополам ), или окружность (дугу ). Построение осевой линии происходит а втоматически , а ее положение на проекционном виде отслеживается при внесении изменений в модель. 4.13 Преобразование чертежа модели в двухм ерный чертеж Модуль генераци и чертежей AMD поддержива ет работу с трехмерными объектами различных типов , однако часто , например при обмене графической информацией с партнерами , не требуются все данные о модели , достаточно передать лишь ее рабочий чертеж . Для этих целей служит команда AMDWGOUT (Drawings/Drawing Out или опция В Автокад ... в меню Чертеж ), которая позволяет преобразовать проекционные виды тр ехмерной параметрической модели в набор станд артных двухмерных примитивов AutoCAD. Естественно , что в этом случае теряются какие-то д а нные об исходной трехмерной модели , но такой чертеж занимает гораздо меньше дис кового пространства и может быть прочитан пользователями , не располагающими AMD. 5. Моделиро вание сборочных единиц и создание сложных поверхностей в среде А utodesk М echanical D esktop. В начале были рассмотрены основные пр иемы конструирования деталей в Autodesk Mechanical Desktop (АМ D). Ка ким образом из деталей можно получить узл ы , изделия и механизмы ? В масштабах соврем енной проектной организации процесс автоматизиро ванного пр оектирования узлов и механизмов предусматривает три различных подхода к конструированию : “снизу-вверх” при наличии всех деталей , из которых компонуется изделие . В этом случае проектирование идет от частного к общему , а разработка узла или изделия закл ючает ся в простом соединении всех сос тавных частей в единую конструкцию ; “сверху-вниз” , когда детали , из которых компонуется изделие , как и само изделие в целом , еще предстоит сконструировать , а проектирование идет от общего к частному с разработкой общей логи ческой схемы изделия и принципиальных эскизов составляющих его компонентов , затем создаются модели д еталей , после чего производится сборка узлов и всего изделия ; “комбинированный” , предполагающий наряду со стандартными деталями в проектируемом изделии испо льзование и вновь разрабатываемых. AMD при моделировании сборочных единиц по зволяет реализовать все три подхода. В общем случае процесс конструирования изделия состоит из следующих этапов : 1. построение моделей деталей (см . часть I) или узлов ; 2. преобраз ование деталей и узлов в описание компонентов изделия ; 3. сборка компонентов в узлы и издел ия ; 4. наложение зависимостей на компоненты узлов и изделия ; 5. редактирование сборочных узлов и изде лия ; 6. контрольная проверка и анализ узлов и изделия ; 7. выполн ение сборочного чертежа узл ов и изделия ; 8. передача готового изделия в расчетные программы для анализа. При работе над любым проектом необход имо организовать процесс разработки модели и проектной документации к ней . Поэтому в AMD рекомендуется модель каж дой детали или узла , входящих в изделие , располагать в отдельном файле , что позволит , во-первых , создать базу данных специализированных деталей и узлов , во - вторых , отразить изменения деталей , во всех узлах и изделиях , где они используются (в том числе в разрабатываемых другими конструкторами ), и наконец , в-третьих , легко хранить и управлят ь отдельными деталями и узлами при помощи программ (менеджеров проектов ) типа Autodesk WorkCenter. Эти программы обеспечивают непрерывный контроль изменений в проекте , а втоматизацию д окументооборота внутри проектной группы , распреде ление работ по исполнителям , поиск требуемых документов и их движение , проверку правил ьности составления документов и защиту готово го проекта от несанкционированного доступа. Рассмотрим основны е возможности среды AMD при конструировании сложных изделий. 5.1 Параметрическое моделирование сборочных е диниц в AutoCAD Designer R2.1 (модуль ASSEMBLIES) Параметрическое моделирование сборочных един иц является новой возможностью AutoCAD Designer R2.1. В отличие от предыдущих версий , где параметриче ские свойства поддерживались только на уровне отдельно взятой модели , но не сборочной единицы , здесь процесс “сборки” проектируемо го изделия можно полностью доверить программе , обеспечивающей моделирование с ав т оматизированной генерацией сборочных чертеже й и даже спецификаций , лишь задав ей н еобходимые связи , ограничивающие число степеней свободы моделей деталей , узлов и изделий. 5.1.1 Основные этапы конструирования сборочных единиц в AutoCAD Designer R2.1 Как пр авило , в любом изделии м ашиностроительной отрасли существует один базовы й компонент (например , основание ), к которому крепятся все остальные узлы и детали , п ричем каждый подузел имеет свой базовый к омпонент . Иными словами , любое изделие имеет некую иерарх и ческую структуру , где можно отчетливо видеть взаимосвязь отдельных компонентов и проследить последовательность сборки . Процесс моделирования сборочных единиц в AutoCAD Designer максимально приближен к реальному пр оцессу конструирования и состоит из следую щ их этапов : 1. определение компонентов сборочной единиц ы ; 2. вставка компонентов в сборочную едини цу ; 3. наложение и редактирование связей меж ду компонентами ; 4. сборка компонентов и анализ сборочной единицы ; 5. создание сборочного чертежа. Рассмотрим кажд ый из этих этапов более подробно. Определение компонентов сборочной единицы Поскольку любая сборка состоит как ми нимум из двух деталей (иначе теряется смыс л этого понятия ), необходимо сделать пояснения , каким образом можно создать несколько мо делей в одном и том же файле , и какие объекты могут выступать в качестве компонентов сборочных единиц. 5.1.2 Работа с несколькими моделями в о дном файле Начиная моделировать трехмерный объект во вновь открытом файле , конструктор имеет е динственную модель , которая явл яется акти вной , и к которой добавляются все конструк торско-технологические элементы. Если же на основе заданного профиля создается базовая форма новой модели , то необходимо выполнить команду AMNEWPART (Parts/Part/New или опцию Новая из меню Детали и подмен ю Деталь ), при этом новая модель автоматически становится активной и последующие операции будут воздействовать только на нее. Для переключения между несколькими моделя ми существует команда AMACTPART (Parts/Part/Active или опция Актив ная из меню Детали и по дменю Дета ль ), которая просит пользователя указать одну из существующих моделей и делает ее активной. Следует отметить , что в принципе в качестве компонентов сборочной единицы могут выступать и твердые тела AutoCAD, но тем не менее рекомендуется их конверт ировать в модели Designer при помощи уже названной коман ды AMNEWPART. Как уже упоминалось , стандартные твердые тела AutoCAD не поддаются редактированию , поэтому на первый взгляд их использование в параметрических сборках выглядит совсем нелогичн ым . Однако принимая во внимание тот факт , что в реальных изделиях используется великое множество стандартных и покупных д еталей , заведомо не подлежащих модификации , ис пользование таких твердых тел становится опра вданным и даже желательным , так как их описание занима е т меньше дискового пространства по сравнению с параметрическими моделями , что особенно актуально при моде лировании реальных изделий. Действительно , если , например , моделируется электропривод , то двигатель в большинстве с лучаев является покупным , поэтому , с одно й стороны , для экономии дискового пространств а целесообразно иметь нередактируемую модель , но в то же время , осознав однажды пре имущества параметрического моделирования в AutoCAD Designer, п роектировщик вряд ли согласится моделировать подобный объект при помощи стандартны х твердых тел . Данная дилемма решается чре звычайно просто . Создав параметрическую модель стандартного изделия , можно “забыть” ее пар аметрические свойства , выполнив команду AMMAKEBASE (Parts/Utilities/Make Base или опцию Базовый элемен т из ме ню Детали и подменю Утилиты ) и превратив эту модель в так называемую базовую. 5.1.3 Понятие компонента сборочной единицы Создание нескольких моделей деталей – это только подготовительный этап для созда ния сборочной единицы . При проектировании нес кол ьких моделей в одном файле Designer присв аивает каждой новой модели порядковый номер и не более того . Чтобы начать сборку , в первую очередь необходимо определить к омпоненты , дав осмысленные названия каждой мо дели и создав своеобразный перечень деталей. Про цедура определения компонента сбор очной единицы выполняется командой AMNEW (Assemblies/Component Definitions/Create ил и опцией Создать ... из меню Узлы и подм еню Описание ), где в диалоговом окне задае тся тип компонента (деталь или подузел ), за тем выбираетс я одна из моделей ( или уже существующих подузлов ) и присваиваетс я ей название . Выполнение данной команды а налогично созданию блоков стандартными средствам и AutoCAD. После определения компонента он исчезает с экрана , однако хранится в памяти дл я последующей вставки . Все определенны е компоненты становятся доступными при вызове команды AMCOMPMAN (Assemblies/Component Definition/Manage или опции Диспетчер ... из меню Узлы и подменю Описание ), в диало говом окне которой предоставлены дополнительные возможности раб о ты с внешними ссылками. 5.1.4 Использование внешних ссылок для опре деления компонентов сборки Очень часто в процессе конструирования становится целесообразным и даже предпочтитель ным моделирование каждой детали в отдельном файле , поскольку это облегчает с оздан ие рабочих чертежей и модификацию моделей . Для включения подобных моделей в сборочные единицы рекомендуется использовать внешние с сылки , задание которых осуществляется опцией Attach (Добавить ...) в диалоговом окне менеджера комп онентов , вызываемом уж е упомянутой к омандой AMCOMPMAN. Данное диалоговое окно содержит в левой части перечень компонентов , определенн ых в текущем файле , а в правой части - список компонентов , определенных с использован ием внешних ссылок . При этом опция Externalize (Пер еименова т ь ) позволяет вынести локальн ый компонент во внешний файл , а опция Localize (Вставить ) локализовать внешний компонент , полностью перенеся в текущий чертеж параметрическое оп ределение модели. 5.1.5 Вставка компонентов в сборочную едини цу Определение компон ентов сборочной еди ницы задает лишь описание доступных для и спользования деталей , а с тем , чтобы начат ь сборочный процесс , все компоненты необходим о явно ввести в использование (“материализова ть” ). Иными словами , проводя аналогию с раб очим-сборщиком , нужн о выложить на “ве рстак” все доступные компоненты , требуемые дл я сборки . Вставка компонентов в рабочее пр остранство производится командой AMINSERT (Assemblies/Component Instances/Insert или опцией Вставить ... в меню Узлы и подменю Вхождения ). Эта процедура п одобна вставке блоков в AutoCAD. В реальном изделии одн а и та же деталь может использоваться несколько раз в различных комбинациях , такж е и в AMD вставка одного компонента может производиться неоднократно . При внедрении комп онентов в сборочное пространст в о , следует соблюдать определенную последовательность предполагаемой сборки , вводя сначала базовые , а затем “присоединяемые” к ним компоненты , причем относительное расположение и ориента ция вводимых компонентов не играет роли , п оскольку дальнейшее введение параметричес ких связей позволяет собирать их в автома тическом режиме. 5.1.6 Наложение и редактирование связей меж ду компонентами В реальных конструкциях отдельные детали всегда взаимосвязаны , как правило , попарно (например , вал– втулка , корпус– крышка ), при этом такие взаимные связи всегда ограничив ают количество степеней свободы каждой детали , вводимой в сборку . Именно принцип ограни чения числа степеней свободы и был взят за основу в AMD для моделирования сборки . Введение связей производится при помощи ком а нды AMCONSTRAIN (Assemblies/Constraints/Create или опции Наложить ... в меню Узлы и подменю Зависимости ), где в диалоговом окне конструктору предлагается выбрать один из четырех вариантов связей , определяющих взаимную ориентацию компонентов : Mate (Совмещени е – встык ) – указан ие совпадающих плоскостей , линий или точек двух компонентов с заданием , при желании , отступа между компонентами. Flush (или Заподлицо ) – ориентация нормалей граней пары компонентов параллельно в од ном направлении. Align (или Ориентация ) – ориентация но рмалей граней пары компонентов под заданным углом с сохранением общего направления. Oppose (или Направление ) – ориентация нормал ей граней пары компонентов под заданным у глом в противоположных направлениях. Введение параметрических связей ме жду компонентами облегчают пиктограммы индикации числа степеней свободы каждого компонента , которые можно сделать видимыми при помощи опции DOF в диалоговом окне управления выводо м на экран компонентов . Окно вызывается ко мандой AMASSMVIS (Assemblies/ Asse m bly Instances/Set Visibility или опцией Види мость ... из меню Узлы и подменю Вхождения ). Задав тип связи между компонентами необход имо указать , к каким компонентам применяется заданная связь , после чего компоненты пер естраиваются на экране автоматически с у четом введенных связей , имитируя таким образом процесс сборки . При ошибочном вводе некоторых связей их можно отредактировать при помощи команды AMEDITCONST (Assemblies/Constraints/Edit или опции Ред актировать ... из меню Узлы и подменю Зависи мости ) либо уд а лить , вызвав команд у AMDELCONST (Assemblies/Constraints/Delete или опцию Удалить ... из меню Уз лы и подменю Зависимости ). 5.1.7 Сборка компонентов и анализ сборочной единицы Как уже было отмечено , после введения связей компоненты автоматически перестраиваю тся на экране . Автоматическая сборка к онтролируется системной переменной AMAUTOASSEMBLE, которая д оступна в командной строке или в диалогов ом окне с общими установками , вызываемом к омандой AMASSMVARS (Assemblies/Preferences или опцией Установки ... из мен ю Узлы ). В противоположность автоматиче ской сборке существует возможность сборки “вр учную” при отключенной системной переменной AMAUTOASSEMBLE. При этом , естественно , все перестроения на экране также происходят автоматически , но для их инициализации необход и мо вызвать команду AMASSEMBLE (Assemblies/ Constraints/Assemble или опцию Собрать из меню Узлы и подменю Зависимости ). П ри выполнении сборки всегда возникает необход имость анализа массово-инерционных свойств компон ентов и их взаимовлияния в сборочной един и це . Для этих целей существуют команды соответственно AMMASSPROP (Assemblies/Analysis/Mass properties или опция М асс-характеристики из меню Узлы и подменю Анализ ) и AMINTERFERE (Assemblies/Analysis/Interference или опция Взаимодействие из меню Узлы и подме н ю Анал из ). Выполнение первой команды аналогично полу чению массовых характеристик для активной мод ели , а вторая позволяет выделить в сборочн ой единице пространственные объемы , получаемые в результате взаимопересечения отдельных компо нентов. 5.1.8 Использова ние подузлов при модели ровании сложных изделий Как правило , любое сложное изделие име ет в своем составе подузлы , характеризующиеся так же , как и основная сборка наличие м базового компонента , к которому присоединяю тся другие детали . С тем чтобы облегчить р аботу с множественными подузлами в одном файле , в AMD введено новое понятие – цель . Так называется любая сборка (по дузел ), имеющаяся в рабочем файле . Создание новой цели происходит автоматически при оп ределении компонента сборочной единицы в виде подузла п ри помощи команды AMNEW (оп исана выше ). Работа с несколькими целями в модуле Assemblies аналогична работе с несколькими моделями в модуле Parts, но в отличие от последней при работе с конкретной целью все остальные объекты исчезают с экрана , чтобы не заг р омождать рабочее пространство . Каждая целевая сборка в файле имеет свое название . Главная целевая сборка называется по имени файла , а всем под узлам имена даются по умолчанию в формате SUB1, SUB2 и т.д . или назначаются пользователем . П ереключение между цел я ми осуществляет ся в диалоговом окне при вызове команды AMTARGET (Assemblies/Assembly Instances/Edit Target или опции Объект редактирования ... из меню Узлы и подменю Вхождения ). 5.2 Создание сборочного чертежа Генерация сборочных чертежей практически не от личается от создания рабочих чер тежей моделей и выполняется в том же модуле Drawings (меню Чертеж ), работа с которым уж е была описана в первой части . Тем не менее здесь существуют некоторые особенности , связанные в основном с требованиями запа дных стандар т ов по созданию конст рукторской документации. 5.2.1 Создание сцен-схем Как известно , сборочный чертеж по един ой системе конструкторской документации (ЕСКД ) представляет собой в общем случае совокупнос ть проекционных видов и разрезов сборочной единицы , позв оляющих уяснить их взаимно е расположение . В принципе его создание не требует наличия изометрических видов , а и зделие на чертеже всегда показывается в с обранном виде . В отличие от российских нор м западные стандарты определяют выполнение из ометрических прое к ций сборки , причем в так называемом “разнесенном” виде (exploded view). Для создания таких проекций в AMD имеются ра сширенные возможности . Хотя использование подобны х видов не стандартизовано в России , они могут оказаться полезными в процессе мод елировани я , а также при создании презентационных материалов или включений в руководство по сборке и эксплуатации проек тируемого изделия . Поэтому остановимся на их создании несколько подробнее , но сначала необходимо дать определение еще одному поняти ю – сцена-схема. Пространство сцены-схе мы , также является подмножеством в пространст ве модели , но его назначение отличается от пространства цели . Давая определения компоне нтам сборки и вводя их в использование , конструктор работает в пространстве цели , п ри этом ему доступ н ы средства редактирования состава сборок и подузлов , а также связи между их компонентами . Перек лючаясь же в пространство сцены-схемы , он лишается доступа к командам редактирования , о днако приобретает возможность задавать степень “разнесения” компонентов с борки для последующего создания “разнесенных” видов , п ричем каждая цель может иметь несколько п одобных сцен-схем . Создание и редактирование п араметров сцен-схем производится командой AMSCENE (Assemblies/Scenes/Create & Manage или опцией Диспетчер ... из ме н ю Узлы и подменю Схемы ), с помощью которой можно задать название новой сцен ы-схемы и установить коэффициент разнесения-разбор ки компонентов . Команда AMSCENEUPDATE (Assemblies/Scenes/Update или опция О бновить из меню Узлы и подменю Схемы ) выполняет обновле н ие сцены-схемы посл е произведенных в ней изменений , а команда AMTARGET позволяет вернуться к редактированию нужн ой цели . Помимо указанных возможностей в м еню Assemblies/Scenes (Узлы /Схемы ) имеются команды задания коэффициентов разнесения-разборки для инди в идуальных компонентов , а также по строения так называемых траекторий сборки . По сле создания одной или нескольких сцен-схем можно использовать все описанные выше возм ожности модуля Drawings для генерации проекционных видов и разрезов на сборочном чертеже , а также добавлять справочные размеры и аннотации. 5.2.2 Создание спецификаций При генерации сборочных чертежей можно воспользоваться командами AMD для автоматического моделирования спецификаций . Для этого необходим о задать форму спецификации при помощи ко ма нды AMBOMSETUP (Assemblies/Scenes/Bill of Materials/Setup или опции Настройка ... из меню Узлы подменю Схемы и Спецификации ), затем при помощи команды AMBALLOON (Assemblies/Scenes/Balloons или о пции Номера позиций из меню Узлы и по дменю Схемы ) создать выно с ные элем енты к компонентам сборки на видах чертеж а , после чего , вызвав команду AMBOM (Assemblies/Scenes/Bill of Materials/Create Table ил и опцию Создать таблицу из меню Узлы , подменю Схемы и Спецификации ), создать специфи кацию в поле чертежа или вывести е е во внешний файл . Спецификации моделируются на основании данных , задаваемых пользователем в процессе моделирования сборочной единицы (название компонента , их количество и.т.д .). Таким образом , использование перечисленных возможностей среды AMD позволяет ко нструктору проектировать достаточно сложные параметрически е твердотельные модели сборки узлов и изд елий . Однако возросшие требования к дизайну современных изделий , в которых необходимо с оздавать абсолютно гладкие обводы контуров , о собенно для изделий ави а ционно-космич еской , автомобильной и судостроительной промышлен ности , заставляют конструктора настолько усложнят ь формообразующие деталей проектируемых изделий , что программам параметрического моделирования не всегда удается справиться с поставленно й задач е й . Поэтому в среде AMD эт ой цели служит AutoSurf. 5.3 Создание сложных поверхностей в AutoSurf R3.1 Прежде чем начать рассказ о способах создания поверхностей различных типов в AutoSurf, остановимся на способах представления трехмерн ых моделей на экране и расчета пове рхностей на уровне программного кода AutoSurf. Самый простой способ представления трехмерных моде лей – это так называемые “проволочные ка ркасы” , или просто каркасы , которые дают н еоспоримые преимущества по сравнению с модели рованием на плоско с ти , поскольку п озволяют более ясно визуализовать модель и более надежно контролировать взаимное располож ение составляющих ее элементов . Кроме того , каркасы можно использовать и для создания проекционных видов . Недостаток каркасного пр едставления моделей с остоит в том , что программа не может “увидеть” все о собенности поверхностей , определяемых каркасами , и из-за этого невозможно построить точные с ечения . В отличие от этого способа моделир ование при помощи поверхностей позволяет опре делить своеобразную “обо л очку” трехме рного объекта , а следовательно , получить более четкое представление о модели и использо вать компьютерные данные не только для ви зуализации , но и в технологических процессах (например , при подготовке управляющих програм м для станков с ЧПУ ). Про г рамма AutoSurf комбинирует преимущества этих двух способ ов . Во внутреннем формате AutoSurf имеет дело с поверхностными оболочками , которые представляют собой контуры , точно описываемые математичес кими уравнениями . Однако в процессе моделиров ания поверхнос т и выводятся на экр ан в виде каркасов , что существенно сокращ ает время регенерации изображения . Кроме того , каркасы в AutoSurf используются в качестве исх одных данных для построения поверхностей прои звольной формы . При этом в качестве исходн ых каркасных эл е ментов могут служ ить как стандартные геометрические примитивы AutoCAD (линии , полилинии , дуги , сплайны ), так и сп ецифические элементы AutoSurf, как например , линии с векторами приращений. 5.3.1 Классы поверхностей в AutoSurf и способы их построения В Auto Surf существует четыре класса пове рхностей в зависимости от способов их пол учения : элементарные поверхности (базовые ); поверхности движения (получаемые перемещением элементов каркаса ); поверхности натяжения (получаемые натяжением “оболочки” на статичный ка ркас ); производные поверхности (получаемые на ба зе уже существующих ). Каждый из перечисленных классов может создаваться одним из шестнадцати имеющихся в AutoSurf способов образования поверхностей . Но н есмотря на такое разнообразие способов создан ия , все п оверхности без исключения пре дставляются во внутреннем формате программы AutoSurf с применением неоднородных рациональных B-сплай новых численных методов (далее NURBS). Использование методов NURBS позволяет точно описывать большинств о самых распространенн ы х типов по верхностей , таких как поверхности Кунса , Безье и B-сплайновые , не говоря о возможности представления с исключительной точностью элеме нтарных поверхностей . При этом независимо от типа исходных каркасных элементов (реальный сплайн или полилиния ) р е зультирую щие поверхности получаются путем сплайновой а ппроксимации . Дальше при рассмотрении способов построения поверхностей будем использовать тер мин “каркасный элемент” , понимая его в шир оком смысле. 5.3.2 Элементарные (базовые ) поверхн ости Класс элемен тарных поверхностей предс тавлен поверхностями четырех типов . Эти повер хности являются рациональными (т.е . описываются рациональными математическими уравнениями ) и ха рактеризуются постоянной геометрической формой . К ним относятся конус (полный или усеченны й ), цилиндр , сфера и тор . Построен ие указанных поверхностей выполняется единой командой AMPRIMSF (Surfaces/Create Primitives/Cone & Cylinder & Sphere & Torus или опциями Конус /Цили ндр /Сфера /Тор из меню Поверх и подмен ю Создание примитивов ) и не нуждается в дополнительных комментариях , поскольку последовательность задания их характерных разм еров стандартна . Все эти поверхности являются поверхностями вращения . По умолчанию использ уется вращение на 360° , но допустимо создава ть их и при меньших углах вращения, задавая значение угла в командной строке. 5.3.3 Поверхности движения В данном классе имеется четыре типа поверхностей : вращения , сдвига , трубчатые и поверхности изгиба (заметания ), получаемые перемеще нием набора криволинейных образующих сечений вдоль кри волинейных направляющих . При соз дании поверхностей каждого из указанных типов необходимо задание формы направляющих (U) и /или образующих (V) линий , при этом результирую щая поверхность получается сплайновой аппроксима цией путем перемещения заданных исходны х элементов . Рассмотрим каждый тип более подробно. Поверхности вращения (revolved) создаются командой AMREVOLVESF (Surfaces/ Create Surface/Revolve или опцией Вращения из меню Пов ерх и подменю Создание поверхности ) путем вращения существующего каркасного эл емента вокруг заданной оси . При этом в качеств е оси может выступать другой каркасный эл емент (прямолинейный ), либо она может быть определена путем указания двух точек . Исходны й каркасный элемент задает форму образующих линий , а получаемые направляющие име ю т вид концентрических окружностей (или дуг ) в зависимости от заданного угла вр ащения . Таким образом , поверхности вращения вс егда являются рациональными , что роднит их с элементарными поверхностями. Поверхности сдвига (extruded) строятся командой AMEXTRUDE SF (Surfaces/Create Surface/ Extrude или опцией Сдвига из меню Поверх и подменю Создание поверхности ) путем выдавливания исходного каркасного элемента в доль прямолинейной траектории . Как и в пре дыдущем случае , направление и длину траектори и сдвига можно з а дать двумя т очками , расстоянием или указанием прямолинейного каркасного элемента . Строя поверхности сдвиг а , можно использовать несколько каркасных эле ментов одновременно , а также задавать уклон выдавливания , что полезно , например , при про ектировании литье в ых изделий и пр есс-форм. Трубчатые поверхности (tubular) создаются командой AMTUBE (Surfaces/Create Surface/ Tubular или опцией Трубчатая из меню Пов ерх и подменю Создание поверхности ) путем задания траектории труб и постоянного диаметр а . В качестве траект орий труб могут использоваться сплайны , дуги , линии и полили нии . При этом если в качестве траектории выступает ломаная линия или полилиния , не обходимо указать радиус прогибания либо для каждого излома траектории , либо общий . Сл едует отметить , что трубчаты е поверх ности также всегда являются рациональными. Поверхности изгиба (swept) моделируются при пом ощи команды AMSWEEPSF (Surfaces/Create Surface/Sweep или опции Изгиба из меню Поверх и подменю Создание поверхности ) путем перемещения одного или нескольких ка ркасных элементов-сечений вдоль одного или двух направляющих каркасных элементов . Се чения могут иметь разнородную форму , а рез ультирующая поверхность получается сглаживанием . Задавая дополнительные параметры в диалоговом окне , можно также управлять ориен т ацией сечений при их перемещении вдол ь одной направляющей (параллельно исходному с ечению или по нормали к направляющей ) или выбирать способ масштабирования сечений при использовании двух направляющих. 5.3.4 Поверхности натяжения При создании поверхностей натяжения также необходимо наличие исходных каркасных элементов , но в отличие от предыдущего класса эти элементы остаются статичными , а поверхность как бы “натягивается” на них . В данном классе имеется четыре типа по верхностей : линейчатые (соединения ), пл а нарные , задаваемые набором направляющих и зад аваемые набором направляющих и образующих. Линейчатые поверхности (ruled) строятся при пом ощи команды AMRULE (Surfaces/Create Surface/Rule или опции Соединения из меню Поверх и подменю Создание поверхнос ти ) путе м задания двух каркасных элеме нтов , служащих образующими ; при этом направляю щие генерируются автоматически и всегда предс тавляют собой прямые линии (отсюда название типа поверхностей ). Планарные поверхности (planar) являются частным случаем поверхностей с неоднородным контуро м и представляют собой участки плоскости , ограниченные произвольным замкнутым контуром . Они создаются командой AMPLANE, которая имеет два в арианта построения : один из них позволяет строить так называемую базовую планарную прям оугольную поверхность заданием двух т очек на плоскости (Surfaces/Create Surface/Planar или опцией Плоская из меню Поверх и подменю Создание по верхности ), а второй – планарную поверхность с неоднородным контуром (усеченную ) на ос нове задания замкнутых каркасных элем е нтов в плоскости (Surfaces/Create Surface/Planar Trim или опцией Плоская усеченная из меню Поверх и подмен ю Создание поверхности ). Поверхности , задаваемые набором направляющих (loft U) требуют задания набора нескольких каркасн ых элементов , ориентированных приблизительно параллельно и не пересекающихся между собо й . В диалоговом окне , вызываемом командой AMLOFTU (Surfaces/Create Surface/ LoftU или опцией Натяжения U... из меню Пове рх и подменю Создание поверхности ), можно унифицировать направление исходных к а ркасных элементов , дать явное указание , чтобы поверхность проходила точно по выбранным направляющим или выбрать оптимизационное постр оение для автоматического уменьшения количества аппроксимирующих поверхностных сегментов , при котором исходные полилинии б у дут преобразованы в сплайны на основе заданных линейного и углового допусков . Кроме того , есть возможность задать автоматический режи м выравнивания границы поверхности в том случае , если концы каркасных элементов распол ожены непропорционально. Поверхности, задаваемые набором направля ющих и образующих (loft UV) проектируются подобно оп исанному выше методу при помощи команды AMLOFTUV (Surfaces/Create Surface/Loft UV или опцией Натяжения UV из меню Пове рх и подменю Создание поверхности ) за искл ючением того , ч т о в качестве и сходных объектов необходимы два набора каркас ных элементов (направляющих и образующих ). Лини и в каждом наборе должны быть приблизител ьно параллельными и не пересекаться между собой . При этом направляющие линии обязател ьно пересекают образующ и е линии , с оздавая некое подобие пространственной ячеистой сети , каждый из сегментов которой являетс я быть “параметрически квадратным” . Образующие и направляющие не обязательно должны иметь “физическое” пересечение , а могут перекрещив аться , но при этом рас с тояние между ними в узлах каркаса должно удовлет ворять заданному допуску , который управляется системной переменной AMJOINGAP. Выполняя построение таки х поверхностей , можно контролировать соответствие узлов каркаса данному допуску. 5.3.5 Производные поверх ности Производные поверхности также являются по верхностями произвольной формы , однако в отли чие от поверхностей , описанных выше , могут быть построены на основе уже существующих поверхностей . В этом классе также четыре типа поверхностей : перехода (сглажива ющие ), сопряжения (на пересечении двух поверхностей ), углового сопряжения (на стыке трех сопряже ний ) и подобия (офсетные ). Поверхности перехода (blended), создаваемые командой AMBLEND (Surfaces/Create Surface/Blend или опцией Перехода из меню По верх и подм еню Создание поверхности ), строятся на основе двух , трех или четырех поверхностей , при этом результирующая поверх ность является касательной ко всем исходным . При построении поверхностей перехода возмож но также использование в качестве исходных данных всех типов каркасных элемент ов , при этом можно контролировать “вес” ка ждого исходного элемента , который определяет протяженность касательного участка поверхности. Поверхности сопряжения (fillet), создаваемые командо й AMFILLETSF (Surfaces/Create Surface/Fillet и ли опцией Сопряжения ... из меню Поверх и подменю Создание поверхности ), позволяют выполнить сопряжение постоянного или переменного радиуса или же кубическое сглаживание между двумя пересекающимися поверх ностями вдоль границы их пересечения . При этом в диа л оговом окне можно задать режим автоматической обрезки одной или обеих сопрягаемых поверхностей либо оставить исходные поверхности неизменными . Кроме того , диалоговом окне можно задать протяженность поверхности сопряжения относительно границ и сходных пове р хностей. Поверхности углового сопряжения (corner), проектируе мые командой AMCORNER (Surfaces/Create Surface/ Corner Fillet или опцией Углового сопряжения из меню Поверх и подменю Созда ние поверхности ), создают поверхность перехода на стыке трех пересекающи хся поверхнос тей сопряжения , при этом возможна автоматичес кая обрезка исходных поверхностей. Поверхности подобия (offset) проектируются командой AMOFFSETSF (Surfaces/Create Surface/Offset или опции Подобия из меню Пов ерх и подменю Создание поверхности ) и с оздаются параллельно имеющейся поверхности в положительном или отрицательном направлении относительно ее нормали на заданном расс тоянии . Эту функцию можно применять одновреме нно к нескольким поверхностям , а в качеств е расширенных возможностей можно автома т ически удалить исходные поверхности. 5.4 Общие свойства поверхностей 5.4.1 Представление поверхностей AutoSurf на экране Поверхности AutoSurf могут быть предс тавлены на экране либо в тонированном вид е , либо при помощи каркасов . Очевидно , что тонированни е поверхностей стоит использо вать только на последних этапах работы , на пример для подготовки презентационных материалов , однако в процессе моделирования каркасное представление поверхностей является наиболее о правданным . При этом необходимо иметь в ви ду , ч то каркасы , используемые для представления существующих поверхностей , являются лишь вспомогательным средством и в общем отличаются от каркасов , которые использовали сь для построения поверхностей . Конечно , исход ные каркасы во многом определяют свойства пов е рхностей AutoSurf, однако созданная по верхность существует в графической базе AutoCAD как объект и к ней применимы все методы работы так же , как и к другим объ ектам AutoCAD: управление ее выводом на экран , в ыбор , копирование , модификация , редактирование п р и помощи ручек и т.д . В то же время исходный каркас может быть удален непосредственно после создания поверхност и. 5.4.2 Направление поверхности Как и любой геометрический объект , каж дая поверхность в AutoSurf имеет начало и направ ление . Вектор , помещенный в так называемы й начальный угол поверхности , называется норм алью и определяет не только начало поверх ности , но и положительное направление в пр остранстве относительно нее . Кроме того , на самой поверхности также существуют два нап равления , определяемые на п равляющими и образующими линиями , которые в терминологии AutoSurf называются соответственно U и V линиями . При этом количество направляющих и образующих для представления поверхностей на экране з адается в диалоговом окне при помощи кома нды AMSURFVARS (Sur f aces/Preferences или опции Установки ... в меню Поверх ). Для того чтобы распознать направление линий U и V, следует использовать “правило правой руки” , а направление поверх ности можно изменить при помощи команды AMEDITSF (Surfaces/Edit Surface/Flip Normal и ли опции Сменить направл ение нормали из меню Поверх и подменю Редактирование поверхности ). При желании , можно также задать вывод на экран образующих при помощи штриховых линий , что будет о тличать их от направляющих , которые всегда выводятся на экран в вид е неп рерывных линий (так же , как граничные конт уры поверхностей ). 5.5 Базовые поверхности и поверхности с неоднородным контуром Большинство NURBS-поверхностей должны создаваться с использованием четырех гладких граничных элементов . Если исходные граничные карк асные элементы являются неоднородными (т.е . име ют резкие изменения в направлении кривизны ), то результирующие NURBS-поверхности не будут г ладкими и их поведение может быть непредс казуемым . Однако поскольку многие поверхности в реальном моделировании и м еют не однородные граничные контуры (как внешние , так и внутренние ), то построение таких поверх ностей проходит как бы в два этапа : сн ачала создается базовая непрерывно гладкая NURBS- поверхность , а затем производится ее обрезка с использованием неоднородных гранич ных контуров . Как только поверхность подвергл ась такой операции , контуры обрезки становятс я ее неотъемлемой частью , однако при этом всегда можно получить доступ к базовой поверхности при помощи команды AMDISPSF (Surfaces/Surface Display или опции Из о бражение поверхностей ... из меню Поверх ). Поверхности с неоднородным контуром характеризуются тем , что их граница может иметь произвольную форму , получаемую обрезкой имеющихся поверхностей. 5.6 Кривизна поверхностей и линии с ве кторами приращений Посколь ку поверхности в AutoSurf являются гладкими NURBS-поверхностями , они характеризуются к ривизной в каждой отдельно взятой точке . Д ля управления кривизной поверхностей в AutoSurf сущ ествует специальный геометрический объект – линия с векторами приращений (au g mented line). Такие линии подобны полилиниям , однако при их использовании для построения поверхностей можно управлять кривизной результирующей пов ерхности , проходящей по нормали к векторам приращений. Численные методы NURBS как способ представлен ия поверхн остей в AutoSurf При построении поверхностей AutoSurf можно испо льзовать каркасные элементы различных типов ( сплайны , полилинии , линии , дуги , окружности , элл ипсы , линии с векторами приращений ), однако независимо от типа исходного каркасного эл емента все да нные преобразуются программо й AutoSurf на основании метода NURBS. В связи с э тим необходимо сделать некоторые пояснения по поводу сплайнов и в рамках необходимого минимума определиться в терминологии , что чрезвычайно важно для работы с AutoSurf. 5.7 Сплай ны и способы их построения. Реальный сплайн – это г ладкая кривая , проходящая через заданный набо р точек . При построении NURBS-сплайна всегда п одразумевается некий аппроксимируемый контур , сос тоящий из прямолинейных сегментов , вершины ко торых дают определе ние сплайна и назы ваются контрольными точками . Контрольные точки не видны на экране в обычном режиме работы и , как правило , становятся доступными только при выполнении операций редактировани я . Работая в AutoSurf, можно использовать реальные сплайны , кото р ые стали неотъемлемым объектом AutoCAD R13, что чрезвычайно полезно в те х случаях , когда требуется построение произво льной гладкой кривой , например , проходящей чер ез концы имеющегося набора каркасных элементо в . В более общем случае пользователям част о при х одится иметь дело с мас сивами координат , полученных в результате рас четов . Построение полилиний с использованием расчетных координат представляет собой первое приближение к построению поверхностей , однако такие полилинии не являются гладкими . Зде сь на пом о щь приходит команда AMFITSPLINE (Surfaces/Edit Wireframe/Spline Fit или опция Сгладить сплайном ... из меню Поверх и подменю Редактирование карка са ), которая выполняет сплайновую аппроксимацию полилиний и других геометрических примитивов . Что касается реда к тирования сплайн ов , то здесь всегда можно пользоваться вст роенной командой SPLINEDIT, появившейся в AutoCAD R13. Порядок сплайна и сплайновые сегменты . Под порядком сплайна понимается порядок на ивысшей экспоненты в описывающем его математи ческом уравнении плюс 1. В практических т ерминах порядок сплайна определяет максимальное число случаев , когда кривизна сплайнового сегмента может изменить свое направление . В AutoSurf его значение может варьироваться от 2 д о 26, однако рекомендуется использовать 4-й поряд о к с тем , чтобы избежать возмо жных осложнений при применении сплайнов более высокого порядка . Часто при аппроксимации полилиний более точный результат достигается при использовании нескольких участков сплайнов , называемых сплайновыми сегментами , вместо ед и н ого сплайна , проходящего через з аданный набор точек . Сплайновые сегменты оста ются невидимыми для пользователя , однако для правильного задания режимов аппроксимации ва жно знать их , поскольку понятие порядка сп лайна применяется отдельно к каждому сегменту , а не к сплайну в целом. Аппроксимирующие поверхностные сегменты спла йновых поверхностей . Подобно тому , как в AutoSurf аппроксимация полилиний осуществляется с испол ьзованием сегментов кубических сплайнов , для аппроксимации поверхностей применяются кубическ ие сплайновые поверхностные сегменты . Нес мотря на то что эти сегменты практически всегда остаются невидимыми , также важно з нать об их существовании и стараться свод ить их количество к минимуму , поскольку от количества используемых аппроксимирующих поверх н о стных сегментов непосредственно зав исит объем занимаемого дискового пространства , а также скорость просчета поверхностей . Кр оме того , в общем случае увеличение количе ства поверхностных сегментов не ведет к с ущественному улучшению “качества” самой поверхн о сти . С тем чтобы свести к минимуму количество используемых сегментов при аппроксимации поверхностей , следует преобразовыв ать полилинии в сплайны в явном виде до начала создания поверхности , а также за давать разумные значения допуска сплайновой а ппроксимац и и . Рассматривая аппроксимирующ ие сегменты , стоит также уточнить , что сег менты не являются гранями поверхности , поскол ьку в общем случае все поверхности в AutoSurf непрерывно гладкие , если не задаются углы или направления касательных. Непрерывность сплайнов и сплайновых поверхностей . Рассмотрев понятия порядка сплайн а и сплайновых сегментов . необходимо останови ться еще на одном свойстве сплайнов и сплайновых поверхностей – непрерывности , котор ая характеризует наличие или отсутствие разры вов в “гладкости” сп л айнов и поверхностей . Всего существует три класса неп рерывности – С 2, С 1 и С 0, и применяются они как к сплайнам , так и к повер хностям : У сплайнов и поверхностей с непре рывностью по классу С 2, являющихся непрерывно гладкими , разрывы кривизны полностью отсу т ствуют ; сплайны и поверхности с непрерывностью по классу С 1 имеют одно или несколько изменений радиуса кривизны , п ричем линия , по которой проходит изменение радиуса кривизны , называется касательной ; сплай ны и поверхности с непрерывностью по клас су С 0 имею т один или несколько разрывов гладкости , что характеризуется резким изменением направления кривизны (разрыв непр ерывности характеризуется наличием угла ). AutoSurf R3.1 не поддерживает работу со сплайнами и поверхностями по классу непрерывности С 0. В то же в ремя исходные полилини и могут иметь класс непрерыности С 0, но при их использовании , AutoSurf автоматически разбивае т результирующий сплайн или поверхность на два или несколько фрагментов.

© Рефератбанк, 2002 - 2017