Пространственные модели в компас 3D

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Уральский технологический колледж - филиал НИЯУ МИФИ

РЕФЕРАТ

на тему:

Пространственные модели в компас 3D

Выполнил:

Подкина Вероника Олеговна

Рецензент:

Ташова Анна Владиславовна

г. Заречный

2014 г.



Оглавление

Введение

1. Пространственные модели в компас 3D

1.1 Создание объемной модели

1.2 Основные понятия твердотельного геометрического моделирования

2. Основные понятия твердотельного моделирования в компас-3D

2.1 Элементы твердотельной геометрической модели

2.2 Порядок работы при создании модели

Заключение



Введение

твердотельный геометрический модель компас

Компас - семейство систем автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД и СПДС. Разрабатывается российской компанией «АСКОН».

Система «Компас-3D» предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

Ключевой особенностью «Компас-3D» является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами «АСКОН».

Система обладает мощным функционалом для работы над проектами, включающими несколько тысяч сборок деталей и стандартных изделий. Она поддерживает все возможности трехмерного твердотельного моделирования, ставшие стандартом для САПР среднего уровня. Средства импорта/экспорта моделей (КОМПАС-3D поддерживает форматы IGES, SAT, XT, STEP, VRML) обеспечивают функционирование комплексов, содержащих различные CAD/CAM/CAE системы.

В отличие от других САПР, преимущества Компас-3D оценили тысячи пользователей:

Удобство инструментов, доступность технической поддержки, соответствие отечественной методологии проектирования и стандартам на оформление документации;

Справочная информация и руководство пользователя доступны на русском языке;

Минимальное время освоения;

Льготная ценовая политика и низкая стоимость владения.

Программы данного семейства автоматически генерируют ассоциативные виды трёхмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже.

Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трёхмерной модели. Имеется возможность связи трехмерных моделей и чертежей со спецификациями, то есть при «надлежащем» проектировании спецификация может быть получена автоматически; кроме того, изменения в чертеже или модели будут передаваться в спецификацию, и наоборот. Существует большое количество дополнительных библиотек к системе Компас, автоматизирующих различные специализированные задачи. Например, библиотека стандартных изделий позволяет добавлять уже готовые стандартные детали в трехмерные сборки (крепежные изделия, подшипники, элементы трубопроводов, шпонки, уплотнения), а также графические обозначения стандартных элементов на чертежи (обозначения отверстий), предоставляя возможность введения их параметров. Базовый функционал системы включает в себя:

развитый инструментарий трехмерного моделирования, в том числе возможности построения различных типов поверхностей;

механизм частичной загрузки компонентов и специальные методы оптимизации, позволяющие обеспечить работу со сложными проектами, включающими десятки тысяч подсборок, деталей и стандартных изделий;

функционал моделирования деталей из листового материала - команды создания листового тела, сгибов, отверстий, жалюзи, буртиков, штамповок и вырезов в листовом теле, замыкания углов и т.д., а также выполнения развертки полученного листового тела (в том числе формирования ассоциативного чертежа развертки);

специальные возможности, облегчающие построение литейных форм литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки);

инструменты создания пользовательских параметрических библиотек типовых элементов;

возможность получения конструкторской и технологической документации: встроенная система КОМПАС-График позволяет выпускать чертежи, спецификации, схемы, таблицы, текстовые документы;

встроенные отчеты по составу изделия, в том числе по пользовательским атрибутам;

возможность простановки размеров и обозначений в трехмерных моделях (поддержка стандарта ГОСТ 2.052-2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия»);

поддержку стандарта Unicode;

по умолчанию КОМПАС-3D поддерживает экспорт/импорт наиболее популярных форматов моделей, за счет чего обеспечивается интеграция с различными CAD/CAM/CAE пакетами;

средства защиты пользовательских данных, интеллектуальной собственности и сведений, составляющих коммерческую и государственную тайну (реализовано отдельным программным модулем КОМПАС-Защита).

Базовая функциональность продукта легко расширяется за счет различных приложений, дополняющих функционал КОМПАС-3D эффективным инструментарием для решения специализированных инженерных задач. Например, приложения для проектирования трубопроводов, металлоконструкций, различных деталей машин позволяют большую часть действий выполнять автоматически, сокращая общее время разработки проекта в несколько раз. Модульность системы позволяет пользователю самому определить набор необходимых ему приложений, которые обеспечивают только востребованную функциональность.

1. Пространственные модели в компас 3D

1.1 Создание объемной модели

Любые изделия могут быть изготовлены только на основании определенных констpуктоpских документов.

К констpуктоpским документам относятся графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его pазpаботки, изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

К графическим документам относятся различные виды чертежей, схем. В них содержится графическая информация об изделии.

Чертеж детали - документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля.

При выполнении технических чертежей оказывается необходимым иметь наряду с комплексным чертежом данного оригинала и более наглядное его изображение, обладающее свойством обратимости. С этой целью применяют чертеж, состоящий только из одной параллельной проекции данного оригинала, дополненной проекцией пространственной системы координат, к которой предварительно отнесен изображаемый оригинал. Такой метод получения однопроекционного обратимого чертежа называется аксонометрическим методом.

Таким образом, построение аксонометрических проекций сводится к применению координатного метода на проекционном чертеже. Так как при пользовании координатным методом приходится производить измерения по координатным осям, то отсюда и получил свое название рассматриваемый метод. Словоаксонометрия означает буквально осеизмерение.

К применению на чертежах всех отраслей промышленности и строительства рекомендуют пять видов аксонометрий: две ортогональных (изометрическую и диметрическую) и три косоугольных (фронтальную и горизонтальную изометрические проекции, фронтальную диметрическую). В машиностроении в основном применяют ортогональные:изометрическую (она является единственно возможной).

Для создания твёрдотельной модели применяется перемещение или вращение плоских контуров. Плоский контур, в результате перемещения которого образуется объёмное тело - модель, является проекцией основания модели или её элемента на плоскости проекций, либо на грань модели. Перемещение контура принято называть операцией. Операции имеют дополнительные возможности, позволяющие изменять параметры построения, а следовательно и самой модели. В контур можно скопировать изображение из ранее созданного чертежа или фрагмента.

Создание объёмной модели начинается с построения плоского контура, на одной из стандартных плоскостей проекций.

Система КОМПАС-3D V9 определяет ряд требований к построению контура:

контур всегда отображается стилем линии Основная;

контуры, составляющие чертёж основания модели не должны пересекаться и не должны иметь общих точек;

если контуров несколько, то один из них должен быть наружным, а другие - вложенными в него;

допускается только один уровень вложенности контуров.

При проектировании изделий можно выделить два подхода к конструированию на основе компьютерных технологий.

Первый подход базируется на двумерной геометрической модели и использования компьютера как электронного кульмана. Хотя таким образом можно значительно ускорить процесс конструирования, но кардинального изменения в технологии конструирования не происходит, сохраняются все недостатки традиционного способа конструирования. Центральное место в этой технологии занимает чертеж. Процесс конструирования соответствует традиционному способу конструирования .

В основе другого подхода лежит пространственная геометрическая модель изделия, которая является более наглядным способом представления оригинала и более мощным и удобным инструментом для решения геометрических задач. Чертеж в этих условиях играет вспомогательную роль, а способы его создания основаны на методах компьютерной графики и получаются автоматически из пространственной модели оригинала.

Под моделью понимается совокупность сведений, однозначно определяющих его форму. Двумерные модели (2D) позволяют формировать и изменять чертеж, а трехмерные модели (3D) служат для представления изделия в пространстве.

Трехмерные модели задаются различными способами:

Каркасные (проволочные) - координатами вершин и соединяющими их ребрами. Эти модели просты, но имеют ограниченные возможности, например при удалении невидимых линий;

Полигональные (поверхностные) - поверхностями (плоскостями, поверхностями вращения и сдвига и др.). Этими моделями можно описать любой технический объект. Над полигональными моделями можно выполнять логические операции объединения, вычитания, пересечения.

Объёмные (твердотельные) - формируются из элементарных объектов с использованием логических операций. По таким моделям можно построить чертежи, рассчитать его массоинерционные характеристики. Объемные модели являются составными 2D, их представление сохраняется в виде иерархической структуры.

1.2 Основные понятия твердотельного геометрического моделирования

Общепринятым порядком моделирования твердого тела является последовательное выполнение одной из трех логических операций (объединения, вычитания и пересечения) над объемными элементами.

Получение объемных элементов, над которыми выполняются вышеуказанные операции, осуществляется кинематическим способом. При этом в результате перемещения плоской фигуры (образующей) в пространстве вдоль некоторой направляющей "остается" след, который

и определяет форму элемента. Получившаяся в результате поверхность детали ограничивает некоторый объем. Созданный элементарный ориентированный объем и является простейшей твердотельной геометрической моделью.

В КОМПАС-3D V7 Plus плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообразующее перемещение эскиза - операцией. Другие системы твердотельного моделирования могут поддерживать иную терминологию подобных элементов.



2. Основные понятия твердотельного моделирования в компас-3D

Эскизы

Плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообразующее перемещение эскиза - операцией.

Эскиз изображается на плоскости стандартными средствами чертежно-графического редактора КОМПАС-3D V7 Plus. При этом доступны все команды построения и редактирования изображения, команды параметризации и сервисные возможности. Эскиз, как и фрагмент, может

быть параметрическим. В эскиз можно перенести изображение из ранее подготовленного в КОМПАС-3D V7 Plus чертежа или фрагмента.

Эскиз может располагаться в одной из ортогональных плоскостей координат, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем.

Общие требования к эскизам:

Эскиз представляет собой сечение объемного элемента. Реже эскиз является траекторией перемещения другого эскиза - сечения.

Для создания объемного элемента подходит не любое изображение в эскизе, оно должно подчиняться некоторым правилам.

- Контуры в эскизе не пересекаются и не имеют общих точек.

- Контур в эскизе изображается стилем линии "Основная".

Под контуром понимается любой линейный графический объект или совокупность графических объектов (отрезков, дуг, сплайнов, ломаных).

Иногда для построения контура в эскизе (особенно параметрическом) требуются вспомогательные объекты, не входящие в контур. Их можно изображать другими стилями линий; такие объекты не будут учитываться при выполнении операций.

Эскиз, как и фрагмент, может содержать несколько слоев. При выполнении операции учитываются объекты во всех слоях, кроме погашенных.

Операции

Проектирование детали начинается с создания базового тела путем выполнения операции над эскизом (или несколькими эскизами).

При этом доступны следующие типы операций:

вращение эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза,

выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза,

кинематическая операция - перемещение эскиза вдоль указанной направляющей,

построение тела по нескольким сечениям-эскизам.

Каждая операция имеет дополнительные опции, позволяющие варьировать правила построения тела.

При вращении эскиза можно задать угол и направление поворота относительно плоскости эскиза и выбрать тип тела - тороид или сфероид (если контур эскиза не замкнут).

При выдавливании эскиза можно задать расстояние и направление выдавливания относительно плоскости эскиза и при необходимости ввести угол уклона.

При выполнении кинематической операции можно задать ориентацию образующей относительно направляющей (сохранение нормали, угла наклона или ортогональности).

При построении тела по сечениям можно указать, требуется ли замыкать построенное тело.

Во всех типах операций можно включать опцию создания тонкостенной оболочки и задать толщину и направление построения стенки - внутрь, наружу или в обе стороны от поверхности тела, образованного операцией.

После создания базового тела производится “приклеивание” или “вырезание” дополнительных объемов. Каждый из них представляет собой тело, образованное при помощи перечисленных выше операций над новыми эскизами. При выборе типа операции нужно сразу указать, будет создаваемое тело вычитаться из основного объема или добавляться к нему.

Примерами вычитания объема из детали могут быть различные отверстия, проточки, канавки, а примерами добавления объема - бобышки, выступы, ребра.

При вводе параметров операции вырезания или приклеивания доступно несколько больше опций, чем в базовой (самой первой) операции. Дополнительные опции позволяют упростить задание параметров. Например, при создании сквозного отверстия можно не рассчитывать его длину, а выбрать опцию Через всю деталь, а при создании бобышки указать, что она должна быть построена до определенной поверхности.

Дополнительные операции позволяют упростить задание параметров наиболее распространенных конструктивных элементов - фаски, скругления и цилиндрического отверстия. Так, для построения фаски не нужно рисовать эскиз, перемещать его вдоль ребра и вычитать получившийся объем из основного тела. Достаточно указать ребро или несколько ребер или грани для построения фаски и ввести ее параметры - величину катетов или величину

катета и угол. Аналогично при построении отверстия достаточно выбрать его тип и ввести соответствующие параметры.

На любом этапе работы тело можно преобразовать в тонкостенную оболочку (для этого нужно будет исключить одну или несколько граней, которые не должны входить в оболочку). Порядок работы с получившейся оболочкой будет прежним - добавление и вычитание тел, формирование фасок, скруглений и отверстий.

На любом этапе работы можно удалить часть тела по границе, представляющей собой плоскость или цилиндрическую поверхность, образованную выдавливанием произвольного эскиза.

Очень часто при построении тела требуется произвести несколько одинаковых операций.

Для повторения операции можно воспользоваться командой Копия. В КОМПАС-3D V7 Plus доступны разнообразные способы копирования: копирование по сетке, по окружности, вдоль кривой, зеркальное копирование. Возможно не только копирование операций выдавливания и

приклеивания, но и “копирование копирования”.

Для создания детали, обладающей плоскостью симметрии, можно воспользоваться командой Зеркально отразить все, а для получения детали, симметричной существующей - командой Зеркальная деталь.

Вспомогательная геометрия

Вспомогательной геометрией называются элементы модели, которые явно не участвуют в формообразовании, а служат для базирования и построения формообразующей геометрии (эскизов, траекторий, геометрических вычислений и пр.)

В КОМПАС-3D V7 Plus можно создать вспомогательные плоскости и оси, задав их положение одним из предусмотренных в системе способов. В качестве вспомогательных элементов могут использоваться и конструктивные эскизы, т.е. плоские контуры, над которыми не выполняются операции.

Вспомогательные построения

Эскиз может быть построен на плоскости (в том числе на любой плоской грани тела). Для выполнения некоторых операций (например, копирования по окружности) требуется указание оси

(осью может служить и прямолинейное ребро тела). Если существующих в модели ортогональных плоскостей, граней и ребер недостаточно для построений, пользователь может создать вспомогательные плоскости и оси, задав их положение одним из предусмотренных системой способов. Например, ось можно провести через две вершины или через прямолинейное

ребро, а плоскость - через три вершины или через ребро и вершину. Существуют и другие способы задания положения вспомогательных осей и плоскостей.

2.1 Элементы твердотельной геометрической модели

Грань - гладкая (необязательно плоская) часть поверхности детали.

Ребро - кривая, разделяющая две грани.

Вершина - точка на конце ребра.

Тело детали - область, ограниченная гранями детали. Считается, что эта область заполнена однородным материалом детали.

Элемент - эскиз, операция, конструктивный и другой объект, использованный при создании модели.

Дерево построений - экранный элемент, отражающий иерархию (порядок, историю) создания геометрической модели.

2.2 Порядок работы при создании модели

Общепринятым порядком моделирования твердого тела является последовательное выполнение булевых операций над объемными примитивами (сферами, призмами, цилиндрами, конусами, пирамидами и т.д.).

В разных системах реализованы различные способы задания формы объемных примитивов:

* ввод параметров для примитива выбранного из списка типа (например, ввод радиуса сферы или габаритов параллелепипеда),

* выполнение такого перемещения плоской фигуры в пространстве, след от которого определяет форму примитива (например, поворот окружности вокруг оси образует сферу, а смещение многоугольника - призму).

Второй, более гибкий, способ реализован в КОМПАС-3D V7 Plus. Он позволяет создать такие типы объемных примитивов, которые трудно (или невозможно) сформировать первым способом.

Интерфейс системы

Вызов команд КОМПАС-3D V7 Plus осуществляется принятым для Microsoft Windows - приложений способом - через страницы меню и кнопки на Панели управления и Инструментальной панели.

КОМПАС-3D V7 Plus - многооконная и многодокументная система. В ней могут быть одновременно открыты окна всех типов документов КОМПАС - трехмерных деталей, чертежей, фрагментов, текстовых и графических документов и спецификаций. Каждый документ может

отображаться в нескольких окнах.

При работе с трехмерным модулем вся последовательность построения детали отображается в отдельном окне в виде “Дерева построения”. В нем перечислены все существующие в модели вспомогательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.

Помимо дерева, отражающего историю создания детали, КОМПАС-3D V7 Plus запоминает иерархию элементов модели. В любой момент возможен просмотр иерархии в специальном диалоге. В нем отображаются все топологические отношения между элементами модели. Эскиз (или несколько эскизов) для выполнения операции можно указывать в Дереве построения. При выделении любого элемента дерева соответствующая ему часть модели подсвечивается в окне детали.

Если для выполнения операции (например, создания скругления) требуется задать грани, ребра или вершины, их можно указать курсором в окне работы с деталью.

Параметрические свойства детали

Хотя данный вопрос был достаточно подробно рассмотрен ранее, однако мы немного с другой стороны подойдем к рассмотрению данного материала, а именно рассмотрим с точки зрения построения модели детали.

Существует два аспекта параметризации трехмерной модели в КОМПАС-3D V7 Plus.

Во-первых, каждый эскиз может быть параметрическим. На его графические объекты могут быть наложены следующие типы параметрических связей и ограничений:

Вертикальность прямых и отрезков

Горизонтальность прямых и отрезков

Коллинеарность отрезков

Параллельность прямых и отрезков

Перпендикулярность прямых и отрезков

Выравнивание характерных точек объектов по вертикали и по горизонтали

Зеркальная симметрия

Равенство радиусов дуг и окружностей

Равенство длин отрезков

Касание кривых

Принадлежность точки кривой

Фиксация характерных точек объектов

Фиксация и редактирование размеров

Присвоение размеру имени переменной

Задание аналитических зависимостей (уравнений и неравенств) между переменными

Во-вторых, при создании модели система запоминает не только порядок ее формирования, но и отношения между элементами (например, принадлежность эскиза грани или указание ребра в качестве пути для кинематической операции). Таким образом, реализована иерархическая идеология параметризации объемных построений.

Редактирование модели

Наличие параметрических связей и ограничений в модели, естественно, накладывает отпечаток на принципы ее редактирования.

В КОМПАС-3D V7 Plus в любой момент возможно изменение параметров любого элемента (эскиза, операции) модели. После задания новых значений параметров модель перестраивается в соответствии с ними. При этом сохраняются все существующие в ней связи.

Следует особо подчеркнуть, что после редактирования элемента, занимающего любое место в иерархии построений, не требуется заново задавать последовательность построения подчиненных элементов и их параметры. Вся эта информация хранится в модели и не разрушается при редактировании отдельных ее частей.

Удобный прием редактирования - "перетаскивание" операций мышью прямо в дереве построения. С его помощью можно быстро исправить ошибку в порядке построения.

Любую операцию можно удалить из модели - для этого достаточно выделить ее в дереве построения и нажать клавишу Delete.

Если произведено такое редактирование модели, которое делает невозможным существование каких-либо ее элементов с учетом параметрических связей, КОМПАС-3D V7 Plus выдает соответствующее диагностическое сообщение. В нем указана конкретная причина конфликта или потери связи между элементами модели (например, “Пустой эскиз”, “Самопересечение контура” и т.д.). Справочная система содержит рекомендации по возможным путям устранения ошибки.

Сервисные возможности

В распоряжении пользователя находятся многочисленные сервисные возможности. Их использование позволяет управлять отображением детали, производить разнообразные измерения, формировать плоские изображения детали.

Для изменения отображения детали можно пользоваться командами управления масштабом отображения детали в окне, командами перемещения (поворота и сдвига) детали в пространстве. Доступно несколько способов отображения детали: каркас, отображение без невидимых линий или с тонкими невидимыми линиями, полутоновое и перспективное полутоновое отображение. Для каждой отдельной грани или для всей детали в целом можно задавать свойства поверхности (цвет, степень блеска, прозрачности и т.д.). В случае указания материала детали из библиотеки его оптические свойства учитываются при полутоновом отображении модели.

Возможно измерение различных геометрических характеристик: расстояний между вершинами, ребрами и гранями в любой комбинации, измерение длин ребер и периметров граней, измерение площадей граней. Производится расчет массо-инерционных характеристик детали (объема, массы, координат центра тяжести, осевых и центробежных моментов инерции, направления главных осей инерции).

При помощи соответствующей команды можно создать плоское изображение (своеобразную “заготовку чертежа”) трехмерной модели. Доступен выбор любой комбинации проекций, масштаба, параметров расположения видов, способов изображения невидимых линий и линий перехода. Полученное изображение размещается в файле чертежа КОМПАС-3D V7 Plus (*.cdw).

Обмен информацией с другими системами

Для передачи созданной в КОМПАС-3D V7 Plus модели в другие пакеты с целью дальнейшей ее обработки (для включения в сборку, выполнения прочностных и иных видов расчетов, формирования управляющих программ для технологического оборудования и т.д.) служат команды экспорта. Трехмерные модели КОМПАС-3D V7 Plus можно сохранить и передать в форматах *.IGES, *.SAT и *.STL. Кроме того, трехмерные модели КОМПАС-3D V7 Plus могут быть напрямую, без использования внешних модулей конвертации, прочитаны пакетом SolidWorks.

Это достигается путем использования специального модуля сопряжения с SolidWorks, разработанного специалистами АСКОН. Кроме этого появилась возможность чтения PROXY- объектов, содержащихся в файлах формата *.DXF(DWG).



Заключение

Я считаю, Компас 3D удобной в использовании и простой в обучении, но в тоже время серьезной системой автоматизированного проектирования. Но все же, на мой взгляд, в ней есть несколько минусов:

Компас не поддерживает открытие и редактирование в более поздних версиях приложения проектов созданных более ранними, однако позволяет сохранять проект в формате ранних версий. Также имеется проблема совместимости облегчённой версии с полномаштабным аналогом.

Эти факты вынуждают использовать одну версию программы на всех этапах производства, что на больших предприятиях может вызвать некоторые затруднения.

Размещено на Allbest.ru

...