Отчет выполняется на листах А4 формата и должен содержать:
название работы, постановку задачи, порядок выполнения работы и полученное изображение;
ответы на контрольные вопросы.
Порядок выполнения:
Изучим на примере последовательность конструирования законченной поверхностной модели. Объект, для которого необходимо построить поверхностную модель. Сначала создадим неполную каркасную модель объекта.
1. Начните в AutoCAD новый чертеж с метрическими установками и сохраните его в своей рабочей папке.
2. Создайте в чертеже два новых слоя с именами «Каркас» и «Поверхность». Сделайте текущим слой «Каркас».
3. Разместите в этом слое фрагмент каркасной модели, состоящий из отрезков и окружностей, причем конфигурацию начните чертить в начале координат(Рисунок 1).
Габаритные размеры основания детали составляют 300x160 мм. Установите с помощью команды Vpoint (Точка обзора) удобный для работы трехмерный вид.
Рисунок 1. Основание модели
4. Используя команду Сору, скопируйте в верхнюю плоскость необходимые объекты (включая окружность). Для этого в ответ на подсказку «second point of displacement» задайте относительные трехмерные координаты @0,0,200.
5. Определите ПСК, совпадающую с плоскостью ранее скопированных объектов. Для этого активизируйте кнопку Z axis Vector USC (Рисунок 4), которая позволяет создать ПСК, задав направление ее оси Z. Определите новое начало координат в точке (0,0,200) и нажмите Enter, когда программа предложит указать положительное направление оси Z.
6. Начертите соединяющий отрезок и обрежьте с помощью команды Trim выступающие линии. Результат, который вы должны получить к этому моменту.
Рисунок 2. Верхняя часть каркаса создана
7. Скопируйте дугу вместе с двумя присоединенными к ней отрезками, определив для второй точки относительное смещение @0,0,100. Скопируйте последний из начерченных в верхней плоскости отрезков, указав при этом отрицательное значение координаты Z (@0,0,-50). Обрежьте выступающие края отрезков. (В этой плоскости нет необходимости создавать ПСК.) Полученная каркасная модель (Рисунок 5) не полностью представляет деталь, но на данном этапе имеются все ребра, необходимые для присоединения поверхностей.
8. Теперь, чтобы приступить к созданию поверхностей, сделайте активным слой «Поверхность».
В этом упражнении мы воспользуемся командой 3Dface, которая создает трехмерную поверхность, ограниченную тремя или четырьмя прямолинейными ребрами. В одном сеансе работы с данной командой можно создать несколько соединенных поверхностей (граней), каждая из которых содержит три или четыре ребра. Учтите, что команда 3Dface не имеет опции Undo. Диалог команды выглядит следующим образом: Command: 3dface
Specify first point or [Invisible]: (Выберите точку или введите ее координаты) Specify second point or [Invisible]: (Выберите точку или введите ее координаты)
Specify third point or [Invisible] <exit>: (Выберите точку или введите ее координаты)
Specify fourth point or [Invisible] <create three-sided face>: (Выберите точку или введите ее координаты)
Specify third point or [Invisible] <exit>: (Выберите точку или введите ее координаты) Specify fourth point or [Invisible] <create three-sided face>: (Выберите точку или введите ее координаты)
Specify third point or [Invisible] <exit>: Enter Command:
Рисунок 3. Каркасная модель
Рисунок 4. Грани, созданные командой 3Dface
На рисунке 4 показано несколько объектов типа 3Dface, созданных в одном сеансе работы с командой. После того как четыре точки заданы, AutoCAD связывает следующую 3-ю точку с предыдущими четырьмя. Следующая 4-я точка связывается с тремя предыдущими точками и т. д.
9. Создайте объект типа 3Dface, выбирая точки объектов каркаса в порядке. Включите привязку к концу. Для того чтобы объект типа 3Dface стал виден, используйте опцию Hidden команды Shademode.
Рисунок 5. Поверхность типа 3Dface
10.Скопируйте объект типа 3Dface на противоположную сторону модели, а затем создайте еще один объект типа 3Dface, расположенный вертикально между верхней и средней горизонтальными плоскостями.
11.На тыльной стороне модели начертите еще один объект типа 3Dface, расположенный вертикально.
Наша модель содержит закругленные поверхности. Такие поверхности строятся с помощью сеток, представляющих собой упорядоченный набор узлов (вершин), соединенных линиями.
При создании простой плоской сетчатой поверхности, ограниченной четырьмя прямолинейными ребрами, можно использовать команду Ai_mesh (в подменю Surfaces ей соответствует команда 3D Surfaces), для чего требуется задать четыре угла сетки, а также количество узлов вдоль каждой из сторон (М и N). Создать сложную поверхность нерегулярной формы, ограниченную четырьмя сторонами, можно с помощью команды 3D Mesh (она также находится в подменю Surfaces). На рисунке 6 приведены примеры сеток, построенных с помощью этих команд.
AutoCAD позволяет также создавать геометрически определенные сетки, то есть сетки, которые образуются путем присоединения поверхности к существующей конфигурации. Эти сетки создаются командами Rulesurf (Линейчатая поверхность), Tabsurf (Табулированная поверхность), Revsurf (Поверхность вращения) и Edgesurf (Граничная поверхность). В качестве исходных в данном случае можно использовать конфигурации, которые состоят из двух либо четырех объектов (отрезков, окружностей, дуг или полилиний).
Рисунок 6. Сетки, созданные командами 3D Surfaces и 3D Mesh
Команды создания геометрически определенных сеток не запрашивают количество узлов сетки в направлениях М и N. Эти параметры определяется установками переменных SURFTAB1 и SURFTAB2, причем количество узлов включает крайние точки ребра. По этой причине перед вызовом команд Rulesurf, Tabsurf, Revsurf и Edgesurf необходимо установить значения переменных SURFTAB1 и SURFTAB2. Они не имеют обратной силы и не влияют на ранее созданные сетчатые поверхности.
Отдельные поверхности (ячейки сетки с размером между ее вершинами, равным 1x1), образующие геометрически определенную сетку, состоят из ряда прямолинейных ребер, соединяющих узлы. Эти ребра ориентированы так, чтобы обеспечить аппроксимацию криволинейных ребер конфигурации. Чем больше значения переменных SURFTAB1 и SURFTAB2, тем большее количество прямолинейных участков используется для представления криволинейных ребер и тем выше степень аппроксимации.
Ребра геометрически определенной сетки не являются частью ее поверхности, а остаются отдельными объектами. Это свойство позволяет создавать такие поверхностные модели, в качестве определяющих ребер которых используются существующие каркасные модели объектов. Если каркасная модель находится в другом слое, после создания поверхностей этот слой можно заморозить, оставив только поверхности сетки.
12. Для создания закругленной поверхности между двумя дугами используйте команду Rulesurf (в подменю Surfaces ей соответствует команда Ruled Sutface). Переменным SURFTAB1 и SURFTAB2 предварительно присвойте значение 12.
Объект типа Rulesurf — это многоугольная сетчатая поверхность, «натянутая» между двумя ребрами. Ребра могут быть отрезками, дугами или полилиниями. Команда запрашивает только два определяющих ребра, при этом можно выбрать либо две замкнутые, либо две незамкнутые кривые.
С помощью команды Rulesurf, используя в качестве определяющих кривых две окружности, лежащие в различных1 плоскостях, можно построить цилиндр. Если же создать объект типа Rulesurf между окружностью и точкой, получится конус, а при использовании двух одинаковых замкнутых полилиний — сложная поверхность. Когда определяющие ребра не замкнуты (то есть не являются ни окружностями, ни замкнутыми полилиниями), объект Rulesurf создается путем соединения их двух указанных концов (Рисунок 7).
Рисунок7.
Форма поверхности зависит от выбора точек на ребрах Поэтому в ответ на приглашение команды выбрать ребра вы должны указать на дугах точки, которые приблизительно находятся на одной вертикали.
13.Затем, опять-таки с помощью команды Rulesurf, создайте поверхность цилиндрического отверстия между окружностями верхней и нижней плоскостей.
Рисунок 8. Каркас почти готов
14.Заморозьте слой с каркасом и вызовите опцию Hidden команды Shademode.
15.Вы должны получить такой же результат, как на Рисунок 8.
Приступим к созданию поверхности, которая соединяет дугу с тремя отрезками. Воспользуемся для этой цели командой Edge Surface (Граничная поверхность). Объект типа Edgesurf — это сетчатая поверхность, натянутая между четырьмя существующими ребрами. Ребра могут иметь любую форму — главное, чтобы совпадали их граничные точки (то есть ребра должны быть состыкованы без зазоров и перекрытий). Ребра могут быть отрезками, дугами или полилиниями, и выбирать их можно в любом порядке. Расположенную между ребрами поверхность иногда называют фрагментом поверхности Кунса. Команда Edgesurf интерполирует ребра и создает между четырьмя линиями гладкую переходную сетку.
Активизируйте опцию 3D Wireframe команды Shademode. Затем разморозьте слой с каркасом.
16.Вызовите команду Edge Surface и в ответ на приглашение выбрать ребра сетки укажите дугу и три отрезка, находящихся в средней горизонтальной плоскости. Чтобы задать именно отрезок, удерживая нажатой клавишу Ctrl, выполняйте щелчки мышью до тех пор, пока штриховыми линиями будет представлен отрезок, а не грань. Затем нажмите Enter для перехода к выбору следующего объекта, образующего сетку. После завершения этой операции задайте опцию Hidden команды Shademode и сравните результат своей работы с изображением на рисунке 9.
Рисунок 9. Все поверхности модели, за исключением верхней и нижней, готовы
Остается построить верхнюю и нижнюю поверхности. Однако создать поверхность с отверстием, используя одну многоугольную сетку либо один объект 3Dface или 3Dmesh невозможно – вместо этого придется создать несколько примыкающих друг к другу поверхностей.
17.Замените окружность двумя дугами по 180 градусов. Чтобы облегчить выбор объектов, заморозьте на время выполнения этой операции слой с поверхностями.
18.Затем создайте объект типа Rulesurf между одной из дуг и одним из ребер.
19.Чтобы завершить формирование верхней плоскости, создайте еще один объект Rulesurf и два треугольных объекта 3Dface, примыкающих к объектам Rulesurf. (Для объекта типа 3Dface Элементы каркаса не нужны.)
Разработанная нами поверхностная модель изображена на Рисунок 10. Нижняя поверхность, которая не видна, создана путем копирования поверхностей верхней плоскости и объекта типа Egdesurf средней плоскости. Слой, содержащий элементы каркаса, заморожен, а для улучшения видимости использована опция Hidden команды Shademode.
Рисунок 10. Поверхностная модель завершена
Имея опыт создания создания сравнительно простых трехмерных поверхностных моделей, вы без труда представите, каким трудоемким может оказаться процесс разработки некоторых моделей с помощью объектов типа 3Dface и многоугольных сеток. В частности, трудности возникают при наличии на поверхности ребер, отверстий, канавок или «островов». В таких случаях для разработки применяется другой метод AutoCAD — моделирование областей.
Моделирование областей иногда определяется в AutoCAD не как моделирование поверхностей, а как моделирование двухмерных тел, поскольку к двухмерным замкнутым объектам применяются методы, предназначенные для работы с монолитными телами (теоретико-множественные операции). Однако на практике области можно считать поверхностями.
Область создается после обработки командой Region замкнутых двухмерных объектов, таких как полилинии, окружности, эллипсы и многоугольники, и всегда является плоской. Применяя к нескольким областям теоретико-множественные операции, можно создать составные области. Таким образом, комбинируя области с помощью команд Union, Subtract и Intersect, можно построить плоские поверхности сложной формы (в частности, с отверстиями), а затем эти и другие поверхности (области, объекты 3Dface и многоугольные сетки), расположенные в разных плоскостях, можно применять для создания сложной поверхностной модели.
Использование областей позволяет решить проблему создания сравнительно простых поверхностей, которые нельзя построить командами многоугольных сеток 3Dmesh, Rulesurf, Revsurf, Tabsurf и Edgesurf. (Здесь имеются в виду в первую очередь поверхности с «островами» или отверстиями.)
Рассмотрим процесс создания прямоугольной поверхности с цилиндрическим отверстием (этот вопрос уже рассматривался в упражнении). Если для решения задачи использовать команды многбугольных сеток, то придется вызывать несколько раз команду Line и по два раза команды Arc, Rulesurf и 3Dface.
На Рисунок 11 показан другой способ моделирования данной поверхности. В этом случае к двум областям, круглой (команды Circle и Region) и прямоугольной (команда Line, Pline или Rectangle, а затем Region), применена команда Subtract.
Рисунок 11. Моделирование поверхности с помощью областей
