Пружини - компас-3d v10 на 100%

Будь-яка пружина завдає чимало клопоту будь-якому проектувальнику незалежно від того, створює він її креслення або тривимірну модель. На щастя, на великих складальних кресленнях пружини отрісовиваємих умовно, але в моделі (збірці) доводиться виконувати повноцінну модель. Разом з КОМПАС-3D поставляється бібліотека КОМПАС-Spring, спеціально призначена для розрахунку і проектування різних типів пружин (стиснення, розтягування, тарілчастих), а також для автоматичної генерації їх креслень або тривимірних моделей. Однак дуже часто доводиться моделювати якісь особливі різновиди пружин, які не містяться в бібліотеці. До того ж, навчитися самому розробляти різні моделі пружин дуже корисно, оскільки при їх побудові використовуються різні цікаві підходи.

Як перший приклад розглянемо процес створення тривимірної моделі звичайної пружини розтягування з двома бічними зачепами. Розміри пружини будемо брати довільними, оскільки в даному випадку нам значно важливіше сам процес моделювання, а не характеристики готової моделі.

Створіть документ КОМПАС-Деталь і відразу збережіть його на диск під ім'ям Пружина растяженія.m3d, після чого можете приступати до побудови.

1. Виділіть в дереві деталі ортогональную площину XY. перейдіть на панель інструментів Просторові криві і натисніть кнопку Спіраль циліндрична. На вкладках панелі властивостей встановіть параметри спіралі:

· Спосіб побудови спіралі - За кількістю витків і кроку;

· Кількість витків - 10 шт .;

· Крок витків - 6 мм;

· Напрямок побудови - пряме;

· Напрямок навивки - праве;

· Діаметр витків - 30 мм.

Натисніть кнопку Створити об'єкт, щоб завершити побудову тривимірної кривої.

2. Виділіть площину ZX і запустіть процес створення ескізу. Побудуйте коло з центром в точці з координатами (15; 0) і радіусом 2,99 мм. Ця окружність буде служити слайдом перетину витка пружини. Координати центру в площині ескізу обрані з таким розрахунком, щоб початок витків спіралі лежало точно в центрі кола. Радіус (трохи менше половини кроку спіралі) обраний з розрахунком того, щоб витки пружини щільно прилягали один до одного, але не торкалися (нагадаю, ми моделюємо пружину розтягування). Хоча можна задавати окружності трохи менший радіус.

3. Після завершення побудова ескізу, викличте команду Кінематична операція. Як ескізу для неї вкажіть ескіз з окружністю, а в якості направляючої - циліндричну спіраль. Створіть операцію і відключіть видимість спіралі-направляючої (рис. 3.131).

Мал. 3.131. Формування витків пружини

Тепер необхідно «приклеїти» з обох сторін витків зачепи. Для цього необхідно буде сформувати тривимірну криву, яка б повторювала вигин зацепа і брала початок на площині, де закінчилися (обірвалися) витки. Я говорю про одну кривої, оскільки другий зачіп повністю симетричний, і якщо ми зможемо виконати його з одного боку витків, то його створення на іншій стороні не повинно викликати жодних труднощів.

1. Зробіть активної площину XY. Натисніть кнопку Ескіз на панелі Поточний стан. За допомогою команди Дуга панелі Геометрія створіть в ескізі сегмент кола радіусом 15 мм, початковим кутом 0 ° і кінцевим кутом 90 °. Активізуйте панель інструментів Поверхні, натиснувши однойменну кнопку на компактній панелі. Викличте команду Поверхня видавлювання, яка створить криволінійну поверхню, видавивши ескіз в прямому напрямку. Величину видавлювання задайте не менш 100 мм (рис. 3.132).

Мал. 3.132. поверхня видавлювання

2. Побудуйте ще один ескіз на площині ZX. У ньому помістіть півколо радіусом 15 мм, з координатами центру (15; -75) і опуклою частиною вгору. Завершіть редагування ескізу. Перейдіть на панель Допоміжна геометрія і натисніть кнопку Лінія роз'єму. На панелі властивостей виберіть пряме напрям проектування ліній ескізу і вкажіть внутрішню грань поверхні, після чого створіть операцію. В результаті на криволінійній поверхні (зазначеної межі) ви отримаєте ребро, яке є результатом проектування півкола на поверхню видавлювання (рис. 3.133).

Мал. 3.133. Півколо в ескізі і ребро на поверхні, отримане за допомогою команди Лінія роз'єму

3. Відразу створіть ще один ескіз з півколом, але на цей раз в площині ZY. Центр півкола повинен мати координати (-75; 0), а радіус, як зазвичай, 15 мм. Опуклість дуги повинна бути спрямована в бік, протилежний позитивному напрямку осі X ескізу. Як бачите, закінчення ребра-проекції на поверхні видавлювання точно збігається з початком півкола в останньому ескізі.

4. Створіть ще один ескіз на плоскій грані зрізу витка пружини (ця грань лежить в площині ZX і збігається з площиною ескізу півкола, на основі якого була сформована лінія роз'єму). В ескізі має бути окружність, точно окреслює контури розрізу витка (координати центру - (15; -60), радіус - 2,99 мм).

5. Викличте команду Кінематична операція, для якої в якості формотворного ескізу вкажіть окружність на зрізі витка (останній створений нами ескіз), а в якості направляючих - ребро, отримане проекцією півкола на поверхню видавлювання, і ескіз півкола в площині ZY. Дуже важливо, щоб ескіз півкола і ребро, що розсікає поверхню, були створені правильно (тобто щоб їх кінці збігалися), інакше ви не зможете виконати кінематичне додавання матеріалу. Зверніть увагу також на порядок вказівки кривих у вікні моделі: спочатку ребро, за ним криву в ескізі. Це також має дуже велике значення для кінематичних операцій, напрямна яких складається з декількох тривимірних кривих. В результаті створення операції ви отримаєте зацеп на одному з кінців пружини (рис. 3.134).

Мал. 3.134. Виконання зацепа в пружині розтягування

6. Побудуйте такий же зацеп на іншому кінці витків пружини (вам доведеться створити ще одну поверхню, потім лінію роз'єму на ній і т. Д.) І, головне, - не забудьте відключити видимість (приховати) поверхню видавлювання і ескізи півколо верхнього і нижнього зацепов. Отримана модель пружини показана на рис. 3.135.

Мал. 3.135. 3D-модель пружини розтягування

Файл цієї моделі Пружина растяженія.m3d знаходиться на прикладеному до книги компакт-диску в папці Examples \ Глава 3 \ Пружини.

У другому прикладі розглянемо розробку більш складної моделі. Це буде пружина, поздовжня вісь якої має форму кільця (рис. 3.136). Це саме той випадок, коли при вигляді креслення виникають думки про те, що інструментарій КОМПАС-3D тут безсилий. Однак, як ви побачите, за допомогою гнучкого уяви і знання інструментарію КОМПАС-3D таку деталь можна змоделювати і в цій програмі, причому витративши на це навіть менше операцій, ніж в попередньому прикладі.

Мал. 3.136. Кільцева пружина

Створіть новий документ-деталь і збережіть його на жорсткий диск під ім'ям Кільцева пружіна.m3d.

1. Почніть створення ескізу на площині XY. Спочатку побудуйте допоміжну коло (інструмент Коло панелі Геометрія, стиль лінії - Допоміжна) діаметром 50 мм і з центром на початку локальної системи координат ескізу. На цій окружності створіть ще одну окружність стилем лінії Основна з координатами центру (0; 25) і діаметром 2 мм (це буде перетин витка на зовнішньому діаметрі пружини). Ім'я цього ескізу - Ескіз: 1. Він показаний на рис. 3.137, а.

Вийдіть з режиму редагування ескізу і відразу знову запустіть процес створення ескізу на цій же площині. Як і в попередньому ескізі, побудуйте допоміжну коло, тільки вже діаметром 40 мм (таким приймемо діаметр розміщення перетинів внутрішніх витоків кільцевої пружини). Тепер припустимо, що наша пружина буде складатися з 40 витків. Нагадаю, розміри зараз не настільки важливі, тому ви можете прийняти будь-яке інше значення. При цьому кутовий крок витка спіралі буде дорівнює 360. 40 = 9 °, з чого випливає, що перетин витка на внутрішньому колу має бути зміщений щодо першого перетину на кут 4, 5 ° (між перетинами полвітка). Виходячи з наведених міркувань, побудуємо дві допоміжних прямих: першу за допомогою команди Вертикальна пряма, прив'язуючись до початку координат ескізу, другу - за допомогою команди Допоміжна пряма, проклавши її через початок координат під кутом 4, 5 ° до вертикальної прямої. Для створення другої лінії досить буде вказати одну її точку (початок координат), після чого задати кут зсуву 85, 5 ° в поле Кут на панелі властивостей, і зафіксувати пряму. Побудуйте ескіз витка (коло діаметром 2 мм) з центром в точці перетину другої допоміжної лінії і кола (рис. 3.137, б). Завершіть побудову ескізу, віджавши кнопку Ескіз. Тепер створіть ще один такий самий ескіз в моделі. Ці ескізи мають імена Ескіз: 2 і Ескіз: 3.

Виконайте третій ескіз на площині XY. У ньому побудуйте допоміжну коло діаметром 50 мм і дві допоміжні лінії: одну вертикальну, а другу під кутом 9 ° до неї (тобто під кутом 81 ° до горизонталі). На перетині допоміжної окружності і похилій прямій побудуйте ще одне перетин витка (рис. 3.137, в). Цьому ескізу система присвоїла ім'я Ескіз: 4.

Мал. 3.137. Ескізи перерізів кільцевої пружини

2. Створіть ще два ескізу в площині ZY. Обидва повинні містити півколо, виконану за допомогою команди Дуга панелі Геометрія. Координати центру дуги - (0; -22,5), радіус - 2,5 мм, початковий кут 90 °, кінцевий кут 270 °. Різниця в ескізах полягає тільки в напрямку побудов дуг (по або проти годинникової стрілки), тобто в ескізах має бути різне спрямування опуклостей дуг. Нехай ескіз з напрямком побудови дуги за годинниковою стрілкою має ім'я Ескіз: 5, а з напрямком проти годинникової стрілки, відповідно, Ескіз: 6.

3. З ескізами ми, нарешті, покінчили, пора перейти до власне побудови тіла моделі. Викличте команду Операція по перетинах панелі Редагування деталі. На панелі властивостей натисніть кнопку Перетини, після чого в дереві побудови клацніть на першому і другому ескізах (Ескіз: 1 і Ескіз: 2), що містять перетину витків пружини. Якщо зараз створити операцію, то ви отримаєте абсолютно плоский елемент, оскільки обидва ескізу лежать в одній площині. Однак для операції по перетинах можна вказувати траєкторію, як і для кінематичних операцій (просто при формуванні тіла за ескізами траєкторія не завжди обов'язкова). Для цього клацніть на кнопці Осьова лінія на панелі властивостей і вкажіть в дереві моделі Ескіз: 6. Тепер можна створити операцію (рис. 3.138, а).

Викличте ще раз команду Операція по перетинах, як перетинів для якої задайте Ескіз: 3 і Ескіз: 4, а в якості траєкторії - Ескіз: 5. Виконайте операцію, і ви отримаєте другу половину витка пружини (рис. 3.138, б). Відразу сховайте обидва ескізу-напрямних.

Мал. 3.138. Виток кільцевої пружини: полувіток-підставу (а), приклеювання другої половини витка (б)

4. Створіть допоміжну вісь на перетині площин ZX і ZY (команда Вісь на перетині площин панелі Допоміжна геометрія) - ця вісь буде перпендикулярна площині XY і проходити буде через початок координат моделі. Виконайте команду Масив по концентричній сітці панелі Редагування деталі. Як вісь масиву задайте конструктивну вісь на перетині площин, а об'єктами для копіювання будуть служити дві операції по перетинах, що формують виток пружини. Кількість копій по колу, як ви вже здогадалися, має дорівнювати 40. Задавши всі параметри, натисніть кнопку Створити об'єкт і отримаєте готову пружину (рис. 3.139). Залишилося тільки заховати конструктивну вісь і зберегти зміни в документі.

Мал. 3.139. 3D-модель кільцевої пружини

Дана модель є об'єктом складної геометрії, тому формування масиву по концентричній сітці на комп'ютерах з низькою продуктивністю може зайняти дуже багато часу.

Файл моделі кільцевої пружини Кільцева пружіна.m3d знаходиться в папці Examples \ Глава 3 \ Пружини компакт-диска, що додається до книги.