Твердотільне моделювання в компас-3d - компас-3d v10 на 100%
Твердотільне моделювання в КОМПАС-3D
Моделювання - складний процес, результатом якого є закінчена тривимірна сцена (модель об'єкта) в пам'яті комп'ютера. Моделювання складається з створення окремих об'єктів сцени з їх подальшим розміщенням в просторі. Для виконання тривимірних моделей об'єктів існує безліч підходів. Розглянемо основні з них, пропоновані в найбільш успішних на сьогодні програмах 3D-графіки:
• створення твердих тіл за допомогою булевих операцій - шляхом додавання, віднімання або перетину матеріалу моделей. Цей підхід є головним в інженерних графічних системах;
• формування складних полігональних поверхонь, так званих мешів (від англ. Mesh - сітка), шляхом полігонального або NURBS-моделювання;
• застосування модифікаторів геометрії (використовуються в основному в дизайнерських системах моделювання). Модифікатором називається дію, яка призначається об'єкту, в результаті чого властивості об'єкта і його зовнішній вигляд змінюються. Модифікатором може бути витягування, вигин, скручування і т. П.
КОМПАС-3D - це система твердотільного моделювання. Це означає, що всі її операції по створенню і редагуванню тривимірних моделей призначені тільки для роботи з твердими тілами.
Тверде тіло - область тривимірного простору, що складається з однорідного матеріалу і обмежена замкнутою поверхнею, яка сформована з однієї або декількох стикуються граней. Будь-яке тверде тіло складається з базових тривимірних елементів: граней, ребер і вершин (рис. 3.1).
Мал. 3.1. Тверді тіла: призма (складається з семи граней) і куля (з однієї грані)
Грань - гладка (не обов'язково плоска) частина поверхні деталі, обмежена замкнутим контуром з ребер. Окремий випадок - кулясті тверді тіла і тіла обертання з гладким профілем, що складаються з єдиної межі, яка, відповідно, не має ребер.
Ребро - просторова крива довільної конфігурації, отримана на перетині двох граней.
Вершина - точка в тривимірному просторі. Для твердого тіла це може бути одна з точок на кінці ребра.
Тверді тіла в системі КОМПАС-3D створюються шляхом виконання булевих операцій над окремими об'ємними елементами деталі (призмами, тілами обертання і т. Д.). Іншими словами, процес побудови складається з послідовного додавання і (або) видалення матеріалу деталі. Контур форми додається або видаляється шару матеріалу визначається плоскою фігурою, званої ескізом. а сама форма створюється шляхом переміщення цього ескізу в просторі (обертання навколо осі, видавлювання перпендикулярно площині ескізу, переміщення по траєкторії та ін.). У загальному випадку будь-яка зміна форми деталі (твердого тіла) називається тривимірної формотворною операцією. або просто операцією.
Формувати твердотільні моделі в КОМПАС-3D можна в двох типах документів: КОМПАС-Деталь і КОМПАС-Збірка. На відміну від графічних документів (креслення і фрагмент), обидва типи тривимірних документів рівноцінні, серед них немає головного або допоміжного.
Документ Деталь призначений для створення за допомогою формотворчих операцій і зберігання моделі цілісного об'єкта (найчастіше будь-якого простого вироби, окремої деталі, компонента). Хоча, як було зазначено в гл. 1, зовсім не обов'язково, щоб модель в документі КОМПАС-Деталь відповідала реальній одиничної деталі на виробництві. Наприклад, ніхто не заважає уявити вам в якості єдиної деталі тривимірну модель підшипника (насправді складається з декількох деталей), якщо вам так зручніше використовувати його в збірках, параметризованих або редагувати.
У документі Збірка збираються в єдиний агрегат змодельовані і збережені раніше деталі: ви спочатку розміщуєте їх в просторі, що сполучаються разом і фіксуєте. Більш того, в десятій версії програми функціонал по наповненню збірок помітно розширився: тепер ви можете створювати прямо в збірці тіла, які будуть належати суто збірці (зберігатися в файлі збірки, а не в окремому файлі деталі або бібліотеці стандартних елементів). Грубо кажучи, починаючи з десятої версії додатка збірка стала чимось на зразок документа-деталі, в який можна вставляти інші деталі з незв'язаних документів.
Необхідно також відзначити, що в ранніх версіях КОМПАС-3D при створенні деталі існувало жорстке обмеження: в документі КОМПАС-Деталь може бути виконано тільки одне тверде тіло. Вся геометрія побудованої моделі деталі грунтувалася на одній базовій формотворною операції (наприклад, операції обертання або видавлювання), званої підставою деталі. Перед початком формування 3D-моделі, щоб отримати нормальну модель, завжди потрібно було вибрати будь-якої елемент в реальному об'єкті, який би слугував базою для всіх побудов. Це пов'язано з тим, що всі наступні формотворчих операції відштовхувалися від підстави деталі, як би нанизувалися на нього, і не могли виконуватися окремо. При невдалому виборі базового елементу наступні доопрацювання і редагування моделі виявлялися іноді дуже скрутними.
Починаючи з КОМПАС-3D V8 Plus це обмеження зняте. Тепер в деталі, як і в збірці, можна створювати кілька не пов'язаних один з одним твердих тіл (в збірці саме створювати, вставляти і раніше можна було скільки завгодно). Такий підхід отримав назву багатотільних моделювання. Воно значно спрощує розробку складних деталей, знімаючи обмеження на створення моделей, які раніше можна було отримати лише в режимі редагування деталі в збірці. Це означає, що булеві операції, які до цього виконувалися тільки в збірці, тепер доступні при створенні деталі.
Багатотільних також дозволяє створювати модель «з різних сторін». Конструктору тепер необов'язково відштовхуватися від однієї базової операції в деталі або елементів, прив'язаних до неї (що було не завжди виправдано з точки зору зручності моделювання та відредагувавши моделі). Зараз можна формувати модель, починаючи з будь-якої її частини, створюючи спочатку як завгодно багато окремих тіл, вільно розміщених в просторі, і поступово об'єднуючи їх у міру проектування (рис. 3.2).
Мал. 3.2. Колінчастий вал: приклад багатотільних моделювання
При виконанні більшості операцій в деталі в зв'язку з появою багатотільних додався вибір декількох варіантів (режимів) побудови:
• під час вирізання (видалення матеріалу):
· Віднімання елемента - видалення матеріалу деталі відбувається всередині замкнутої поверхні, сформованої по заданому ескізу і типу операції (видавлювання, обертання і т. Д.);
· Перетин елементів - видалення матеріалу деталі, що знаходиться зовні поверхні, яка сформована в результаті операції;
• при «приклеюванні» (додаванні матеріалу):
· Нове тіло - додається тривимірний елемент формує в деталі нове тверде тіло, незалежно від того, перетинається він з уже існуючими тілами чи ні. Якщо створюваний елемент не має перетинів або торкань з існуючою геометрією деталі, то ця функція включається автоматично;
· Об'єднання - елемент, з'єднується з твердим тілом, з яким він перетинається;
· Автооб'едіненіе - при цьому система автоматично об'єднує в одне тіло існуючий і новий елементи, якщо вони перетинаються, або формує нове тіло, якщо вони не перетинаються.
Результат формотворною операції вибирається на вкладці Вирізання панелі властивостей при видаленні або Результат операції - при додаванні матеріалу (рис. 3.3).
Мал. 3.3. Вибір результату операції при додаванні матеріалу
Дуже важливе поняття при багатотільних моделюванні - область застосування операції. Уявіть собі ситуацію, коли внаслідок виконання тієї чи іншої команди створюваний елемент перетинає кілька твердих тіл в моделі. Які дії зробить система і який результат буде у цій операції? Щоб користувач міг дати конкретну відповідь на ці питання, і була реалізована область застосування операції. Наприклад, якщо елемент видавлювання перетинає два (або більше) тіла, ви можете вказати, з ким із цих тіл об'єднувати елемент,, об'єднувати чи взагалі або ж формувати з усіх пересічних об'єктів одне тверде тіло. Точно так само і під час вирізання: налаштувавши область застосування операції, ви вкажете, як тіло потрібно «різати» (видаляти частину їх матеріалу), а які залишити недоторканими. Іншими словами, область застосування операції - це набір тіл, на які поширюється дія поточної операції. Даний набір формується простою вказівкою тел в вікні представлення моделі після натискання кнопки Ручне вказівку тел
на панелі властивостей.
При додаванні матеріалу до деталі налаштовувати область застосування операції можна тільки в режимі об'єднання (це природно, тому що в противному випадку створюється набір окремих тел). Для операцій видалення матеріалу задати область застосування операції можна завжди (звичайно, якщо формоутворювальний елемент операції перетинається з іншими тілами моделі).
Кількість тел в поточній деталі відображається в дереві побудови в дужках праворуч від назви деталі (рис. 3.4). При структурному відображенні складу моделі в дереві побудови формотворчих операції, що відносяться до різних тіл, показуються в окремих групах.
Мал. 3.4. Кількість тел в деталі
Однак, поряд з багатьма перевагами багатотільних моделювання, способи отримання декількох тел в моделі обмежені наступним.
• Кожне тіло в моделі деталі повинно бути нерозривним, з чого випливає, що не допускається виконання таких формотворчих операцій, які поділяють одне або кілька тіл на частини. Наприклад, не можна за допомогою операції вирізання (або будь-якої іншої) розбити тіло на кілька нестиковані частин. Якщо ви точно знаєте, що у вашій деталі буде кілька розрізнених частин, необхідно відразу створювати їх як окремі тіла.
• Не можна переміщати тіла в моделі (як, наприклад, деталі в збірці), крім як змінюючи положення їх ескізів.
• Неможливо копіювати тіла за допомогою команд створення масивів. Тіло, отримане в результаті булевої операції або операції Дзеркально відобразити тіло, також не можна використовувати в масивах. Більш того, будь-які елементи тіла, який брав участь в булевої операції, також не вийде розмножити.
• При застосуванні масивів в деталях з декількома твердими тілами копіюються елементи (приклеєні або вирізані) розміщуються на тому ж тілі, що і вихідний елемент.
• При наявності пересічних, але різних тіл в одній деталі асоціативні креслення можуть бути неправильно побудовані.