|
|
Выполнение чертежа детали средствами компьютерной графики.ВВЕДЕНИЕ В учебном процессе первого и второго курсов в состав графических дисциплин входит дисциплина «Инженерная и компьютерная графика», цель которой: изучить правила проекционного черчения в соответствии со стандартами ЕСКД и, на основе этого, практически овладеть навыками выполнения конструкторской документации – эскизов, сборочных чертежей, рабочих чертежей деталей, оформления спецификаций и пояснительных записок. При этом проводится параллельное взаимосвязанное изучение инженерной графики (ИГ) с выполнением соответствующих графических заданий и начальных сведений по компьютерной графике (КГ) с выполнением работы «Введение в компьютерную графику». В ходе выполнения работы изучаются основные понятия и терминология КГ, применяемые для выполнения конструкторской документации в соответствии с ГОСТ 2.052-2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия». Для закрепления полученных теоретических знаний по КГ на компьютере в системе КОМПАС 3D или AutoCAD (по заданию преподавателя) выполняются два графических задания.
1. Компьютерная графика – основные понятия и терминология. Современный компьютер – инструмент новых информационных технологий, который используется: - в конструкторской работе для графических построений и выполнения различных расчетов; - как архив научно-технической информации; - как устройство, тиражирующее конструкторско-технологическую документацию. Компьютер – интерактивная машина, рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем, когда на каждую команду пользователя следует реакция (ответ) компьютера. Для успешного овладения компьютерной графикой необходимо изучить и усвоить ее основные понятия и терминологию [1,2,3]. Основные понятия компьютерной графики Под компьютерной графикой понимается область знаний, занимающаяся созданием, хранением и обработкой различных изображений при помощи электронно-вычислительных устройств. Для создания чертежей, трехмерных моделей, конструкторской, технологической и других видов документации используются CAD-системы (От англ. Computer-AiDeD DeSign — дословно: проектирование при помощи компьютера) CAD-системы — составная часть системы автоматизированного проектирования (САПР), т. е. системы проектирования конструкций и технологий с применением компьютерной техники и специализированного программного обеспечения. По уровню возможностей САПР условно делятся на три категории: ■САПР низшего уровня — системы автоматизации традиционных процессов проектирования на основе двумерных чертежей (AutoCAD LT, Т-Flex CAD 2D, КОМПАС-График и др.); ■САПР среднего уровня, позволяющие строить трехмерные параметрические модели деталей и сборок (Autodesk Inventor, Autodesk Mechanical Desktop, Solidworks, КОМПАС-3D, Solid Edge, T-FLEX CAD и др.); ■САПР высшего уровня, обеспечивающие полный цикл создания изделия — от концептуальной идеи до ее реализации — и позволяющие создавать проектно-информационную среду для одновременной работы всех участников процесса (к примеру, Pro/Engineer и Unigraphics). В отечественном машиностроении и строительстве, а также в образовательных учреждениях получила распространение система КОМПАС-3D (САПР среднего уровня), разработанная российской компанией АСКОН. Система КОМПАС-3D позволяет автоматизировать проектно-конструкторские работы в различных отраслях деятельности, создавать трехмерные параметрические модели, содержащие как оригинальные, так и стандартизованные элементы, и выпускать техническую документацию — чертежи, схемы, пояснительные записки и прочее в соответствии с правилами оформления конструкторской и строительной документации, принятыми в России. Для выпуска проектно-конструкторской документации профессиональная версия системы КОМПАС-3D предусматривает создание документов шести типов: чертеж (расширение файла cdw) — конструкторский документ, содержащий двумерное графическое изображение изделия, основную надпись, рамку, дополнительные объекты оформления (размеры, шероховатость, технические требования и т. д.); фрагмент (расширение файла frg) — вспомогательный тип двумерного графического документа, отличающийся от чертежа отсутствием рамки, основной надписи и других объектов оформления конструкторского документа; деталь (расширение файла m3d) — трехмерная модель изделия, изготавливаемого из однородного материала; сборка (расширение файла а3d) — трехмерная модель, объединяющая модели деталей, других сборочных единиц и стандартных изделий; спецификация (расширение файла spw) — это таблица, оформленная по требованиям ЕСКД и содержащая обозначения, наименования и количество составных частей какого-либо изделия; текстовый документ (расширение файла kdw) — документ, содержащий преимущественно текстовую информацию для составления пояснительных записок, извещений, технических условий. Все графические форматы делятся на две категории: -растровые; -векторные. Элементами растровой графики являются небольшие точки, называемые пикселями. В память компьютера вводят данные о цвете и яркости каждого пикселя. Изображения растровой графики хранятся с фиксированным разрешением, поэтому при увеличении изображения проявляется «ступенчатость» — становится заметна «клетчатая» форма пикселей. Подобный дефект изображения в виде зубчатости на диагональных линиях, спрямления на малых радиусах, неровности контуров и т. д. называют алай-сингом (от англ. aliasing — наложение). В противоположность растровой векторная графика хранится в виде команд, которые описывают размеры и форму каждого графического объекта (линии, окружности, многоугольника и т. д.), являющегося элементом изображения. Например, параметрами, необходимыми для полного описания окружности, будут: ■радиус или диаметр окружности; ■координаты центра окружности; ■цвет и толщина контура; ■цвет заполнения. Разрешение векторного изображения не фиксировано. Изображение можно увеличивать или уменьшать, не ухудшая его качества, поэтому векторной графикой пользуются, когда необходимо создать контурные изображения. Изображения, создаваемые CAD-системами, имеют, как правило, векторный формат.
Вопросы для самопроверки. 1. Расшифруйте аббревиатуру САПР. 2. Для чего предназначены САD – системы? 3. Какими могут быть графические форматы систем проектирования? 4. В каком виде хранятся все данные в растровой графике? 5. В каком виде хранятся все данные в векторной графике? 6. К какому уровню САПР относится система трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D? Выполнение чертежа детали средствами компьютерной графики. Основной принцип выполнения чертежа на компьютере заключается в вычерчивании простых геометрических объектов или, как их называют, геометрических примитивов (отрезков, окружностей, прямоугольников и др.) в качестве элементов более сложной конфигурации. Геометрические примитивы последовательно пристраиваются друг к другу, точно попадая в нужное положение за счет использования соответствующих привязок. Привязкой называют автоматическую фиксацию курсора в какой-либо характерной точке геометрического примитива (в конце или середине отрезка, вершине многоугольника, центре окружности и т. п.). В системе трехмерного моделирования КОМПАС-3D встроен модуль КОМПАС-График, предназначенный для построения компьютерных чертежей на плоскости. Для создания таких изображений служит файл типа Чертеж. Основные геометрические объекты задаются при помощи команд на инструментальной панели (рис. 1), которые становятся доступными при включении кнопки-переключателя Геометрия в левой части окна системы. Каждая команда, содержащая черный треугольник в нижнем правом углу, после нажатия и небольшой задержки позволяет раскрыть панель расширенных команд. На рис. 2. показана панель расширенных команд при раскрытии кнопки Отрезок, где кроме команды по созданию собственно Отрезка, можно выбрать: ■параллельный отрезок; ■перпендикулярный отрезок; ■касательный отрезок через внешнюю точку; ■касательный отрезок через точку кривой; ■отрезок, касательный к двум кривым. Каждый геометрический примитив, который создается при работе в КОМПАС-График, обладает определенным набором характеристик. После вызова какой-либо команды на панели свойств появляются все характеристики этого объекта. Можно изменять любую из них непосредственно в процессе построения или редактирования. Содержимое панели свойств зависит от типа геометрического объекта. В КОМПАС-График существует предопределенный порядок задания параметров. После вызова команды окно первого предопределенного (самого важного) параметра объекта сразу становится открытым для ввода значения. В команде Отрезок первым предопределенным параметром является Длина, в Окружности — Диаметр, в Прямоугольнике — Высота и т. д. Набранное с клавиатуры значение заносится системой автоматически в поле первого предопределенного параметра. При нажатии клавиши <Enter> происходит фиксация этого значения и переход к следующему предопределенному параметру.
Рис. 1.Инструментальная панель Геометрия Рис. 2.Панель расширенных команд команды Отрезок Вопросы для самопроверки. 1. Что такое геометрические примитивы? 2. Что называется привязкой в системе КОМПАС-3D? 3. Файл какого типа служит для создания двухмерных чертежей в системе КОМПАС-3D? 4. Где находятся параметры команд в системе КОМПАС-3D? 5. Назовите предопределенный порядок задания параметров, существующий в системе КОМПАС-3D. 6. Как называется изображенная на рисунке панель в системе КОМПАС-3D? 7. Назовите параметры команды отрезок в системе КОМПАС-3D.
D-моделирование Традиционный способ двумерного проектирования по многим показателям — скорости выполнения чертежей, наглядности, комфортности и т. д. — менее эффективен, чем трехмерное моделирование. В современных CAD-системах проектирование осуществляется по схеме: трехмерная модель-ассоциативный чертеж-спецификация (рис. 3). В системе КОМПАС-3D трехмерную модель называют Деталью. Собственно трехмерные построения выполняются при помощи команд, расположенных на инструментальной панели Редактирование детали (рис. 4). Для создания модели требуется сделать двумерный чертеж, называемый эскизом, и затем выполнить формообразующую операцию, которая в большинстве случаев представляет собой след движения эскиза в пространстве. При этом подразумевается, что трехмерная модель (тело) занимает непрерывную область пространства определенной формы. Поэтому такое моделирование называют твердотельным. При определении свойств операции все размеры (расстояния, углы и пр.) следует задавать в натуральную величину, так как модель создают
такую, как она есть на самом деле, регулируя размер ее изображения на экране. В общем случае моделирование проводится в следующем порядке: 1. Создается первый формообразующий элемент тела модели. Тело может состоять из нескольких формообразующих элементов. 2. Моделируется, если это необходимо, еще одно тело детали. 3. Выполняются необходимые булевы операции (операции объединения или вычитания), которые заключаются в «приклеивании» или «вырезании» дополнительных элементов. Названы по имени Джорджа Буля (1815–1864), английского математика, заложившего основы математической логики. Примером вычитания объема может быть создание различных отверстий, проточек, канавок, а примером добавления объема — создание бобышек, выступов, ребер жесткости.
Рис. 4. Инструментальная панель Редактирование детали
Чаще всего в качестве первого формообразующего элемента модели используют самый крупный. Если в составе детали есть несколько сопоставимых по размерам элементов, то в качестве первого формообразующего элемента модели можно выбрать тот и них, к которому потребуется добавлять или вырезать наибольшее количество дополнительных элементов. Первый формообразующий элемент можно создать при помощи одной из четырех команд (рис. 5): операции выдавливания; операция вращения; кинематическая операция; операция по сечениям.
Рис. 5. Расширенная панель команд формообразующих операций (добавления элементов)
При помощи операции выдавливания можно создать тело модели, образуемое перемещением эскиза перпендикулярно его плоскости (рис. 6).
Рис. 6.Операция выдавливания
Различные тела вращения создаются при помощи операции вращения (рис. 7).
Рис. 7.Операция вращения
Кинематическая операция позволяет создать модель, форма которой образуется за счет перемещения плоской фигуры вдоль направляющей (рис. 8).
Рис. 8.Кинематическая операция
С помощью операции по сечениям можно создать модель, контур которой образуется плавным переходом от одного сечения к другому (рис. 9). При необходимости следует указать направляющую, задающую направление построения.
Рис. 9. Операция по сечениям
Создав трехмерную модель, можно построить ее двумерный чертеж в виде ортогональных проекций, при этом сами изображения будут ассоциативно связаны с исходной 3D-моделью. Спецификация может быть также ассоциативно связана со сборочным чертежом, трехмерной моделью сборки, моделями и чертежами деталей. Все этапы проектирования связаны между собой: изменение и редактирование эскиза или формообразующей операции автоматически приводит к соответствующему перестроению модели и ее ассоциативного чертежа, а изменения в спецификации приводят к соответствующим изменениям в чертежах. В системе КОМПАС-3D возможно выполнение изображений в соответствии с ГОСТ 2.052-2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия». Электронная модель изделия представляется в компьютерной среде в виде набора данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия (рис. 10). Электронная модель изделия используется: ■для интерпретации в автоматизированных системах всех данных модели (или ее части); ■для визуального отображения конструкции изделия в процессе выполнения проектных работ, производственных и иных операций; ■для изготовления чертежной конструкторской документации в электронной или бумажной форме. При визуализации электронной модели изделия допускается: не представлять модель на чертежном формате; ■не показывать отображение осевых линий или центральных плоскостей для указания размеров; ■не показывать штриховку в разрезах и сечениях; ■не представлять реквизиты основной надписи и дополнительных граф к ней на чертежном формате; ■показывать дополнительные конструктивные параметры с помощью вспомогательной геометрии, например координаты центра масс; показывать размеры и предельные отклонения без использования сечений; ■включать ссылки на документы другого вида при условии, что ссылочный документ выполнен в электронной форме.
Рис. 10. Твердотельное представление электронной модели детали.
Вопросы для самопроверки. 1. По какой схеме в современных CAD-системах осуществляется проектирование? 2. Какой тип файла служит для создания трехмерных моделей в системе КОМПАС-3D? 3. Почему трехмерное моделирование называют твердотельным? 4. Что в трехмерном моделировании называется эскизом? 5. В каком масштабе создается трехмерная модель? 6. Что такое булевы формообразующие операции? 7. С помощью каких операций при трехмерном моделировании можно создать формообразующий элемент? 8. Назовите первые формообразующие операции для моделей, изображенных на рисунке.
9. Как называется изображенная на рисунке панель системы КОМПАС-3D?
10. Как называется компьютерный набор данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия?
Задания по компьютерной графике В ходе изучения темы «Введение в компьютерную графику» студенты выполняют на компьютере два графических задания, варианты которых представлены в Приложении к данным методуказаниям. Перед выполнением заданий необходимо проработать пункт 1 методуказаний и рекомендуемую литературу [1,2,3]. Задание №1.Вначале изучить чертеж детали (позиция №1 выполняемого варианта), после чего на компьютере в системе КОМПАС-График или AutoCAD (задается преподавателем) выполнить плоский чертеж детали с использованием соответствующих команд. Образец чертежа выполненного задания №1 представлен на рис. 11. Задание №2.Вначале изучить чертеж технической детали, заданной в двух видах – спереди и сверху (позиция №2 выполняемого варианта), после чего на компьютере в системе КОМПАС-3D или AutoCAD (задается преподавателем) выполнить чертеж детали в трех видах (спереди, сверху и слева) с разрезами и ее аксонометрическое изображение (прямоугольная изометрия или прямоугольная диметрия) с использованием соответствующих команд. Образец чертежа выполненного задания №2 представлен на рис. 12. Защита работы.
Рис. 11. Пример выполнения чертежа по теме 1
Рис. 12. Пример выполнения чертежа по теме 2
Приложение
ЛИТЕРАТУРА 1. Большаков, В.П. Инженерная и компьютерная графика [Текст]: практикум - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 575 с. - (22346-200) 2. Талалай П.Г. Начертательная геометрия. Инженерная графика: Учебное пособие.-СПб.: Издательство «Лань», 2010.-256с.: ил. 3. ГОСТ 2.052-2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия».
СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………….3 1.Компьютерная графика – основные понятия и терминология…………..3 1.1 Основные понятия компьютерной графики…………………………….3 1.2 Выполнение чертежа детали средствами компьютерной графики……6 1.3 3D-моделирование……………………………………………………..8 2. Задания по компьютерной графике……………………………………….15 3. Защита работы……………………………………………………………...16 Приложение…………………………………………………………………...18 Литература…………………………………………………………………….48
Методические указания к работе «Введение в компьютерную графику» по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика» для студентов технических направлений и специальностей
Составители: Михеев И.И., Кузнецова Т.П., Разумов М.С. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
Защита работы состоит в ответах на вопросы по теоретической части (пункт 1методуказаний и рекомендуемая литература) и вычерчивании на компьютере чертежа детали, заданной преподавателем.
