T-FLEX CAD 10. Основной метод создания параметрической 3D модели
1. Основные понятия
1.1. Основные топологические элементы
Модель в T-FLEX CAD 3D представляет собой набор связанных или не связанных геометрических компонентов. В табл. 6.1 приведены основные топологические элементы, из которых состоит любой геометрический объект системы T-FLEX CAD.
1.2. Основные геометрические понятия
Все геометрические объекты системы T-FLEX CAD можно условно разделить на четыре группы по типу носимой этими объектами геометрии.
- Самый простой объект в трёхмерном пространстве - 3D точка. Точки имеют только одно свойство - координаты местоположения. Она может быть определена 3D узлом, 3D вершиной, задана с помощью параметра "положение" на кривой или поверхности, вычислена в характерном месте объекта (на оси поверхности вращения, в центре дуги или сферы), на пересечении объектов и т.д.
- Ко второй группе относятся все объекты, имеющие такое основное свойство, как длина (периметр). Такие объекты называются элементами с "проволочной" геометрией. К ним относятся все линейные объекты - рёбра, 3D пути, циклы, 3D профили.
- В следующую группу включены все объекты, имеющие площадь. Такие объекты называются "листовыми". К ним относятся все виды поверхностей, листовые тела, грани, а также замкнутые 3D профили. Листовой объект может быть получен в результате выполнения большинства трёхмерных операций.
- Четвертая группа объединяет все твёрдые тела.
1.3. Элементы и операции в 3D
Создание 3D модели заключается в построении твердотельных или листовых 3D объектов, описывающих определённый объём или поверхность в 3D пространстве. Создание и последующая модификация таких объектов ведётся с помощью операций.
Операцией называется любой шаг по созданию 3D модели, ведущий к появлению нового или изменению уже существующего твердотельного или листового геометрического объекта. Для выполнения каждой операции в T-FLEX CAD существует отдельная команда.
Операции, в результате которых получаются новые твёрдотельные/листовые 3D объекты, называются базовыми операциями ("Выталкивание", "Вращение", "По траектории", "По сечениям" и т.д.). Операции, предназначенные для изменения геометрии и модификации уже существующих твердотельных/листовых 3D объектов, называются модифицирующими операциями (сглаживание, оболочка, булева операция и т.д.).
Геометрической основой для выполнения большинства базовых операций являются 3D элементы построения - это вспомогательные элементы для создания трёхмерных контуров, задания ориентации в пространстве, определения направлений, векторов, осей, траекторий и т.д. Некоторые операции, (например, операции создания 3D массивов), в зависимости от исходных данных и заданных параметров, могут относиться как к базовым, так и модифицирующим операциям.
1.4. 3D элементы построения
| Рабочая плоскость - элемент, позволяющий задавать исходные данные для 3D операций, и, прежде всего - создавать 3D профили. Без создания рабочей плоскости невозможно строить 3D модель. Рабочие плоскости могут быть заданы в 2D окне или в 3D окне различными способами: на основе видов двухмерного чертежа; на основе проекции элементов 3D модели; на основе элементов 3D модели или другой рабочей плоскости |  |
| Рабочая поверхность. Имеет схожий с рабочими плоскостями функциональный смысл. В данном случае в качестве геометрической основы используется не плоскость, а цилиндр, сфера или тор |  |
| 3D узел - один из основных эле-ментов построения, предназначенный для обозначения точки в трёхмерном пространстве. Существуют множество способов создания 3D узлов. Например, можно создавать 3D узел как характерную точку тела - на основе вершин, рёбер или граней, можно задать положение узла в абсолютных координатах, использовать смещение относительно уже существующих 3D узлов. Также 3D узлы можно создавать с использованием узлов двухмерного чертежа и рабочих плоскостей |  |
| 3D профиль - элемент построения, предназначенный для выделения участка поверхности. Он является одним из основных элементов, т.к. используется как исходный элемент для многих операций. Контур 3D профиля может быть замкнутым или разомкнутым. Замкнутый профиль несет информацию об участке поверхности фиксированной площади - он может использоваться в качестве основы для создания твёрдых тел в различных операциях. Разомкнутый профиль может быть использован в качестве основы только для создания листовых тел, так как хранит только проволочную геометрию |  |
1.5. Основные трёхмерные операции
Результатом выполнения базовой операции является твёрдое тело. Часть операций создается на основе вспомогательных 3D элементов построения, другие предназначены для изменения геометрии существующих твёрдых тел (операций). Любая 3D модель представляет собой комбинацию различных операций. В табл. 6.3 приведены основные 3D-операции, их описание и результат их выполнения.
| Выталкивание - результатом выпол-нения данной операции является тело, образующееся при поступательном перемещении контура вдоль указан-ного направления. Выталкивание можно производить не только по век-тору выталкивания, но и по нормали к поверхности в одну или в обе сто-роны. Таким образом можно придать толщину любой грани |  |
| Вращение - результатом выполнения данной операции является тело, обра-зующееся при вращательном переме-щении контура вокруг пространст-венной оси на заданный угол. Плос-кость профиля может располагаться произвольным образом относительно оси. Профиль не должен пересекать ось вращения |  |
| Булева операция - предназначена для создания нового тела на основе комбинирования двух уже существующих тел. Указывается тип операции: объединение, вычитание или пересечение |  |
| Сглаживание - операция, которая позволяет модифицировать уже созданное тело, за счет сглаживания его вершин, рёбер и граней. Операция позволяет снимать фаску, скруглять рёбра переменным радиусом |  |
| Линейчатая операция - операция, исходными элементами для выполнения которой служат два 3D профиля или 3D профиль и 3D узел. В результате создается тело, поверхность которого образуется при линейном переходе элементов первого контура в элементы второго. Также линейчатая операция может быть использована для создания пирамид |  |
| Тело по траектории - операция позволяющая создавать тела, поверхность которых образуется в результате перемещения профиля произвольной формы вдоль пространственной кривой. При движении 3D профиля по траектории можно управлять его кручением относительно оси траектории и масштабированием |  |
| Тело по траектории с параметрическим изменением профиля - служит для расширения возможностей операции "Тело по траектории". Профиль формируется таким образом, что при изменении одной переменной меняется его положение и геометрия. Указывается диапазон изменения значений переменной |  |
| Спираль - операция, позволяющая создавать тела в виде спирали. В качестве образующего контура можно использовать профиль произвольной формы. Данную операцию можно использовать для моделирования резьбы |  |
| Пружина - операция, позволяющая создавать тела - пружины. От операции спираль отличается формированием начальной и конечной частей спирали. В качестве образующего профиля используется окружность |  |
| Каркасная поверхность - в результате выполнения операции формируется поверхность по выбранным пространственным кривым (3D путям или 3D профилям). На основе полученной поверхности можно создать 3D профиль, её также можно использовать в операции "Отсечение". С помощью операции "Выталкивание" каркасной поверхности можно придать толщину |  |
| Отсечение - операция, позволяющая разделить тело на две части и при необходимости отсечь от тела лишнюю часть |  |
| Оболочка - операция делает деталь полой, удаляя выбранные грани и формируя тонкие стенки на остальных гранях. Можно создать полое тело и без удаления грани |  |
| Уклон - операция отклоняет выбранные грани на заданный угол с автоматической коррекцией прилегающих граней |  |
| Трубопровод - формируется труба вдоль пространственной траектории (3D пути). Задается диаметр трубы и диаметр отверстия. Отверстие в трубе может отсутствовать |  |
| Сшивка - данная операция позволяет создавать твёрдые тела или тонкостенные конструкции из набора разрозненных поверхностей (граней, 3D профилей, каркасной поверхности) |  |
| Резьба - операция, позволяющая создавать имитацию резьбы на цилиндрических и конических гранях трёхмерной модели. При создании проекций детали, содержащей косметические резьбы, на чертеже автоматически формируется условное обозначение резьбы |  |
| Отверстие - операция, позволяющая создавать стандартные отверстия. Работает вместе со специальной параметрической библиотекой отверстий, согласованной с современными стандартами. Команда позволяет одновременно создавать наборы отверстий и отверстия в нескольких телах, а также резьбовые отверстия |  |
1.6. Вспомогательные команды и операции
Материал - элемент системы, назначаемый в качестве параметра каждому созданному телу. Он позволяет придавать компьютерным моделям сходство с реальным изделием. Назначить материал для всего тела можно в параметрах любой операции.
Наложение материала - операция, которая служит для назначения материала конкретным граням тела.
Преобразование - эта команда позволяет задать преобразования перемещения и поворота для изменения пространственного положения выбранного объекта в 3D сцене. Команда доступна для всех операций и большинства элементов 3D построений.
Характеристики - команда, позволяющая получать геометрические характеристики тела (объем, массу, координаты центра масс, моменты инерции и т.д.).
Измерения - команда, позволяющая определять взаимное расположение объектов в 3D сцене, проникает ли одно тело в другое, каково минимальное расстояние между элементами. Для выбранных элементов обеспечивает вычисление их характеристики (длину ребер, площадь грани, координаты узлов, и т.д.).
Кривизна поверхности - данная команда позволяет оценить кривизну поверхности выбранной грани или всего тела целиком. После вызова этой команды все объекты отображаются в режиме "Шейдинг". В зависимости от значения кривизны грани закрашиваются различными цветами. Для получения численного значения кривизны необходимо указать курсором конкретную точку поверхности.
1.7. 3D элементы оформления
T-FLEX CAD позволяет проставлять элементы оформления чертежа (размеры, надписи, шероховатости) непосредственно на гранях 3D модели ( рис. 6.1). Эта информация может быть использована при построении чертежей по 2D проекциям, а также в других приложениях, например, в модулях технологического проектирования или создания управляющих программ для ЧПУ.
Вид - это совокупность информации о состоянии 3D окна: точка взгляда, расстояние до объекта, параметры визуализации, способ проецирования и т.д. Конкретные наборы этих данных позволяют быстро установить 3D сцену в требуемое положение.
Способ визуализации определяет вид отображения трёхмерного тела в 3D окне.
Первый способ - рёберная модель. Удобен тем, что элементы заднего плана не заслоняются передними элементами. Также можно увидеть объекты, расположенные внутри тела.
Второй способ - тоновая закраска. Грани тел отображаются с учётом заданного цвета.
Третий способ - тоновая закраска с материалами. Грани отображаются с учётом выбранного материала как для тела в целом, так и в соответствии с материалом, наложенным на отдельные грани.