Issuu on Google+


ОГЛАВЛЕНИЕ 3 2. Структура CATIA 5 1.Что такое CATIA?

3. Продукт в CATIA и структура изделия

12

4. Сведения из геометрии и математического анализа 5. Заметающие поверхности. Обзор

21

14

5.1. Заметающие поверхности с явно заданным профилем

22

27

Группа Optional elements (Дополнительные элементы) Пример. Бочарный свод

31

35 Пример. Ствол витой колонны 36 Пример. Элемент каркаса купола 39 Позиционирование профиля

5.1.2. Подтип With two guide curves (С двумя направляющими кривыми) Пример. Капот старого автомобиля Пример. Поверхность листка

51

47

5.1.3. Подтип With pulling direction (С направлением натяжения)

54

5.2. Заметающие поверхности с неявно заданным прямолинейным профилем 5.2.1. Подтип Two limits (Две ограничивающие кривые) 55 Пример. Гиперболический параболоид 57

Пример. Поверхность рампы многоуровневого паркинга

43

55

60

5.2.2. Подтип Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия) Пример. Днище плоскодонной лодки

64

5.2.3. Подтип With reference surface (С опорной поверхностью) Пример. Корпус катера 67 5.2.4. Подтип With reference curve (С опорной кривой) Пример. Нижняя часть винтовой сваи

75

66

73

5.2.5. Подтип With tangency surface (С касательной поверхностью) Пример. Обод колеса велосипеда

62

79

5.2.6. Подтип With draft direction (С направлением уклона)

78

81

Пример. Заливная горловина цистерны 85 5.2.7. Подтип With two tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями)

88

Пример. Боковая поверхность ванны

90 3


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

5.3. Заметающие поверхности с неявно заданным круговым профилем 5.3.1. Подтип Three guides (Три направляющие кривые) Пример. Обтекатель прожектора электровоза

95 97

95

5.3.2. Подтип Two guides and radius (Две направляющие кривые и радиус) Пример. Декоративный накладной элемент

103

5.3.3. Подтип Center and two angles (Линия центров и два угла)

109 5.3.4. Подтип Center and radius (Линия центров и радиус) 113

102

107

Пример. Сопряжение труб разного диаметра

Пример. Трубчатый стальной стул Геррита Ритвельда. 1927 год 114 5.3.5. Подтип Two guides and tangency surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность)

117

Пример. Часть поверхности капота автомобиля 119 5.3.6. Подтип One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность)

124

Пример. Посадочное место для болта 125 5.3.7. Подтип Limit curve and tangency surface (Ограничивающая кривая и касательная поверхность) 129

Пример. Отбортовка тарелки 131 5.4. Заметающие поверхности с неявно заданным профилем в виде конического сечения

133

5.4.1. Подтип Two guide curves (Две направляющие кривые) Пример. Крыло старого автомобиля Пример. Обод фары

138

135

133

5.4.2. Подтип Three guide curves (Три направляющие кривые)

141 147

140

Пример. Прямоугольное крыло Геометрические ограничения

149 150

5.4.3. Подтип Four guide curves (Четыре направляющие кривые) 5.4.4. Подтип Five guide curves (Пять направляющих кривых)

5.5. Адаптивные заметающие поверхности (Adaptive Sweep) 151 5.5.1 Диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности)

155

Пример. Верхняя часть бутылки Пример. Ручка чайника

4

162

159


1. Что такое CATIA? Ещё недавно проектирование предметов промышленного производства, техники и вооружения полностью велось на бумаге, сопровождалось изготовлением макетов мастерами высокой квалификации, натурным испытанием масштабных моделей (например, продувкой в аэродинамической трубе) и испытанием деталей, отдельных узлов или агрегатов на специальных стендах. Всё это требовало больших затрат времени и материальных ресурсов. При выявлении ошибок проектирования приходилось вносить изменения в проект и снова приступать к испытаниям. Более того, прежде чем изделие могло быть запущенным в серийное производство, изготавливалось несколько экземпляров для проведения испытаний в рабочих режимах и выявления ранее незамеченных недостатков. Изделие, от замысла до реализации проходило достаточно длительный путь. Такой метод проектирования позволяет создавать очень надёжные и хорошо продуманные вещи. Однако, ускорение темпов современной жизни не даёт возможности подолгу думать над предметами широкого потребления. С внедрением компьютеров в сферу проектирования всё изменилось. Скорость выпуска новых изделий возросла в десятки раз. И, несмотря на то, что при проектировании сложных изделий всё ещё применяются макетирование, испытание на стендах и испытания опытных образцов, промежуток времени между замыслом и реализацией существенно сократился из-за качественного изменения организации процессов производства и проектирования.

5


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Если раньше рабочие макеты выполнялись мастерами с помощью относительно простых инструментов, то сейчас для этого применяются станки с числовым программным управлением – cтанки с ЧПУ или CNC-станки (Computer Numeric Control), 3d-принтеры, плоттеры и т.п. оборудование. Если раньше, после аналитического расчёта прочности, жёсткости или устойчивости требовалось провести поверочное испытание детали или узла на стенде, то сейчас для этого используются численные методы анализа, например, работающие по методу конечных элементов (FEA  –  Finite Element Analysis) или какомунибудь иному (методу конечных разностей, методу конечных объемов). В настоящее время с помощью компьютеров можно выполнить практически любой необходимый расчёт для любой отрасли производства. Это расчёты на динамическое воздействие, аэродинамические, гидродинамические, термодинамические расчёты, анализ кинематики, анализ естественного и искусственного освещения, анализ деформирования материала при выполнении операций штамповки и многие другие. В связи с этим появилась необходимость в создании компьютерных моделей будущих изделий. Возникли так называемые системы автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (Computer-Aided Design). Для решения различных задач к настоящему времени создано большое количество специализированных систем. Естественно, что для простых задач требуются более дешёвые системы, а для сложных – более дорогие. Поэтому САПР принято классифицировать на легкие, средние и тяжёлые. Отличаются они друг от друга набором функциональных возможностей. Система CATIA, о которой пойдет речь в дальнейшем, относится к тяжёлым, то есть имеет наиболее расширенный набор функций. Аббревиатура CATIA означает Computer Aided Three-dimensional Interactive Application и сама программа является CAD/CAM/CAE-приложением. Как было упомянуто выше, CAD – автоматизированная система проектирования, позволяющая создавать трёхмерные модели изделий и конструкторскую документацию на них. САМ (Computer-Aided Manufacturing) – автоматизированная система производства. С помощью функциональных возможностей этой системы осуществляется подготовка технологического процесса производства изделий с использованием компьютеров. Подразумевая CAM, в России принято говорить об автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП). CAE (Computer-Aided Engineering)  –  автоматизированная система проведения всестороннего инженерного анализа, то есть, для выполнения всевозможных расчётов. Таким образом, с помощью системы CATIA можно решить весь круг задач, возникающих при проектировании и производстве нового изделия. Правда, при этом требования к организации и оснащению производства существенно возрастают. Также возрастают требования и к персоналу, участвующему в производстве.

6


2. Структура CATIA Если бы разработчики приложения постарались разместить все функции программы в одном главном окне, то для этого не хватило бы даже самого большого монитора. Кроме того, пользование такой системой было бы крайне затруднительным. Для решения этой задачи был применен метод декомпозиции или модульный принцип. Сходные функции размещены по группам, а группы объединены в различные модули. Короче говоря, CATIA состоит из множества модулей, каждый из которых призван решать определенный круг задач. Модуль  –  это консольное приложение, работающее в среде системы CATIA. При необходимости между модулями можно легко переключаться и продолжать проектирование, но уже с другим набором инструментов. После запуска программы появляется главное окно со строкой меню в верхней его части. Для того чтобы войти в рабочее пространство (workbench) нужного модуля, необходимо раскрыть меню Start (Начало) (рис. 2.1), выбрать нужную группу модулей и, раскрыв меню второго уровня, выбрать требуемый модуль. Если Вы уже создали документ и работаете в нём, то произойдет смена панелей инструментов, в противном случае будет предложено создать новый документ. Тип документа зависит от выбранного модуля и от решаемой Вами задачи.

Рис. 2.1. Доступ к любому модулю можно получить из меню Start (Начало)

7


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Чтобы оценить широту возможностей CATIA, ниже приведена таблица, в которой перечислены некоторые её модули.

Группа Infrastructure (Инфраструктура) Product Structure (Структура продукта)

Material Library

(Библиотека материалов)

CATIA V4, V3, V2 (Версии 4, 3, 2)

Catalog Editor

(Редактор каталога)

DELMIA D5 Integration (Интеграция с DELMIA D5)

Photo Studio (Фотостудия)

Immersive System Assistant

(Помощник иммерсивной системы)

Real Time Rendering

(Визуализация в режиме реального времени)

Product Data Filtering

(Фильтрация данных продукта)

Содержит инструменты для работы с древовидной структурой изделия Позволяет работать с различными материалами Обеспечивает совместимость с более ранними версиями Предлагает мощные инструменты для классификации всех стандартных компонентов по ключевым словам, а также для работы с каталогом компонентов Позволяет интегрировать данные в среду DELMIA, которая используется для виртуальной подготовки производства Позволяет интерактивно создавать фотореалистичные изображения и несложную анимацию продуктов Предназначен для настройки устройств виртуальной реальности (иммерсивный – создающий эффект присутствия) Позволяет определить технические требования к материалам, которые будут общими в течение всего процесса разработки продукта и выполнить реалистичную визуализацию Позволяет защищать интеллектуальную собственность, предоставляя механизм фильтрации интегрированный в обменные процессы

Группа Mechanical Design (Проектирование изделий) Part Design

(Проектирование деталей)

Assembly Design

(Проектирование сборочных единиц)

8

Предназначен для точного твердотельного проектирования деталей Предназначен для проектирования сборочных единиц с моделированием кинематических связей


Sketcher

Используется для создания плоских эскизов

Product Functional Tolerancing & Annotation

Применяется для создания и управления заданными допусками и аннотациями непосредственно на трехмёрных деталях или продуктах Предназначен для моделирования сварных швов в сборочных единицах

(Эскизирование)

(Трёхмерные функциональные допуски и аннотации)

Weld Design

(Проектирование сварных соединений)

Mold Tooling Design

(Проектирование пресс-форм)

Structure Design

(Проектирование конструкций)

2D Layout for 3D Design

(Двумерные схемы для трёхмерного проектирования)

Drafting

(Черчение)

Содержит инструменты для полной разработки пресс-форм для литья под давлением. От поддона до различных её компонентов с использованием стандартных и пользовательских каталогов Разработан для проектирования конструкций из плит и прокатных профилей для различных отраслей промышленности Облегчает создание моделей на основе двумерных изображений Используется для создания ассоциативных чертежей на базе трёхмерных моделей

Composites Grid Design

Позволяет проектировать расположение волокон в композитных материалах, то есть определять углы армирования, толщину, количество слоёв Core & Cavity Design Предназначен для выполнения анализа детали, (Проектирование пуансонов изготавливаемой методом литья и её подготовки и матриц) к проектированию формы Healing Assistant Модуль для работы с импортированными (Помощник восстановления) элементами, которые могут не соответствовать стандартам CATIA и нуждаться в исправлении до начала использования Functional Molded Part Применяется для функционального (Технически целесообразно моделирования деталей, то есть моделирования отформованная деталь) с учётом функциональных ограничений Sheetmetal Design Позволяет проектировать детали из листового (Проектирование изделий из листового металла, переключаясь между свернутым и металла) развернутым представлениями (Проектирование композитных сеток)

9


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Aerospace Sheetmetal Design

Этот модуль имеет расширенные функции по сравнению с предыдущим и позволяет создавать делали из листового металла на основе предварительно созданных элементов Composites Design Позволяет охватить все фазы проектирования (Проектирование изделий из изделий из композитных материалов. При композитных материалов) этом уже на стадии концепции учитываются требования технологичности и возможности применения метода конечных элементов Wireframe and Surface Design Модуль для создания элементов каркасной (Проектирование элементов каркасной геометрии (точек, кривых и т.д.) и поверхностей в геометрии и поверхностей) процессе предварительного проектирования Generative Sheetmetal Design Позволяет выполнять ассоциативное и (Генеративное проектирование изделий специально ориентированное на листовой из листового металла). Генеративный – металл моделирование на базе готовых основанный на прежнем опыте элементов. Имеется возможность использовать таблицы стандартов компании Functional Tolerancing & Используется для определения и управления Annotation допусками и аннотациями непосредственно на (Функциональные допуски и аннотации) трёхмерном изделии. Способствует снижению зависимости от двумерных чертежей и более широкому использованию трёхмерного представления в качестве основного (Проектирование изделий из листового металла для аэрокосмической промышленности)

Группа Shape (Форма)

FreeStyle Shaper

Модуль для динамичного проектирования поверхностей всех типов Automotive Body In White Используется для проектирования соединений Fastening в автомобильных корпусах. Поддерживает (Соединения автомобильного корпуса технологии сварки и механической клёпки, а без покраски и грунтовки) также соединения на клею, герметике и мастиках Sketch Tracer Облегчает моделирование по эскизам, в том (Трассировщик эскизов) числе выполненным от руки Imagine & Shape Содержит инструменты для полигонального (Воображение и форма) моделирования форм путём перемещения вершин, рёбер и граней, а также выполнения операций с ними (Свободное проектирование форм)

10


Digitized Shape Editor

Позволяет работать с облаками точек, полученными, например, после трёхмерного сканирования

Generative Shape Design

Применяется для проектирования и анализа поверхностей всех типов

(Редактор оцифрованных форм)

(Генеративное проектирование форм)

ICEM Shape Design AeroExpert Имеет расширенный набор инструментов (ICEM - Integrated Computer Engi- для проектирования и анализа поверхностей neering and Manufacturing) высшего качества (гладких и простых), (Компьютерно-интегрированное применяющихся в авиакосмической производственно-технологическое промышленности проектирование форм высшего качества для авиационной промышленности)

Quick Surface Reconstruction

Позволяет быстро восстановить поверхность по данным, импортированным из модуля Digitized Shape Editor (Редактор оцифрованных форм)

Automotive Class A

Модуль для проектирования высококачественных поверхностей автомобильной отрасли

ICEM Shape Design

Модуль для проектирования и анализа эстетичных и эргономических поверхностей класса А

Shape Sculptor

Позволяет создавать и интерактивно редактировать модели из полигональных сеток

(Быстрая реконструкция поверхности)

(Автомобильные поверхности класса А)

(Компьютерно-интегрированное производственно-технологическое проектирование форм)

(Скульптор форм)

Analysis & Similation (Анализ и моделирование) Advanced Meshing Tools

Позволяет быстро генерировать конечноэлементную модель сложных поверхностей и твердых тел

Generative Structural Analysis

Используется для выполнения инженерного анализа трёхмерных систем

(Расширенный инструментарий дискретизации)

(Генеративный анализ конструкций)

AEC Plant (Архитектура и инженерные сооружения промышленных предприятий) (AEC - Architecture Engineering Construction) Plant Layout

(Общая планировка завода)

Модуль применяется для создания компоновочных чертежей заводов любых типов

11


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Machining (Механическая обработка) Lathe Machining

(Обработка на токарном станке)

Prismatic Machining

(Призматическая обработка)

Surface Machining

(Обработка поверхностей)

Advanced Machining (Усложнённая обработка)

NC Manufacturing Review

(Проверка процесса обработки на станках с ЧПУ)

STL Rapid Prototyping

(Быстрое STL-прототипирование)

Позволяет создавать управляющие программы для обработки тел вращения с использованием операций точения и сверления на токарных станках с горизонтальным и вертикальным шпинделями Позволяет создавать и работать с управляющими программами, предназначенными для обработки твердотельных и каркасных трёхмерных деталей с использованием 2.5-осевой технологии обработки Позволяет создавать и работать с управляющими программами, предназначенными для обработки твердотельных и каркасных трёхмерных деталей с использованием 3-осевой технологии обработки Позволяет создавать и работать с управляющими программами для обработки сложных трёхмерных деталей. В одном рабочем пространстве может использовать различные технологии обработки (количество осей от 2.5 до 5) Позволяет визуализировать управляющие программы Позволяет создавать STL-файлы и управлять ими

Digital Mockup (DMU) (Цифровое имитационное моделирование) DMU Navigator

Содержит средства для работы с цифровыми моделями всех размеров от товаров народного потребления до космического корабля или завода DMU Space Analysis Приложение, позволяющее анализировать (Анализ пространства цифро-вых взаимное расположение, выполнять разрезы, моделей) измерять и сравнивать трёхмерные тела DMU Kinematics Приложение, позволяющее анализировать (Моделирование кинематики цифровых кинематику сборочных единиц (Навигатор модуля DMU)

моделей)

12


DMU Fitting

(Цифровое моделирование сборки)

DMU 2D Viewer

(Cредство двумерного просмотра цифровых моделей)

Приложение, позволяющее моделировать движение детали для анализа собираемости и ремонтопригодности изделия Предназначен для просмотра и анализа документов CATIA

DMU Fastening Review

Приложение, позволяющее визуализировать, редактировать и проверять соединения в корпусах автомобилей, созданных в модуле Automotive Body In White Fastening (Соединения автомобильного корпуса без покраски и грунтовки) DMU Composites Review Предназначен для просмотра продуктов (Средство просмотра цифровых моделей CATIA, содержащих хотя бы одну деталь из изделий из композитов) композитных материалов DMU Optimizer Предназначен для повышения (Оптимизатор цифровых моделей) производительности пользователей путём расчёта оптимизированного геометрического представления данных для последующего анализа проекта DMU Tolerancing Review Позволяет визуализировать и работать с (Средство просмотра допусков на допусками и размерами изделий в среде цифровых моделях) совместного проектирования Equipment & Systems Engineering (Проектирование оборудования и систем) (Средство просмотра цифровых моделей соединений в корпусах автомобилей)

Эта группа модулей позволяет проектировать и размещать в изделиях электрические, механические, гидравлические и прочие системы, оценивать возможность их монтажа и обслуживания. Digital process for manufacturing (Цифровой процесс для производства) Как понятно из названия, здесь содержатся инструменты для управления информационными процессами на производстве. Machining Simulation (Имитационное моделирование обработки на станках) NC Machine Tool Simulation

Позволяет проверить параметры настройки станка и траектории инструмента

NC Machine Tool Builder

Позволяет моделировать и создавать виртуальные станки с программным управлением и другие периферийные устройства, используемые в процессе обработки

(Имитационное моделирование станка с программным управлением) (Создание виртуального станка с программным управлением)

13


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Ergonomics Design & Analysis (Эргономическое проектирование и анализ) Human Measurements Editor

Предназначен для создания цифровых моделей людей, отличных от предлагаемых программой

Human Activity Analysis

В этом модуле рассматривается взаимодействие человека с объектами рабочей среды Предназначен для создания манекенов и анализа их взаимодействия с продуктом Позволяет количественно и качественно анализировать все возможные положения манекена

(Редактор антропометрических измерений)

(Анализ деятельности человека)

Human Builder

(Создание манекена)

Human Posture Analysis

(Анализ положения человека)

Knowledgeware (База знаний) Эта группа модулей содержит набор инструментов, предназначенных для проектирования на основе накопленных знаний, которые могут храниться, например, в базе данных предприятия ENOVIA V5 VPM (Virtual Product Modelling – Виртуальное моделирование продукта) Этот продукт позволяет организовать совместную работу множества участников над одним проектом

3. Продукт в CATIA и структура изделия Если взять какое-нибудь достаточно сложное изделие, то легко можно убедиться в том, что оно состоит из множества элементов. Например, в пылесосе есть электродвигатель, электродвигатель имеет ротор, ротор состоит из обмоток, вала и т.д. То есть, большинство изделий состоят из сборочных единиц, которые в свою очередь тоже являются изделиями и тоже могут состоять из сборочных единиц. Чем сложнее изделие – тем больше уровней вложения. В конечном итоге любая сборочная единица состоит из деталей – элементов, изготовленных из одного материала без применения сборочных операций. Таким образом, почти каждый продукт промышленного производства может быть представлен как логическая древовидная структура. Это и реализовано в системе CATIA в виде так называемого дерева спецификаций (specification tree). В дальнейшем, где это не будет противоречить контексту, мы будем называть его деревом проекта.

14


По умолчанию, при создании нового файла, дерево проекта располагается в левом верхнем углу окна. Его внешний вид зависит от того, что Вы делаете в данный момент: проектируете деталь или сборочную единицу, или же работаете над синтезом изделия. Дерево проекта содержит не только компоненты, составляющие изделие, но и все действия, которые Вы выполняли в процессе проектирования (например, выдавливание, вырезание, поворот и т.п.). Это очень удобно в том смысле, что всегда можно вернуться на любой шаг назад и, при необходимости, внести изменения. Итак, продуктом в CATIA является файл, содержащий всю информацию об изделии. Он имеет расширение .CATProduct. Вы можете добавлять в эту логическую структуру новые компоненты, удалять из неё старые, перемещать, переименовывать или переупорядочивать компоненты, добавлять другую информацию, необходимую для проектирования изделия.

Рис. 3.1. Изделие Product1, содержащее одну деталь Part1

Рис. 3.2. Структура прикроватной тумбы. Даже такое относительно простое изделие будет иметь достаточно разветвлённое дерево спецификаций

15


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

4. Сведения из геометрии и математического анализа Если Вам кажется, что Вы хорошо знаете геометрию и математический анализ, то можете пропустить эту главу. Если же есть сомнения – тогда эта глава для того, чтобы работать с моделями осознанно, то есть идти по пути «желание – реализация», а не по пути «эксперимент; если результат понравился – реализация, в противном случае – снова эксперимент». Здесь мы вспомним только некоторые термины и определения, которые будут нам встречаться в процессе работы с заметающими поверхностями поскольку курс математического анализа и аналитической геометрии в рамках данной книги не представляется уместным. Для начала, нам пригодятся кое-какие определения из аналитической геометрии и математического анализа. Часть из них позаимствована из Начал Евклида1 и трудов Серлио2. Эти источники выбраны потому что древние выражались наиболее ясно и точно. Также приведены термины на английском языке. Это необходимо, поскольку лучше всего работать с приложениями, имеющими интерфейс на английском языке. Точка (Point) есть то, что не имеет частей (рис. 4.1). Линия (Line) – длина без ширины. В механике линия – след движущейся точки (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Точка, линия, эквидистанта

Рис. 4.2. Окружность, дуга

1. Евклид – древнегреческий математик, автор первого из дошедших до нас теоретических трактатов по математике. 2. Sebastiano Serlio (1475-1554) – итальянский архитектор и теоретик архитектуры, автор одного из трактатов об архитектуре.

16


Поверхность (Surface) есть то, что имеет только длину и ширину. Плоскость (Plane) – поверхность бесконечной длины и ширины, в которой можно расположить две пересекающиеся прямые линии так, что любая точка, принадлежащая прямым, также будет принадлежать и этой поверхности. Эквидистанта (Equidistant, Offset) (буквально «на равном расстоянии») – кривая или поверхность, каждая точка которой расположена от данной кривой или поверхности на одном и том же расстоянии. Прямая, параллельная заданной также является для неё эквидистантой (рис. 4.1). Окружность (Circle) – геометрическое место точек, равноудаленных от заданной, называемой центром окружности. Расстояние, на которое удалены точки окружности от центра называется радиусом окружности. Круг есть область, заключенная внутри окружности (рис. 4.2). Дуга (Arc) – любая часть окружности (рис. 4.2). Конические сечения (Conic) – кривые, получаемые при рассечении конуса плоскостями. Поразному располагая плоскости, можно получить окружность (1), эллипс (2), параболу (3), гиперболу (4) (рис. 4.3). Эллипс (Ellipse) – геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух заданных точек (фокусов) есть величина постоянная (рис. 4.4) Парабола (Parabola) – геометрическое место точек, равноудаленных от заданной прямой и заданной точки (рис. 4.5).

Рис. 4.3. Конические сечения. 1) Окружность, 2) Эллипс, 3) Парабола, 4) Гипербола

17


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Гипербола (Hyperbola) – геометрическое место точек, разность расстояний от которых до двух заданных точек (фокусов) есть величина постоянная (рис. 4.6). Касательная (Tangency). Если две плоские замкнутые кривые имеют только одну общую точку, то говорят что они касаются друг друга. Поверхности могут касаться одной точкой (например, две сферы) или по какой-либо линии (например, цилиндр, лежащий на плоскости касается её своей образующей – прямой линией). Касательная– геометрический элемент, касающийся заданного. Касательной могут быть прямая, кривая, поверхность (tangency surface) и т.д (рис. 4.7).

18

Рис. 4.4. Эллипс

Рис. 4.5. Парабола

Рис. 4.6. Гипербола

Рис. 4.7. Прямая касается окружности (вверху), две кривые, касающиеся друг друга (внизу)


Бикасательная (Bitangent) – геометрический элемент, одновременно касающийся двух других геометрических элементов (рис. 4.8). Трикасательная (Tritangent) – геометрический элемент, одновременно касающийся трёх других геометрических элементов (рис. 4.9). Нормаль (Normal) – перпендикуляр к касательной в точке касания или перпендикуляр к плоскости или поверхности.

Рис. 4.8. Дуга, бикасательная двум окружностям

Рис. 4.9. Окружность, трикасательная трём окружностям

Нормальная плоскость (Normal plane) – плоскость, перпендикулярная кривой в данной точке или плоскость, перпендикулярная другой плоскости. Заметающая поверхность (Sweep surface) – поверхность, получаемая движением (заметанием) одной кривой вдоль другой. Перемещающаяся кривая называется профилем (profile), кривая, вдоль которой происходит движение называется направляющей кривой (guide curve). В каждом положении профиль располагается в плоскости, перпендикулярной некоторой кривой, называемой центральной или осевой линией (spine). Центральная линия может являться одновременно направляющей кривой, а может быть отдельно задана (рис. 4.10). Чтобы каким-то образом описать расположение предмета в пространстве или на плоскости, была введена Система координат (Axis System). Наиболее проста в использовании и расчётах Декартова1 система координат. Она представляет собой три взаимно перпендикулярные прямые, называемые осями (axis) (их часто обозначают x, y и z, но могут быть и другие 1. Декарт (Descartes. Renatus Cartesins) (1598—1650) – известный французский философ и математик.

19


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 4.10. Заметающая поверхность

Рис. 4.11. Система координат

обозначения). Точка пересечения осей является началом координат (origin) (точка О на рис. 4.11), плоскости, проведенные через каждую пару осей называют координатными плоскостями (coordinate space, coordinate plane). Эти плоскости обозначают xy, xz и zy. Чтобы задать положение точки в пространстве, достаточно указать ее координаты по трем осям, то есть расстояния от её проекции на ось до начала координат (рис. 4.11). Система координат на плоскости состоит из двух осей и называется “плоская система координат”. Она делит плоскость на четыре области, каждая из которых известна под названием квадрант.

Рис. 4.12. Функция, имеющая разрыв

20

Рис. 4.13. Функция, непрерывная в точке


Аффинные преобразования (Affinity) – преобразования, в которых элемент изменяется в заданное число раз в заданном направлении относительно текущей системы координат. Функция (Function, Law). Если каждому значению одной переменной (например, х) поставлено в соответствие значение другой переменной (например, y), то говорят, что задана функция y(x). Непрерывность в точке (Point continuity) (в CATIA это тип непрерывности G0 для поверхностей и С0 для кривых). Понимание строгого определения непрерывности функции требует обширных знаний математики, поэтому здесь мы скажем, что функция непрерывна в точке, если ее график не имеет разрывов (рис. 4.12 и 4.13).

Рис. 4.14. Негладкая кривая

Рис. 4.15. Гладкая кривая

Рис. 4.16. Функция, имеющая разрыв по кривизне

Рис. 4.17. Непрерывная по кривизне функция

21


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Непрерывность по касательной (Tangent continuity) (в CATIA это тип непрерывности G1 для поверхностей и С1 для кривых). Если график функции представляет собой гладкую кривую, то она непрерывна по касательной, то есть первая производная функции не имеет разрывов (рис. 4.14 и 4.15). Непрерывность по кривизне (Curvature continuity) (в CATIA это тип непрерывности G2 для поверхностей и С2 для кривых). Если график функции представляет собой гладкую кривую и радиус этой кривой в каждой точке меняется без скачков, то функция непрерывна по кривизне. Другими словами, если вторая производная функции не имеет разрывов, то функция непрерывна по кривизне. Как известно, значение кривизны есть обратное значение радиуса кривой, то есть k=1/r. Отсюда следует, что кривая, представляющая собой сопряжение двух дух не является непрерывной по кривизне поскольку радиус кривой меняется скачком в точке сопряжения дуг (рис. 4.16 и 4.17). Сплайн (Spline). В общем смысле сплайн – некоторая кривая, состоящая из состыкованных отрезков. Важная характеристика сплайна – его степень или порядок. Чаше всего используют сплайны степеней от 1 до 5 поскольку при увеличении порядка сплайна сложность расчётов сильно возрастает.

Рис. 4.18. Сплайн первого порядка

Рис. 4.19. Сплайн третьего порядка

Экстремум (Extremum) – максимальное или минимальное значение функции. Экстремум может быть локальным или глобальным (рис. 4.20). Некоторые поверхности (плоскость) и линии (прямая) не имеют экстремума. При отыскании экстремума задаются либо критерием (например, максимальное значение функции) , либо направлением (минимальное или максимальное значения при движении в заданном направлении) (рис. 4.21).

22


Рис. 4.20. Кривая, имеющая экстремумы. Точка А – локальный максимум, точка В – локальный минимум, точка С  – глобальный максимум, точка D – глобальный минимум.

Рис. 4.21. Экстремум по критерию максимального значения координаты z (точка А), экстремум по направлению a (максимальное значение достигается в точке В).

5. Заметающие поверхности. Обзор При моделировании изделий Вы можете использовать заметающие поверхности как для формообразования, так и для выполнения сопряжений других поверхностей. В обоих случаях принцип их построения не меняется. В CATIA доступны пять типов заметающих поверхностей. Кроме того, существуют ещё и подтипы, каждый из которых требует определенного набора исходных данных. Типы заметающих поверхностей различаются по виду используемого для движения профиля. Таким профилем может быть явно заданная кривая (тип 1), неявно заданная прямая (тип 2), неявно заданная окружность или дуга (тип 3), неявно заданная кривая в виде одного из конических сечений (тип 4) и неявно заданный профиль общего вида (тип 5).

23


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Для облегчения воспроизведения приведённых ниже примеров хотелось бы напомнить, что: •

перемещение модели в пространстве осуществляется при движении мыши с нажатым колёсиком;

вращать модель можно, двигая мышь при нажатых колёсике и правой кнопке мыши;

приближение или отдаление модели можно выполнить, если при нажатом колёсике щёлкнуть правой кнопкой мыши и, не отпуская колёсико, двигать мышь.

Существуют и другие способы манипулирования моделью. Если в процессе моделирования Ваша модель случайно стала серого цвета и перестала реагировать на щелчки мыши, то это значит что Вы щёлкнули на белой ветви дерева, а не на его элементе. Чтобы выйти из этого режима снова щёлкните на ветви дерева. Чтобы разместить все панели инструментов в положение “по умолчанию“, выполните команду Restore Position (Восстановить положение), которая находится в диалоговом окне Customize (Пользовательская настройка). Это окно можно вызывать из меню Tools (Инструменты) командой Customize (Пользовательская настройка).

5.1. Заметающие поверхности с явно заданным профилем Для получения заметающих поверхностей такого типа необходимо иметь как минимум два эскиза. Поверхность образуется при движении одного эскиза вдоль другого. Возможны следующие варианты, которые отличаются набором исходных данных: • • •

With reference surface (С опорной поверхностью) With two guide curves (С двумя направляющими кривыми) With pulling direction (С направлением натяжения)

Каждый из этих вариантов подробно рассмотрен ниже.

24


5.1.1. Подтип With reference surface (С опорной поверхностью)

Как было сказано в главе 4, для создания заметающей поверхности нужно иметь по крайней мере две плоские или пространственные кривые. Одна из них будет двигаться вдоль другой. Движущаяся (заметающая) кривая называется профилем (profile), кривая, вдоль которой происходит движение называется направляющей кривой (guide curve). Создайте две плоские кривые – профиль и направляющую кривую. Перейдите в рабочее пространство Sketcher (Эскизирование) через меню Start (Начало) -> Mechanical Design (Проектирование изделий). Щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной одну из существующих координатных плоскостей. Щёлкните на кнопке Spline (Сплайн) и нарисуйте какую-нибудь кривую на плоскости эскиза. Выйдите из эскиза, нажав на кнопку Exit workbench (Выход из рабочего пространства) и снова повторите те же действия, но на другой координатной плоскости. Таким образом, мы получим две кривые, расположенные в перпендикулярных плоскостях (рис. 5.1.1.1).

Рис. 5.1.1.1. Кривые, готовые к созданию заметающей поверхности

Перейдите в рабочее пространство модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) и найдите на панели инструментов Surfaces (Поверхности) кнопку Sweep (Заметающая поверхность). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.1.2).

25


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля)нажмите на кнопке Eplicit (Явно заданный). Ниже расположен раскрывающийся список Subtype (Подтип), в котором выберите подтип With reference surface (С  опорной поверхностью). Убедитесь, что поле Profile (Профиль) активно, то есть подсвечено синим. В противном случае, щёлкните в него. Далее в области моделирования или в дереве проекта выберите кривую, которая будет служить профилем. Профиль не обязательно должен быть элементом каркасной геометрии. Профилем может служить также ребро ранее созданных поверхности или твердого тела. Убедитесь, что поле Guide curve (Направляющая кривая) активно, то есть подсвечено синим. В противном случае, щёлкните в него. Далее, в области моделирования или в дереве проекта выберите другую кривую, которая будет служить направляющей.

Рис. 5.1.1.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Подтип With reference surface (С опорной поверхностью)

Рис. 5.1.1.3. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования явно заданный профиль и направляющую кривую. Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Направляющая кривая пересекает текущую плоскость в точке   А. Опорная поверхность Ω (плоскость) пересекает её по прямой m. Угол между координатными осями профиля и прямой m определяет положение профиля относительно опорной поверхности.

26


Рис. 5.1.1.4. Заметающая поверхность. В области моделирования подписаны: Profile (Профиль), Guide curve (Направляющая кривая), Sweep start plane (Начальная плоскость поверхности), Sweep end plane (Конечная плоскость поверхности), Sweep profile plane (Плоскость профиля поверхности) и Default reference plane (Опорная плоскость по умолчанию). По умолчанию для опорной плоскости используется срединная плоскость направляющей кривой.

Уже после указания двух кривых можно предварительно оценить результирующую поверхность. Для этого щёлкните на ставшей доступной кнопке Preview (Предпросмотр). Результат может выглядеть так как на рис. 5.1.1.4. Для настройки положения профиля Вы можете выбрать опорную поверхность. Для этого убедитесь что поле Surface (Поверхность) активно, то есть подсвечено синим цветом и в области моделирования или в дереве проекта выберите одну из существующих поверхностей, относительно которой можно задать угол поворота профиля. Вы не можете выбрать произвольную поверхность в качестве опорной. Она должна пересекать текущую плоскость заметающей поверхности, чтобы программа могла определить значение угла (Angle на рисунке 5.1.1.3). Если Вы не выбирали опорную поверхность, то по умолчанию ею является срединная плоскость (mean plane) направляющей кривой. Если же Вы хотите отменить выбор, щёлкните в поле Surface (Поверхность) правой кнопкой мыши и из контекстного меню выберите команду Clear Selection (Очистить выделение).

27


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Угол положения профиля относительно опорной поверхности можно задать в поле со счётчиком Angle (Угол). Если воспользоваться кнопкой Law... (Закон), то значение угла можно изменять по одному из доступных законов (рис. 5.1.1.6): •

Constant (Постоянная величина). Необходимо задать только одно значение. Вдоль всей направляющей кривой значение угла не изменяется.

Linear (Линейный). Этот закон представляет собой прямую линию, соединяющую значения, обозначенные как Start value (Начальное значение) и End value (Конечное значение).

S type (S-тип). Закон в виде S-образной кривой, соединяющей два заданных значения.

Advanced (Дополнительный). Этот тип позволяет Вам выбрать созданный пользователем закон. Закон может быть создан с помощью команды Creating Laws (Создание законов), которая имеется в рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм).

Рис. 5.1.1.5. В качестве опорной поверхности выбрана плоскость zx, угол поворота задан равным 300. Оранжевой стрелкой отмечено текущее решение. Всего доступно четыре решения, любое из которых можно выбрать щёлкая на голубых стрелках.

28

Рис.

5.1.1.6.

Диалоговое окно Law (Определение закона)

Definition


В окне Law Definition (Определение закона) (рис.  5.1.1.6) поле Law element (Элемент-закон) позволяет в дереве проекта указать ранее созданный закон. Переключатель Inverse law (Обратный закон) позволяет зеркально отразить кривую закона. Заданный угол можно расположить в одном из четырёх квадрантов координатной плоскости, то есть существует четыре решения. Чтобы перейти от одного решения к другому, можно воспользоваться кнопками Previous (Предыдущее), Next (Следующее) или счётчиком рядом с меткой Angular sector (Угловой сектор) (рис. 5.1.1.2). Или же, можно выбрать нужное решение щелчком на одной из голубых стрелок в области моделирования. Оранжевая стрелка показывает положение выбранного решения (рис. 5.1.1.5). Вышеперечисленных параметров достаточно для создания заметающей поверхности, однако, для расширения возможностей её настройки в диалоговом окне Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.1.2) существует группа параметров Optional elements (Дополнительные элементы).

Группа Optional elements (Дополнительные элементы) Переключатель Projection of the guide curve as spine (В качестве центральной линии использовать проекцию направляющей кривой). Если включить этот переключатель, то направляющая кривая будет проецироваться на опорную поверхность (выбранную в поле Surface (Поверхность)) и эта спроецированная кривая будет использоваться в качестве центральной линии (spine). Поле Spine (Центральная линия) позволяет явно задать кривую, которая будет использоваться в качестве центральной линии. По умолчанию центральной линией является направляющая кривая (guide curve). Если переключатель Projection of the guide curve as spine (В качестве центральной линии использовать проекцию направляющей кривой) включен, то это поле недоступно. Поля Relimiter 1 (Ограничитель 1) и Relimiter 2 (Ограничитель 2) позволяют ограничить область заметания точками или плоскостями, то есть в этих полях должны быть выбраны либо точки, либо плоскости. Если задать только один ограничитель, то можно указать направление заметания по отношению к нему. Если в качестве направляющей кривой или центральной линии используется замкнутая кривая, то в качестве ограничителей рекомендуется задавать точки, поскольку плоскость будет пересекать

Рис. 5.1.1.7. Контекстное меню поля Relimiter 1(2) (Ограничи-тель 1 (2))

29


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA замкнутую кривую как минимум в двух точках, что может привести к непредсказуемым результатам. Создайте ограничитель в виде точки на направляющей кривой. Щёлкните правой кнопкой мыши в поле Relimiter 1 (Ограничитель 1) и из контекстного меню выберите команду Create Point (Создать точку) (рис. 5.1.1.7). Отобразится диалоговое окно Point definition (Определение точки). В нём, из раскрывающегося списка Point type (Тип точки) выберите элемент On curve (На кривой). В поле Curve  (Кривая) выберите направляющую кривую, в качестве способа создания точки выберите Distance on curve (Расстояние вдоль кривой), задайте в поле со счётчиком Lengrth (Длина) какую-нибудь длину, выберите способ расчёта расстояния (Geodesic (Геодезическое) или Euclidean (Евклидовское)) и в группе Reference (Относительно) оставьте точку по умолчанию. Щёлкните на кнопке Ok. Точка будет создана на направляющей кривой и одновременно занесена в поле Relimiter 1 (Ограничитель 1). Рис. 5.1.1.8. Диалоговое окно Point definition (Определение точки)

На рис. 5.1.1.8 видно, что направляющая кривая как будто обрезается созданной точкойограничителем и здесь распространение заметающей поверхности прекращается. При необходимости, можно изменить сторону обрезки. Для этого щёлкните на зеленой стрелке. Рис. 5.1.1.9. Использование одного ограничителя при создании заметающей поверхности

В группе Smooth sweeping (Сглаживание заметания) Вы можете включить следующие переключатели:

30

Angular correction (Угловая коррекция). Переключатель используется для сглаживания заметающего движения вдоль опорной поверхности. Сглаживание выполняется для любой неоднородности в котором угловое отклонение меньше чем заданная величина, и поэтому помогает получить заметающую поверхность лучшего качества.

Deviation from guide(s) (Отклонение от направляющей кривой(ых)). Этот переключатель применяется чтобы сгладить отклонение заметающего движения от направляющей кривой или кривых.


В процессе создания или редактирования заметающей поверхности Вы можете получить скрученные области. Это бывает, например, когда профиль, двигаясь вдоль направляющей кривой на крутых поворотах пересекает сам себя. В таком случае поверхность будет состоять из нескольких несостыкованных частей. Для того чтобы избежать этого, предназначена группа параметров Twisted areas management (Управление скрученными областями).

Рис. 5.1.1.10. Заметающая поверхность со скрученными областями. Кривизна направляющей кривой слишком велика для такого заметающего профиля. Зелеными линиями со стрелками (cutter) отсечены области скручивания. Показано также контекстное меню режущего элемента, в котором доступно две команды: Reset to initial position (Сбросить в начальное положение) и Remove twisted areas management (Удалить управление скрученными областями). Последняя команда удаляет режущие элементы и рассчитывает заметающую поверхность снова.

Переключатель Remove cutters on Preview (Удалить режущие элементы при выполнении предпросмотра) позволяет скрывать режущие элементы всякий раз, когда Вы щёлкаете на кнопке Preview (Предпросмотр). Движок Setback (Отступ) позволяет Вам отдалять все режущие элементы от зоны скручивания. Степень отдаления выражается в процентах от длины направляющей кривой и может меняться в диапазоне от 0 до 20%. По умолчанию установлено значение 2%. Также режущие элементы можно двигать вручную за зеленые стрелки. Если такой элемент был сдвинут вручную, то он становится белым и движок Setback (Отступ) перестаёт на него влиять, а переключатель Remove cutters on Preview (Удалить режущие элементы при выполнении предпросмотра) автоматически отключается. Вернуть режущий элемент на место по умолчанию можно командой Reset to initial position (Вернуть в положение по умолчанию), которая доступна из его контекстного меню. При включении переключателя Fill twisted areas (Заполнить скрученные области) в скрученных зонах будет построена геометрически корректная заметающая поверхность. Этот переключатель включен по умолчанию. Если всё-таки некоторые скрученные области остались незаполненными, попробуйте их увеличить смещением режущих элементов вручную или с помощью движка Setback (Отступ).

31


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.1.1.11. Переключатель Fill twisted areas (Заполнить скрученные области) выключен. Заметающая поверхность состоит из несвязанных кусков.

Если Вы измените профиль или кривизну направляющей кривой и после нажатия кнопки Preview (Предпросмотр) заметающая поверхность будет построена без скрученных областей, то Вы можете из контекстного меню любого режущего элемента (cutter) выбрать команду Remove twisted areas management (Удалить управление скрученными областями) и работать с заметающей поверхностью без алгоритмов исправления скрученных областей. Переключатель Compute C0 vertices as twisted areas (Рассчитывать С0 вершины как скрученные области) при включении затавляет программу рассматривать участки направляющей кривой, непрерывные в точке рассматривать как скрученные области. По умолчанию этот переключатель включен. Если при этом выключен переключатель Fill twisted areas (Заполнить скрученные области), то участки кривой с непрерывностью в точке (С0) будут вырезаны режущими элементами, которые расположатся в соответствии с положением движка Setback (Отступ). Из раскрывающегося списка Connection strategy (Алгоритм сопряжения) можно выбрать способ расчёта заполнения скрученных областей. Он доступен только если переключатель Fill twisted areas (Заполнить скрученные области) включен. Возможны следующие варианты: •

Automatic (Автоматически): В этом случае автоматически выбирается наиболее подходящий алгоритм в зависимости от особенностей геометрических элементов, участвующих в построении.

Standard (Стандартный): Этот алгоритм старается сохранить профиль заметающей поверхности.

Similar to guide (Подобно направляющей кривой): В этом случае сохраняется непрерывность в точке.

32


Кнопка Add cutter (Добавить режущий элемент) как понятно из названия, даёт возможность добавить области, рассматриваемые как скрученные в любое указанное место направляющей кривой. Её можно использовать если необходимо получить заметающую поверхность из нескольких частей, например, для стыковки её с другими элементами. В этом случае переключатель Fill twisted areas (Заполнить скрученные области) должен быть выключен. Ниже группы Optional elements (Дополнительные элементы) расположен переключатель Canonical portion detection (Определение канонических участков). Он служит для автоматического расчёта чистых форм, таких как цилиндры, конусы и сферы. Кроме того, он может автоматически обнаруживать плоские участки, если они существуют в заметающей поверхности. Эти участки могут быть использованы в качестве опорных поверхностей других элементов. Возможность исправления скрученных областей доступна почти для всех видов заметающих поверхностей. Исключение составляют два подтипа заметающей поверхности с неявно заданным линейным профилем (With tangency surface (С касательной поверхностью) и With two tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями)) и один подтип заметающей поверхности с круговым профилем (One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность)). Пример. Бочарный свод Форма нижней поверхности бочарного свода (рис. 5.1.1.12) образуется при движении одной дуги или коробовой1 кривой вдоль другой дуги или коробовой кривой. То есть, в данном случае мы имеем классический пример заметающей поверхности. Построим внутреннюю поверхность свода, перекрывающего помещение размером 3 х 6 м. Формообразующие кривые так, как они выглядят на щековых2 стенах, показаны на рис. 5.1.1.13.

Рис. 5.1.1.12. Бочарный свод. Направляющая кривая – дуга, заметающий профиль – коробовая кривая. 1. Коробовая кривая – линия, состоящая из нескольких дуг, касательных друг другу в точках соединения. 2. Щековая стена – стена помещения, не воспринимающая распор свода.

33


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.1.1.13. Формообразующие кривые бочарного свода.

Создание эскизов. Перейдите в рабочее пространство Sketcher (Эскизирование) через меню Start (Начало) -> Mechanical Design (Проектирование изделий). Щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx. На панели инструментов Profile (Профиль) найдите кнопку Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам начиная с её конечных точек) (рис. 5.1.1.14) и нарисуйте произвольную дугу. Далее с помощью инструментов Constraints (Ограничения) и Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) добейтесь того, чтобы эскиз выглядел так как на рис. 5.1.1.15. Полностью определенный эскиз должен быть зеленого цвета. Основное правило при создании любого эскиза: максимум связей, минимум размеров. При создании этого эскиза были использованы следующие ограничения:

Рис. 5.1.1.14. Инструмент Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам начиная с её конечных точек).

Distance (Расстояние). Задано расстояние между пятами дуги. Задано расстояние между горизонтальной осью системы координат и вершиной дуги.

Coincidence (Совпадение).  Одна из пят дуги совпадает с горизонтальной осью начала координат.

Symmetry (Симметрия). Пяты дуги симметричны относительно вертикальной оси системы координат.

После назначения указанных связей эскиз становится зеленым.

Чтобы завершить работу с эскизом, щёлкните на кнопке Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch 1. Действуя аналогично, на плоскости yz создайте эскиз коробовой кривой, которая будет заметающим профилем. После этого дереве проекта появится элемент Sketch 2. Созданный эскиз должен быть похож на то, что представлено на рис. 5.1.1.16. При желании, элементы дерева проекта

34


Рис. 5.1.1.15. Профиль на длинной щековой стене. Будущая направляющая кривая.

Рис. 5.1.1.16. Профиль на короткой щековой стене. Будущий заметающий профиль.

можно переименовывать. Для этого щёлкните правой кнопкой мыши на нужном элементе и из контекстного меню выберите команду Properties (Свойства). В появившемся одноимённом диалоговом окне перейдите на закладку Feature Properties (Свойства элемента) и в поле Feature Name (Название элемента) введите любое слово, желательно осмысленное, чтобы в дальнейшем можно было понять что это за элемент. Создание заметающей поверхности. Перейдите в рабочее пространство модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) и найдите на панели инструментов Surfaces (Поверхности) кнопку Sweep (Заметающая поверхность). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.1.2). Из списка Subtype (Подтип) выберите элемент With reference surface (С опорной поверхностью). В поле Profile (Профиль) выберите дугу (элемент Sketch 2), в поле Guide curve (Направляющая кривая) выберите коробовую кривую (элемент Sketch 1). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр). То, что должно получиться показано на рис. 5.1.1.17.

35


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.1.1.17. Предварительно построенная заметающая поверхность

Как было указано выше, в качестве центральной линии (spine) по умолчанию используется направляющая кривая. Поэтому на рис. 5.1.1.17 короткие стороны свода не вертикальны, как это требуется, а расположены в плоскостях, перпендикулярных направляющей кривой. Чтобы исправить это, необходимо явно задать центральную линию. Для этого можно в качестве центральной линии выбрать координатную ось, идущую вдоль длинной стороны свода. Щёлкните правой кнопкой мыши в поле Spine (Центральная линия) и выберите из контекстного меню команду X Axis (ось X). Снова щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис. 5.1.1.18).

Рис. 5.1.1.18. Вид после замены центральной линии. Так как центральной линией теперь является ось Х, то заметающий профиль располагается в плоскостях, перпендикулярных ей, то есть в плоскостях, параллельных координатной плоскости yz.

36


Позиционирование профиля. Иногда необходимо располагать формообразующие профили относительно друг друга определенным образом. Для выполнения этой задачи существует группа параметров Positioning parameters (Параметры позиционирования) (рис. 5.1.1.19), которая находится в нижней части окна Swepr Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Включение переключателя Position profile (Положение профиля) даёт возможность начать манипулировать им. Если Вы захотите вернуть профиль в исходное состояние, то достаточно выключить  этот переключатель и щёлкнуть на кнопке Preview (Предпросмотр). После включения переключателя Position profile (Положение профиля) становится доступной кнопка Show parameters (Показать параметры) и на профиле появляется зеленая система координат. Такая же система отображается и на первой плоскости заметающей поверхности. Вы можете изменять положение профиля либо двигая систему координат первой плоскости, либо задавая различные значения параметров в диалоговом окне. Группа параметров Origin in the first sweep plane (Начало координат в первой плоскости заметающей поверхности) позволяет задать её положение либо по координатам: переключатель Origin coordinates (Координаты начала координат) и счётчики X (координата х) и Y (координата y), либо непосредственным указанием точки начала координат: переключатель Origin selection (Выбор начала системы координат) и поле Point (Точка), в котором необходимо указать точку начала отсчёта. Аналогичная группа параметров Axis in the first sweep plane (Оси системы координат в первой плоскости заметающей поверхности) позволяе�� задать ориентацию осей системы координат.

Рис.

5.1.1.19. Группа Positioning parameters (Параметры позиционирования)

Здесь Вы можете назначить угол поворота осей, включив переключатель Rotation angle (Угол поворота) и задав значение с помощью счётчика. Если Вы включите переключатель First axis selection (Выбор первой оси), то направление оси можно будет выбрать в поле Direction (Направление). Переключатели X-axis inverted (Ось Х в обратную сторону) и Y-axis inverted (Ось Y в обратную сторону) служат для изменения направление соответствующих осей.

37


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Группа параметров Anchor elements on the profile (Элементы привязки на профиле) предназначена для привязки системы координат к профилю. Для этого в поле Point (Точка) Вы можете выбрать точку, которая будет совпадать с началом координат, а поле X axis direction (Направление оси X) Вы можете задать направление, которое будет совпадать с направлением оси X системы координат. Пример. Ствол витой колонны В этом примере мы рассмотрим построение ствола витой колонны (рис 5.1.1.20). Получив модель колонны в поверхностях, в CATIA можно создать управляющую программу для токарного станка с ЧПУ и изготовить её точением. Огибающая поверхности витой колонны в данном случае представляет собой цилиндр. Такая форма подходит для балясин, мебели и т.п. небольших предметов. Если же речь идёт об архитектуре, то тут потребуется более сложное построение, поскольку огибающая витой колонны в этом случае должна иметь энтазис.

Рис. 5.1.1.20. Ствол витой колонны. Направляющая кривая  –  прямая линия, заметающий профиль – коробовая кривая из двух дуг.

Создание кривых. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx. На панели инструментов Profile (Профиль) найдите кнопку Line (Линия) и нарисуйте вертикальную линию. С помощью инструмента Constraints (Ограничения) задайте ей длину равной 3600 мм (высота колонны) . Готовый эскиз представлен на рис. 5.1.1.21. Полностью определенный эскиз должен быть зеленого цвета. Снова щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и снова выберите в качестве опорной плоскость zx. На панели инструментов Profile (Профиль) найдите инструмент Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам начиная с её конечных точек) и создайте эскиз, изображенный на рис. 5.1.1.22. Размер 180 – радиус колонны. Если предположить, что ствол впоследствии будет увенчан коринфской капителью, то его радиус как раз

38


должен быть 1/20 от высоты, то есть 180 = 3600 / 20. Размер 400 на рис. 5.1.1.22 определяет число оборотов витой колонны. Чтобы профиль не пересекал сам себя, он за один оборот должен подняться на 400 мм. В высоте, равной 3600 мм получается 3600 / 400 = 9 оборотов. Значит при прохождении вдоль направляющей кривой профиль должен повернуться на 3600 х 9 = 32400. Если Вы хотите увеличить число витков колонны, необходимо уменьшить размер 400.

Рис. 5.1.1.21. Эскиз направляющей кривой

Рис. 5.1.1.22. Эскиз заметающего профиля

Создание заметающей поверхности. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) найдите на панели инструментов Surfaces (Поверхности) кнопку Sweep (Заметающая поверхность). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.1.2). Из списка Subtype (Подтип) выберите элемент With reference surface (С опорной поверхностью). В поле Profile (Профиль) выберите коробовую кривую, в поле Guide curve (Направляющая кривая) выберите прямую линию. В поле Surface (Опорная поверхность) щёлкните правой кнопкой и из контекстного меню выберите элемент YZ Plane (Плоскость yz). Также Вы можете выбрать эту плоскость в дереве проекта или в области моделирования. С равным успехом мы могли бы выбрать и плоскость zx. Важно чтобы выбранная плоскость содержала направляющую кривую, вокруг которой будет вращаться заметающий профиль.

39


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA После выбора опорной поверхности становится доступным поле Angle (Угол). Поскольку профиль должен вращаться вокруг направляющей кривой, то угол должен быть переменным. Щёлкните на кнопке Law (Закон) и в появившемся диалоговом окне выберите тип закона Linear (Линейный). В полях Start value (Начальное значение) и End value (Конечное значение) задайте соответственно значения 00 и 32400. Последнее значение мы рассчитали ранее. Закройте окно Law Definition (Определение закона) и щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр). То, что должно получиться показано на рис. 5.1.1.23. Если Вы хотите отредактировать уже созданные эскизы, просто дважды щёлкните на нужном из них в дереве проекта или в области моделирования.

Рис. 5.1.1.23. Поверхность витой колонны, полученная движением профиля вдоль прямой линии с одновременным изменением угла между плоскостью профиля и опорной поверхностью.

Скрывать ненужные объекты можно, щёлкнув на них правой кнопкой мыши в дереве проекта или в области моделирования и выбрав из контекстного меню команду Hide/Show (Скрыть/Показать). Кроме того, чтобы найти скрытый элемент, Вы можете переключиться в пространство скрытых элементов (кнопка Swap visible space (Сменить видимое пространство)) и в нём воспользоваться командой Hide/Show (Скрыть/Показать). По умолчанию рабочее пространство в CATIA отображается в ортографическом режиме. Для более естественного отображения предметов больших размеров можно включить перспективу. Для этого из меню View (Вид) выберите команду Render Style (Стиль визуализации) и далее в меню второго уровня поставьте галочку напротив элемента Perspective (Перспектива).

40


Пример. Элемент каркаса купола В следующем примере мы рассмотрим создание элемента каркаса сферического купола. В общем случае, купол может быть любой формы, кроме того, это может быть и не купол, а фюзеляж или корпус судна. Принцип работы от этого не меняется.

Рис. 5.1.1.24. Прямоугольный профиль, двигаясь по поверхности купола сохраняет заданную ориентацию относительно неё, то есть всё время лежит на поверхности.

Создание поверхности купола. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx. Создайте эскиз как показано на рис 5.1.1.26. Выйдите из режима эскизирования и на панели инструментов Surfaces (Поверхности) найдите кнопку Revolve (Вращать) (рис. 5.1.1.25).

Рис. 5.1.1.26. Кнопка Revolve (Вращать)

После вызова команды Revolve (Вращать) появляется диалоговое окно Revolution Surface Definition (Определение поверхности вращения). В поле Profile (Профиль)

41


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA выберите только со созданный эскиз, в поле Revolution axis (Ось вращения) щёлкните правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню элемент Z Axis (Ось z). В группе Angular Limits (Угловые пределы) в полях со счётчиками Angle 1 (Угол 1) и Angle 1 (Угол 2) задайте соответственно значения 00 и 3600 так как нам нужно сделать полный оборот. Можно задать значения в обратном порядке. Важно чтобы сумма углов была равна 3600, то есть полному обороту. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) и, если результат – это то, что Вы ожидали, закройте окно, щёлкнув на кнопке Ok. Будет создана поверхность купола (рис. 5.1.1.27).

Рис. 5.1.1.26. Профиль для получения купола.

Рис. 5.1.1.27. Процесс создания поверхности вращения

Создание эскизов для заметающей поверхности. Сначала построим направляющую кривую, которая будет лежать на поверхности купола. Для этого на плоскости xy создадим эскиз как на рис. 5.1.1.28. После выхода из эскиза, убедитесь, что Вы находитесь в рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм). На панели инструментов Wireframe (Каркасная геометрия) нажмите на кнопку Projection (Проекция) и в появившемся диалоговом окне Projection Definition (Определение проекции) настройте параметры как показано на рис. 5.1.1.29.

42


Рис. 5.1.1.28. Подготовительный эскиз для создания направляющей кривой.

Рис. 5.1.1.29. Настройка параметров в диалоговом окне Projection Definition (Определение проекции)

Из списка Projection type (Тип проекции) выберите вариант Along a direction (Вдоль направления), в поле Projected (Проектируемое) выберите только что созданный эскиз, в поле Support (Опорная поверхность) выберите поверхность купола, в поле Direction (Направление) щёлкните правой кнопкой и из контекстного меню выберите элемент Z Component (Компонент  z). Остальные параметры оставьте по умолчанию, то есть переключатель Nearest solution (Ближайшее решение) включенным и в группе Smoothing (Сглаживание) переключатель в положении None (Нет). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) и, убедившись что всё правильно, закройте окно, щёлкнув на кнопке Ok. Будет создана направляющая кривая, лежащая на поверхности купола. Создайте эскиз на плоскости xy как показано на рис. 5.1.1.30. Нужный прямоугольник можно нарисовать либо командой Oriented rectangle (Ориентированный прямоугольник), либо командой Profile (Профиль) на панели инструментов с таким же названием. Один из углов прямоугольника сделайте совпадающим с начальной точкой направляющей кривой с Рис. 5.1.1.30. Эскиз профиля помощью инструмента Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) и аналогичным способом сделайте короткую сторону прямоугольника касательной нижнему ребру купола. Выйдите из эскиза.

43


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Создание заметающей поверхности. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) найдите на панели инструментов Surfaces (Поверхности) кнопку Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.1.2). Из списка Subtype (Подтип) выберите элемент With reference surface (С опорной поверхностью). В  поле Profile (Профиль) выберите эскиз с прямоугольником. В поле Guide curve (Направляющая кривая) выберите кривую, идущую по поверхности купола. В поле Surface (Опорная поверхность) выберите поверхность купола и в поле Angle (Угол) оставьте значение 00. В качестве центральной линии (в поле Spine) оставьте направляющую кривую. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) и, если результат – это то, что Вы ожидали, закройте окно, щёлкнув на кнопке Ok. Будет создана заметающая поверхность прямоугольной балки, идущей по поверхности купола. Если в дальнейшем Вам потребуется преобразовать эту поверхность балки в твердотельный элемент, перейдите в рабочее пространство модуля Part Design (Проектирование деталей) группы модулей Mechanical Design (Проектирование изделий), найдите панель инструментов Surface-Based Features (Элементы на базе поверхностей) и на ней щёлкните на кнопке Close Surface (Замкнуть поверхность). В появившемся диалоговом окне, в поле Object to close (Замыкаемый объект) выберите заметающую поверхность балки. Щёлкните на кнопке Ok. Внутреннее пространство заметающей поверхности будет заполнено. Теперь поверхность можно скрыть и в области моделирования останется твердотельный элемент (рис. 5.1.1.31).

Рис. 5.1.1.31 Твердотельный элемент, созданный на базе заметающей поверхности балки.

44


5.1.2. Подтип With two guide curves (С двумя направляющими кривыми) Если для заметающей поверхности предыдущего подтипа требовалось указать только одну направляющую кривую, то в этом случае необходимо задавать их две. Также потребуется задать точки привязки профиля к направляющим кривым. Создадим три плоские кривые – профиль и две направляющие кривые. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной одну из существующих координатных плоскостей, например, zx. Выберите инструмент Spline (Сплайн) и нарисуйте какую-нибудь кривую. Выйдите из эскиза, нажав на кнопку Exit workbench (Выход из рабочего пространства). Аналогичным образом на плоскости xy создайте ещё два эскиза с произвольными кривыми. Имейте в виду, что каждая направляющая кривая должна быть расположена в отдельном эскиза. Таким образом, у нас есть две кривые, лежащие в плоскости xy и одна кривая в плоскости zx (рис. 5.1.2.1). Обратите внимание, что в дереве проекта также появились эти элементы. Их названия по умолчанию были изменены.

Рис. 5.1.2.1. Плоские кривые для создания заметающей поверхности подтипа With two guide curves (С двумя направляющими кривыми)

Убедтитесь, что после выхода из эскиза Вы находитесь в рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм)1, найдите на панели инструментов Surfaces (Поверхности) кнопку Sweep (Заметающая поверхность). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) 1. Пиктограмма текущего рабочего пространства отображается на панели Workbench (Рабочее пространство). По умолчанию она расположена в верхней правой части экрана

45


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA и далее Sweep  (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.2.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.

Рис. 5.1.2.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Подтип With two guide curves (С двумя направляющими кривыми)

Убедитесь что в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) в верхней левой части окна нажата первая, то есть выбрана заметающая поверхность с явно заданным профилем (Eplicit). Из раскрывающегося списка, Subtype (Подтип), расположенного  ниже выберите подтип создаваемой поверхности With two guide curves (С двумя направляющими кривыми). Убедитесь, что поле Profile (Профиль) активно, то есть подсвечено синим. В противном случае, щёлкните в него. Далее в области моделирования или в дереве проекта выберите кривую, которая будет служить профилем, то есть в данном случае эскиз Профиль. Профиль не обязательно должен быть элементом каркасной геометрии. Профилем может служить также ребро существующей поверхности или твердого тела.

Рис. 5.1.2.3. Параметры заметающей поверхности, использую-щей для формообразования явно заданный профиль и две направляющие кривые. Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Направляющие кривые пересекают текущую плоскость в точках А’ и В’. В каждой плоскости заметающей поверхности профиль (profile) изменяется так, чтобы его анкерные точки (А и В) совпали с точками А’ и В’.

46

Перейдите в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) и выберите в области моделирования или в дереве проекта эскиз Направляющая кривая 1. Затем в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите эскиз Направляющая кривая 2. Чтобы поверхность не оказалась скрученной, можно воспользоваться точками привязки (Anchor point). Точки


Рис. 5.1.2.4. Заметающая поверхность с явно заданным профилем подтипа With two guide curves (С двумя направляющими кривыми). Здесь в качестве центральной линии использована первая направляющая кривая (Guide curve1), точки привязки заданы явно.

привязки задаются на заметающем профиле. Их смысл в том, что профиль будет изменен так, что через эти точки в процессе заметания всегда будут проходить направляющие кривые (рис. 5.1.2.3). Из списка Anchoring type (Тип привязки) Вы можете выбрать один из двух возможных вариантов: Two point (Две точки) или Point and direction (Точка и направление). В случае, если Вы выбрали вариант Two point (Две точки) и если Ваш профиль незамкнут, то по умолчанию в качестве точек привязки используются конечные точки профиля. Однако, Вы можете создать на профиле точку в любом месте и использовать её как точку привязки. Для создания точки можно воспользоваться контекстным меню, которое вызывается щелчком правой кнопкой мыши в полях Anchor point 1 (Точка привязки 1) или Anchor point 2 (Точка привязки 2). Через первую точку привязки будет проходить первая направляющая кривая, через вторую – вторая. Если Вы явно не указывали точки привязки, то вместо выбранных объектов присутствует надпись Computed (Рассчитана) и в качестве первой точки привязки используется точка пересечения первой направляющей кривой с плоскостью профиля (если он плоский), а в качестве второй точки привязки используется точка пересечения второй направляющей кривой и плоскости, нормальной к центральной линии и проходящей через первую точку привязки.

47


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.1.2.5. При построении этой заметающей поверхности в качестве центральной линии использована ось  y. Направляющие кривые соединены в конечной точке, что даёт возможность плавно свести поверхность на нет.

Поскольку результат автоматического расчёта точек привязки не всегда удовлетворителен, то рекомендуется задавать точки приязки явно.

Выберите вариант Two point (Две точки) и в качестве точек привязки задайте конечные точки профиля. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис. 5.1.2.4). В варианте Point and direction (Точка и направление) необходимо указывать точку привязки и направление. Через точку привязки пройдёт первая направляющая кривая, направление же определяет положение профиля: в каждой плоскости заметающей поверхности профиль вращается вокруг точки привязки так, что заданное направление привязки (связанное с этим профилем) всё время указывает на точку пересечения второй направляющей кривой с плоскостью профиля. Если Вы явно не задавали точку и направление, то вместо выбранных объектов в полях Anchor point 1 (Точка привязки 1) и Anchor direction (Направление привязки) присутствует надпись Computed (Рассчитана) и в качестве первой точки привязки используется точка пересечения первой направляющей кривой с плоскостью профиля (если он плоский), а направление определяется прямой проходящей через точку привязки 1 и точку привязки 2. Последняя рассчитывается так же как и в случае Two point (Две точки). Использование точек привязки даёт интересную возможность формообразования. Если Вы подправите направляющие кривые так, чтобы они соединились в одной из конечных точек, то можно получить поверхности такого типа, как показано на рис 5.1.2.5.

48


Пример. Капот старого автомобиля В данном примере мы рассмотрим формообразование капота автомобиля 40-50х годов. Мы не будем задавать конкретные размеры в эскизах, поскольку здесь важна форма, а не её размер.

Рис. 5.1.2.6. Форма капота получена с помощью профиля, связанного с двумя симметричными направляющими кривыми

Создание эскизов. Чтобы получить первую направляющую кривую, на плоскости xy создайте эскиз как показано на рис. 5.1.2.7. Для назначения ограничений Coincidence (совпадение) и Tangency (касательность) воспользуйтесь кнопкой Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне). После выхода из эскиза, убедитесь, что Вы находитесь в рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм). В дереве проекта появится новый элемент – созданный Вами эскиз. Щёлкните на нём правой кнопкой мыши и, выбрав команду Properties (Свойства) в появившемся диалоговом окне перейдите на закладку Feature Properties (Свойства элемента) и в поле Feature Name (Название элемента) переименуйте эскиз в “Направляющая кривая“.

Рис. 5.1.2.7. Эскиз первой направляющей кривой

Поскольку направляющие кривые должны быть симметричными, то для построения второй кривой воспользуйтесь командной Symmetry (Симметрия), расположенной на панели инструментов Operations (Операции) (рис. 5.1.2.8).

49


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.1.2.9. Диалоговое окно Symmetry Definition (Определение симметрии)

Рис. 5.1.2.8. Панель инструментов (Операции)

Operations

В появившемся диалоговом окне Symmetry Definition (Определение симметрии) (рис. 5.1.2.9) в качестве отражаемого элемента выберите эскиз Направляющая кривая 1, а в качестве плоскости отражения укажите координатную плоскость yz. Назначение кнопки Hide/Show initial element (Скрыть/показать исходный элемент) понятно из её названия. Вы также можете выбрать отражаемый элемент и до щелчка на кнопке Symmetry (Симметрия). Результат останется прежним. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат, и на кнопке Ok, если результат Вас устраивает. В дереве проекта появится новый элемент – Symmetry 1. Переименуйте его в Направляющая кривая 2. Таким образом, у нас есть две направляющие кривые.

Рис. 5.1.2.10. Диалоговое окно Spline Definition (Определение сплайна)

50

Заметающий профиль нужно нарисовать в плоскости zx поскольку он должен быть перпендикулярен направляющим кривым. С помощью команду Spline (Сплайн) нарисуйте половину профиля. Чтобы сплайн был как можно более гладким, он должен содержать минимальное


количество вершин. В данном случае достаточно двух. Чтобы изменить направление касательных в вершинах сплайна, дважды щёлкните на нём левой кнопкой мыши. Отобразится диалоговое окно Spline Definition (Определение сплайна) (рис. 5.1.2.10). В этом диалоговом окне есть список вершин сплайна и возможность настройки каждой вершины. Чтобы задать направление касательности в вершине, выберите её из списка в верхней части окна и включите переключатель Tangency (Касание). Кривизну сплайна в текущей точке можно изменить, включив переключатель Curvature Radius (Радиус кривизны) и задав значение в счётчике, расположенном рядом. Также имеется возможность удаления неконечных вершин (кнопка Remove Point (Удалить точку)) и замыкания сплайна (кнопка Close Spline (Замкнуть сплайн)). Группа переключателей, расположенная ниже списка точек позволяет Рис. 5.1.2.11. Половина профиля. В вершинах включена добавлять точку после текущей (Add Point касательная After), добавлять точку перед текущей (Add Point Before) и заменять точку (Replace Point). Добавление и замена точек происходит с помощью курсора мыши. Текущая точка в области моделирования подсвечивается оранжевым цветом. Включите переключатель Tangency (Касание) для обеих вершин. Около каждой из них появится изображение касательной в виде белой стрелки. Чтобы было удобно манипулировать направлением касательной, выберите инструмент Axis (Ось) и нарисуйте две оси, идущие от конечных точек сплайна. После этого, свяжите каждую ось с соответствующей касательной связью Parallelism (Параллельность) или Coincidence (Совпадение). Передвиньте оси мышью так, чтобы сплайн был похож на то, что изображено на рис. 5.1.2.11. Обратите внимание, что правая вершина сплайна совпадает с вертикальной осью текущей системы координат. Чтобы создать вторую половину профиля, воспользуйтесь командной Mirror (Зеркальное отражение). Вы можете сначала выбрать отражаемый объект, а потом вызвать эту команду и указать ось отражения (в данном случае это ось V). Или же, можно, убедившись, что ничего не выделено, вызвать команду Mirror (Зеркальное отражение) и затем

Рис. 5.1.2.12. Заметающий профиль

51


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA указать отражаемый объект, а потом ось отражения. После отражения скруглите острую вершину профиля. Для этого на панели инструментов Operation (Операции) щёлкните на кнопке Corner (Угол) и укажите два объекта, которые нужно сопрячь. Результат изображен на рис. 5.1.2.12. Создание заметающей поверхности. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм), на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.2.2). Убедитесь что в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) в верхней левой части окна нажата первая кнопка, то есть заметающая поверхность с явно заданным профилем (Eplicit). Из раскрывающегося списка, Subtype (Подтип), расположенного  ниже, выберите подтип With two guide curves (С двумя направляющими кривыми). В поле Profile (Профиль) выберите эскиз Профиль, в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите эскиз Направляющая кривая 1, в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите эскиз Направляющая кривая 2. Щёлкните правой кнопкой мыши в поле Spine (Центральная линия) и из контекстного меню выберите элемент Y Axis (Ось y). Поскольку нарисованный профиль оказался немного уже расстояния между конечными точками направляющих кривых, то здесь необходимо выполнить его подгонку. Из списка Anchor-

Рис. 5.1.2.13. Результирующая заметающая поверхность. Выбраны направляющие кривые, профиль, на профиле заданы точки привязки, в качестве центральной линии выбрана ось y общей системы координат

52


ing  type (Тип привязки) выберите вариант Two point (Две точки) и в поле Anchor point 1 (Точка привязки 1) укажите одну конечную точку профиля, а в поле Anchor point 2 (Точка привязки 2) – другую. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. Пример. Поверхность листка Иногда возникает необходимость моделировать резьбу по дереву для изготовления её на станках с ЧПУ. Здесь мы рассмотрим построение поверхности листочка. Размеры листка не имеют значения.

Рис. 5.1.2.14. Поверхность листочка. Направляющими служат трёхмерные кривые созданные в модуле FreeStyle (Поверхности в свободном стиле)

Создание эскизов. Перейдите в рабочее пространство модуля FreeStyle (Поверхности в свободном стиле) и на панели инструментов Curve Creation (Создание кривых) щёлкните на кнопке 3D Curve (Трёхмерная кривая). Обратите внимание на систему координат, которая висит в верхнем правом углу. Она называется компасом и может использоваться для перемещения и поворота модели в пространстве. Щёлкните на ней правой кнопкой мыши и из контекстного меню выберите команду Lock Privileged Plane Orientation Parallel to Screen (Закрепить ориентацию привилегированной плоскости параллельно экрану). Поскольку мы будем рисовать в трёхмерном пространстве, то программе нужно знать, где ставить точки при щелчках мыши. При включении этого режима рисование будет производиться в плоскости, параллельной экрану. Если мы изменим положение и ориентацию модели, то

53


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA плоскость рисования всё равно останется параллельной экрану, но уже в другом положении относительно модели. Если не включить этот режим, то мы с помощью инструмента 3D Curve (Трёхмерная кривая) сможем нарисовать только плоскую кривую. После вызова команды 3D Curve (Трёхмерная кривая) появляется одноимённое диалоговое окно (рис. 5.1.2.15). В нём Вы можете выбрать способ создания кривой из раскрывающегося списка Creation type (Тип создания). Возможны варианты Through points (Через точки), который мы и выберем, Control points (Управляющие точки) и Near points (Ближайшие точки). Включите на панели инструментов Quick view (Быстрый вид) вид сверху (кнопка Top View (Вид сверху)) и сделайте несколько щелчков чтобы получить кривую как на рис. 5.1.2.16.

Рис.

5.1.2.15.

Диалоговое окно для трёхмерных кривых

создания

Рис. 5.1.2.16. Первая трёхмерная направляющая кривая и панель инструментов Quick view (Быстрый вид). Около одной их точек видны стрелки, за которые её можно перемещать

Если Вы наведёте мышь на одну из точек, то около неё появятся стрелочки, за которые можно перемещать точку. Если вы хотите изменить направление касательной или кривизну кривой в данной точке, то необходимо щёлкнуть на ней правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрать команду Impose tangency (Наложить ограничение касательности) (рис 5.1.2.17). Если Вас не устраивает кривизна кривой в точке, то из контекстного меню можно выбрать команду Impose curvature (Наложить ограничение кривизны). Кроме того, можно удалять и добавлять необходимые точки. Это можно делать через диалоговое окно (рис. 5.1.2.15, группа Points handling (Управление точками)) или через контекстное меню.

54


Только что мы нарисовали плоскую кривую. Чтобы сделать её трёхмерной, перейдите на вид спереди (кнопка Front view) и подвигайте точки вверх-вниз как Вам будет угодно. Аналогично создайте вторую кривую, только в этом случае необходимо проследить чтобы начальная и конечная точки обеих кривых совпадали. В целом, результат должен выглядеть как на рис. 5.1.2.18. После завершения создания направляющих кривых, нарисуйте профиль на плоскости, перпендикулярной средней жилке листа. Вы можете нарисовать его дугой или сплайном или же трёхмерной кривой. Это не имеет значения. После всех операций мы должны получить следующий набор кривых (рис 5.1.2.19).

Рис. 5.1.2.17. Включен режим изменения направления касательной. Отображается значение кривизны кривой в точке, которое тоже можно менять.

Рис. 5.1.2.18. Две трёхмерные кривые. Вид сверху (слева) и спереди (справа)

Создание заметающей поверхности. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.1.2.2). Рис. 5.1.2.19. Набор кривых для создания заметающей поверхности листика

Убедитесь что в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) в верхней левой части окна нажата первая кнопка, то есть выбрана заметающая поверхность с явно заданным профилем (Eplicit). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного  ниже, выберите элемент With two guide curves (С двумя направляющими кривыми). В поле Profile (Профиль) выберите эскиз с профилем листа, в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите одну трёхмерную кривую, в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите вторую трёхмерную кривую. Щёлкните

55


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA правой кнопкой мыши в поле Spine (Центральная линия) и из контекстного меню выберите координатную ось, идущую вдоль листа. Чтобы нарисованный профиль был связан с направляющими кривыми, из списка Anchoring type (Тип привязки) выберите вариант Two point (Две точки) и в поле Anchor point 1 (Точка привязки 1) укажите одну конечную точку профиля, а в поле Anchor point 2 (Точка привязки 2) – другую. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис.  5.1.2.20) и, если получилось то что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok.

Рис. 5.1.2.20. Результирующая заметающая поверхность. Выбраны направляющие кривые, профиль, на профиле заданы точки привязки, в качестве центральной линии выбрана ось общей системы координат, идущая вдоль жилки листа

5.1.3. Подтип With pulling direction (С направлением натяжения) Для построения заметающих поверхностей этого подтипа требуется задавать заметающий профиль, направляющую кривую и направление натяжения. В целом этот вариант очень схож с подтипом With reference surface (С опорной поверхностью), но здесь в качестве опорной поверхности задаётся плоскость. Направление натяжения совпадает с нормалью этой плоскости. Остальные параметры (группа Optional elements (Дополнительные элементы)) имеют тот же смысл что и ранее. Они описаны выше в разделе 5.1.1. В связи с этим, мы не будем здесь подробно останавливаться на этом подтипе.

56


5.2. Заметающие поверхности с неявно заданным прямолинейным профилем Все заметающие поверхности с неявно заданным прямолинейным профилем получаются путём движения отрезка прямой вдоль того или иного пути. Подтипы различаются ограничениями, накладываемыми на этот профиль и видом элемента, задающего направление движения. Такого рода поверхности известны также под названием линейчатых. В CATIA представлены несколько подтипов таких поверхностей: • • • • • • •

Two limits (Две ограничивающие кривые) Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия) With reference surface (С опорной поверхностью) With reference curve (С опорной кривой) With tangency surface (С касательной поверхностью) With draft direction (С направлением уклона) With two tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями)

Каждый подтип требует определенного набора исходных данных. Как правило, название подтипа подсказывает, какие исходные данные потребуются для определения заметающей поверхности.

5.2.1. Подтип Two limits (Две ограничивающие кривые) В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.1.1). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В левой верхней части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two limits (Две ограничивающие кривые).

57


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.2.1.1. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Подтип Two limits (Две ограничивающие кривые)

Рис. 5.2.1.2. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования неявно заданный линейный профиль и две направляющие кривые (guide curve). Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Направляющие кривые пересекают текущую плоскость в точках А и В. В каждой плоскости заметающей поверхности профиль является прямой, соединяющей точки А и В. Параметры Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) регулируют длину профиля.

Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) предназначено для указания первой направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) предназначено для задания второй направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Кривые не обязательно должны быть эскизами. Ими также могут быть ребра существующих поверхностей или тел. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Но здесь есть небольшое отличие – присутствие двух полей ввода со счётчиками и кнопками Law (Закон): Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) . Эти элeменты предназначены для регулирования отступов края заметающей поверхности от соответствующих направляющих

58


кривых (рис. 5.2.1.2). Значения отступов могут быть постоянными или изменяющимися по заданному закону. Кроме того, в группе Optional elements (Дополнительные элементы) присутствует переключатель Second curve as middle curve (Вторая кривая как срединная линия). При его включении заметающий профиль увеличится в длине так, что его средняя точка попадёт на вторую направляющую кривую, поля Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) станут скрытыми и фактически, мы будем иметь заметающую поверхность подтипа Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия).

Пример. Гиперболический параболоид Эта фигура (рис 5.2.1.3) имеет широкое применение в архитектуре и промышленном производстве. Её название происходит от того факта, что при сечении различными плоскостями получаются параболы, гиперболы или же прямые линии. Последняя особенность и позволяет для её построения использовать заметающую поверхность с профилем в виде отрезка прямой.

Рис. 5.2.1.3. Гиперболический параболоид

Создание направляющих кривых. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx. На панели инструментов Profile (Профиль) щёлкните на кнопке Line (Линия) и нарисуйте прямую как на рис. 5.2.1.4. С помощью команды Constraints (Ограничения) на одноимённой панели инструментов задайте её длину равной 100 мм и угол относительно горизонтальной оси координат равным 450. Выберите начало координат и нарисованную линию и с помощью инструмента Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в

59


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.2.1.4. Эскиз первой направляющей кривой

диалоговом окне), включите тип ограничения Midpoint (Средняя точка) и щёлкните на кнопке Ok. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Найдите на панели инструментов Wireframe (Каркасная геометрия) кнопку Plane (Плоскость). Она позволяет создавать недостающие плоскости, на которых можно размещать эскизы. Для создания эскиза второй направляющей кривой нам потребуется ещё одна плоскость, параллельная плоскости эскиза Sketch.1. После

Рис. 5.2.1.5. Создание плоскости для эскиза второй направляющей кривой

60


щелчка на кнопке Plane (Плоскость) появится диалоговое окно Plane Definition (Определение плоскости) (рис. 5.2.1.5). В этом окне, из списка Plane type (Тип плоскости), выберите элемент Offset from plane (Отступ от плоскости). В поле Reference (Опорный элемент) укажите плоскость, от которой мы будем отступать, то есть плоскость zx. Величину отступа можно задать в поле со счётчиком Offset (Отступ) или назначить, потянув в области моделирования за зелёные стрелки. Щёлкнув на красной стрелке, можно изменить направление отступа. Той же цели служит кнопка Reverse Direction (Обратное направление). Если Вы включите переключатель Repeat object after OK (Повторить объект после нажатия Ok), то сможете создать сразу несколько плоскостей, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Если Вы щёлкните на кнопке �� открытым замком, расположенной в верхнем правом углу окна, то способ создания плоскости не будет изменяться в зависимости от выбранных опорных элементов. Задайте расстояние между плоскостями равным 100 мм и щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Plane.1. На плоскости Plane.1 создайте новый эскиз и нарисуйте в нём такую же прямую линию как в первом эскизе, но наклонённую к осям координат в другую сторону. Выйдите из эскиза. То, что должно получиться изображено на рис. 5.2.1.6. Создание заметающей поверхности. На панели инструментов SurРис. 5.2.1.6. Эскизы направляющих кривых faces (Поверхности) щёлкните для создания поверхности параболического на кнопке Sweep (Заметающая гиперболоида поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.1.1). В левой верхней части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two limits (Две ограничивающие кривые). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите первый эскиз, то есть Sketch.1, в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите второй эскиз, то есть Sketch.2. В качестве центральной линии (поле Spine) выберите вертикальную ось системы координат. Как эксперимент, в полях Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) задайте какиенибудь постоянные или переменные (изменяемые по выбранному закону) значения.

61


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис 5.2.1.7) и, если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok и скройте лишние элементы. При изменении значений параметров заметающей поверхности, она становится красной в области моделирования. Это говорит о том, что то, что Вы там видите не соответствует тому, что будет получено после нажатия кнопки Ok. Чтобы актуализировать изображение в области моделирования, щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр).

Рис. 5.2.1.7. Заметающая поверхность в режиме предпросмотра

Пример. Поверхность рампы многоуровневого паркинга Для построения поверхности рампы зададимся исходными данными. Пусть высота этажа будет 3000 мм, количество этажей – 3, радиус рампы по средней линии 5500 мм, ширина проезжей части рампы 3500 мм.

Рис. 5.2.1.8. Поверхность рампы паркинга

62


Для заметающей поверхности нам потребуется только одна направляющая кривая в виде винтовой линии. В качестве второй направляющей кривой мы будем использовать координатную ось z. Создание направляющей кривой. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Helix (Винтовая линия) на панели Рис. 5.2.1.9. Панель инструментов Wireframe инструментов Wireframe (Элементы (Элементы каркасной геометрии) каркасной геометрии) (рис.  5.2.1.9). Отобразится диалоговое окно Helix Curve Definition (Определение винтовой линии) (рис. 5.2.1.10). В нём щёлкните правой кнопкой мыши в поле Starting Point (Начальная точка) и из контекстного меню выберите команду Create Point (Создать точку). В появившемся диалоговом окне Point Definition (Определение точки) из списка способов создания точек выберите элемент Coordinates (По координатам) и в поля, расположенные ниже, введите координаты начальной точки: x = 5500, y = 0, z = 0. Щёлкните на кнопке Ok чтобы закрыть окно и создать начальную точку. В поле Axis (Ось) диалогового окна Helix Curve Рис. 5.2.1.10. Создание винтовой линии Definition (Определение винтовой линии) щёлкните правой кнопкой мыши и из контекстного меню выберите элемент Z Axis (Ось Z). В группе параметров Type (Тип) в поле Pitch (Шаг) введите значение 3000 (за один оборот необходимо подняться на 1 этаж), а в поле Height (Высота) введите значение 9000 (высота трёх этажей). Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.1.11) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok чтобы закрыть окно и создать винтовую линию. Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.1.1).

63


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис.

5.2.1.11.

Винтовая линия предпросмотра

в

процессе

Рис. 5.2.1.12. Заметающая поверхность рампы в режиме предпросмотра

В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two limits (Две ограничивающие кривые). Щёлкните правой кнопкой мыши в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) и выберите элемент Z Axis (Ось Z). в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите винтовую линию. В качестве центральной линии (поле Spine) оставьте выбор по умолчанию. В полях Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) введите соответственно -(5500-3500/2) и 3500/2. Арифметические действия будут выполнены программой самостоятельно. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.1.12) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok.

5.2.2. Подтип Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия) Этот подтип заметающей поверхности очень похож на предыдущий с той разницей, что здесь вторая направляющая кривая используется в качестве срединной линии, то есть поверхность строится так, что профиль, соединяющий направляющие кривые, увеличивается по длине в два раза. При этом средняя его точка попадает на вторую направляющую кривую (рис. 5.2.2.1).

64


Рис. 5.2.2.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования неявно заданный линейный профиль, направляющую кривую (guide curve1) и срединную линию (guide curve2). Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Направляющие кривые пересекают текущую плоскость в точках А и В. В каждой плоскости заметающей поверхности профиль является прямой, проходящей через точки А и В так, что точка В является его серединой.

В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.2.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.

Рис. 5.2.2.2 Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Подтип Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия)

В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия).

Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) предназначено для указания первой направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также

65


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) предназначено для задания второй направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Но здесь есть небольшое отличие – присутствие переключателя Second curve as middle curve (Вторая кривая как срединная линия). По умолчанию он включен. Если его выключить, то вторая направляющая кривая перестанет быть срединной линией и заметающая поверхность станет подтипом Two limits (Две ограничивающие кривые). Пример. Днище плоскодонной лодки Для построения поверхности днища (рис. 5.2.2.3) нам потребуется всего лишь создать контур половины днища. Размеры задавать не будем поскольку в учебном примере они не имеют значения.

Рис. 5.2.2.3. Поверхность дна плоскодонной лодки построена с минимальным набором исходных данных (всего один эскиз из одной линии)

Создание направляющей кривой. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xy создайте эскиз. На панели инструментов Profile (Профиль) щёлкните на кнопке Spline (Сплайн) и нарисуйте кривую, как показано на рис. 5.2.2.4. С помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) привяжите конечную точку сплайна к вертикальной оси координат. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

66


Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.2.2). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй с лева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите созданный эскиз, то есть Sketch.1, в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите вертикальную ось координат (VDirection) В качестве центральной линии (поле Spine) также выберите вертикальную ось координат (VDirection). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.2.4) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok.

Рис. 5.2.2.4. Направляющая кривая

Рис. 5.2.2.5. Заметающая поверхность подтипа Limit and middle (Ограничивающая кривая и срединная линия) в режиме предпросмотра

67


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

5.2.3. Подтип With reference surface (С опорной поверхностью) В этом случае заметающая поверхность строится на базе направляющей кривой и поверхности относительно которой можно задать наклон профиля (рис. 5.2.3.1). Рис. 5.2.3.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования неявно заданный линейный профиль, направляющую кривую (guide curve) и опорную поверхность (reference surface). Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Направляющая кривая лежит на опорной поверхности и пересекает текущую плоскость в точке А. Опорная поверхность пересекает текущую плоскость по линии m. Через точку А к прямой m проводится касательная. В каждой плоскости заметающей поверхности профиль является прямой, проходящей через точку А под углом Angle к этой касательной.

Рис. 5.2.3.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Подтип With reference surface (С опорной поверхностью)

68

В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.3.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.


В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With reference surface (С опорной поверхностью). Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) предназначено для указания направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Поле Reference surface (Опорная поверхность) позволяет задать поверхность, определяющую положение профиля в процессе заметания. В ней также должна лежать направляющая кривая. В поле со счётчиком Angle (Угол) можно задать угол между профилем и касательной к поверхности в каждой плоскости заметающей поверхности. Значение угла может быть постоянным или изменяющимся по одному из доступных законов, которые можно выбрать, щёлкнув на кнопке Law (Закон). Кнопки Previous (Предыдущий), Next (Следующий) и поле с цифрой, помеченные меткой Angular sector (Угловой сектор) позволяют изменить начало отсчёта угла в плоской системе координат. Переключаясь между секторами от 1 до 4, Вы изменяете текущий квадрант системы координат. Переключаться между квадрантами можно с помощью кнопок, вводя номера квадрантов в поле или же щёлкая на одной из голубых стрелок в области моделирования. Текущий угловой сектор обозначается оранжевой стрелкой, а его номер отображается в поле ввода группы параметров Angular sector (Угловой сектор). Поля ввода Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) со счётчиками и кнопками Law (Закон) предназначены для определения длины заметающего профиля (рис 5.2.3.1). Длина профиля может быть постоянной или изменяться по одному из доступных законов, которые можно выбрать, нажав кнопку Law (Закон). В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1.

Пример. Корпус катера Корпус, рассматриваемый в этом примере чисто учебный, для его построения применены только заметающие поверхности с неявно заданным линейным профилем. Конечно, никаких гидродинамического и гидростатического анализов не проводилось.

69


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.2.3.3. Корпус катера, построен только с помощью заметающих поверхностей, использующих неявно заданный линейный профиль

Создание направляющей кривой. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xy создайте эскиз. На панели инструментов Profile (Профиль) щёлкните на кнопке Spline (Сплайн) и нарисуйте кривую, как показано на рис. 5.2.3.4. С помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) привяжите конечную точку сплайна к вертикальной оси координат и задайте размеры, показанные на том же рисунке. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Создание заметающих поверхностей. На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With reference surface (С опорной поверхностью). Рис. 5.2.3.4. Направляющая кривая для построения линии борта

70

Щёлкните в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) и выберите направляющую кривую (Sketch.1) в дереве проекта или в области моделирования.


Рис. 5.2.3.5. Линейный закон изменения значения угла наклона борта к опорной поверхности

Рис.

5.2.3.6. S-образный закон изменения значения высоты борта

В качестве опорной поверхности (в поле Reference surface (Опорная поверхность)) укажите плоскость xy. Относительно неё мы будем задавать положение заметающего профиля с помощью значения угла. Чтобы борт плавно изменял наклон от носа к корме от 90 deg до 120  deg относительно плоскости xy, щёлкните на кнопке Law (Закон) рядом с полем Angle (Угол). В появившемся диалоговом окне введите значения, показанные на рис. 5.2.3.5.

Рис. 5.2.3.7. Заметающая поверхность борта в режиме предпросмотра

Поля Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) позволяют задать высоту борта. В поле Length  1 (Длина 1) оставьте значение 0  mm, а для задания значения в поле Length 2 (Длина 2) снова воспользуйтесь кнопкой Law (Закон), расположенной рядом. В  появившемся диалоговом окне

71


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Law Definition (Определение закона) задайте параметры, показанные на рис. 5.2.3.6. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.3.7) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент Sweep.1. Для создания продольного редана снова щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность), в появившемся диалоговом окне выберите вариант поверхности с неявно заданным линейным профилем, а в качестве подтипа укажите With reference surface (С опорной поверхностью). Далее в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) выберите нижнее ребро поверхности Sweep.1, в поле Reference surface (Опорная поверхность) выберите поверхность борта (Sweep.1) так как профиль поверхности продольного редана будет всё время перпендикулярна борту. В поле Angle (Угол) введите фиксированное значение, равное 90 deg, значение Length 1 (Длина 1) оставьте равным 0 mm, значение Length 2 (Длина 2) задайте линейно изменяющимся от 0 mm (в носовой части) до 80 mm в кормовой части. Выберите угловой сектор (группа параметров Angular sector (Угловой сектор)) так, чтобы редан был расположен с внутренней стороны борта.

Рис. 5.2.3.8. Заметающая поверхность продольного редана в режиме предварительного просмотра

Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис  5.2.3.8) и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проек-та появится новый элемент: Sweep.2. Чтобы создать поверхность днища снова воспользуйтесь командой Sweep (Заметающая поверхность) и в появившемся диалоговом окне выберите поверхность с неявно заданным линейным профилем и укажите подтип With reference surface (С опорной поверхностью). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) выберите свободное длинное ребро поверхности Sweep.2, в поле Reference surface (Опорная поверхность) выберите поверхность редана (Sweep.2) так как в этом примере положение заметающего профиля днища будет задано относительно поверхности редана. В поле Angle (Угол) введите фиксированное

72


Рис. 5.2.3.9. Заметающая поверхность днища в режиме предварительного просмотра

значение, равное 50 deg, значение Length 1 (Длина 1) задайте равным 1000 mm, значение Length 2 (Длина 2) оставьте равным 0 mm. Выберите угловой сектор (группа параметров Angular sector (Угловой сектор)) так, чтобы поверхность днища была правильно расположена относительно редана и борта (рис. 5.2.3.9). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.3.9) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.3. Теперь необходимо подрезать поверхность днища плоскостью симметрии корпуса. Поскольку эскиз направляющей кривой борта был создан так, что вертикальная ось системы координат

Рис. 5.2.3.10. Подрезка поверхности днища командой Split (Разделить)

73


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA была одновременно осью симметрии лодки, то плоскостью симметрии корпуса будет являться координатная плоскость yz (если Вы при построении корпуса следовали указаниям, приведённым выше). На панели инструментов Operations (Операции) щёлкните на кнопке Split (Разделить). Отобразится диалоговое окно Split Definition (Определение разделения) (рис.5.2.3.10). В поле Element to cut (Разрезаемый элемент) выберите поверхность днища (Sweep.3), в поле Cutting elements (Разрезающие элементы) выберите плоскость yz. Выбор можно осуществлять как в области моделирования, так и в дереве проекта. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр). Удаляемая часть становится полупрозрачной. Если полупрозрачной стала часть, которую нужно оставить, щёлкните на кнопке Other side (Другая сторона). Объедините созданные поверхности, щёлкнув на кнопке Join (Сшить) на панели инструментов Operations (Операции), выбрав все существующие поверхности и щёлкнув на кнопке Ok в диалоговом окне Join Definition (Определение сшивки). Таким образом, создана половина корпуса судна. Чтобы создать вторую половину, воспользуйтесь командой Symmetry (Преобразование симметрии) (рис. 5.2.3.11). В появившемся диалоговом окне Symmetry Definition (Определение симметрии) в поле Element (Отражаемый элемент) выберите половину корпуса (Join.1 в дереве проекта), а в поле Reference (Опорный элемент) выберите плоскость симметрии корпуса, то есть в нашем случае, координатную плоскость  yz. Убедитесь, что в области моделирования серым цветом показано то, что Вы хотите видеть и щёлкните на кнопке Ok (рис. 5.2.3.12). Рис. 5.2.3.11. Преобразование симметрии на панели инструментов Operations (Операции)

Рис. 5.2.3.12. Преобразование симметрии в режиме предпросмотра. Плоскость симметрии подсечена оранжевым цветом

74


5.2.4. Подтип With reference curve (С опорной кривой) Этот подтип заметающей поверхности очень похож на вариант Two ­limits  (Две ограничивающие кривые). Отличие заключается в точке отсчёта отступов, задаваемых в полях Length 1 (Длина  1) и Length 2 (Длина 2). Здесь отступы отсчитываются от единственной направляющей кривой в разные стороны (рис. 5.2.4.1). Как было указано выше, в подтипе Two limits (Две ограничивающие кривые) значение Length 1 (Длина  1) отсчитывается от первой направляющей кривой, а значение Length 2 (Длина 2) отсчитывается от второй направляющей кривой. Рис. 5.2.4.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования отрезок прямой линии в качестве профиля, направляющую (guide curve) и опорную (reference curve) кривые для определения положения профиля в пространстве. Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Точка А  –  точка пересечения направляющей кривой с текущей плоскостью, точка В – точка пересечения опорной кривой с текущей плоскостью

В рабочем пространстве ­ Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность).

Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.4.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With reference curve (С опорной кривой). Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) предназначено для указания направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования.

75


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Направляющая кривая не обязательно должна быть эскизом. Ей может быть ребро поверхности или твердого тела, которые уже существуют в модели. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Поле

Reference curve (Опорная кривая) предназначено для выбора кривой, определяющей положение профиля в процессе заметания. В каждой плоскости заметающей поверхности (одна из них изображена на рис. 5.2.4.1) ориентация профлия зависит от положения прямой, проходящей через точки А и В.

Рис. 5.2.4.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип With reference curve (С опорной кривой)

В поле со счётчиком Angle (Угол) можно задать угол между профилем и линией, проходящей через точки А и В на рис. 5.2.4.1. Значение угла может быть постоянным или изменяющимся по одному из доступных законов, которые можно посмотреть, нажав кнопку Law (Закон).

Рис. 5.2.4.3. Голубые стрелки позволяют выбрать начало отсчёта угла, заданного в поле Angle (Угол)

Кнопки Previous (Предыдущий), Next (Следующий) и поле с цифрой, помеченные меткой Angular sector (Угловой сектор) позволяют изменить начало отсчёта угла в плоской системе координат. Переключаясь между секторами от 1 до 4, Вы изменяете текущий квадрант системы координат. Переключаться между квадрантами можно с помощью кнопок, вводя номера квадрантов в поле, или же щёлкая на одной из голубых стрелок в области моделирования (рис.  5.2.4.3). Текущий угловой сектор обозначается оранжевой стрелкой, а его номер отображается в поле ввода группы параметров Angular sector (Угловой сектор).

Поля ввода Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2) со счётчиками и кнопками Law (Закон) предназначены для определения длины заметающего профиля (рис. 5.2.4.1). Заданные величины могут быть постоянными или изменяющимися по одному из доступных законов, которые можно посмотреть, нажав кнопку Law (Закон). В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1.

76


Пример. Нижняя часть винтовой сваи Винтовая свая представляет собой металлическую трубу с заостренным концом, которая закручивается в грунт вручную или с помощью специальной машины. При производстве таких свай бывает необходимо получить развертку винтовой поверхности для раскроя листового материала. Ниже мы рассмотрим построение винтовой части с помощью заметающей поверхности подтипа With reference curve (С опорной кривой).

Рис. 5.2.4.4. Нижняя часть винтовой сваи

Создание стержня сваи. В рабочем пространстве модуля ­Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости yz создайте эскиз, изображенный на рис. 5.2.4.5. Для этого воспользуйтесь инструментами Line (Линия) и Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам, начиная с её конечных точек), которые расположены на панели инструментов Profile (Профиль). Размеры и геометрические ограничения создайте с помощью команд Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) и Constraints (Ограничения) на панели инструментов Constraint (Ограничение). Нижнюю точку эскиза привяжите к вертикальной оси координат, верхнюю – к горизонтальной. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Рис. 5.2.4.5. Эскиз для формирования нижней части стержня сваи

На панели инструментов Surfaces (Поверхности) найдите кнопку Revolve (Вращать) и в появившемся диалоговом окне ­ Revolution Surface Definition (Определение поверхности вращения) задайте параметры, как это показано на рис. 5.2.4.6. Щёлкните на кнопке Ok чтобы создать поверхность вращения.

77


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Создание направляющей и опорной кривых. На панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии) щёлкните на кнопке H ­ elix (Винтовая линия). В появившемся диалоговом окне Helix Curve Definition (Определение винтовой линии) щёлкните правой кнопкой мыши в поле Starting Point (Начальная точка) и из контекстного меню выберите команду Create Point (Создать точку). Отобразится диалоговое окно Point Definition (Определение точки). В нём из списка способов создания точек Point type (Тип точки) Рис. 5.2.4.6. Создание поверхности выберите элемент Coordinates (По координатам) и вращения в поля, расположенные ниже, введите координаты начальной точки: x = 0 mm, y = 40 mm, z = 0 mm. Такие значения необходимы чтобы начальная точка попала на поверхность стержня сваи. Щёлкните на кнопке Ok чтобы закрыть окно и создать начальную точку. В поле Axis (Ось) диалогового окна Helix Curve Definition (Определение винтовой линии) щёлкните правой кнопкой мыши и из контекстного меню выберите элемент Z Axis (Ось Z). В группе параметров Type (Тип) в поле Pitch (Шаг) введите значение 200 mm (за один оборот свая погружается на 200 мм), а в поле Height (Высота) введите значение 600 mm (высота моделируемой нижней части).

Рис. 5.2.4.7. Направляющая кривая в виде винтовой линии переменного радиуса

В группе параметров Radius variation (Изменение радиуса) щёлкните на переключателе Profile (Профиль) и в соответствующем поле выберите эскиз стержня сваи, то есть Sketch.1 в дереве проекта. Обратите внимание, что винтовая линия теперь идет по поверхности стержня сваи. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис 5.2.4.7) и, если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на

78


кнопке Ok чтобы закрыть окно и создать винтовую линию. В дереве проекта появится новый элемент: Helix.1. Создание опорной кривой почти ничем не отличается от создания направляющей кривой. Разница в том, что в качестве координат начальной точки укажите значения x = 0 mm, y = 400 mm, z = 0 mm. Координата y (радиус винтовой линии) может быть произвольной. Это не влияет на результат. Также здесь не нужно задавать закон изменения радиуса. По умолчанию, вторая винтовая линия в дереве проекта будет названа Helix.2. Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка S ­ ubtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With reference curve (С опорной кривой). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите винтовую линию Helix.1, в поле ­Reference curve (Опорная кривая) выберите винтовую линию Helix.2. Значение угла (в поле Angle (Угол)) оставьте равным 0 deg. Теперь прямая в процессе заметания будет одновременно касаться направляющей и опорной кривых. Чтобы задать ширину лопасти, введите в поле Length 1 (Длина 1) значение 100 mm. Вы можете легко менять ширину лопасти не затрагивая направляющую и опорную кривые. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис 5.2.4.8) и, если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1.

Рис. 5.2.4.8. Заметающая поверхность в режиме предварительного просмотра

79


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

5.2.5. Подтип With tangency surface (С касательной поверхностью) Этот подтип заметающей поверхности строится на базе направляющей кривой и опорной поверхности. На рис. 5.2.5.1 показана схема построения заметающего профиля. Он располагается так, что один его конец есть точка А, а второй лежит на кривой m . Прямая АВ есть касательная к m.

Рис. 5.2.5.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования отрезок прямой линии в качестве профиля, направляющую кривую (guide curve) и касательную поверхность (tangency surface). Текущая плоскость, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Точка А – точка пересечения направляющей кривой с текущей плоскостью, кривая m - линия пересечения касательной поверхности и текущей плоскости, точка В – точка касания профиля кривой m

В рабочем пространстве ­Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.5.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.

В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With tangency surface (С касательной поверхностью). Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) предназначено для указания направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Поле Tangency surface (Касательная поверхность) предназначено для выбора поверхности, определяющей положение профиля в процессе заметания. В каждой плоскости заметающей

80


поверхности (одна из них изображена на рис.  5.2.5.1) ориентация профиля совпадает с положением отрезка АВ. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Единственное отличие – наличие переключателя Trim with tangency surface (Подрезать касательную поверхность). При его включении касательная поверхность будет подрезана по построенной заметающей поверхности. Если геометрически подрезка невозможна, то этот переключатель недоступен. Рис. 5.2.5.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип With tangency surface (С касательной поверхностью)

Пример. Обод колеса велосипеда

В этом примере рассмотрено построение обода колеса одного из концепт-проектов велосипеда. Для построения поверхности покрышки использована заметающая поверхность с неявно заданным круговым профилем подтипа Center and radius (Линия центров и радиус). Подробнее о ней будет сказано ниже в разделе 5.3.4.

Рис. 5.2.5.3. Поверхность покрышки и обода колеса концепт-проекта велосипеда

81


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.2.5.4. Два эскиза направляющих кривых: в одном окружность диаметром 500 мм, в другом – диаметром 400 мм

Создание направляющих кривых. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости yz создайте эскиз и нарисуйте в нём окружность диаметром 500 мм, центр которой совпадает с началом координат. Для этого воспользуйтесь инструментом Circle (Окружность) на панели инструментов Profile (Профиль). Диаметр назначьте с помощью команды Constraints (Ограничения) на панели инструментов Constraint (Ограничение). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Аналогичным образом создайте второй эскиз, но диаметр окружности задайте равным 400 мм. После выхода из эскиза в дереве проекта появится элемент Sketch.2.

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – круговой профиль). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and radius (Линия центров и радиус). В появившемся диалоговом окне в поле Center curve (Линия центров) выберите окружность диаметром 500 мм, то есть Sketch.1, в поле Radius (Радиус) задайте значение 20 mm. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис 5.2.5.5) и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1. Чтобы создать поверхность обода, снова обратитесь к команде Sweep (Заметающая поверхность). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите

82

Рис. 5.2.5.5. Поверхность покрышки в режиме предварительного просмотра


элемент With tangency surface (С касательной поверхностью). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите эскиз Sketch.2, а в поле Tangency surface (Касательная поверхность) выберите поверхность покрышки, то есть элемент Sweep.1. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.5.6). Поскольку задача построения заметающей поверхности в данном случае имеет несколько решений, воспользуйтесь кнопками P ­ revious (Предыдущее) или Next (Следующее) с меткой Solution(s) (Решение(я)) чтобы выбрать нужный вариант и щёлкните на кнопке Ok.

Рис. 5.2.5.6. Поверхность обода в режиме предварительного просмотра

Чтобы завершить построение обода, воспользуйтесь командой Symmetry (Преобразование симметрии) чтобы получить зеркальное отображение полученной заметающей поверхности. В качестве плоскости отражения выберите плоскость эскиза Sketch.1, то есть yz. Результат представлен на рис. 5.2.6.3.

5.2.6. Подтип With draft direction (С направлением уклона) Данный подтип заметающей поверхности строится на базе направляющей кривой и заданного направления, от которого отсчитывается угол, определяющий положение заметающего профиля (рис. 5.2.6.1). В поверхностях этого типа центральная линия (spine) не совпадает с направляющей кривой. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент ­Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.2.6.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку параметры,

83


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Рис. 5.2.6.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования отрезок прямой линии в качестве профиля, направляющую кривую (guide curve) и направление уклона (draft direction). Текущая плоскость, показанная на рисунке, перпендикулярна направляющей кривой и пересекает её в точке А. Длина заметающего профиля регулируется значениями параметров Length 1 (Длина 1) и Length 2 (Длина 2), которые отсчитываются от точки А. Положение профиля определяется параметром A ­ ngle (Угол)

расположенные ниже группы Smooth ­sweeping (Сглаживание заметания) уже описаны в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line  – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With draft direction (С направлением уклона). Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) предназначено для указания направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню.

Рис. 5.2.6.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип With draft direction (С направлением уклона)

84

В поле Draft direction (Направление уклона) нужно выбрать прямую, плоскость или координатную ось, которые определят направление отсчёта уклона. При выборе плоскости уклон определяется направлением нормали к ней.


Группа переключателей Draft computation mode (Режим расчёта уклона), расположенная ниже позволяет выбрать способ расчёта уклона. Возмож-ны варианты: Square (Квадратный) и Cone (Конический). Если Вы выбираете вариант Square (Квадратный), то способ построения заметающей поверхности становится эквивалентным построению по неявно заданному линейному профилю с опорной поверхностью. Плоскость, нормальная вектору направления уклона используется в качестве опорной поверхности, а проекция направляющей кривой на эту плоскость используется в качестве центральной линии. Если Вы выбираете вариант Cone (Конический), то поверхность получается как огибающая конусов, построенных вдоль кривой.

Рис. 5.2.6.3. Задание угла уклона в области непрерывности направляющей кривой по касательной

Рис. 5.2.6.4. Задание угла уклона локальным значением в данной точке направляющей кривой

Значение угла уклона может быть задано тремя способами. Каждая из трёх закладок (рис. 5.2.6.2), расположенных под переключателями выбора режима расчёта уклона, соответствует одному из способов. Возможны варианты: •

Wholly defined (Полностью определён) (рис. 5.2.6.2)  –  угловое значение задаётся для всего процесса заметания как постоянное или как изменяющееся по определенному закону (с помощью кнопки Law (Закон)).

G1-Constant (Постоянное значение в каждой области непрерывности по касательной) (рис. 5.2.6.3) – могут быть установлены различные значения уклона для каждой области, в которой направляющая кривая непрерывна по касательной. В этом случае, при определении длин требуется задание ограничивающей плоскости.

Location values (Локальные значения) (рис. 5.2.6.4) – в данной точке кривой может быть задано определённое угловое значение. Закладка Location values (Локальные значения) доступна только для режима расчёта уклона Square (Квадратный) и будет работать только с направляющими кривыми, непрерывными по касательной.

Кнопки Previous (Предыдущий), Next (Следующий) и поле с цифрой, помеченные меткой Angular sector (Угловой сектор) позволяют изменить начало отсчёта угла в плоской системе координат. Переключаясь между секторами от 1 до 4, Вы изменяете текущий квадрант системы

85


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA координат. Переключаться между квадрантами можно с помощью кнопок, вводя номера квадрантов в поле, или же щёлкая на одной из голубых стрелок в области моделирования. Текущий угловой сектор обозначается оранжевой стрелкой, а его номер отображается в поле ввода группы параметров Angular sector (Угловой сектор). Длину направляющего профиля (параметры Length 1 и Length 2) можно задавать также различными способами, один из которых можно выбрать, щёлкнув на соответствующей кнопке в ряду Length type 1 (Тип длины 1) или Length type 2 (Тип длины 2). Названия кнопок говорят о способе их применения. В некоторых случаях необходимо дополнительно указывать ограничивающий элемент (в полях Relimiting element 1 и Relimiting element 2). Доступны следующие способы задания длины:

86

From curve (От кривой) – начало заметающей поверхности совпадает с направляющей кривой.

Standard (Стандартный) – длина профиля измеряется в плоскостях заметающей поверхности. Значение 0 mm аналогично выбору варианта From curve (От кривой).

From/Up to (От/до) – длина профиля определяется выбранной в поле Relimiting element (Ограничивающий элемент) плоскостью или поверхностью. Если в этом поле выбрана точка, то через неё проводится плоскость, перпендикулярная направлению уклона и длина профиля определяется ей.

From extremum (От экстремума) – при выборе этого варианта определяется экстремум (максимум и минимум) направляющей кривой в направлении уклона. Длина профиля определяется вдоль направления уклона от плоскости, проходящей через экстремум и перпендикулярной направлению уклона. Длина 1 (Length 1) отсчитывается от плоскости, проходящей через максимум, длина 2 (Length 2) – от плоскости, проходящей через минимум.

Along surface (Вдоль поверхности) – строится эквидистанта к направляющей кривой на заданном расстоянии в направлении уклона и длина профиля в каждой плоскости заметающей поверхности определяется расстоянием между направляющей кривой и эквидистантой.


Пример. Заливная горловина цистерны В этом примере акцент сделан на заливной горловине, сама цистерна построена не полностью поскольку служит вспомогательным элементом. Для построения поверхности горловины использована заметающая поверхность с неявно заданным линейным профилем подтипа With draft direction (С направлением уклона).

Рис. 5.2.6.5. Часть цистерны с заливной горловиной

Создание части цистерны. В рабочем пространстве модуля Generative Shape ­Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости yz создайте эскиз и нарисуйте в нём дугу радиусом 800 мм, расстояния между концами которой задайте равным 1000  мм (рис. 5.2.6.6). Для этого воспользуйтесь инструментом Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам, начиная с её конечных точек) на панели инструментов Profile (Профиль). Диаметр и расстояние назначьте с помощью команды Constraints (Ограничения) на панели инструментов Constraint (Ограничение). Сделайте конечные точки дуги симметричными относительно вертикальной оси системы координат с помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Рис. 5.2.6.6. Эскиз для верхней части цистерны

87


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Extrude (Выдавливание). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите созданный эскиз (Sketch.1), в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину выдавливания равную 500 mm. Для второго предела (Limit 2) задайте значение 500 мм. Щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Extrude.1. Скройте эскиз, щёлкнув на нём правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрав команду Hide/Show (Скрыть/Показать). Создайте на плоскости xy эскиз и нарисуйте в нём окружность, центр которой совпадает с началом координат. Её диаметр задайте равным 400 мм. Для этого воспользуйтесь инструментом Circle (Окружность) на панели инструментов Profile (Профиль). Диаметр назначьте с помощью команды Constraints (Ограничения) на панели инструментов Constraint (Ограничение). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2. Теперь необходимо спроецировать эскиз Sketch.2 на поверхность цистерны для формирования заливного отверстия. На панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии) щёлкните на кнопке Projection (Проекция). Отобразится диалоговое окно Projection Definition (Определение проекции) (рис. 5.2.6.7). В нём в списке Projection type (Тип проекции) выберите вариант Along a direction (Вдоль

Рис. 5.2.6.7. Проецирование эскиза на поверхность верхней части цистерны

88


направления), в поле Projected (Проецируемый элемент) выберите эскиз отверстия (Sketch.2), в поле Support (Опорный элемент) выберите поверхность цистерны (Extrude.1), в поле Direction (Направление) выберите вертикальную ось системы координат в области моделирования. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и, если получилось то что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый эл��мент: Project.1. Для формирования отверстия воспользуйтесь командой Split (Разделить) на панели инструментов Operations (Операции). После её вызова отобразится диалоговое окно Split Definition (Определение разделения). В поле Element to cut (Разрезаемый элемент) выберите поверхность цистерны (Extrude.1), в поле Cutting elements (Разрезающие элементы) выберите спроецированную кривую (Project.1). Выбор можно осуществлять как в области моделирования, так и в дереве проекта. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр). Удаляемая часть становится полупрозрачной. Если полупрозрачной стала часть, которую нужно оставить, щёлкните на кнопке Other side (Другая сторона). Щёлкните на кнопке Ok чтобы выполнить операцию. Создание заметающей поверхности горловины. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню I­ nsert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With draft direction (С направлением уклона).

Рис. 5.2.6.8. Поверхность горловины в режиме предварительного просмотра. Слева длина заметающего профиля рассчитывается по варианту Standard (Стандартный), справа – по варианту From extremum (От экстремума). Обратите внимание на разницу в форме верхней границы заметающей поверхности.

89


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) выберите в области моделирования границу отверстия. В поле Draft direction (Направление уклона) выберите плоскость xy. Это значит, что направление уклона будет совпадать с осью z так как последняя является нормалью к плоскости xy. Перейдите на закладку Wholly defined (Полностью определён) и в поле Angle (Угол) задайте какое-нибудь значение, например 12 deg (слово deg можно не писать, оно добавляется автоматически). Обратите внимание на голубые и оранжевую стрелочки в области моделирования. Щёлкните на той стрелке, которая показывает нужное направление уклона. Она станет оранжевого цвета. Значение первой длины (в поле Length 1) задайте равным 50 mm. В ряду кнопок Length type 1 (Тип длины 1) выберите вариант Standard (Стандартный) и щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис. 5.2.6.8 слева), затем выберите вариант From extremum (От экстремума) и снова щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис. 5.2.6.8 справа). Сравните результаты. Для второй длины (поле Length 1) выберите вариант From curve (От кривой) или Standard (Стандартный) с нулевым значением. Для создания заметающей поверхности щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1.

5.2.7. Подтип With two tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями) Заметающая поверхность этого подтипа является общей касательной к двум опорным поверхностям. На рис. 5.2.7.2 кривая m получается при пересечении первой опорной поверхности текущей плоскостью заметающей поверхности, кривая n имеет тот же смысл, но относится ко второй опорной поверхности. Формообразующий профиль является общей касательной к кривым m и n.

Рис. 5.2.7.1. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип With two tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями)

90

В рабочем пространстве ­Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню ­Insert (Вставить) выберите элемент ­Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface ­Definition (Определение заметающей поверхности) (рис  5.2.7.1). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.


В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка ­Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With two ­tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями).

Рис. 5.2.7.2. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования отрезок прямой линии в качестве профиля, центральную линию и две опорные поверхности. Текущая плоскость, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Кривая m – линия пересечения первой опорной поверхности и текущей плоскости, кривая n - линия пересечения второй опорной поверхности и текущей плоскости. Отрезок АВ –  общая касательная к кривым m и n. Точка С – текущая точка центральной линии, через которую проходит показанная на рисунке плоскость

В поле Spine (Центральная линия) необходимо выбрать кривую, к которой будут перпендикулярны плоскости заметающей поверхности. Одна из них изображена на рис. 5.2.7.2. Кривую можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Центральная линия не обязательно должна быть эскизом. Она может быть ребром какой-либо поверхности или осью системы координат.

Поля First tangency surface (Первая касательная поверхность) и Second tangency surface (Вторая касательная поверхность) предназначены для выбора поверхностей, определяющих положение профиля в процессе заметания. В каждой плоскости заметающей поверхности (одна из них изображена на рис. 5.2.7.2) профиль расположен так, что является общей касательной кривых m и n. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) кроме общих для всех заметающих поверхностей параметров, Вы можете задать элементы, ограничивающие поверхность (поля Relimiter 1 и Relimiter 2), а также включить переключатели Trim with first tangency ­surface (Подрезать первую касательную поверхность) и Trim with second tangency surface (Подрезать вторую касательную поверхность). Когда эти переключатели включены, опорные поверхности подрезаются по линиям касания с заметающей поверхностью. В процессе подрезания остаётся та часть опорной поверхности которая обеспечивает непрерывность по касательной заметающей и опорной поверхностей. Впрочем, подрезку можно выполнить и после создания заметающей поверхности с помощью инструментов модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм).

91


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA В зависимости от формы касательных поверхностей, может быть несколько вариантов построения заметающей поверхности, например, если кривые m и n на рис. 5.2.7.2 будут окружностями, то можно провести четыре различные прямые, которые будут одновременно касаться обеих окружностей. Для выбора одного решения из множества возможных существуют кнопки Previous (Предыдущее), Next (Следующее) и поле с цифрой, помеченные меткой Solution(s) (Решение(я)).

Пример. Боковая поверхность ванны В этом примере рассмотрено построение боковой поверхности одной из ванн. Для построения вспомогательных поверхностей использована заметающая поверхность с неявно заданным круговым профилем подтипа Center and radius (Линия центров и радиус). Подробнее о ней будет сказано ниже в разделе 5.3.4.

Рис. 5.2.7.3. Боковая поверхность ванны

Создание вспомогательных поверхностей. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xy создайте эскиз и нарисуйте в нём фигуру, изображенную на (рис. 5.2.7.4). Для этого воспользуйтесь инструментами Circle (Окружность), Line (Линия) на панели Profile (Профиль) и Quick Trim (Быстрая обрезка) на панели Operation (Операция). Геометрические размеры назначьте с помощью команды Constraints (Ограничения) на панели инструментов Constraint (Ограничение). Ограничения наложите с помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

92


Рис. 5.2.7.4. Направляющая кривая для верхней части ванны

Создайте плоскость, расположенную на 400 мм ниже плоскости xy. Для этого воспользуйтесь командой Plane (Плоскость) на панели инструментов Wireframe (Каркасная геометрия). На новой плоскости создайте эскиз, изображенный на рис. 5.2.7.5. По сути, он повторяет контур Sketch.1, но с отступом 60 мм. Для создания профиля воспользуйтесь инструментами Offset (Отступ) и Line (Линия). После выхода из эскиза в дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2.

Рис. 5.2.7.5. Направляющая кривая для наружной боковой части ванны

Создайте плоскость, расположенную на 320 мм ниже плоскости xy. Для этого воспользуйтесь командой Plane (Плоскость) на панели инструментов Wireframe (Каркасная геометрия). Далее на ней создайте эскиз, изображенный на рис. 5.2.7.6. Для создания профиля воспользуйтесь инструментами инструментами Circle (Окружность) на панели Profile (Профиль) и Quick Trim (Быстрая обрезка) на панели Operation (Операция). Геометрические размеры назначьте с помощью команды Constraints (Ограничения). Ограничения наложите с помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.3.

93


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.2.7.6. Направляющая ��ривая для нижней части ванны

Для создания первой касательной поверхности на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – круговой профиль). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and radius (Линия центров и радиус). В появившемся диалоговом окне в поле Center curve (Линия центров) выберите эскиз Sketch.1, в поле Radius (Радиус) задайте значение 45 mm. В качестве ограничивающего элемента в поле Relimiter 1 (Ограничитель 1) задайте плоскость ZX. Это можно сделать из контекстного меню этого поля. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.7.7) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1.

Рис. 5.2.7.7. Опорная поверхность верхней части в режиме предварительного просмотра

94


Для создания второй касательной поверхности снова щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность) и в диалоговом окне Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) в верхней левой его части, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – круговой профиль). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and radius (Линия центров и радиус). В появившемся диалоговом окне в поле Center curve (Линия центров) выберите эскиз Sketch.3, в рядом с полем Radius (Радиус) щёлкните на кнопке Law (Закон) и создайде S-образный закон изменения радиуса от 80 мм до 50 мм. В качестве ограничивающего элемента в поле Relimiter 1 (Ограничитель 1) задайте плоскость ZX. Это можно сделать из контекстного меню этого поля. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.2.7.8) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.2.

Рис. 5.2.7.8. Опорная поверхность нижней части в режиме предварительного просмотра

Создание заметающей поверхности боковой части. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй слева кнопке (Line  – профиль в виде отрезка прямой линии). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With two tangency surfaces (С двумя касательными поверхностями). В поле Spine (Центральная линия) выберите эскиз Sketch.3, в полях First tangency surface (Первая касательная поверхность) и Second tangency surface (Вторая касательная поверхность) укажите соответственно поверхности Sweep.1 и Sweep.2. В данном случае возможны 6 решений для задачи построения заметающей поверхности боковой части. С помощью кнопок Previous (Предыдущее) или Next (Следующее) выберите нужное. Можно также щёлкнуть

95


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.2.7.9. Заметающая поверхность боковой части в режиме предпросмотра. Из шести возможных выбрано нужное решение

на нужном решении в области моделирования. Оно станет оранжевым (рис. 5.2.7.9). Для создания поверхности щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.3. Для построения внешней боковой части ванной воспользуйтесь заметающей поверхностью с неявно заданным линейным профилем подтипа With tangency surface (С касательной поверхностью). Она описана в главе 5.2.5. В качестве направляющей кривой укажите эскиз Sketch.2. В поле Tangency surface (Касательная поверхность) выберите поверхность Sweep.1. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат. Из множества предложенных решений выберите нужное (рис 5.2.7.10). Для создания поверхности щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.4.

Рис. 5.2.7.9. Заметающая поверхность наружной части в режиме предпросмотра. Из восьми возможных выбрано нужное решение

96


Для завершения построения отразите уже построенные поверхности относительно плоскости zx. Для этого воспользуйтесь командой Symmetry (Преобразование симметрии) на панели инструментов Operations (Операции). Также можно сшить полученные после отражения боковые поверхности командой Join (Сшить) с той же панели инструментов.

5.3. Заметающие поверхности с неявно заданным круговым профилем Все заметающие поверхности с неявно заданным круговым профилем получаются путём движения дуги окружности или целой окружности вдоль того или иного пути. Подтипы различаются ограничениями, накладываемыми на этот профиль и видом элемента, задающего направление движения. В CATIA представлены несколько подтипов таких поверхностей: • • • • • • •

Three guides (Три направляющие кривые) Two guides and radius (Две направляющие кривые и радиус) Center and two angles (Линия центров и два угла) Center and radius (Линия центров и радиус) Two guides and tangency surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность) One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность) Limit curve and tangency surface (Ограничивающая кривая и поверхность касания)

Каждый подтип требует определенного набора исходных данных. Как правило, название подтипа подсказывает, какие исходные данные потребуются для определения заметающей поверхности.

5.3.1. Подтип Three guides (Три направляющие кривые) Каждая плоскость заметающей поверхности данного вида пересекает направляющие кривые в трёх точках (рис. 5.3.1.1). Заметающий профиль в виде дуги окружности строится на базе этих трёх точек поскольку для однозначного определения дуги требуется как раз три точки. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.3.1.2).

97


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка S ­ ubtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Three guides (Три направляющие кривые). Поле Guide curve 1 (Направляющая Рис. 5.3.1.1. Параметры заметающей поверхности, кривая 1) предназначено для указания использующей для формообразования дугу окружности в первой направляющей кривой. Её качестве профиля и три направляющие кривые. Текущая можно выбрать либо из дерева проекта, плоскость, показанная на рисунке, перпендикулярна либо в области моделирования. Также центральной линии (spine). Направляющие кривые кривую можно создать, щёлкнув пересекают текущую плоскость в точках А, В  и С. Дуговой правой кнопкой мыши в этом поле и профиль полностью определяется этими точками выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Кривая не обязательно должна быть эскизом. Она может быть координатной осью или ребром какой-нибудь поверхности или тела. Поля Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) и Guide curve 3 (Направляющая кривая 3) по назначению аналогичны предыдущему, но служат для выбора соответственно второй и третьей направляющих кривых. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Поле Spine (Центральная линия) служит для задания центральной линии, в полях Relimiter 1 (Ограничитель 1) и Relimiter 2 (Ограничитель 2) можно задать элементы, ограничивающие заметающую поверхность.

98

Рис. 5.3.1.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип Three guides (Три направляющие кривые)


Пример. Обтекатель прожектора электровоза В этом примере рассмотрено построение обтекателя прожектора электровоза. Прожектор, как и кабина имеют условную форму поскольку пример учебный и служит для ознакомления с заметающей поверхностью подтипа Three guides (Три направляющие кривые).

Рис. 5.3.1.3. Обтекатель прожектора электровоза над кабиной. Все формы условны. Цель работы – показать принцип построения заметающей поверхности

Создание вспомогательных поверхностей. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xy создайте эскиз и нарисуйте в нём фигуру, изображенную на (рис. 5.3.1.4). Для этого воспользуйтесь инструментами Line (Линия) и Ellipse (Эллипс) на панели Profile (Профиль) и Quick Trim (Быстрая обрезка) на панели Operation (Операция). Геометрические размеры можно не назначать поскольку здесь они не имеют особого значения. Для назначения ограничения симметричность воспользуйтесь командой Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Рис. 5.3.1.4. Эскиз для создания боковой поверхности корпуса электровоза

Щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В появившемся диа��оговом окне Swept

99


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Surface Definition (Определение заметающей поверхности) щёлкните на кнопке Line (Профиль в виде отрезка прямой линии) в ряду Profile type (Тип профиля). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With draft direction (С направлением уклона). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите эскиз Sketch.1. В поле Draft direction (Направление уклона) выберите плоскость эскиза или координатную ось, перпендикулярную ей. Перейдите на закладку Wholly defined (Полностью определён) и в поле Angle (Угол) задайте значение 12 deg. Длину образующего профиля задайте так, чтобы отношение между шириной и высотой корпуса было как на рисунке. Направление уклона выберите в области моделирования, щёлкнув на нужной стрелке (рис.  5.3.1.5). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат. Для создания поверхности щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1.

Рис. 5.3.1.5. Боковая часть корпуса. Оранжевая стрелка показывает выбранное направление уклона.

Крышу корпуса создадим с помощью заметающей поверхности с явно заданным профилем и двумя направляющими кривыми. Создадим сначала направляющие кривые. На панели инструментов Operations (Операции) щёлкните на кнопке Boundary (Граница). В появившемся диалоговом окне Boundary Definition (Определение границы) из списка Propagation type (Тип распространения) выберите Tangent continuity (Непрерывность по касательной). Выберите верхнее ребро поверхности Sweep.1 в поле Surface edge (Ребро поверхности). В поле Limit 1 (Предел 1) создайте среднюю точку, которая отсечёт половину верхнего ребра поверхности. Для этого щёлкните правой кнопкой в этом поле и из контекстного меню выберите команду Create Midpoint (Создать среднюю точку). Поднесите курсор мыши к ребру и поймайте среднюю его точку. Щёлкните на кнопке Ok (рис. 5.3.1.6).

100


Рис. 5.3.1.6. Создание направляющей кривой с помощью команды Boundary (Граница)

Аналогично создайте вторую направляющую кривую или воспользуйтесь командой ­Symmetry (Преобразование симметрии) на панели инструментов Operations (Операции). Чтобы создать заметающий профиль, потребуется команда Spline (Сплайн) с панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии) (рис.5.3.1.7). Выберите показанные на рисунке точки поверхности и соответствующие направления касательности (рёбра поверхности). Чтобы изменить направление касательности, щёлкните на красной стрелке. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и на кнопке Ok чтобы создать сплайн. В дереве проекта появится новый элемент: Spline.1. Для построения поверхности крыши, щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В появившемся диалоговом окне выберите поверхность с явно заданным профилем

Рис. 5.3.1.7. Создание заметающего профиля с помощью команды Spline (Сплайн)

101


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA и с двумя направляющими кривыми (With two guide curves). В поле Profile (Профиль) выберите созданный сплайн, в полях Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) и Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) укажите созданные границы (в дереве проекта Boudary.1 и Boudary.2). Привяжите конечные точки профиля к соответствующим направляющим кривым. В качестве центральной линии задайте ось Y. Для этого щёлкните правой кнопкой в поле Spine (Центральная линия) и из контекстного меню выберите элемент Y Axis (Ось Y). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис.5.3.1.8). Для создания поверхности щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.2.

Рис. 5.3.1.8. Поверхность крыши в режиме предварительного просмотра

Направляющие кривые для заметающей поверхности обтекателя прожектора. На плоскости yz создайте эскиз и в нём, с помощью инструмента Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам начиная с её конечных точек), нарисуйте верхнюю кривую поверхности обтекателя (рис. 5.3.1.9). Назначьте совпадение конечной точки дуги и заднего ребра корпуса с помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2.

Рис. 5.3.1.9. Эскиз верхней кривой поверхности обтекателя прожектора

На виде сверху (на плоскости xy) создайте ещё один эскиз и в нём, с помощью инструмента Spline (Сплайн), изобразите кривую как на рис. 5.3.1.10. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.3.

102


Спроецируйте эскиз Sketch.3. на поверхность крыши. Для этого на панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии) щёлкните на кнопке ­Projection (Проекция). Отобразится диалоговое окно Projection ­Definition (Определение проекции). В нём, в списке Projection type (Тип проекции) выберите вариант Along a direction (Вдоль направления), в поле Projected (Проецируемый элемент) выберите эскиз Sketch.3, в поле Support (Опорный элемент) выберите Рис. 5.3.1.10. Эскиз для создания боковых поверхность крыши (Sweep.2), в поле Direction направляющих кривых поверхности обтекателя прожектора (Направление) выберите вертикальную ось системы координат в области моделирования. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Project.1. Для получения симметричной направляющей кривой, воспользуйтесь командой Symmetry (Преобразование симметрии) на панели инструментов Operations (Операции). Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface ­Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка S ­ ubtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Three guides (Три направляющие кривые) . В полях Guide curve 1 (Направляющая кривая 1), Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) и Guide curve 3 (Направляющая кривая 3) выберите соответственно кривые Project.1, Sketch.2 и Symmetry.1. В качестве

Рис. 5.3.1.11. Заметающая поверхность обтекателя прожектора в режиме предварительного просмотра

103


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA центральной линии (в поле Spine) выберите ось Y. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok (рис. 5.3.1.11).

5.3.2. Подтип Two guides and radius (Две направляющие кривые и радиус) Каждая плоскость заметающей поверхности данного вида пересекает направляющие кривые в двух точках (рис. 5.3.2.1). Заметающий профиль строится как дуга по двум конечным точкам и заданному радиусу.

Рис. 5.3.2.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования дугу окружности в качестве профиля и две направляющие кривые. Текущая плоскость, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Направляющие кривые пересекают текущую плоскость в точках А и В. Дуговой профиль имеет заданный радиус

В рабочем пространстве Generative Shape ­Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface ­Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.3.2.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности).

Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите guides and radius (Две направляющие кривые и радиус).

элемент Two

Поля Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) и Guide curve 2 (Направляющая кривая  2) предназначены для выбора направляющих кривых. Их можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривые можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Кривые не обязательно должны быть эскизами. Они могут быть координатными осями или

104


ребрами какой-нибудь поверхности или тела. Поле со счётчиком Radius (Радиус) предназначено для задания радиуса дуги заметающего профиля. Можно задать фиксированное значение, или воспользоваться кнопкой Law (Закон) для выбора закона его изменения в диалоговом окне Law Definition (Определение закона).

Рис. 5.3.2.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип Two guides and radius (Две направляющие кривые и радиус)

В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Поле Spine (Центральная линия) служит для задания центральной линии, в полях Relimiter 1 (Ограничитель 1) и R ­ elimiter 2 (Ограничитель 2) можно задать элементы, ограничивающие заметающую поверхность.

Пример. Декоративный накладной элемент Ниже рассмотрено построение несложного накладного декоративного элемента, который встречался в столярных изделиях Викторианской эпохи.

Рис. 5.3.2.3. Декоративный накладной элемент.

105


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Создание направляющих кривых. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости yz создайте эскиз, нарисуйте в нём прямую горизонтальную линию из начала координат и задайте ей размер 150 мм. Для этого воспользуйтесь инструментами Line (Линия) и Constraints (Ограничения). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Аналогичным образом во втором эскизе нарисуйте вторую линию, наклоненную к первой на угол 90 / 8 = 11.250. После выхода из эскиза в дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2. Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two guides and radius (Две направляющие кривые и радиус). Щёлкните в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) и выберите эскиз Sketch.1 и в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите эскиз Sketch.2. В качестве центральной линии (поле Spine) оставьте выбор по умолчанию, то есть значение Default (Sketch.1). Поскольку направляющие кривые сходятся в точке, то имеет смысл задавать переменное значение радиуса. Пусть радиус при движении вдоль центральной линии линейно изменяется в диапазоне от 2 мм до 20 мм. Щёлкните на кнопке Law (Закон), которая расположена возле поля со счётчиком Radius (Радиус). В появившемся диалоговом окне Law Definition (Определение закона) (рис. 5.3.2.4) выберите линейный закон изменения радиуса (переключатель Linear) и введите начальное и конечное значения равными соответственно 2 mm и 20 mm. Щёлкните на кнопке Close (Закрыть) и затем на кнопке Preview (Предпросмотр).

106

Рис. 5.3.2.4. Диалоговое окно Law Definition (Определение закона), в котором закон изменения радиуса – линейный


При появлении сообщения об ошибке, снова вызовите диалоговое окно Law Definition (Определение закона) и включите переключатель Inverse law (Обратный закон). Снова щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис. 5.3.2.5).

Рис.

5.3.2.5.

Заметающая поверхность одного лепестка предварительного просмотра

в

режиме

С помощью кнопок Previous (Предыдущее) и Next (Следующее) в группе параметров Solution(s) (Решение(я)) выберите нужный вариант заметающей поверхности и щёлкните на кнопке Ok чтобы создать её. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1. Чтобы создать восемь копий лепестков, расположенных по кругу, воспользуйтесь инструментом Rotate (Вращение) на панели Operations (Операции). Из списка ­Definition Mode (Режим определения) (рис. 5.3.2.6) выберите элемент Axis-Angle (Ось-угол), в поле Element (Элемент) выберите поверхность Sweep.1, в поле Axis (Ось) выберите нужную ось, в данном случае ось X. Поскольку угол между направляющими

Рис. 5.3.2.6. Копирование элемента с одновременным поворотом

Рис. 5.3.2.7. Создание нескольких копий

107


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA кривыми равен11.250, то в поле Angle (Угол) введите значение 11.250. Чтобы создать несколько копий выбранного элемента, включите переключатель Repeat object after Ok (Повторить объекты после нажатия на кнопке Ok). Щёлкните на кнопке Ok. В появившемся диалоговом окне Object Repetition (Повторение объекта) (рис. 5.3.2.7) в поле Instance(s) (Экземпляр(ы)) введите значение 6 поскольку два экземпляра у нас уже есть, а всего нужно восемь. Щёлкните на кнопке Ok. Объедините полученные копии с одну поверхность с помощью команды Join (Сшить). На плоскости yz создайте эскиз и в нём нарисуйте Г-образную фигуру как на рис. 5.3.2.8. Каждую сторону сделайте длиной 100 мм. Для этого воспользуйтесь инструментами Line (Линия) и Constraints (Ограничения). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.3.

Рис. 5.3.2.8. Эскиз для создания заметающей поверхности боковой стороны элемента

На базе эскиза Sketch.3 создайте заметающую поверхность с неявно заданным линейным профилем подтипа With draft direction (С направлением уклона).

В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите эскиз Sketch.3, для определения направления уклона выберите плоскость yz (в поле Draft direction (Направление уклона)). Перейдите на закладку Wholly defined (Полностью определён) и в поле Angle (Угол) задайте значение 30 deg. Обратите внимание на голубые и оранжевую стрелочки в области моделирования. Щёлкните на той стрелке, которая показывает нужное направление уклона. Она станет оранжевой. Значение первой длины (в поле Length 1) задайте равным 20 mm. В ряду кнопок Length type 1 (Тип длины 1) выберите вариант Standard (Стандартный) и щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр). Для второй длины (поле Length 1) выберите вариант From curve (От кривой) или Standard (Стандартный) с нулевым значением. Для создания заметающей поверхности щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Sweep.2. Теперь остаётся подрезать одну поверхность под другую. Для этого воспользуйтесь командой Split (Разделить) на панели инструментов Operations (Операции). После её вызова отобразится диалоговое окно Split Definition (Определение разделения). В поле Element to cut (Разрезаемый элемент) выберите поверхность Join.1, в поле

108


Cutting elements (Разрезающие элементы) выберите поверхность Sweep.2. Выбор можно осуществлять как в области моделирования, так и в дереве проекта. Щёлкните на кнопке ­Preview (Предпросмотр). Удаляемая часть становится полупрозрачной. Если полупрозрачной стала часть, которую нужно оставить, щёлкните на кнопке Other side (Другая сторона). Щёлкните на кнопке Ok чтобы выполнить операцию (рис. 5.3.2.9).

Рис. 5.3.2.9. Подрезание поверхностей

Аналогичным образом подрежьте поверхность Sweep.2 под Join.1. Поскольку в процессе подрезки образуется несколько несоединенных между собой поверхностей (в данном случае восемь сегментов круга), то после нажатия кнопки Ok в диалоговом окне Multi-Result Management (Управление неоднозначным результатом) Вам будет предложено либо оставить их все (вариант Keep all the sub-elements (Сохранить все подэлементы)) либо выбрать из них те, которые должны быть сохранены (варианты Keep only one sub-element using a Near/Far (Сохранить только один подэлемент, используя критерий ближний/дальний) и Keep only one sub-element using an Extract (Сохранить только один подэлемент, используя инструмент Извлечение). Выберите вариант Keep all the sub-elements (Сохранить все подэлементы).

5.3.3. Подтип Center and two angles (Линия центров и два угла) Для построения заметающей поверхности этого подтипа необходима линия центров, направляющая кривая и два угла. Заметающий профиль в виде дуги окружности строится на основе этих исходных данных как показано на рис. 5.3.3.1. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces

109


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис  5.3.3.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.

Рис. 5.3.3.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования дугу окружности в качестве профиля, линию центров (center curve) и направляющую кривую (reference curve). Величина дуги регулируется заданием двух значений углов (angle 1 и angle 2), которые отсчитываются от линии АВ. Текущая плоскость поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine). Точки А и В – точки пересечения кривых с плоскостью.

В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка S ­ ubtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and two ­angles (Линия центров и два угла).

Поле Center curve (Линия центров) предназначено для выбора кривой, на которой будут располагаться центры дуг, образующих поверхность. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Кривая не обязательно должна быть эскизом. Она может быть координатной осью или ребром поверхности или тела. Поле Reference curve (Направляющая кривая) предназначено для выбора кривой, определяющей радиусы дуг, образующих поверхность (рис. 5.3.3.1).

Рис. 5.3.3.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип Center and two angles (Линия центров и два угла)

110

В полях Angle 1 (Угол 1) и Angle 2 (Угол 2) можно задать значения углов, определяющих длину заметающей дуги. Значения могут быть фиксированными или переменными.


В последнем случае воспользуйтесь кнопкой Law (Закон) для выбора закона изменения угла в диалоговом окне Law Definition (Определение закона). В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Поле Spine (Центральная линия) служит для задания центральной линии, в полях Relimiter 1 (Ограничитель 1) и ­Relimiter 2 (Ограничитель 2) можно задать элементы, ограничивающие заметающую поверхность. Новыми являются переключатель и поле ввода с счётчиком и кнопкой Law (Закон), помеченные Use fixed radius (Использовать фиксированный радиус). При включении переключателя, направляющая кривая перестает определять радиус, а задает только направление, от которого отсчитываются углы при расчёте длины дуги заметающего профиля. Кнопка Law (Закон), как и везде, позволяет задать переменное значение вводимой величины.

Пример. Сопряжение труб разного диаметра Вообще, в CATIA существует много способов построения сопряжения двух труб, произвольно расположенных в пространстве. В данном случае мы рассмотрим применение для этой цели заметающей поверхности подтипа Center and two angles (Линия центров и два угла).

Рис. 5.3.3.3. Сопряжение скрещивающихся труб разного диаметра

Создание вспомогательных поверхностей. В рабочем пространстве модуля G ­ enerative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xy создайте эскиз и нарисуйте в нём окружность с центром на вертикальной координатной оси. Для этого воспользуйтесь инструментом Circle (Окружность) на панели P ­ rofile (Профиль). Командой Constraints (Ограничения) сделайте диаметр окружности равным 50 мм, а расстояние от начала координат до центра окружности задайте равным 40 мм. Выйдите из эскиза, щёлкнув на кнопке Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

111


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Выдавите полученный эскиз командой Extrude (Выдавливание) на панели инструментов Surfaces (Поверхности). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface ­Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите созданный эскиз (Sketch.1), в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину выдавливания равную 40 mm. Для второго предела (Limit 2) задайте значение 0 мм. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) и при необходимости воспользуйтесь кнопкой Reverse Direction (Обратное направление). Щёлкните на кнопке Ok чтобы создать поверхность. В дереве проекта появится новый элемент: Extrude.1. Скройте эскиз Sketch.1, щёлкнув на нём правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрав команду Hide/Show (Скрыть/Показать). Создайте ещё один эскиз, но уже на плоскости zx. В нём с помощью инструментов Line (Линия) и Axis (Ось) нарисуйте то, что изображено на рис. 5.3.3.4. Размеры задайте с помощью команды Constraints (Ограничения). Выйдите из эскиза, щёлкнув на кнопке Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2. Поверхность второй трубы создайте с помощью инструмента Revolve (Вращать) на панели инструментов Surfaces (Поверхности). В диалоговом окне Revolution Surface Definition (Определение поверхности вращения) в поле Angle 1 (Угол 1) задайте значение 3600. Щёлкните на кнопке Ok чтобы создать поверхность вращения. В дереве проекта появится новый элемент: Revolute.1. Создание направляющих кривых. Для формирования пространственных кривых нам потребуются опорные точки. На панели инструментов ­Wireframe (Элементы каркасной геометрии) щёлкните на кнопке Point (Точка). В появившемся диалоговом окне Point Definition (Определение точки) из списка Point type (Тип точки) выберите элемент Circle / Sphere / Ellipse center (Центр окружности / шара / эллипса). В поле Circle / Sphere / Ellipse (Окружность / шара / эллипс) вберите ребро поверхности Extrude.1 (рис. 5.3.3.5). Чтобы создать точку, щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится точка Point.1. Аналогичным образом создайте точку в центре ребра-окружности поверхности второй трубы, ближайшей к Point.1. По Рис. 5.3.3.4. Эскиз для формирования поверхности второй трубы

112


Рис. 5.3.3.5. Создание точки в центре окружности

умолчанию, в дереве проекта она будет названа Point.2. Чтобы получить линию центров, необходимо создать пространственный сплайн с конечными точками Point.1 и Point.2 щёлкните на кнопке Spline (Сплайн) на панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии). В появившемся диалоговом окне Spline Definition (Определение сплайна), в его верхней части выберите первую точку, задайте направление касательной (для Point.1 это вертикальная ось координат), затем выберите вторую точку и направление касательной в ней (для Point.2 это прямая из эскиза Sketch.2). Убедитесь что сплайн построен верно, то есть без перегибов. Если это не так, изменить направление касательной можно, щёлкнув на красной стрелке около точки в области моделирования (рис. 5.3.3.6). Щёлкните на кнопке Ok, в дереве проекта появится элемент Spline.1. Рис. 5.3.3.6. Направление Для

касательной показывается красной стрелкой

создания направляющей кривой потребуется еще один пространственный сплайн. На верхнем ребре поверхности Extrude.1 создайте точку экстремума (команда Extremum (Экстремум)) на панели Wireframe (Элементы каркасной геометрии). В диалоговом окне Extremum Definition (Определение экстремума) в поле Element (Элемент) выберите верхнее ребро поверхности Extrude.1, в поле Direction (Направление) выберите плоскость yz. Включите переключатель Max (Максимум) и щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Extremum.1.

Щёлкните на кнопке Spline (Сплайн) на панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии). В появившемся диалоговом окне Spline Definition (Определение сплайна), в верхней его части, выберите точку Extremum.1 и выберите вертикальную ось координат в качестве направления касательной. При выборе второй точки укажите конечную точку прямой в эскизе Sketch.2, ближайшую к точке Extremum.1. Направление касательной – прямая эскиза

113


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Sketch.2. Убедитесь что сплайн построен верно, то есть без перегибов. Если это не так, изменить направление касательной можно, щёлкнув на красной стрелке около точки в области моделирования. Щёлкните на кнопке Ok, в дереве проекта появится элемент Spline.2. То что должно получиться на этом этапе, изображено на рис. 5.3.3.7

Рис. 5.3.3.7. Кривые для построения заметающей поверхности

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and two angles (Линия центров и два угла). В поле Center curve (Линия центров) выберите кривую Spline.1, в поле Reference curve (Направляющая кривая) выберите кривую Spline.2. В полях Angle 1 (Угол 1) и Angle 2 (Угол 2) задайте значения 1800 и -1800. Вы также можете задать значения 00 и 3600. Главное чтобы сумма углов была равна 3600. В поле Spine (Центральная линия) оставьте значение по умолчанию (Default (Spline.1)). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и затем на кнопке Ok.

114

Рис. 5.3.3.8. Заметающая поверхность в режиме предварительного просмотра


5.3.4. Подтип Center and radius (Линия центров и радиус) Поскольку заметающий профиль в этом случае представляет собой окружность, то для построения заметающей поверхности данного типа необходимо задать только линию центров и радиус окружности (рис. 5.3.4.1).

Рис. 5.3.4.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования окружность заданного радиуса и линию центров (center curve). Текущая плоскость поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine), которая может совпадать с линией центров. Точка А – точка пересечения линии центров с текущей плоскостью заметающей поверхности.

В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели ­Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис  5.3.4.2). На рисунке показана только

верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and radius (Линия центров радиус). Поле Center curve (Линия центров) предназначено для выбора кривой, на которой будут располагаться центры окружностей, образующих поверхность.

Рис. 5.3.4.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип Center and radius (Линия центров радиус)

115


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Кривая не обязательно должна быть эскизом. Она может быть коор��инатной осью или ребром поверхности или тела. Поле со счётчиком Radius (Радиус) предназначено для задания радиуса дуги заметающего профиля. Можно задать фиксированное значение, или воспользоваться кнопкой Law (Закон) для выбора закона его изменения в диалоговом окне Law Definition (Определение закона). В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Пример. Трубчатый стальной стул Геррита Ритвельда. 1927 год Заметающие поверхности с круговым профилем подтипа Center and radius (Линия центров радиус) очень удобны для создания пространственных структур из труб круглого сечения. Ниже, в качестве примера приводится построение металлического стула.

Рис. 5.3.4.3. Металлический стул Геррита Ритвельда. 1927 год

Создание линии центров. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xz создайте эскиз, показанный ра рис. 5.3.4.4. Для этого воспользуйтесь инструментами Circle (Окружность) и Line (Линия) на панели Profile (Профиль). С помощью команд Constraints (Ограничения) и Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) создайте размерные и геометрические ограничения, показанные на том же рисунке. Для подрезки линий и окружностей воспользуйтесь командой Quick Trim (Быстрая обрезка) на панели Operation (Операция). Чтобы каждый раз не

116


вызывать эту команду после выполнения подрезки, дважды щёлкните на кнопке Quick Trim (Быстрая обрезка). В этом случае она будет активна пока вы не выберете другую команду или не нажмёте на клавиатуре клавишу Esc. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Рис. 5.3.4.4. Контур линии центров для создания трубчатых ножек стула

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В диалоговом окне Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) в верхней левой части, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Center and radius (Линия центров радиус).

В поле Center curve (Линия центров) выберите эскиз Sketch.1, в поле Radius (Радиус) задайте величину 7.5 mm так как ножка стула сделана из трубы диаметром 15 мм. В поле Spine (Центральная линия) оставьте значение по умолчанию (Default (Sketch.1)). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и затем на кнопке Ok.

Для получения копии трубчатой ножки, на панели инструментов Operations (Операции) щёлкните на кнопке Translate (Переметить) (рис. 5.3.4.5). В появившемся диалоговом окне в раскрывающемся списке Vector Definition (Определение вектора) выберите элемент Direction, Distance (Направление, расстояние). Ниже, в поле Element (Элемент) выберите копируемую поверхность Sweep.1. В поле Direction (Направление) выберите плоскость yz, в поле Distance (Расстояние) задайте значение 375 mm. Щёлкните на кнопке Ok для создания копии и закрытия окна. В дереве проекта появится новый Рис. 5.3.4.5. Инструмент Translate (Переместить) на элемент: Translate.1. панели Operations (Операции)

117


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Поверхность сиденья и спинки представляет собой выдавленный профиль. Создайте профиль как пересечение плоскости yz и поверхности Sweep.1. Щёлкните на кнопке Intersection (Пересечение). В появившемся диалоговом окне в поле First Element (Первый элемент) выберите плоскость yz, в поле Second Element (Второй элемент) выберите элемент Sweep.1. Щёлкните на кнопке Ok чтобы создать линию пересечения. Появится диалоговое окно Multi-Result Management (Управление неоднозначным результатом) (рис. 5.3.4.6). В верхней его части присутствует надпись: The resulting geometry of this element is made of 2 sub-elements that are not connected (Результирующая геометрия этого элемента состоит из 2 подэлементов, которые не связаны). В группе переключателей ниже, выберите вариант Keep only one subelement using an Extract (Сохранить только один подэлемент, используя инструмент Извлечение) и щёлкните на кнопке Ok. Появится диалоговое окно Extract ­Definition (Определение извлечения). В нём из раскрывающегося списка Propagation type (Тип расРис. 5.3.4.6. Диалоговое окно Multi-Result Manageпространения) выберите элемент Tangent ment (Управление неоднозначным результатом) continuity (Непрерывность по касательной) В поле Element(s) to extract (Элемент(ы) для извлечения) выберите внешний подэлемент кривой Intersect.1. Щёлкните на кнопке Ok. Создайте две точки, которые будут служить ограничителями при определении профиля поверхности сиденья и спинки. При этом выберите тип On curve (На кривой) и расположите их на кривой Extract.1 так, чтобы можно было вырезать нужную часть профиля (рис. 5.3.4.7). С помощью инструмента Split (Разделить) на панели инструментов Operations (Операции) удалите часть кривой Extract.1, ограниченную созданными точками. Для создания поверхности сиденья и спинки воспользуйтесь инструментом Extrude (Выдавливание) на панели Surfaces (Поверхности). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите профиль Split.1, в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину выдавливания равную 382.5 mm. Для второго предела (Limit 2) задайте значение 7.5 mm. Щёлкните на кнопке Ok.

118


Рис. 5.3.4.7. Подрезка кривой Extract.1 точками Point.1 и Point.2

5.3.5. Подтип Two guides and tangency surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность)

Рис. 5.3.5.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования две ограничивающие кривые (limit curve) и касательную поверхность (tangency curve). Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine), которая может совпадать ограничивающей кривой.

Для построения этой заметающей поверхности требуются две направляющие кривые и касательная поверхность. Причем одна из кривых должна лежать на касательной поверхности. Заметающий профиль представляет собой дугу, построенную по двум точкам и направлению касательной в одной из них (рис. 5.3.5.1). На рисунке точка А – точка пересечения направляющей кривой с текущей плоскостью, кривая m  –  линия пересечения касательной поверхности с текущей плоскостью, точка В – точка пересечения направляющей кривой, лежащей на касательной поверхности с текущей плоскостью заметающей поверхности. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели

119


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.3.5.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – профиль в виде дуги окружности).

Рис. 5.3.5.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип Two guides and tangency surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность)

Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two guides and tangency surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность). Поле Limit curve with tangency (Ограничивающая кривая с касательностью) предназначено для выбора первой направляющей кривой, в точках которой будет задано направление касания заметающего профиля. Эта кривая должна лежать на касательной поверхности. Поле Tangency surface (Касательная поверхность) предназначено для выбора поверхности, в которой лежит первая направляющая кривая и которая будет касательной к создаваемой заметающей поверхности. Поле Limit curve (Ограничивающая кривая) предназначено для выбора второй направляющей кривой. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Поле Spine (Центральная линия) служит для задания центральной линии, в полях Relimiter 1 (Ограничитель 1) и Relimiter 2 (Ограничитель 2) можно задать элементы, ограничивающие заметающую поверхность. Как правило, существует два варианта построения заметающей поверхности по описанным выше исходным данным. Вы можете выбрать один из этих вариантов с помощью кнопок Previous (Предыдущее), Next (Следующее) или поля, в котором нужно ввести номер решения. Все эти органы управления помечены меткой Solution(s) (Решение(я)).

120


Пример. Часть поверхности капота автомобиля Здесь мы рассмотрим построение части поверхности капота с использованием заметающей поверхности подтипа Two guides and tangency surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность). Такие формы встречаются на многих автомобилях.

Рис. 5.3.5.3. Часть капота, содержащая переход от одной поверхности к другой, построенный заметанием кругового профиля

Создание вспомогательных элементов. Основную поверхность капота создадим как заметающую с явно заданным профилем. Нам потребуются профиль и направляющая кривая. В рабочем пространстве ��одуля Generative Shape ­Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xz создайте эскиз, показанный на рис. 5.3.5.4. Для этого воспользуйтесь инструментом Spline (Сплайн). С помощью команды Constraints (Ограничения) задайте расстояние между крайними точками сплайна равным 1000 мм. Чтобы расстояние измерялось по горизонтали, в процессе создания размера щёлкните правой кнопкой мыши и из контекстного меню выберите команду Horizontal Measure ­Direction (Горизонтальное направление измерения). Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Направляющая кривая создана. Рис. 5.3.5.4. Эскиз направляющей кривой поверхности Для получения профиля, капота. Процесс назначения расстояния между точками в создайте эскиз на плоскости yz. горизонтальном направлении

121


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Воспользуйтесь инструментом Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам, начиная с её конечных точек) и командами Constraints (Ограничения) и Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) для назначения геометрических и размерных ограничений (рис 5.3.5.5). После выхода из эскиза в дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2.

Рис. 5.3.5.5. Эскиз профиля поверхности капота.

На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В диалоговом окне Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) в верхней левой части, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой левой кнопке (Explicit – явно заданный профиль). Из раскрывающегося списка ­Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент With reference surface (С опорной поверхностью). В поле Profile (Профиль) выберите профиль (Sketch.2), в поле Guide curve (Направляющая кривая) выберите кривую Sketch.1. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и затем на кнопке Ok. В дереве проекта появится элемент Sweep.1 – базовая поверхность капота. Теперь требуется создать ещё одну поверхность, которая будет проходить выше базовой на переменном расстоянии от неё. Щёлкните на кнопке Variable Offset (Переменное смещение) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) (рис. 5.3.5.6). Появится диалоговое окно Variable Offset ­Definition (Определение переменного смещения) (рис. 5.3.5.7). Рис.

5.3.5.6.

Поверхность

На закладке Parameters (Параметры) в середине окна находится смещения с переменным таблица, строки которой заполните, последовательно отступом (Variable offset) выбрав дальнее ребро поверхности Sweep.1, саму поверхность и ближнее её ребро. Для дальнего ребра задайте смещение равным 60 мм, для ближнего ребра – 10 мм. Чтобы смещение поверхности плавно изменялось в указанных пределах, в строке где выбрана поверхность Sweep.1 из раскрывающегося списка O ­ ffset (Смещение), расположенного ниже таблицы выберите элемент Variable (Переменное) (рис. 5.3.5.7). При необходимости, для изменения направления смещения, воспользуйтесь кнопкой Reverse Direction (Обратное направление). Щёлкните на кнопке Ok чтобы создать поверхность смещения. В дереве проекта появится элемент Variable Offset.1.

122


Рис. 5.3.5.7. Создание поверхности смещения с переменным отступом. В таблице на закладке Parameters (Параметры) выбрана последовательность элементов для определения постепенного изменения смещения от 60 мм до 10 мм

Для формирования границ перехода одной поверхности в другую, на плоскости xy создайте два вспомогательных эскиза как на рис. 5.3.5.8. Для этого воспользуйтесь инструментом Spline (Сплайн) на панели Profile (Профиль). Ограничения в данном случае можно не назначать. В дерево проекта добавятся элементы Sketch.3 и Sketch.4.

Рис. 5.3.5.8. Эскизы для формирования вырезов

С помощью инструмента Projection (Проекция) на панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии) спроецируйте верхний эскиз (по рис. 5.3.5.8) на нижнюю поверхность, а нижний на верхнюю. Для этого в диалоговом окне Projection Definition (Определение проекции), в списке Projection type (Тип проекции) выберите вариант Along a direction (Вдоль направления), в поле Projected (Проецируемый элемент) выберите нужный эскиз, а в поле Support (Опорный элемент) выберите нужную поверхность. В поле Direction (Направление) выберите вертикальную ось системы координат в области моделирования или плоскость xy. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали,

123


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.3.5.9. Кривые спроецированы на соответствующие поверхности

щёлкните на кнопке Ok. После всех операций, в дереве проекта появятся два элемента: Project.1 и Project.2. С помощью инструмента Split (Разделить) на панели инструментов Operations (Операции) выполните подрезку поверхностей по спроецированным кривым. Скройте все ненужные элементы щёлкнув на них правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрав команду Hide/Show (Скрыть/Показать) (рис. 5.3.5.10). Это можно сделать как в дереве проекта, так и в области моделирования.

Рис. 5.3.5.10. Поверхности подрезаны по спроецированным кривым 

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В диалоговом окне Swept ­Surface ­Definition (Определение заметающей поверхности) в верхней левой части, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two guides and tangency ­surface (Две направляющие кривые и касательная поверхность).

124


В поле Limit curve with ­tangency (Ограничивающая кривая с касательностью) выберите ребро нижней поверхности, обращённое к вырезу. В поле T ­ angency surface (Касательная поверхность) выберите нижнюю поверхность. В поле Limit curve (Ограничивающая кривая) выберите ребро верхней обращённое к вырезу. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) в поле Spine (Центральная линия ) выберите ось координат, идущую вдоль капота, то есть ось X. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Чтобы создать поверхность щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится элемент Sweep.2.

Рис. 5.3.5.11. Заметающая поверхность в режиме предварительного просмотра

Для завершения построения капота выполните объединение полученных поверхностей с помощью инструмента Join (Сшить). Далее скруглите получившееся острое (верхнее) ребро командой Edge Fillet (Скругление ребра) (рис. 5.3.5.12), подрежьте полученную поверхность по плоскости zx командой Split (Разделить) и, наконец, отразите относительно плоскости zx половину капота с помощью команды ­Symmetry (Преобразование симметрии). Все эти инструменты находятся на панели Operations (Операции).

Рис. 5.3.5.12. Скругление ребра постоянным радиусом, равным 12 мм

125


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

5.3.6. Подтип One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность) Для построения этой заметающей поверхности требуются направляющая кривая, радиус дугового профиля и касательная поверхность. Дуговой заметающий профиль проходит через точки А и В и имеет заданный радиус (рис. 5.3.6.1). На рисунке точка А – точка пересечения направляющей кривой с текущей плоскостью, кривая m – линия пересечения касательной поверхности с текущей плоскостью, точка В – точка касания дугового профиля кривой m. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните Рис. 5.3.6.1. Параметры заметающей поверхности, на кнопке Sweep (Заметаюиспользующей для формообразования направляющую кривую, щая поверхность). Или же дугу заданного радиуса и касательную поверхность. Текущая из главного меню Insert плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine), которая может (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и совпадать с направляющей кривой. далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept ­Surface ­Definition (Определение заметающей поверхности) (рис  5.3.6.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность). Поле Guide curve (Направляющая кривая) предназначено для выбора направляющей кривой. Заметающий профиль в процессе движения всё время одним концом лежит на ней. Поле Tangency surface (Касательная поверхность) предназначено для указания поверхности, которой будет касаться заметающая поверхность.

126


Поле со счётчиком Radius (Радиус) предназначено для задания радиуса дуги заметающего профиля. Можно задать фиксированное значение, или воспользоваться кнопкой Law (Закон) для выбора закона его изменения в диалоговом окне Law Definition (Определение закона).

Рис. 5.3.6.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность)

В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Единственное отличие – наличие переключателя Trim with tangency surface (Подрезать касательную поверхность). При его включении касательная поверхность будет подрезана по построенной заметающей поверхности. Если геометрически подрезка невозможна, то этот переключатель недоступен.

Пример. Посадочное место для болта В этом примере мы рассмотрим построение площадки для расположения болта на наклонной поверхности. Такие случаи часто встречаются при проектировании, например, литых деталей.

Рис. 5.3.6.3. Площадка для установки болта на наклонной поверхности

Создание вспомогательных элементов. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xz создайте эскиз, показанный на рис. 5.3.6.4. Для этого воспользуйтесь инструментом Profile (Профиль) на одноименной панели. Связи можно явно не задавать, а “ловить“ их

127


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.3.6.4. Эскиз сечения детали, которую требуется закрепить болтом

в процессе рисования профиля. Для этого на панели инструментов Sketch Tools (Инструменты эскиза) должна быть нажата (быть оранжевой) кнопка G ­ eometrical Constraints (Геометрические ограничения). С помощью команды Constraints (Ограничения) задайте размерные ограничения как на рис. 5.3.6.4. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Выдавите полученный профиль командой Extrude (Выдавливание) на панели ­Surfaces (Поверхности). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите эскиз Sketch.1, в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion ­Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину выдавливания равную 100 mm. Для второго предела (Limit 2) также задайте значение 100 mm. Щёлкните на кнопке Ok.

Рис. 5.3.6.5. Эскиз направляющей кривой заметающей поверхности

128

На расстоянии 80 мм от плоскости xy создайте новую плоскость. Для этого воспользуйтесь инструментом Plane (Плоскость) на панели Wireframe (Каркасная геометрия) и в диалоговом окне Plane Definition (Определение плоскости) из списка Plane type (Тип плоскости) выберите элемент Offset from plane (Отступ от плоскости). На


новой плоскости нарисуйте эскиз, содержащий окружность диаметром 70 мм (рис. 5.3.6.5). Эта окружность будет использоваться как направляющая кривая при создании заметающей поверхности. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2. Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В диалоговом окне Swept Surface ­Definition (Определение заметающей поверхности) в верхней левой части, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle  –  профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент One guide and tangency surface (Одна направляющая кривая и касательная поверхность). В поле Guide curve (Направляющая кривая) выберите эскиз окружности (Sketch.2), в поле ­Tangency surface (Касательная поверхность) выберите верхнюю сторону выдавленной поверхности (Extrude.1). В поле со счётчиком Radius (Радиус) введите значение 50 mm. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат. Проследите чтобы было выбрано нужное решение. Текущее решение подсвечено оранжевым цветом. Если это не так, воспользуйтесь кнопками Previous (Предыдущее) или Next (Следующее), или же выберите его мышью в области моделирования (рис. 5.3.6.6). Включите переключатель Trim with tangency surface (Подрезать по касательной к поверхности) и щёлкните на кнопке Ok.

Рис. 5.3.6.6. Заметающая поверхность в режиме предпросмотра

Из меню Start (Начало) перейдите в рабочее пространство модуля Part Design (Проектирование деталей). На панели инструментов Surface-Based Features (Элементы на базе поверхностей) (рис. 5.3.6.7) щёлкните на кнопке Close Surface (Замкнуть поверхность). В появившемся диалоговом окне в поле Object to close (Замыкаемый объект) выберите любую часть созданной поверхности. Щёлкните на кнопке Ok. Скройте все ненужные элементы (рис 5.3.6.8).

129


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис.

5.3.6.7. Элементы поверхностей

на

базе

Рис. 5.3.6.8. Твёрдое тело, полученное на базе поверхности с помощью команды Close Surface (Замкнуть поверхность)

Чтобы сделать отверстие для болта, в рабочем пространстве Part Design (Проектирование деталей) на панели инструментов Sketch-Based Features (Элементы на базе эскизов) воспользуйтесь командой Hole (Отверстие). После щелчка на этой кнопке сначала укажите ребро посадочного места в виде окружности, затем плоскость посадочного места. Это нужно для того, чтобы ось отверстия совпала с центром окружности. Выберите тип отверстия Up To Last (До последнего), то есть сквозное, диаметр задайте каким угодно, но не более диаметра посадочного места. Щёлкните Ok.

Рис. 5.3.6.9. Создание отверстия

130


5.3.7. Подтип Limit curve and tangency surface (Ограничивающая кривая и касательная поверхность)

Рис. 5.3.7.1. Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования ограничивающую кривую (limit curve), ограничивающие углы (angle1 и angle 2), дугу заданного радиуса (R), и касательную поверхность (tangency surface). Текущая плоскость заметающей поверхности, показанная на рисунке, перпендикулярна центральной линии (spine), которая может совпадать с направляющей кривой.

Эта заметающая поверхность аналогична предыдущей с тем отличием, что здесь можно регулировать длину заметающего профиля с помощью двух углов. Для её построения требуются ограничивающая кривая, значение радиуса дугового профиля , касательная поверхность и два ограничивающих угла. Дуга заметающего профиля проходит через точки А и В и имеет заданный радиус, длина дуги ограничена углами Angle 1 (Угол 1) и Angle 2 (Угол 2), которые отсчитываются от ограничивающей кривой. Ограничивающая кривая может находиться как на касательной поверхности, так и вне её (рис. 5.3.7.1). На рисунке точка А – точка пересечения ограничивающей кривой с текущей плоскостью, кривая m – линия пересечения касательной поверхности с текущей плоскостью, точка В – точка касания дуги профиля кривой m.

В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис  5.3.7.2). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (Circle – круговой профиль). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Limit curve and tangency surface (Ограничивающая кривая и касательная поверхность). Поле Limit curve (Ограничивающая кривая) предназначено для выбора кривой, через которую проходит дуга заметающего профиля в процессе движения.

131


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Поле Tangency surface (Касательная поверхность) предназначено для выбора поверхности, которой будет касаться созданная заметающая поверхность. Поле со счётчиком Radius (Радиус) предназначено для задания радиуса дуги заметающего профиля. Можно задать фиксированное значение, или воспользоваться кнопкой Law (Закон) для выбора закона его изменения в диалоговом окне Law Definition (Определение закона).

Рис. 5.3.7.2. Диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности). Выбран подтип Limit curve and tangency surface (Ограничивающая кривая и касательная поверхность)

Поля со счётчиками Angle1 (Угол 1) и Angle2 (Угол 2) предназначены для задания углов, ограничивающих длину дуги заметающего профиля. Углы отсчитываются от ограничивающей кривой (рис. 5.3.7.1) и могут иметь отрицательные значения. Можно задать фиксированное значение, или воспользоваться кнопками Law (Закон) для выбора закона их изменения в диалоговом окне Law Definition (Определение закона).

В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в главе 5.1. Поле Spine (Центральная линия) служит для задания центральной линии, в полях Relimiter 1 (Ограничитель 1) и R ­ elimiter 2 (Ограничитель 2) можно задать элементы, ограничивающие заметающую поверхность. При существовании нескольких вариантов построения заметающей поверхности по заданным исходным данным Вы можете выбрать одно из решений с помощью кнопок Previous (Предыдущее), Next (Следующее) или поля, в котором нужно ввести номер решения. Все эти органы управления помечены меткой Solution(s) (Решение(я)).

132


Пример. Отбортовка тарелки Ниже мы рассмотрим построение возможной обработки края металлической или пластиковой тарелки.

Рис. 5.3.7.3. Обработка края изделия заметающей поверхностью

Создание вспомогательных элементов. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости xy создайте эскиз, показанный на рис. 5.3.7.4. Для этого воспользуйтесь инструментом Ellipse (Эллипс) на панели Profile (Профиль). Центр эллипса разместите в начале координат. Чтобы задать его размеры можно дважды щёлкнуть на нём и в пояившемся диалоговом окне ввести значения как на рис. 5.3.7.4.

Рис. 5.3.7.4. Задание размеров эллипса

Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

133


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Боковую поверхность изделия создайте как заметающую с неявно заданным линейным профилем подтипа With draft direction (С направлением уклона). Щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность) и в качестве направляющей кривой (в поле Guide curve 1) выберите эскиз с эллипсом (то есть Sketch.1). Для определения направления уклона в поле Draft direction (Направление уклона) выберите плоскость xy. При выборе плоскости направление уклона задаётся от нормали к плоскости. Перейдите на закладку Wholly defined (Полностью определен) и в поле Angle (Угол) введите значение 30 deg. В ряду кнопок Length type 1 (Тип длины) выберите Standard (Стандартный) и в поле Length 1 (Длина 1) введите значение 40 мм. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) и выберите нужное направление уклона по стрелочкам в области моделирования. После щелчка на кнопке Ok в дереве проекта появится новый элемент: Sweep.1.

Рис. 5.3.7.5. Поверхность отбортовки в режиме предварительного просмотра

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) снова щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). В диалоговом окне Swept ­Surface Definition (Определение заметающей поверхности) в верхней левой части, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на второй справа кнопке (­Circle – профиль в виде дуги окружности). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Limit curve and tangency surface (Ограничивающая кривая и касательная поверхность). В поле Limit curve (Ограничивающая кривая) выберите верхнее ребро боковой поверхности изделия, в поле Tangency surface (Касательная поверхность) выберите саму поверхность (Sweep.1). В поле со счётчиком Radius (Радиус) введите значение 20 mm. В полях Angle 1 (Угол  1) и Angle 2 (Угол 2) введите соответственно значения 0 deg и 120 deg. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат. Проследите чтобы было выбрано нужное решение. Текущее решение подсвечено оранжевым цветом. Если это не так, воспользуйтесь кнопками Previous (Предыдущее) или Next (Следующее), или же выберите его мышью в области моделирования (рис. 5.3.7.5). Щёлкните на кнопке Ok.

134


5.4. Заметающие поверхности с неявно заданным профилем в виде конического сечения Как понятно из названия, этот тип заметающих поверхностей использует в качестве профилей одну из кривых, получаемых при сечении конуса плоскостью. Выше было отмечено, что в зависимости от положения плоскости в сечении конуса можно получить эллипс, параболу или гиперболу. Случаи, когда плоскость проходит через ось вращения конуса (сечение – треугольник) или параллельно его основанию (сечение – круг) не рассматриваются. В CATIA представлены несколько подтипов таких поверхностей: • • • •

Two guide curves (Две направляющие кривые) Three guide curves (Три направляющие кривые) Four guide curves (Четыре направляющие кривые) Five guide curves (Пять направляющих кривых)

Каждый подтип требует определенного набора исходных данных. Как правило, название подтипа подсказывает, какие исходные данные потребуются для определения заметающей поверхности.

5.4.1. Подтип Two guide curves (Две направляющие кривые)

Рис. 5.4.1.1 Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования конические сечения в качестве профиля и две направляющие кривые

В рабочем пространстве ­Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню ­Insert (Вставить) выберите элемент S­urfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.1.1). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1.

135


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two guide curves (Две направляющие кривые). Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) предназначено для указания первой направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Поле Tangency (Касание) позволяет выбрать так называемую опорную поверхность, проходящую через первую направляющую кривую, которая будет касательной к создаваемой заметающей поверхности. Поле со счётчиком Angle (Угол) даёт возможность задать угол между опорной поверхностью и создаваемой заметающей поверхностью. Угол может быть задан не только постоянным значением, но и в виде одного из доступных законов. Для определения закона воспользуйтесь кнопкой Law (Закон). Поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) предназначено для задания второй направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Расположенные ниже поле Tangency (Касание) и поле со счётчиком Angle (Угол) и кнопкой Law (Закон) имеют тот же смысл что и описанные выше, только относятся ко второй направляющей кривой. Поле со счётчиком Parameter (Параметр) позволяет регулировать форму заметающего профиля. При увеличении значения в этом поле, заметающий профиль становится более острым. При уменьшении – более плоским. Задаваемое значение должно лежать в диапазоне от 0 до 1, не включая границы. Если при движении вдоль направляющей кривой необходимо менять значение параметра по какому-нибудь закону – воспользуйтесь кнопкой Law (Закон), расположенной рядом.

136


Пример. Крыло старого автомобиля Сначала необходимо создать вспомогательные элементы для заметающей поверхности. Нам потребуются: две направляющие кривые и две опорные поверхности, задающие направление касания в окрестности направляющих кривых.

Рис. 5.4.1.2. Крыло старого автомобиля построено с помощью одной заметающей поверхности

Создание направляющих кривых и опорных поверхностей. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx или zy. На панели инструментов Profile (Профиль) щёлкните на кнопке Circle (Окружность) и нарисуйте окружность с центром в начале координат. С помощью команды Constraints (Ограничения) на одноимённой панели инструментов задайте диаметр окружности равным 800 мм (рис. 5.4.1.3). С помощью инструмента Line (Линия) нарисуйте диаметр окружности, проходящий через начало координат и далее, найдите на панели инструментов Operation (Операция) кнопку Quick trim (Быстрая обрезка) и удалите нижнюю часть окружности. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Рис. 5.4.1.3. Эскиз для создания первой направляющей кривой и первой опорной поверхности

На той же опорной плоскости создайте второй эскиз. В нём инструментом Spline (Сплайн) нарисуйте кривую, подобную

137


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.4.1.4. Эскиз для создания второй направляющей кривой и второй опорной поверхности

изображенной на рис. 5.4.1.4. При расстановке управляющих точек сплайна следите за тем, чтобы первая и последняя точка были расположены на горизонтальной оси системы координат. В противном случае воспользуйтесь командой Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) и ограничением типа Coincidence (Совпадение). Чтобы задать направление касательных в вершинах сплайна, дважды щёлкните на нём, в появившемся окне выберите нужную вершину и в нижней части окна включите переключатель Tangency (Касание). Чтобы было удобнее манипулировать направлением касательной на панели инструментов Profile (Профиль) щёлкните на кнопке Axis (Ось), проведите осевую линию через нужную вершину сплайна и свяжите её с касательной ограничением типа P ­ arallelism (Параллельность) или Coincidence (Совпадение). После выхода из эскиза в дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2. На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Extrude (Выдавливание). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите первый эскиз (Sketch.1), в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину -400 мм в одноимённом поле со счётчиком. Аналогичным образом для второго предела (Limit 2) задайте значение 200 мм. Щёлкните на кнопке Ok. На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Fill (Заполнить), выберите второй эскиз (Sketch 2) и щёлкните на кнопке Ok в диалоговом окне Fill Surface Definition (Определение заполняюще�� поверхности). Скройте эскизы щёлкнув на них правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрав команду Hide/Show (Скрыть/Показать) (рис. 5.4.1.5).

138


Рис. 5.4.1.5. Опорные поверхности подготовлены

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.1.1). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two guide curves (Две направляющие кривые). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите ребро выдавленной

Рис. 5.4.1.6. Заметающая поверхность крыла старого автомобиля. На рисунке подписаны направляющие кривые и касательные поверхности

139


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA поверхности, в поле Tangency (Касание) выберите выдавленную поверхность. В поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите ребро заполненной поверхности, в поле Tangency (Касание) выберите заполненную поверхность. В качестве центральной линии задайте полукруглое ребро выдавленной поверхности. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok (рис 5.4.1.6). Пример. Обод фары В качестве вспомогательных элементов для заметающей поверхности этого примера нам потребуются: две направляющие кривые и одна опорная поверхность.

Рис. 5.4.1.7. Обод фары. Один из тех, которые делают из хромированного металла

Создание направляющих кривых и опорных поверхностей. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx или zy. На панели инструментов Profile (Профиль) щёлкните на кнопке Circle (Окружность) и нарисуйте окружность с центром в начале координат. С помощью команды Constraints (Ограничения) на одноимённой панели инструментов задайте диаметр окружности равным 200 мм. Выйдите из эскиза. В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. На той же опорной плоскости создайте второй эскиз. В нём нарисуйте окружность диаметром 160 мм с центром в начале координат. Выйдите из эскиза и обратите внимание, что в дереве проекта теперь есть элемент Sketch.2.

140


На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Extrude (Выдавливание). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите первый эскиз (Sketch.1), в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину -100 мм в одноимённом поле со счётчиком. Аналогичным образом для второго предела (Limit 2) задайте значение 50 мм. Щёлкните на кнопке Ok. Скройте первый эскиз, щёлкнув на него правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрав команду Hide/Show (Скрыть/Показать). Создание заметающей поверхности. Всё готово чтобы начать строить поверхность обода фары. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.1.1). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Two guide curves (Две направляющие кривые). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите ребро выдавленной поверхности, в поле Tangency (Касание) выберите выдавленную поверхность. В поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите эскиз Sketch.2 и в поле Tangency (Касание) снова выберите эскиз Sketch.2. В качестве центральной линии (поле Spine) задайте направление, параллельное оси фары. Нужное направление можно выбрать из контекстного меню поля Spine (Центральная линия). Когда Вы в качестве касательного элемента выбираете не поверхность, а эскиз или ребро, то изменение значения в поле Angle (Угол), которое относится к этому элементу, никак не влияет на результат. Поэтому в данном случае, Вы можете изменять только угол касания к поверхности Extrude.1 (так она названа по умолчанию в дереве проекта). Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.4.1.8) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok и скройте лишние элементы. Рис. 5.4.1.8. Заметающая поверхность обода фары в режиме предпросмотра

141


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

5.4.2. Подтип Three guide curves (Три направляющие кривые) В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.2.1). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Three guide curves (Три направляющие кривые).

Рис. 5.4.2.1 Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования конические сечения в качестве профиля и три направляющие кривые

Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) предназначено для указания первой направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню.

Поле Tangency (Касание) позволяет выбрать так называемую опорную поверхность, проходящую через первую направляющую кривую, которая будет касательной к создаваемой заметающей поверхности. Если Вы не хотите задавать направление касательной, повторно выберите с этом поле первую направляющую кривую.

Поле со счётчиком Angle (Угол) даёт возможность задать угол между опорной поверхностью и создаваемой заметающей поверхностью. Угол может быть задан не только постоянным значением, но и в виде одного из доступных законов. Для определения закона воспользуйтесь кнопкой Law (Закон). Поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) предназначено для задания второй направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню.

142


Поле Last guide curve (Последняя направляющая кривая) предназначено для задания третьей направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Расположенные ниже поле Tangency (Касание) и поле со счётчиком Angle (Угол) и кнопкой Law (Закон) имеют тот же смысл что и описанные выше, только относятся к третьей направляющей кривой. Если Вы не хотите задавать направление касательной, повторно выберите с этом поле последнюю направляющую кривую. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Пример. Прямоугольное крыло Сначала необходимо создать вспомогательные элементы для заметающей поверхности. Нам потребуются: поверхность консоли крыла и одна направляющая кривая.

Рис. 5.4.2.2. Прямоугольное крыло самолета, представленное на рисунке, состоит из консоли, носка и законцовки. Поскольку модель учебная, то об аэродинамических характеристиках речи нет

143


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Создание направляющих кривых и опорных поверхностей. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной плоскость zx или zy. На панели инструментов Profile (Профиль) найдите кнопку Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам, начиная с её конечных точек) и создайте эскиз, похожий на то, что изображено на рис. 5.4.2.3. Поскольку модель учебная – размеры не имеют значения. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1.

Рис. 5.4.2.3. Эскиз профиля крыла и кнопка Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам, начиная с её конечных точек) на панели инструментов ­Profile (Профиль). Начало координат расположено между дугами

На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Extrude (Выдавливание). В появившемся диалоговом окне Extruded Surface Definition (Определение вытянутой поверхности) в поле Profile (Профиль) укажите созданный эскиз (Sketch.1), в поле Direction (Направление) оставьте значение по умолчанию (Sketch normal (Перпендикулярно эскизу)), в группе параметров Extrusion Limits (Пределы выдавливания) задайте в подгруппе Limit 1 (Предел 1) тип Dimension (Размер) и величину выдавливания приблизительно равную 2..3 хордам (ширинам) крыла. Для второго предела (Limit 2) оставьте значение 0 мм. Щёлкните на кнопке Ok. Скройте эскиз, щёлкнув на нём правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрав команду Hide/Show (Скрыть/Показать). В качестве двух направляющих кривых мы будем использовать ребра полученной поверхности. Третью направляющую кривую создадим на плоскости xy там, где приблизительно должна пройти поверхность носка крыла. Щёлкните на кнопке Sketch (Эскиз) и выберите в качестве опорной xy. На панели инструментов

144


Profile (Профиль) выберите инструмент Line (Линия) и создайте эскиз так, как это изображено на рис. 5.4.2.4. Выйдите из эскиза с помощью команды Exit workbench (Выход из рабочего пространства). В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2.

Рис. 5.4.2.4. Эскиз третьей направляющей кривой расположен приблизительно там, где должна пройти поверхность носка крыла.

Создание заметающей поверхности. На панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.2.1). В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Three guide curves (Три направляющие кривые). В поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите верхнее ребро выдавленной поверхности, в поле Tangency (Касание) выберите выдавленную поверхность. В поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите эскиз Sketch.2, в поле Last guide curve (Последняя направляющая кривая) выберите нижнее ребро выдавленной поверхности и в поле T ­ angency (Касание) снова выберите выдавленную поверхность. В качестве центральной линии (поле Spine) оставьте выбор по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.4.2.5) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok и скройте лишние элементы. Чтобы крупные объекты выглядели более естественно, можно включить перспективу. Для этого из меню View (Вид) выберите элемент Render Style (Стиль визуализации) и далее команду Perspective (Перспектива).

145


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.4.2.5. Носок крыла построен

Законцовка крыла. Основную часть законцовки сделаем заметающей поверхностью с явно заданным профилем, подтип “с двумя направляющими кривыми”. Для этого сначала создадим профиль. На панели инструментов Wirefrane (Каркасная геометрия) щёлкните на кнопке Spline (Сплайн). Отобразится диалоговое окно Spline Definition (Определение сплайна). Чтобы создать сплайн укажите две вершины (Point 1 и Point 2 на рис. 5.4.2.6) и задайте направление касательности, указав ребра выдавленной поверхности. Если касательная будет направлена не в нужную сторону, щёлкните на красной стрелке рядом с точкой, чтобы изменить её направление. Чтобы сделать сплайн более выгнутым, измените его натяжение в вершинах. Для этого в диалоговом окне щёлкните на кнопке Show parameters (Показать параметры) и для каждой точки в поле со счётчиком Tangent tension (Натяжение касательной) введите значение 5...7. Добившись нужного результата, щёлкните на кнопке Ok.

Рис. 5.4.2.6. Сплайн — профиль для создания заметающей поверхности законцовки крыла

146

Щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности).


В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой левой (Eplicit – заметающая поверхность с явно заданным профилем). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже выберите подтип With two guide curves (С двумя направляющими кривыми). В поле Profile (Профиль) выберите только что созданный Spline.1, в поле Guide curve 1 (Направляющая кривая 1) выберите верхнее ребро выдавленной поверхности, в поле Guide curve 2 (Направляющая кривая 2) выберите нижнее ребро выдавленной поверхности. Из списка Anchoring type (Тип привязки) выберите вариант Two points (Две точки) и в поле Anchor point 1 (Точка привязки 1) укажите верхнюю конечную точку сплайна, а в поле Anchor point 2 (Точка привязки 2) укажите нижнюю конечную точку сплайна. В качестве центральной линии (поле Spine) оставьте выбор по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) (рис 5.4.2.7) чтобы оценить результат и если получилось то, что Вы ожидали, щёлкните на кнопке Ok и скройте лишние элементы.

Рис. 5.4.2.7. Заметающая поверхность, формирующая законцовку крыла

Объедините созданные поверхности, щёлкнув на кнопке Join (Сшить) на панели инструментов Operations (Операции), выбрав все существующие поверхности и щёлкнув на кнопке Ok в диалоговом окне Join Definition (Определение сшивки). Чтобы замкнуть оставшийся разрыв, воспользуемся командой Multi-sections Surface (Поверхность по нескольким сечениям), но перед этим создадим одно из сечений. На панели инструментов Operations (Операции) щёлкните на кнопке Boundary (Граница). Отобразится диалоговое окно Boundary Definition (Определение границы) (рис. 5.4.2.8). Из раскрывающегося списка Propagation type (Тип распространения) выберите элемент Point continuity (Непрерывность с точке). Перейдите в поле Surface edge (Ребро поверхности) и выберите ребро, показанное на рис. 5.4.2.8. Оно подсветится зелёным цветом. Поскольку нам не нужен весь контур целиком, в полях Limit 1 (Предел 1) и Limit 2 (Предел 2) укажите точки, совпадающие с вершинами

147


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.4.2.8. Выбрана граница сшитой поверхности

сплайна, который мы построили ранее. В дереве проекта он по умолчанию называется Spline.1. Заданные два предела должны отрезать левую часть границы (по рис. 5.4.2.8). Если это не так, щёлкните по красной стрелке, появившейся около первого предела, чтобы изменить сохраняемую сторону. Щёлкните на кнопке Ok чтобы создать границу и закрыть окно. На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Multi-sections Surface (Поверхность по нескольким сечениям) и создайте замыкающий элемент так, как показано

Рис. 5.4.2.9. Стыковка носка крыла и его законцовки с помощью инструмента Multi-sections Surface (Поверхность по нескольким сечениям)

148


на рис. 5.4.2.9. В качестве первого сечения выберите созданную ранее границу (в дереве проекта она по умолчанию названа Boundary.1), в качестве второго сечения выберите ребро поверхности законцовки (в дереве проекта она по умолчанию названа Sweep.2). Если поверхность получается скрученной, проверьте расположение красных стрелок у конечных точек сечений. Они должны быть расположены также как показано на рис. 5.4.2.9. Чтобы получившаяся поверхность была касательной к существующим, при указании сечений сразу указывайте опорную поверхность. Она будет добавлена в таблицу в верхней части окна в столбец Supports (Опорные поверхности). Геометрические ограничения Для заметающих поверхностей, использующих три и более направляющих кривых средние направляющие кривые не могут быть произвольного вида. Если одна из средних направляющих кривых имеет геометрически некорректную форму, то построение заметающей

Рис. 5.4.2.10. Области, в которых должна лежать точка пересечения средней направляющей кривой с текущей плоскостью заметающей поверхности. Точка А – точка пересечения с направляющей кривой 1, точка В – точка пересечения со средней направляющей кривой, точка С – точка пересечения с последней направляющей кривой. Случай а – заданы два направления касательности, случай б – задано направление касательности в окрестности направляющей кривой 2, случай в – задано направление касательности в окрестности направляющей кривой 2.

149


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA поверхности будет невозможно и Вы получите предупрежающее сообщение в диалоговом окне Update error (Ошибка обновления). Любой профиль в виде конического сечения представляет собой выпуклую кривую, то есть в нём отсутствуют точки перегиба. Это значит, что точка пересечения второй направляющей кривой и текущей плоскости заметающей поверхности должна лежать в одной из областей, показанных на рис. 5.4.2.10. Причём переход из одной области в другую в процессе заметающего движения не допускается если Вы хотите получить непрерывную в точке поверхность. Если всё же такой переход необходим, отключите переключатель Fill twisted areas (Заполнить скрученные области) в группе параметров Optional elements (Дополнительные элементы). В этом случае Вы получите поверхность, состоящую из нескольких (в зависимости от числа скачков из одной области в другую) несвязанных кусков.

Рис. 5.4.2.11. В правой части рисунка средняя направляющая кривая в процессе заметания из области на рис. 5.4.2.10 (а) вверху переходит в область на рис. 5.4.2.10 (а) внизу в левой части рисунка. В зоне перехода возникает скрученная область. Построение поверхности возможно при выключенном переключателе Fill twisted areas (Заполнить скрученные области)

150


5.4.3. Подтип Four guide curves (Четыре направляющие кривые) В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.3.1). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в разделе 5.1.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Four guide curves (Четыре направляющие кривые).

Рис. 5.4.3.1 Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования конические сечения в качестве профиля и четыре направляющие кривые

Поле Guide curve 1 (Направляющая кривая  1) предназначено для указания первой направляющей кривой. Её можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривую можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в этом поле и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню.

Поле Tangency (Касание) позволяет выбрать так называемую опорную поверхность, проходящую через первую направляющую кривую, которая будет касательной к создаваемой заметающей поверхности. Если Вы не хотите задавать направление касательной, повторно выберите с этом поле первую направляющую кривую. Поле со счётчиком Angle (Угол) даёт возможность задать угол между опорной поверхностью и создаваемой заметающей поверхностью. Угол может быть задан не только постоянным значением, но и в виде одного из доступных законов. Для определения закона воспользуйтесь кнопкой Law (Закон). Поля Guide curve 2 (Направляющая кривая 2), Guide curve 3 (Направляющая кривая 3) и Last guide curve (Последняя направляющая кривая) предназначены для задания второй, третьей и четвёртой направляющих кривых. Их можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривые можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в любом из

151


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA полей и выбрав наиболее удобный способ из контекстного меню. Кривые не обязательно должны быть эскизами. Они могут быть ребрами поверхностей или тел, находящихся в модели или пространственными кривыми. Опорную поверхность для последней направляющей кривой задать нельзя, поскольку заметающая поверхность полностью определяется перечисленным набором исходных данных. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1. Создание направляющих кривых для этого типа заметающей поверхности требует некоторой внимательности поскольку на любые две соседние кривые наложены те же геометрические ограничения, которые описаны при рассмотрении заметающей поверхности подтипа Three guide curves (Три направляющие кривые).

5.4.4. Подтип Five guide curves (Пять направляющих кривых) В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Sweep (Заметающая поверхность). Или же из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент Surfaces (Поверхности) и далее Sweep (Заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Swept Surface Definition (Определение заметающей поверхности) (рис 5.4.4.1). На рисунке показана только верхняя часть окна поскольку в нижней части расположены параметры, уже описанные выше в главе 5.1. В верхней левой части окна, в ряду кнопок Profile type (Тип профиля) щёлкните на самой правой (Conic – профиль в виде конического сечения). Из раскрывающегося списка Subtype (Подтип), расположенного ниже, выберите элемент Five guide curves (Пять направляющих кривых).

Рис. 5.4.4.1 Параметры заметающей поверхности, использующей для формообразования конические сечения в качестве профиля и пять направляющих кривых

152

Как видно из рис. 5.4.4.1, здесь не требуется задавать направление касательности. Это связано с тем, что поверхность, которая должна пройти через пять направляющих кривых и которая имеет профиль в виде одного из


конических сечений, полностью определена. Однако, это не значит что направляющие кривые могут быть какими угодно. Их взаимное расположение должно удовлетворять геометрическим ограничениям, описанным при рассмотрении заметающей поверхности подтипа Three guide curves (Три направляющие кривые). Поля Guide curve 1 (Направляющая кривая 1), Guide curve 2 (Направляющая кривая 2), Guide curve 3 (Направляющая кривая  3), Guide curve 4 (Направляющая кривая  4) и Last guide curve (Последняя направляющая кривая) предназначены для указания направляющих кривых. Их можно выбрать либо из дерева проекта, либо в области моделирования. Также кривые можно создать, щёлкнув правой кнопкой мыши в нужном поле и выбрав наиболее удобный способ создания из контекстного меню. В группе Optional elements (Дополнительные элементы) находятся параметры, общие для всех типов заметающих поверхностей. Они описаны выше, в разделе 5.1.1.

5.5. Адаптивные заметающие поверхности (Adaptive Sweep) Адаптивная заметающая поверхность отличается тем, что в процессе движения вдоль направляющей кривой явно заданный профиль может изменяться. Принцип построения адаптивной заметающей поверхности остаётся тем же. В каждой текущей плоскости, перпендикулярной центральной линии, строится формообразующий профиль. Однако, здесь Вы имеете возможность влиять на форму профиля либо изменяя его размерные ограничения, либо вводя геометрические связи со вспомогательными элементами. Эти ограничения принимаются во внимание в процессе заметания. Рассмотрим простой пример. Пусть требуется создать прямоугольную трубу переменного сечения. Причем известно, что в начале направляющей кривой труба должна иметь сечение 45х60 мм, в середине – 40х40 мм и в конце 30х20 мм. Пусть направляющая кривая будет дугой как на рис. 5.5.1. В рабочем пространстве G ­ enerative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) найдите кнопку Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность) (рис. 5.5.2). Или же, из главного меню Insert (Вставить) выберите элемент

Рис. 5.5.1. Эскиз направляющей кривой

153


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA Surfaces (Поверхности) и далее команду Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) (рис 5.5.3).

Рис. 5.5.2. Команда Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность) на панели инструментов Surfaces (Поверхности)

В поле Guiding Curve (Направляющая кривая) выберите созданную ранее дугу. По умолчанию, она же будет являться центральной линией (в поле Spine (Центральная линия) появится название эскиза с дугой). В поле Reference ­Surface (Опорная поверхность) по умолчанию будет выбрана средняя плоскость направляющей кривой (mean plane).

Заметающий профиль может быть создан заранее. В этом случае его просто необходимо выбрать в поле Sketch (Эскиз). Но это необязательно. Мы можем создать профиль прямо в среде команды Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность), более того, такой подход рекомендуется производителем программы. Щёлкните правой кнопкой мыши в поле Sketch (Эскиз) и выберите из контекстного меню команду Create Sketch (Создать эскиз). Также

Рис. 5.5.3. Диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности)

154

Рис. 5.5.4. Создание эскиза в среде команды Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность)


можно воспользоваться кнопкой рядом с этим полем. После щелчка появится диалоговое окно Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности). В поле Point (Точка) необходимо указать точку направляющей кривой, через которую пройдет плоскость эскиза, содержащего будущий профиль. Поскольку мы знаем параметры профиля в начале, в конце и в середине кривой, то нужно выбрать начальную, конечную или среднюю точку направляющей кривой. Щёлкните правой кнопкой мыши в поле Point (Точка) и из контекстного меню выберите команду Create Midpoint (Создать среднюю точку). Щёлкните на направляющей кривой. Через центральную точку кривой будет проведена плоскость, в которой будет создан эскиз заметающего профиля.

Рис. 5.5.5. Команда Centered Rectangle (Центрированный прямоугольник) на панели Profile (Профиль)

На панели Profile (Профиль) найдите команду Centered Rectangle (Центрированный прямоугольник) (рис. 5.5.5). Нарисуйте прямоугольник так, чтобы его центр совпадал с началом координат. Задайте размеры его сторон равными 40 мм. Выйдите из эскиза (рис. 5.5.6). Таким образом, мы создали первое сечение адаптивной заметающей поверхности.

Рис. 5.5.6. Создано первое пользовательское сечение в середине направляющей кривой

155


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA В таблице на закладке Sections (Сечения) появилось только что созданное сечение (рис. 5.5.6). По умолчанию оно названо UserSection.1 (Сечение пользователя.1). Обратите внимание, что в области моделирования на сечении отображается система координат и две стрелочки зелёного цвета. Положение сечения можно изменить, наведя мышь на желтый значок координатной плоскости и потянув его в нужную сторону. Чтобы создать начальное сечение, щёлкните мышью на начальной точке кривой. В таблице появится новый элемент: UserSection.2 (Сечение пользователя.2). Измените размер прямоугольника на 45х60 мм либо в области моделирования (дважды щёлкнув на размерной линии), либо перейдя на закладку Parameters (Параметры) введите эти размеры в соответствующие поля (рис. 5.5.7). Аналогично создайте сечение в конечной точке направляющей кривой и задайте размер профиля 30х20 мм. Чтобы оценить изменение профиля в процессе движения вдоль направляющей кривой, щёлкните на кнопке Sweep sections preview (Предварительный просмотр сечений заметающей поверхности) (рис. 5.5.8). Если результат Вас устраивает, можно щёлкнуть на кнопке Preview (Предпросмотр) или сразу на кнопке Ok чтобы создать поверхность (рис. 5.5.9). Рис. 5.5.7. Введены размеры начального сечения

Рис. 5.5.8. Предварительный просмотр сечений адаптивной заметающей поверхности после щелчка на кнопке Sweep sections preview (Предварительный просмотр сечений заметающей поверхности)

156


Рис. 5.5.9. Прямоугольная труба переменного сечения, полученная с помощью команды Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность)

5.5.1 Диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) Диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) содержит следующие параметры и органы управления (рис. 5.5.3): Поле Guiding Curve (Направляющая кривая) предназначено для выбора кривой, вдоль которой будет двигаться формообразующий профиль. Если кривая ещё не существует, её можно создать с помощью контекстного меню этого поля. Поле Spine (Центральная линия) предназначено для выбора кривой, которая будет перпендикулярна каждой плоскости сечения заметающей поверхности. Если кривая ещё не существует, её можно создать с помощью контекстного меню этого поля. Выбор центральной линии не является обязательным. По умолчанию, центральной линией является направляющая кривая. Поле Reference Surface (Опорная поверхность) предназначено для выбора поверхности, в которой лежит направляющая кривая. Если выбор не произведён, то в качестве поверхности выбирается средняя плоскость (mean plane) направляющей кривой. Опорную поверхность можно также создать их контекстного меню этого поля. Опорная поверхность служит для определения положения системы координат профиля: одна из осей (H или V) является касательной к этой поверхности. Поле Sketh (Эскиз) предназначено для выбора эскиза с формообразующим профилем. Производитель программы рекомендует создавать эскиз прямо в среде команды Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность). Для этого рядом с этим полем есть кнопка с пиктограммой эскиза. Также можно воспользоваться контекстным меню, которое содержит три команды:

157


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA •

Create Sketch (Создать эскиз). При её вызове появляется диалоговое окно Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности) (рис. 5.5.4).

Edit Sketch (Редактировать эскиз). Если эскиз уже создан, Вы можете внести в него изменения воспользовавшись этой командой.

Edit Sketch With Panel (Редактировать эскиз в диалоговом окне). Если Вы хотите изменить не сам эскиз, а расположение содержащей его плоскости, воспользуйтесь этой командой. В этом случае появится диалоговое окно Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности).

Ниже расположены несколько закладок, которые позволяют управлять сечениями заметающей поверхности. Закладка Sections (Сечения) Таблица на этой закладке (рис 5.5.10) содержит два столбца: Name (Название) и Support (Опорный элемент). Каждому создаваемому сечению присваивается название, которое может быть изменено командой Rename Section (Переименовать сечение) либо из контекстного меню, либо с помощью кнопки справа от таблицы.

Рис. 5.5.10. Закладка Sections (Сечения)

Также можно изменить опорный элемент. Для этого щёлкните правой кнопкой мыши на изменяемом опорном элементе и из контекстного меню выберите нужную команду. Например, если Вам необходимо изменить положение плоскости эскиза, Вы можете выбрать команду Edit Point (Редактировать точку). При изменении положения точки, плоскость эскиза также изменит своё положение поскольку она проходит через точку. Ряд кнопок, расположенный справа, позволяет (сверху вниз): удалять текущее сечение (Remove current section), переименовывать текущее сечение (Rename current section), активировать/ локально дезактивировать текущее сечение (Activate/Inactivate locally current section). При использовании команды активирования/дезактивирования сечений, необходимо следить за тем, чтобы по крайней мере одно из них оставалось активным, в противном случае будет выдано сообщение об ошибке. Информационное поле Current Section (Текущее сечение) отображает название сечения, с которым в данный момент ведется работа.

158


Закладка Parents (Родители) На этой закладке (рис 5.5.11) расположена таблица с двумя столбцами: Usage (Использование) и Guide (Направляющая). Содержимое таблицы меняется в зависимости от количества связей эскиза со вспомогательными элементами. В данном случае сечения заметающей поверхности пересекают направляющую кривую (Sketch.7) в одной точке (­Intersection.1), то есть I­ ntersection.1 является дочерним элементом по Рис. 5.5.11. Закладка Parents (Родители) отношению к Sketch.7. Вы можете попытаться изменить родительский элемент с помощью кнопки Replace Sketch Patent (Заменить родительский эскиз) , расположенной справа или с помощью контекстного меню. Также можно просто щёлкнуть мышью в поле Parent (Родитель) и далее, в области моделирования или в дереве проекта, выбрать новый родительский элемент. Сечения заметающей поверхности переместятся на него, если эта операция геометрически выполнима. Закладка Parameters (Параметры) На этой закладке (рис 5.5.12) находится раскрывающийся список Current ­Section (Текущее сечение) с созданными сечениями заметающей поверхности и перечислены размерные ограничения, наложенные на заметающий профиль. В данном случае ограничений всего два  –  это размеры сторон прямоугольника. Здесь Вы можете изменить их значения. Рис. 5.5.12. Закладка Parameters (Параметры)

Если Вы перейдёте на эту закладку в процессе создания сечения, то в с писке Current Section (Текущее сечение) будет присутствовать элемент Manipulator (Манипулятор) – сечение, которое Вы только собираетесь создать. Вы также можете изменять размерные ограничения наложенные на сечение Manipulator чтобы интерактивно оценить возможный результат. Закладка Relimitation (Ограничение)

Эта закладка (рис 5.5.13) применяется для ограничения заметающей поверхности когда направляющая кривая замкнута. Здесь находятся два переключателя: Relimited on start

159


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA section (Ограниченная в начальном сечении) и Relimited on end section (Ограниченная в конечном сечении). Вы можете использовать эти переключатели как вместе, так и по отдельности. Заметающая поверхность может быть замкнутой если замкнуты направляющая кривая и центральная линия и выключены оба переключателя или при тех же условиях Вы создали только одно сечение.

Рис. 5.5.13. Закладка Relimitation (Переограничения)

Ниже закладок расположен счётчик Deviation (Отклонение). В нём Вы можете регулировать величину допустимого отклонения профиля от направляющей кривой в процессе заметания. При уменьшении значения точность построения увеличивается, но уменьшается производительность. По умолчанию в этом счётчике установлено значение 0.1 mm. Переключатель Angular correction (Угловая коррекция) можно включить, если есть необходимость сглаживания заметающего движения по отношению к опорной поверхности. Это бывает в случаях, когда обнаруживаются небольшие неоднородности при касании центральной линии или нормали опорной поверхности. Сглаживание выполняется для любой неоднородности, в которой угловое отклонение менее 0.50, что дает заметающую поверхность лучшего качества. Значение счётчика Angular correction (Угловая коррекция) по умолчянию установлено равным 0.5 deg. Кнопка Sweep sections preview (Предварительный просмотр сечений заметающей поверхности) даёт возможность быстро просмотреть и проверить сечения заметающей поверхности в каркасном представлении. Сразу после создания эскиза профиля в среде команды Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность) в нижней части диалогового окна Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) появляется кнопка, помеченная To cancel the command but keep the sketch, use: (Чтобы отменить команду, но сохранить эскиз, используйте:) (рис. 5.5.14). Назначение этой кнопки понятно из названия. Она позволяет прервать выполнение команды Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность), но при этом сохранить эскиз, который Вы создали в её среде.

Рис. 5.5.14. Возможность сохнанить прервать команду, но сохранить эскиз

160


Пример. Верхняя часть бутылки В этом примере мы рассмотрим применение адаптивной заметающей поверхности к построению верхней части бутылки, а именно сопряжения горлышка и ёмкости.

Рис. 5.5.15. Сопряжение горлышка и ёмкости

Создание вспомогательных элементов. На панели инструментов Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Cylinder (Цилиндр). Появится диалоговое окно Cylinder Surface Definition (Определение поверхности цилиндра) (рис. 5.5.16).

Рис. 5.5.16. Создание поверхности цилиндра

В этом диалоговом окне, в поле Point (Точка) с помощью контекстного меню создайте точку с координатами (0, 0, 0), в качестве направления оси выберите в поле Direction (Направление)

161


Л��твинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA плоскость yz. В этом случае ось цилиндра будет совпадать с нормалью к плоскости. В остальных полях введите значения, приблизительно такие же как на рис. 5.5.16. Щёлкните на кнопке Ok. На плоскости yz создайте эскиз и в нём нарисуйте эллипс с помощью команды Ellipse (Эллипс) с панели Profile (Профиль). Центр эллипса разместите в начале координат. Размеры эллипса задайте командой Constraints (Ограничения). Чтобы образмерить вторую ось эллипса щёлкните на кнопке Constraints (Ограничения), затем на эллипсе и затем щёлкните правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню команду Semiminor axis (Малая полуось). Выйдите из эскиза. В дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Выдавите эскиз Sketch.1 так, чтобы между горлышком и телом бутылки оставался зазор для размещения поверхности сопряжения. Создание адаптивной заметающей поверхности. В рабочем пространстве Generative Shape ­Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности). В поле Guiding Curve (Направляющая кривая) выберите нижнее ребро цилиндра. По умолчанию, оно же станет центральной линией. В поле Reference Surface (Опорная поверхность) оставьте значение по умолчанию.

Рис. 5.5.17. Создание точки, через которую пройдёт первое сечение адаптивной заметающей поверхности

162


Щёлкните на кнопке рядом с полем Sketch (Эскиз). Появится диалоговое окно Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности). В поле Point (Точка) щёлкните правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню команду Create Extremum (Создать экстремум). Отобразится диалоговое окно Extremum Definition (Определение экстремума) (рис. 5.5.17). В нём, в поле Element (Элемент) выберите нижнее ребро цилиндра, в поле Direction (Направление) вберите плоскость xy и поставьте переключатель в положение Min (Минимум). Щёлкните на кнопке Ok. Определена точка, через которую пройдёт первое сечение адаптивной заметающей поверхности. После создания точки, Вы снова попадаете в окно Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности) (рис. 5.5.4). В поле Optional Construction Elements (Дополнительные конструктивные элементы) выберите элементы, с которыми будет связан формообразующий профиль. Это поверхность цилиндра, поверхность и верхнее ребро ёмкости. Переключатель Positioned Sketch (Позиционированный эскиз) оставьте включенным. Благодаря этому, при изменении исходных данных для построения заметающей поверхности эскиз будет обновлен автоматически. Переключатель Aggregated Sketch (Сгруппированный эскиз) позволяет разместить создаваемый эскиз в дереве проекта внутри узла адаптивной заметающей поверхности. Его тоже можно оставить включенным. После щелчка на кнопке Ok, Вы попадаете в рабочее пространство модуля эскизирования (Sketcher). Обратите внимание, что в эскизе уже есть линии и точки пересечения ранее выбранных элементов с плоскостью эскиза. Они жёлтого цвета (рис 5.5.18).

Рис. 5.5.18. Эскиз профиля заметающей поверхности

С помощью инструмента Spline (Сплайн) с панели Profile (Профиль) нарисуйте сплайн с двумя вершинами, который соединяет две крайние точки поверхностей (рис. 5.5.18). Чтобы сплайн не был прямой линией, дважды щёлкните на нём и в появившемся диалоговом окне Spline Definition (Определение сплайна) для каждой вершины включите переключатель Tangency (Касательность). После назначьте касательным и соответствующим жёлтым пунктирным линиям с помощью команды Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) связь Coincidence (Совпадение) . Выйдите из эскиза.

163


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.5.19. Сечения адаптивной заметающей поверхности

В диалоговом окне Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) щёлкните на кнопке Sweep sections preview (Предварительный просмотр сечений заметающей поверхности) (рис. 5.5.19). Убедитесь что всё хорошо и щёлкните на кнопке Ok чтобы создать поверхность. Пример. Ручка чайника Здесь мы рассмотрим применение адаптивной заметающей поверхности к построению условной ручки чайника. Сечение ручки переменно. При построении эргономика ручки во внимание не принималась поскольку пример учебный. Создание вспомогательных элементов. В рабочем пространстве модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на плоскости yz создайте эскиз, показанный на рис. 5.5.21. Для этого воспользуйтесь инструментом Three Point Arc Starting with Limits (Дуга по трём точкам начиная с её конечных точек) и командами Constraints (Ограничения) и Constraints Defined in Dialog Box (Ограничения, созданные в диалоговом окне) для назначения геометрических и размерных ограничений. После выхода из эскиза в дереве проекта появится новый элемент: Sketch.1. Создайте поверхность чайника командой Revolve (Вращать) на панели инструментов Surfaces (Поверхности). В диалоговом окне Revolution Surface Definition (Определение поверхности вращения) в поле Angle 1 (Угол 1) задайте значение 3600. Щёлкните на кнопке Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Revolute.1.

164


Рис. 5.5.20. Ручка чайника

Рис. 5.5.21. Образующая поверхности чайника

На плоскости yz снова создайте эскиз и в нём нарисуйте контур ручки чайника как показано на на рис. 5.5.22. Для этого воспользуйтесь инструментом Spline (Сплайн) на панели Profile (Профиль). После выхода из эскиза в дереве проекта появится новый элемент: Sketch.2.

Рис. 5.5.22. Контур ручки чайника

Создание адаптивной заметающей поверхности. В рабочем пространстве Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) на панели Surfaces (Поверхности) щёлкните на кнопке Adaptive Sweep (Адаптивная заметающая поверхность). Отобразится диалоговое окно Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности).

165


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA В поле Guiding Curve (Направляющая кривая) выберите эскиз Sketch.2. По умолчанию, он же станет центральной линией. В поле Reference Surface (Опорная поверхность) оставьте значение по умолчанию. Щёлкните на кнопке рядом с полем Sketch (Эскиз). Появится диалоговое окно Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности). В поле Point (Точка) щёлкните правой кнопкой мыши (рис. 5.5.4) и из контекстного меню выберите команду Create Midpoint (Создать среднюю точку). Щёлкните на направляющей кривой. Через центральную точку кривой будет проведена плоскость, в которой будет создан эскиз заметающего профиля. Для перехода в рабочее пространство Sketcher (Эскизирование) щёлкните на кнопке Ok окна Sketch Creation for Adaptive Sweep (Создание эскиза для адаптивной заметающей поверхности). Нарисуйте в эскизе эллипс с помощью команды Ellipse (Эллипс) с панели Profile (Профиль). Центр эллипса разместите в начале координат. Размеры эллипса (20x50 мм) задайте командой Constraints (Ограничения). Чтобы образмерить вторую ось эллипса щёлкните на кнопке Constraints (Ограничения), затем на эллипсе и затем щёлкните правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню команду Semiminor axis (Малая полуось). Выйдите из эскиза. В диалоговом окне Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) в поле Sketch (Эскиз) появится только что созданный эскиз Sketch.3. Для создания сечений ручки в начале направляющей кривой, щёлкните мышью на начальной её точке. В таблице на закладке Sections (Сечения) появится новый элемент: ­UserSection.2 (Сечение пользователя.2). Измените размер эллипса на 10х10 мм либо в области моделирования (дважды щёлкнув на размерной линии), либо перейдя на закладку P ­ arameters (Параметры) введите эти размеры в соответствующие поля. Аналогично создайте сечение в конце направляющей кривой. Размер эллипса здесь задайте равным 40х10 мм. Если Вы хотите уточнить форму заметающей поверхности, Вы можете создать сечение в любом месте направляющей кривой. Для этого потяните за жёлтое изображение координатной плоскости и разместите её в нужном месте кривой. Перемещение происходит только вдоль направляющей кривой. Щёлкните правой кнопкой мыши на размещённом сечении. Контекстное меню содержит три команды (рис. 5.5.23):

166

Create a section here (Создать сечение здесь). В этом случае сечение создается в текущей позиции манипулятора.

Use interpolated manipulator (Использовать интерполированный манипулятор). В этом случае размеры профиля сечения определяются интерполированием на основании данных о двух соседних сечениях.


Рис. 5.5.23. Создание нового сечения адаптивной заметающей поверхности

Show all sections’ constraints (Показать все ограничения сечений). Эта команда позволяет отобразить все сечения и все ограничения этих сечений одновременно. После щелчка на кнопке Ok в диалоговом окне Adaptive Sweep Definition (Определение адаптивной заметающей поверхности) создаётся заметающая поверхность (рис. 5.5.24) и в дереве проекта появляется новый элемент: Adaptive sweep.1. Выполните подрезку ручки по поверхности корпуса чайника. Для этого щёлкните на кнопке Split (Разделить) на панели Operations (Операции).

Рис. 5.5.24. Поверхность ручки создана

Чтобы обеспечить непрерывность по кривизне всей поверхности чайника, построим сопряжение ручки и его корпуса.

Щёлкните на кнопке Parallel curve (Параллельная кривая) на панели инструментов Wireframe (Элементы каркасной геометрии). В появившемся диалоговом окне Parallel Сurve Definition (Определение параллельной кривой) в поле Curve (Кривая) выберите ребро ручки, полученное после её подрезания по поверхности чайника. В поле Support (Опорный элемент) выберите поверхность чайника, в поле Constant (Постоянная) введите значение 10 .. 12 mm. Остальные параметры оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис. 5.5.25). Поскольку ручка чайника касается его поверхности в двух местах, то появятся две кривые. После щелчка на кнопке Ok будет отображено окно Multi-Result Management (Управление неоднозначным результатом). В верхней его части

167


Литвинов В.Н. Заметающие поверхности (Swept surfaces) в CATIA

Рис. 5.5.25. Создание параллельной кривой на выбранной поверхности

присутствует надпись: The resulting geometry of this element is made of 2 sub-elements that are not connected (Результирующая геометрия этого элемента состоит из 2 подэлементов, которые не связаны). В группе переключателей ниже, выберите вариант Keep all the ­sub-elements (Сохранить все подэлементы) и щёлкните на кнопке  Ok. В дереве проекта появится новый элемент: Parallel.1. Аналогично создайте элемент Parallel.2, но в этом случае в поле Support (Опорный элемент) выберите поверхность ручки, а не чайника. Для создания сопряжения ручки и тела щёлкните на кнопке Blend (Элемент сопряжения) на панели инструментов Surfaces (Поверхности). В появившемся диалоговом окне Blend Definition (Определение элемента сопряжения) в поле First curve (Первая кривая) щёлкните правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню команду Create extract (Создать извлечение). Извлечение нужно для того чтобы выделить один подэлемент из элемента Parallel.1. В появившемся диалоговом окне Extract Definition (Определение извлечения) (рис. 5.5.26) из списка Propagation type (Тип распространения) выберите элемент Tangent continuity (Непрерывность по касательной). В поле Element(s) to extract (Извлекаемый элемент(ы)) выберите нужную кривую. Щёлкните на кнопке Ok. В поле First curve (Первая кривая) диалогового окна Blend Definition (Определение элемента сопряжения) появится элемент Extract.1.

168


Рис. 5.5.26. Создание извлечения

В поле First Support (Первый опорный элемент) (рис. 5.5.27) выберите поверхность чайника. Аналогичным образом извлеките вторую кривую, но уже на ручке чайника и в качестве второго опорного элемента выберите поверхность ручки. Далее в диалоговом окне Blend ­Definition (Определение элемента сопряжения) на закладке Basic (Основные параметры) в скписке First continuity (Первая непрерывность) выберите элемент Curvature (Кривизна). Ниже включите переключатель Trim first support (Подрезать первый опорный элемент). Те же самые действия выполните для параметров, относящихся к второму опорному элементу. Остальные значения оставьте по умолчанию. Щёлкните на кнопке ­Preview (Предпросмотр) чтобы оценить результат (рис. 5.5.27). Если Вы увидели то, что ожидали – щёлкните на кнопке Ok. Также выполните сопряжение нижней части ручки с корпусом чайника.

Рис. 5.5.27. Создание элемента сопряжения

Таким образом, мы рассмотрели все заметающие поверхности, содержащиеся в инструментарии модуля Generative Shape Design (Генеративное проектирование форм) CATIA.

169


Заметающие поверхности в CATIA/ Swept surfaces in CATIA