Понятие о кривых в SolidWorks

В ряде случаев вместо элементов 3D эскиза для формообразующих операций в SolidWorks удобнее использовать кривые – особый тип трехмерных линий.

В частности, можно создать единый 3D эскиз, содержащий множество связанных между собой объектов, а затем объединить некоторые из этих объектов в кривые. В дальнейшем в формообразующей операции вместо объектов 3D эскиза указывается ранее созданная кривая.

Также в SolidWorks предусмотрен ряд операций, для осуществления которых предварительное создание кривых является необходимым условием.

Для вставки кривых в модели в SolidWorks предусмотрен ряд команд, которые сосредоточены в меню Вставка – Кривая. Также на ленте «Элементы» диспетчера команд присутствует кнопка , раскрывающая список соответствующих команд. Наконец, можно отобразить на экране панель инструментов «Кривые» (рис. 6.11).

Рис. 6.11 Панель инструментов вставки кривых

В отличие от элементов 3D эскиза, кривые отображаются в виде отдельных операций в дереве построения (со значком). Также SolidWorks позволяет включать и выключать отображение всех кривых в модели через меню Вид – кривые (это не относится к линиям разъема – см. ниже).

В SolidWorks 2008 поддерживаются следующие типы кривых.

Линия разъема

Основное назначение Линии разъема – разделить грань на несколько частей, которые в дальнейшем могут быть использованы в формообразующих операциях по отдельности. В отличие от других команд категории «Кривые», команда «линия разъема» не создает линию, которую можно использовать для формообразования. Также линии разъема имеют большое значение при проектировании литейных форм, однако данный вопрос в пособии рассматриваться не будет.

Для создания линии разъема служит меню Вставка – Кривая – Линия разъема… или кнопка панели инструментов «Кривые». Команда поддерживает три различных режима создания линий разъема. Режим выбирается переключателем в менеджере свойств команды.

Ø Режим «Силуэтная» применяется для разделения граней цилиндрической, сферической или иной выпуклой формы. В том режиме разделение граней можно описать следующей последовательностью действий:

а) Задается некоторая исходная плоскость;

б) Мысленно выбирается такая экранная проекция, при которой исходная плоскость оказывается параллельна плоскости экрана;

в) Определяется множество точек, которые образуют контур (границу силуэта) выбранных граней в данной проекции;

г) Кривая, образованная из данного множества точек, и будет линией разъема, разделяющей грани на части.

Пример показан на рис. 6.12 слева. В качестве справочной плоскости выбрана Плоскость 1, а в качестве разделяемых граней – вся поверхность тела вращения. Полученная линия разъема разделяет каждую из граней (нижнюю полусферу и верхнюю – сложной формы) на две части. Одна из частей для наглядности закрашена красным цветом.

Чтобы лучше понять принцип работы команды, отметим, что если расположить точку обзора на Плоскости 1 и направить взгляд перпендикулярно этой плоскости на деталь, в полученной проекции грани красного цвета будут невидимы. Если же расположить точку обзора с противоположной стороны тела – невидимыми станут серые грани.

В менеджере свойств команды после установки переключателя в положение «Силуэтная» при помощи поля следует выбрать исходную плоскость (можно указать грань, справочную плоскость, либо отрезок эскиза или ось, перпендикулярные нужной исходной плоскости), а в поле – перечислить грани, которые подлежат разделению.

Ниже в менеджере свойств расположено поле , позволяющее сместить линию разделения ближе к исходной плоскости. Смещение задается в виде угла в градусах. Метод отсчета угла аналогичен методу отсчета географической широты. И если при нулевом значении угла линия разъема будет соответствовать географическому экватору, то при ненулевом угле – соответствующей параллели. Угол должен быть меньше 90° и не может принимать отрицательные значения. Чтобы сместить линию разъема в противоположную сторону (от плоскости), следует установить флажок «Реверс направления».

Работа смещения проиллюстрирована рис. 6.12 справа. Здесь добавлена вторая линия разъема, смещенная относительно той же Плоскости 1 на 35°. Линия разделяет серые грани, и один из образовавшихся наборов выкрашен в желтый цвет.

Рис. 6.12 Линия разъема в силуэтном режиме

o В режиме «Проекция» линия разъема получается путем проецирования плоского эскиза (3D эскизы не поддерживаются) на выбранные грани модели. После установки переключателя в положение «Проекция» в поле менеджера свойств команды указывается проецируемый эскиз, а в поле выбираются грани, которые должны быть разделены проекцией эскиза. Проекция линий эскиза обязана доходить до границ всех разделяемых граней, так как функции автоматического продления эскиза в SolidWorks 2008 не предусмотрено, и команда не сможет завершиться.

По умолчанию проецирование эскиза ведется в обе стороны от его плоскости. Если установить флажок «Одно направление», проецирование эскиза будет происходить только в одну сторону (она будет отображена в рабочей области специальным маркером-стрелкой). Направление стрелки можно изменить либо щелчком мышью по ней, либо установкой флажка «Реверс направления».

Ø Режим «Пересечение» позволяет разделять грани при помощи граней других твердых тел (создание многотельных деталей будет рассмотрено в Лабораторной работе №), поверхностями (моделирование поверхностями нулевой толщины будет рассмотрено в Лабораторной работе №), справочными плоскостями, гранями импортированной геометрии и т.д. Использование в качестве секущих плоскостей граней того же самого тела не поддерживается.

После установки переключателя в менеджере свойств команды в положение «Пересечение» в верхнем поле выбираются секущие объекты, а в нижнем поле – разделяемые грани.

Если секущие объекты пересекают разделяемые грани не полностью, SolidWorks продлевает линии разъема до пересечения с границами грани. Если секущих объектов несколько, и они образуют цепочку, продление происходит только в их концах. Переключатель в категории Параметры разделения поверхности определяет способ продления: «Линейный» – из концов цепочки проводятся новые линии разъема, параллельные координатным осям, «Нормальный» – линии разъема продлеваются в направлении крайних в цепочке секущих объектов. Включение флажка «Разделить все» заставляет SolidWorks воспользоваться всеми возможными методами продления линий разъема одновременно. Поведение этих параметров проиллюстрировано в справочной системе SolidWorks.

После ввода всех параметров и нажатия кнопки заданные грани будут разделены. В дальнейшем при задании параметров формообразующих операций части разделенных граней можно будет выделять по отдельности.

Линия разъема по сути является линией перехода, и ее видимостью управляют через меню Вид – Отобразить – Линии перехода видимые / Отобразить, используя штрихпунктирную линию с двумя точками / Линии перехода невидимые.

Как было сказано выше, линия разъема является особым типом кривой, которую нельзя использовать в формообразующих операциях. Все рассмотренные ниже кривые, в отличие от линии разъема, предназначены именно для использования их при формообразовании.

Спираль

Данный инструмент позволяет создавать плоские, цилиндрические и конические спирали. Использую такую спираль в качестве траектории для выдавливания (выдавливание вдоль криволинейной траектории будет рассмотрено в Лабораторной работе №), можно получить пружины той или иной формы.

Для запуска команды служит меню Вставка – Кривая – Спираль/Плоская спираль или кнопка панели инструментов «Кривые».

В основе спирали должна лежать окружность, поэтому перед выполнением команды должен быть создан эскиз, содержащий окружность.

После запуска команды открывается ее менеджер свойств. В категории Определение через: при помощи выпадающего списка определяется метод создания спирали. В SolidWorks 2008 реализованы следующие методы:

Ø Шаг и вращение – размер создаваемой цилиндрической или конической спирали определяется количеством ее витков и шагом между ними. Если переключатель в категории Параметры находится в положении «Постоянный шаг», то в поле «Шаг:» ниже задается величина шага витков. Флажок «Реверс направления» здесь определяет, в какую сторону относительно плоскости с исходной окружностью будет строиться спираль. Поле «Повороты:» позволяет задать количество витков (в том числе и дробное). Поле «Начальный:» задает угол поворота начала первого витка относительно оси координат. Переключатель ниже задает направление скручивания спирали.

Можно включить флажком категорию Конусная спираль. В ней задается угол и направления уклона образующей конуса спирали.

Если переключатель в верхней части категории Параметры установить в положение «Переменный шаг», вместо задания высоты шага и количества витков будет отображена таблица. В таблицу заносится порядковый номер витка, его диаметр и шаг по отношению к предыдущему витку. Число строк таблицы не обязательно должно соответствовать числу витков спирали: если каких-то строчек в таблице нет, характеристики соответствующих витков вычисляются методом интерполяции автоматически. Количество витков определяется номером витка в последней строке таблицы. Поскольку для разных витков можно задавать также и диаметры, это позволяет создать спираль с переменной конусностью. В этой связи категория Конусная спираль в менеджере свойств при выборе переменного шага исчезает.

Ø Высота и вращение – метод аналогичен предыдущему за тем лишь исключением, что вместо шага между витками задается общая высота спирали. Шаг при этом вычисляется автоматически. Конусная спираль задается так же, как и в предыдущем методе.

Ø Высота и шаг – также доступны постоянный и переменный шаги спирали. При постоянном шаге задается величина шага и общая высота спирали, а также направление вытяжки относительно плоскости исходной окружности, направление скручивания и угол поворота начала первого витка относительно оси координат. Количество витков определяется автоматически. Также можно добавить конусность спирали.

Установка переключателя «Переменный шаг» в этом режиме также отображает таблицу, однако в первом ее столбце указывается не порядковый номер витка, а расстояние от него до начальной окружности. Таблица позволяет изменять шаг витков в соответствующих местах спирали и их диаметр.

Ø Спираль. Отдельный режим, позволяющий создавать плоские спирали. Также задается межвитковый шаг спирали (всегда постоянный), число витков, направление скручивания (по или против часовой стрелки) и угол поворота начала первого витка относительно оси координат. Флажок «Реверс направления» рисует спираль внутрь, а не наружу исходной окружности. В этом случае следует быть внимательным при выборе шага и количества витков – если спиральная линия достигнет центра исходной окружности, спираль не будет построена.

Спираль добавляется непосредственно в дерево построения в виде отдельной операции. Эскиз с исходной окружностью при этом поглощается.

Другие типы кривых

В SolidWorks 2008 предусмотрены команды, позволяющие провести кривую через заданные точки.

Первая команда запускается через меню Вставка – Кривая – Кривая через точки XYZ… или кнопкой панели инструментов «Кривые».

Вместо менеджера свойств команда открывает диалоговое окно (рис. 6.13).

Изначально в таблице в окне присутствует одна пустая строчка. Двойным щелчком по ячейкам этой строчки в них переносится курсор, позволяя ввести соответствующую координату точки.

Последняя строка таблицы всегда свободная. Двойной щелчок по любой ячейке этой строки добавит новую строку в конец таблицы. Если строку необходимо вставить в середину таблицы, следует выделить строку (щелкнуть по полю с номером строки слева), перед которой нужно вставить новую строку, и нажать кнопку «Вставка». Во вставленную строку будут автоматически скопированы значения из выделенной строки. Для удаления строки следует ее выделить и нажать кнопку «Вставка».

При вставке строк следует контролировать изображение создаваемой кривой на экране. Точки соединяются в той последовательности, в которой они перечислены в таблице.

Когда таблица заполнена, следует нажать кнопку «ОК». В дальнейшем, выделив кривую в дереве построения и нажав кнопку контекстной панели инструментов, можно повторно отобразить диалоговое окно для редактирования таблицы координат.

Рис. 6.13 Диалоговое окно создания кривой через координаты точек

Кнопки «Сохранить» и «Сохранить как» позволяют сохранить таблиуц координат в файл. SolidWorks сохраняет кривую в файл с расширением *.sldcrv. После сохранения полное имя файла кривой отобразится в верхнем текстовом поле диалогового окна.

Кнопка «Обзор» позволяет открыть ранее сохраненный файл с координатами точек кривой. Помимо «родного» формата *.sldcrv, поддерживаются текстовые файлы с любым расширением, удовлетворяющие определенным требованиям:

o В каждой строчке файла должны содержаться три числа, разделенные пробелом или табуляцией;

o Никакого другого содержимого в файле быть не должно.

Подобные файлы можно создать самостоятельно, набрав текст в «Блокноте» Windows либо в редакторе Microsoft Word с последующим сохранением в формате *.txt, либо путем экспорта в *.txt формат таблицы Microsoft Excel.

Вторая команда запускается через меню Вставка – Кривая – Кривая через справочные точки… или кнопкой панели инструментов «Кривые». Менеджер свойств команды содержит единственное поле выбора, в котором задаются точки (вершины моделей, концы линий и точки эскизов, справочные точки). Точки будут соединены кривой в той последовательности, в которой они были выбраны.

Флажок «Замкнутая кривая» заставит SolidWorks соединить последнюю точку с первой.

Обе описанные команды строят кривые по методу построения сплайна. В частности, если выбрать один и тот же набор точек, и построить кривую и трехмерный сплайн, они будут иметь одинаковую форму. Однако для кривых инструменты редактирования сплайна, в частности, управление касательностью и кривизной, отображение эпюр, управление контрольными точками недоступны. В то же время такие кривые могут быть использованы в качестве основы при создании сплайна через команду меню Инструменты – Инструменты сплайна – Разместить сплайн…. (кнопка панели инструментов сплайна). Поскольку команда доступна только в режиме редактирования эскиза, необходимо предварительно создать 3D эскиз.

Команда Вставка – Кривая – Проекционная кривая… или кнопка панели инструментов «Кривые» может работать в двух режимах, которые выбираются из выпадающего списка в менеджере свойств команды.

Ø Режим «Эскиз на грани» позволяет построить кривую, спроецировав существующий эскиз (целиком) на одну или несколько граней модели (в том числе криволинейных, в том числе поверхностей нулевой толщины, см. Лабораторную работу №).

В поле менеджера свойств команды выбирается проецируемый эскиз, а в поле – грани или поверхности, на которые осуществляется проецирование. Направление проецирования обозначается специальным маркером-стрелкой на кривой эскиза, его можно изменить щелчком мыши по стрелке или установкой флажка «Обратная проекция» в менеджере свойств.

Ø Режим «Эскиз на эскиз» позволяет создать кривую сложной формы, когда известны ее проекции на две пересекающиеся плоскости (не обязательно ортогональные). В единственном поле указывается два плоских эскиза (должны лежать на пересекающихся плоскостях).

Принцип работы команды в этом режиме показан на рис. 6.15. Здесь один из серых эскизов лежит в плоскости «Сверху», а второй – «Спереди». В результате работы команды получается кривая, показанная на рисунке голубым цветом.

Команда Вставка – Кривая – Объединенная кривая… или кнопка панели инструментов «Кривые» позволяет создать единую кривую из нескольких частей: объектов двухмерных и трехмерных эскизов, кромок модели и кривых любых типов. Все части будущей объединенной кривой должны быть соединены друг с другом.

Менеджер свойств команды имеет единственное поле выбора , в котором последовательно указываются объекты, которые нужно объединить. После выполнения команды все эти объекты будут поглощены.

Лабораторная работа №7
Многотельные детали. Создание деталей сложной формы