автордың кітабын онлайн тегін оқу 3D-моделирование в AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks, Inventor, T-Flex
В. Большаков, А. Бочков, А. Сергеев
3D-моделирование в AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks, Inventor, T-Flex. Учебный курс (+DVD)
Технический редактор А. Шляго (Шантурова)
Литературный редактор А. Жданов
Художники Л. Адуевская, А. Шляго (Шантурова)
Корректоры И. Тимофеева, И. Тимофеева
Верстка Е. Егорова
В. Большаков, А. Бочков, А. Сергеев
3D-моделирование в AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks, Inventor, T-Flex. Учебный курс (+DVD). — СПб.: Питер, 2014.
ISBN 978-5-49807-774-1
© ООО Издательство "Питер", 2014
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Введение
Инженерная компьютерная графика является одной из наиболее интенсивно развивающихся отраслей технических знаний. Современные CAD-подсистемы, входящие в состав интегрированных САD/CAM/CAE-систем (Computer Aided Manufactoring/Engineering — поддержанное компьютером конструирование/изготовление/инженерная деятельность), и системы твердотельного параметрического моделирования механических объектов, отражающие последние достижения инженерной компьютерной графики, представляют собой наиболее важные разработки в области новых технологий по автоматизации деятельности инженеров, конструкторов и технологов [10]. Эта оценка была сделана еще в конце 80-х годов прошлого века. К тому времени в мире было создано 40–50 трехмерных систем автоматизированного проектирования (САПР) [11].
В последние годы роль САПР в решении задач интенсификации процесса разработки и выпуска новых изделий еще более возросла, системы продолжали совершенствоваться, становясь при этом все более доступными для широкого круга пользователей. Конкуренция на рынке САПР заставила разработчиков продвигать в сферу образования некоммерческие учебные версии своих систем, искать другие способы внедрения в обучение своего легального прикладного программного обеспечения.
Освоение любой САПР, ориентированной на машиностроение и приборостроение, начинается со знакомства с САD-системой.
В данной книге приведены материалы, позволяющие ускорить освоение трехмерных редакторов пяти наиболее распространенных в сфере образования САD-cистем:
•КОМПАС-3D. Более 1000 учебных заведений применяют профессиональное программное обеспечение в обучении студентов и научных исследованиях. В учебных аудиториях система установлена более чем по 45 000 лицензий. В 2008 году в рамках приоритетного проекта «Образование» все школы Российской Федерации (РФ) получили систему КОМПАС-3D LT, при этом в 6100 школах, реализующих инновационные программы обучения, была поставлена профессиональная система КОМПАС-3D.
•SolidWorks. 145 высших и средних специальных учебных заведений РФ и стран ближнего зарубежья являются участниками образовательного проекта.
•Autodesk Inventor, AutoCAD. Ежегодно более 2 000 000 студентов в 50 000 учебных заведений обучаются работе с программными продуктами Autodesk. В странах СНГ более 1100 факультетов и сотни вузов выпускают специалистов, умеющих использовать технологии Autodesk. Будущие архитекторы, проектировщики, инженеры и специалисты по компьютерной графике овладевают теми же программами, с которыми работают профессионалы. (По данным представительства Autodesk в России.)
•T-Flex. Используется в 116 высших и средних специальных учебных заведениях РФ и стран ближнего зарубежья.
Данные по внедрению в сферу образования указанных систем взяты с соответствующих сайтов (см. приложение Б) в конце 2009 года.
В книге описаны этапы создания в перечисленных системах трехмерных твердотельных моделей девяти деталей, показанных на следующем рисунке.
Кроме того, в книге вы найдете:
• описание этапов построения чертежей по 3D-технологии. Ассоциативные чертежи, созданные по 3D-технологии, характеризуются тем, что все виды плоского чертежа связаны так, что изменения в модели приводят к изменению изображения в каждом виде;
• описание этапов создания 13 твердотельных моделей в рамках тестирования уровня начальных навыков 3D-моделирования. Твердотельная модель — это трехмерная электронная геометрическая модель, представляющая собой форму изделия как результат композиции заданного множества геометрических элементов с применением к этим элементам операций булевой алгебры [4]. Геометрическим элементом может быть линия, точка, плоскость, поверхность, геометрическая фигура и геометрическое тело [4].
Концептуальные особенности книги
Особенности книги, на которые следует обратить внимание:
• книга знакомит с современным подходом к автоматизированному проектированию, когда конструкторская документация изделий создается на основе трехмерного моделирования этих изделий;
• последовательность представления и содержание учебных заданий обеспечивают постепенность и полноту освоения трехмерных редакторов;
• особенности выполнения заданий раскрываются в рисунках, на которых показаны этапы построения тех или иных изображений или моделей;
• выполнение одинаковых моделей в различных САD-системах обеспечивает эффективный и интуитивно понятный перенос навыков моделирования при освоении очередного 3D-редактора;
• в книге реализован деятельностный подход к инженерному образованию, когда обучаемый включается в подлинную или близкую к ней инженерную деятельность;
• форма представления заданий обеспечивает возможность внедрения дистанционных форм обучения.
Книги, посвященные применению информационных технологий в проектировании, можно условно разделить на две группы.
Первую, наиболее многочисленную группу составляют книги, в которых основное внимание уделяется подробному описанию меню и панелей инструментов, описанию их команд. Как отмечается в [5], простейшие примеры, показывающие результат выполнения той или иной команды, повышают эффективность обучения, но незначительно.
В книгах второй группы описание меню программ и их команд носит лишь ознакомительный характер и не изобилует подробностями. Основной упор сделан на выполнение примеров, взятых из «реальной жизни» или максимально приближенных к ним [5]. С помощью таких примеров можно наглядно раскрыть основные приемы создания моделей, варианты применения различных команд для получения одного и того же результата, в том числе в разных CAD-системах.
Вы уже поняли, что книга, которую вы держите в руках, относится ко второй группе.
Для кого предназначена книга
Книга в основном предназначена для начинающих пользователей САПР. Она рекомендуется студентам, обучающимся по различным техническим направлениям подготовки бакалавров и магистров. Книга обеспечивает компьютерную поддержку изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин и курсов, в рамках которых изучаются и применяются различные САD-системы:
• в вузах и колледжах;
• на курсах повышения квалификации работников промышленности;
• в институтах непрерывного (послевузовского) образования;
• в школах для обучения по программам курса «Черчение», знакомящим с основами разработки компьютерных чертежей, а также при использовании дистанционных форм изучения материала.
Материалы, размещенные на прилагаемом к книге DVD-диске, могут обеспечить эффективное самостоятельное освоение новых (для конкретного пользователя) СAD-систем.
Благодарности
За предоставленную информацию и разрешение разместить на прилагаемом к книге DVD-диске свободно распространяемые учебные материалы авторы выражают благодарности генеральному директору компании «АСКОН» Богданову Максиму Юрьевичу; заместителю генерального директора компании «Топ Системы» Ефремову Андрею Николаевичу; менеджеру по маркетингу платформенных и многоотраслевых решений компании «Autodesk» Шумиловой Елене.
От издательства
Ваши замечания, предложения и вопросы отправляйте по адресу электронной почты comp@piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).
Мы будем рады узнать ваше мнение!
Подробную информацию о наших книгах вы найдете на веб-сайте издательства http://www.piter.com.
Сведения об авторах
Большаков Владимир Павлович — почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, доцент кафедры прикладной механики и инженерной графики СПбГЭТУ «ЛЭТИ», с 1979 г. преподает общепрофессиональные дисциплины геометрической и графической направленности. Автор около 170 печатных работ, в том числе 48 авторских свидетельств СССР, 16 методических указаний, 14 учебных пособий для студентов вузов.
Сертифицированный преподаватель по системе КОМПАС-3D 2-й ступени специализации «Машиностроение».
Бочков Андрей Леонидович — старший преподаватель кафедры прикладной механики и инженерной графики СПбГЭТУ «ЛЭТИ», с 1987 г. преподает общепрофессиональные дисциплины геометрической и графической направленности. Автор 38 печатных работ, в том числе 17 методических указаний и учебных пособий для студентов вузов.
Сертифицированный специалист по AutoCAD 2006 Level 2: Advanced.
Сергеев Алексей Александрович — доцент кафедры прикладной механики и инженерной графики СПбГЭТУ «ЛЭТИ», с 1994 г. преподает общепрофессиональные дисциплины геометрической и графической направленности. Автор более 60 печатных работ, в том числе 12 авторских свидетельств СССР, 16 методических указаний и учебных пособий для студентов вузов.
Часть I. Моделирование в системе КОМПАС-3D LT
Глава 1. Общие сведения о системе KOMПAC-3D LT
Система KOMПAC-3D LT предназначена для создания трехмерных параметрических моделей деталей и последующего полуавтоматического выполнения их рабочих чертежей, содержащих все необходимые виды, разрезы и сечения.
Система ориентирована на формирование моделей изделий, содержащих как типичные, так и нестандартные конструктивные элементы.
1.1. Основные типы документов
В терминах КОМПАС-ЗD LT любое изображение, которое можно построить средствами системы, принято называть документом. С помощью КОМПАС-ЗD LT можно создавать документы трех типов: трехмерные изображения деталей, плоские чертежи и фрагменты. В случаях, когда идет речь о трехмерных изображениях деталей, употребляется еще один термин — «модель». Построение моделей выполняется средствами модуля трехмерного моделирования.
Деталь — модель изделия, изготавливаемого из однородного материала без применения сборочных операций. Детали хранятся в файлах с расширением .m3d.
Чертеж — основной тип графического документа в КОМПАС-3D. Чертеж содержит графическое изображение изделия, основную надпись, рамку, иногда — дополнительные объекты оформления (знак неуказанной шероховатости, технические требования и т.д.). В чертеж КОМПАС-3D всегда входит один лист заданного пользователем формата. В файле чертежа КОМПАС-3D могут содержаться не только чертежи (в понимании ЕСКД), но и схемы, плакаты и прочие графические документы. Чертежи хранятся в файлах с расширением .cdw.
Фрагмент — вспомогательный тип графического документа в КОМПАС-3D. Фрагмент отличается от чертежа отсутствием рамки, основной надписи и других объектов оформления конструкторского документа. Он используется для хранения изображений, которые не нужно оформлять как отдельный лист (эскизные прорисовки, разработки и т.д.). Кроме того, во фрагментах также хранятся созданные типовые решения для последующего использования в других документах. Файл фрагмента имеет расширение .frw.
1.2. Основные элементы интерфейса
По сравнению с традиционными Windows-приложениями в КОМПАС-3D LT наложены ограничения на одновременную работу с несколькими документами. Таким образом, в главном окне системы может быть открыт только один документ: чертеж, фрагмент или деталь.
Команды вызываются из главного меню, контекстного меню или при помощи кнопок инструментальных панелей.
При работе с документом любого типа на экране отображаются главное меню и несколько инструментальных панелей: Стандартная, Вид, Текущее состояние, Компактная.
Главное меню системы служит для вызова команд (рис. 1.1). Вызов некоторых из них возможен также с помощью кнопок инструментальных панелей. По умолчанию главное меню располагается в верхней части окна.
Рис. 1.1. Главное меню
При выборе пункта меню раскрывается перечень команд этого пункта. Некоторые из команд имеют собственные подменю. Для вызова команды (выполнения соответствующего действия) щелкните мышью на ее названии.
Стандартная панель содержит кнопки вызова команд стандартных операций с файлами и объектами (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Стандартная панель
Для вывода ее на экран служит команда Вид —> Панели инструментов —> Стандартная.
Панель Вид содержит кнопки вызова команд настройки вида активного документа. Набор полей и кнопок панели Вид зависит от того, какой документ активен (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Панель Вид при работе с деталями
Для вывода ее на экран служит команда Вид —> Панели инструментов —> Вид.
Панель текущего состояния служит для вывода параметров текущего состояния активного документа. Набор полей и кнопок панели текущего состояния зависит от того, какой документ активен (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Панель текущего состояния при работе с фрагментами
Для вывода ее на экран служит команда Вид —> Панели инструментов —> Текущее состояние.
Компактная панель содержит кнопки переключения между инструментальными панелями и кнопки самих этих панелей. Состав компактной инструментальной панели зависит от типа активного документа (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Компактная панель в режиме редактирования детали
Панель свойств служит для управления процессом выполнения команды. На ней расположены одна или несколько вкладок и панель специального управления (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Панель свойств
Строка сообщений (если ее показ не отключен при настройке системы) содержит подсказки по текущему действию или описание выбранной команды.
Справка по текущему действию или активному элементу интерфейса вызывается нажатием клавиши F1, вызов других типов справки — через меню Справка.
1.3. Использование контекстных меню
Команды для выполнения многих часто используемых действий можно вызвать из контекстного меню.
Эти меню появляются на экране при щелчке правой кнопкой мыши. Состав меню будет разным для различных ситуаций. В нем будут собраны наиболее типичные для данного момента работы команды.
Например, во время создания линейного размера при щелчке правой кнопкой мыши на экране появится меню, показанное на рис. 1.7.