3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ  СБОРОК  ИЗДЕЛИЙ  В  САПР

Ваншина  Екатерина  Александровна

канд.  пед.  наук,  доцент  ОГУ,  г.  Оренбург

E-mail: 

3D-MODELING  OF  ASSEMBLING  IN  CAD

Vanshina  Ekaterina

Candidate  of  Pedagogical  Sciences,  Associate  Professor  of  OSU,  Orenburg

АННОТАЦИЯ

В  статье  приведены  результаты  создания  комплекта  трехмерных  моделей  сборок  изделий  в  системе  КОМПАС  для  оптимизации  учебного  процесса  по  графическим  дисциплинам.

ABSTRACT

The  paper  presents  the  results  in  modeling  of  the  set  of  3D  models  of  assembling  in  the  KOMPAS  system  for  the  academic  process  optimization  in  graphics-based  disciplines.

Ключевые  слова:  модель;  моделирование;  компьютерная  графика;  САПР;  КОМПАС;  сборка;  инженерная  графика. 

Keywords:  model;  modeling;  computer-generated  graphics;  CAD;  KOMPAS;  assembling;  engineering  graphics.

В  настоящее  время  производство  невозможно  без  использования  компьютерных  технологий.  В  программном  обеспечении  современных  промышленных  систем  автоматизации  проектирования  (САПР)  часто  используются  методы  объемного  моделирования  для  создания  геометрических  моделей  проектируемых  объектов:  объемная  модель  —  это  однозначное  геометрическое  представление  изделия.  Применение  компьютера  позволяет  объединить  вопросы  геометрического  моделирования  и  вычислительной  геометрии. 

Поэтому  сегодня  так  необходимы  компетентные  специалисты,  способные  к  анализу  и  синтезу  пространственных  форм  и  отношений,  способные  при  разработке  нового  оборудования,  технологических  линий  конструировать  геометрические  пространственные  объекты  с  заданными  характеристиками  с  помощью  современных  графических  программ,  что  обусловливает  специальные  требования  к  подготовке  студентов  технического  профиля  при  изучении  графических  дисциплин.  В  то  же  время  наблюдается  высокая  мотивация  студентов  к  изучению  общих  принципов,  методов  и  алгоритмов  автоматизации  выполнения  чертежей  [3].

Выпускник  вуза,  получающий  диплом,  отвечающий  образовательным  стандартам,  должен  иметь  подготовку  по  использованию  современных  компьютерных  программ  геометрического  моделирования  в  области  своей  специализации  и  уверенно  применять  свои  знания  при  выполнении  различных  практических  задач  в  своей  профессиональной  деятельности.

Преподавание  дисциплины  «Инженерная  и  компьютерная  графика»  с  применением  современных  прикладных  программных  средств,  таких,  как  КОМПАС-3D,  осуществляется  в  ОГУ  достаточно  долго:  компьютерные  технологии  обучения  позволяют  индивидуализировать  процесс  обучения,  они  наглядны,  интерактивны  и  дают  возможность  использовать  комбинированные  формы  представления  информации.

Система  КОМПАС-3D  (ЗАО  АСКОН)  универсальна,  предназначена  для  автоматизации  проектно-конструкторских  работ  и  оформления  их  в  соответствии  с  правилами  российских  стандартов.  Основной  принцип  системы  —  использование  своего  математического  ядра  и  параметрических  технологий.

Целью  работы  является  создание  комплекта  трехмерных  твердотельных  моделей  сборок  изделий  в  системе  КОМПАС-3D  для  оптимизации  учебного  процесса  по  графическим  дисциплинам.

Объект  —  система  трехмерного  твердотельного  моделирования  КОМПАС-3D. 

Предмет  —  набор  инструментов  системы  КОМПАС-3D.

В  соответствии  с  поставленной  целью  определены  следующие  задачи:

1.  приобрести  навыки  преобразования  графической  информации  в  системе  КОМПАС  при  создании  3D-моделей  деталей,  сборочных  единиц  и  сборок  изделий;

2.  создать  3D-модели  деталей  и  сборочных  единиц,  входящих  в  изделие;

3.  построить  3D-модели  сборок  изделия;

4.  разработать  методические  рекомендации  к  выполнению  расчетно-графической  работы  по  созданию  3D-моделей  деталей  и  сборок  изделий  в  системе  КОМПАС-3D  по  инженерной  и  компьютерной  графике.

Система  КОМПАС-3D  предназначена  для  формирования  3D-моделей  деталей  и  сборочных  единиц,  содержащих  оригинальные  и  стандартизованные  конструктивные  элементы.  Параметрическая  технология  дает  возможность  быстро  получать  модели  типовых  изделий  на  основе  спроектированного  прототипа.  Различные  сервисные  функции  помогают  решать  вспомогательные  задачи  проектирования  и  обслуживания  производства.

Последовательность  построения  объемной  модели  сборки  изделия  следующая:  1)  создание  3D-модели  деталей,  входящих  в  изделие;  2)  создание  3D-модели  сборочных  единиц  (если  они  в  изделии  есть);  3)  создание  объектов  спецификации  в  компонентах,  не  относящихся  к  разделам  «Детали»  и  «Сборочные  единицы»;  4)  создание  3D-модели  сборки  изделия.

Общим  порядком  моделирования  твердого  тела  является  последовательное  выполнение  булевых  операций  над  объемными  элементами.  Создается  такое  перемещение  плоской  фигуры  в  пространстве,  след  от  которого  задает  форму  объемного  элемента.  Много  раз  выполняя  эти  операции  над  различными  объемными  элементами,  сформированы  модели  деталей  (более  ста),  входящих  в  каждое  из  двадцати  изделий.

Сборка  в  системе  КОМПАС-3D  —  это  трехмерная  модель,  соединяющая  модели  деталей,  подсборок  и  стандартных  изделий,  а  также  информацию  об  общем  расположении  этих  компонентов  и  связях  между  параметрами  их  элементов.  Состав  сборки  задан  добавлением  в  нее  новых  компонентов  или  исключением  имеющихся.  Модели  компонентов  хранятся  в  отдельных  файлах,  в  файле  сборки  —  только  ссылки  на  эти  компоненты.  Показано  взаимное  положение  компонентов  сборки  при  задании  сопряжений  —  параметрических  связей  между  их  гранями,  ребрами  и  вершинами.  В  сборке  выполнены  формообразующие  операции,  имитирующие  обработку  изделия,  и  отсечение  ¼  сборки  плоскостью.

Схема  создания  3D-модели  сборки  на  примере  изделия  «Ролик»  приведена  на  рисунке  1,  примеры  некоторых  3D-моделей  сборок  изделий  —  на  рисунке  2.

Рисунок  1.  Схема  создания  3D-модели  сборки  изделия  «Ролик»

Рисунок  2.  Примеры  3D-моделей  сборок  изделий:  а)  клапан  предохранительный;  б)  вентиль;  в)  домкрат

Практическая  значимость  работы  заключается  в  создании  в  системе  КОМПАС-3D  комплекта  наглядных  3D-моделей  двадцати  сборок  изделий  (каждая  деталь  выделена  своим  цветом),  объединяющих  модели  деталей,  подсборок  и  стандартных  изделий,  входящих  в  каждое  изделие,  а  также  в  разработке  методических  рекомендаций  [1]  для  студентов  технического  профиля  к  выполнению  расчетно-графических  работ  «Сборочный  чертеж»  и  «Деталирование»  [2]  по  инженерной  и  компьютерной  графике.

Таким  образом,  применение  методических  указаний,  содержащих  комплект  трехмерных  моделей  сборок  изделий,  построенных  в  системе  КОМПАС-3D,  позволяет  оптимизировать  учебный  процесс  по  графическим  дисциплинам,  а  также  создать  на  их  основе  комплект  конструкторской  документации:  сборочные  чертежи,  спецификации  и  рабочие  чертежи  деталей. 

Список  литературы:

1.Ваншина  Е.А.,  Горельская  Л.В.  Сборочный  чертеж.  Деталирование:  методические  указания.  —  Оренбург:  ОГУ,  2012.  —  47  с.

2.Ваншина  Е.А.,  Кострюков  А.В.,  Семагина  Ю.В.  Инженерная  графика.  Практикум  (сборник  заданий):  учебное  пособие  по  курсу  «Инженерная  графика».  —  Оренбург:  ОГУ,  2010.  —  194  с.

3.Федотова  Н.В.  Трехмерное  моделирование  в  преподавании  графических  дисциплин  //  Педагогические  науки.  —  2011.  —  №  12.  —  С.  68—70.