Modelarea Suprafetelor Avansate

Lucrarea L2-05

Modelarea suprafeţelor avansate

Tema

Obiectele concepute de designeri au forme rafinate, umane, mai puţin geometrice şi mai mult artis-tice; gândiţi-vă la o sticluţă de parfum sau la un foehn. Dacă analizăm acest domeniu mai atent, observămcă aici avem de făcut balansul între două obiective total opuse: pe de o parte, designerul trebuie să fie libersă conceapă orice fel de formă, iar pe de altă parte, inginerul trebuie să poată mai întâi modela efectiv aceaformă, iar apoi forma respectivă trebuie să poată fi fabricată. Atât modelarea cât şi fabricarea impun restricţiispecifice asupra unei forme - restricţii exprimate global prin cuvântul simplitate. În lucrarea de faţă vommodela piese (cu Inventor 10!) care impun utilizarea uneltelor de generare a suprafeţelor.

Piesă cu perete de grosime constantă

Ne punem problema de a modela piesa din fig. 1.

Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti - 1 - Facultatea IMST, Laboratorul de Inginerie Asistată

Fig. 1 O piesă cu perete lateral de grosime constantă (25 mm)

Piesa are o parte mai greu de modelat, în care se pune problema generării cu Loft a unui solid cuperete de grosime constantă de 25 mm. Acea porţiune se vede în fig. 1, ca şi cota de 25 mm. Dacă încer-caţi să folosiţi mijloacele obişnuite de generare a solidelor, veţi constata că nu puteţi obţine nicicum acelperete. Este nevoie de ceva nou, deosebit, şi anume de utilizarea unei suprafeţe iniţiale.

Începem prin a crea un cerc de ∅∅330 centratîn origine, ca în fig. 2. Părăsim schi ţarea şi creăm unplan de lucru la altitudinea de 173, ca în fig. 3. Con-tinuăm prin a schiţa un contur, aşa cum se vede în fig.4. Dacă este necesar, pe timpul schiţării facem invi -zibilă prima schiţă, selectând-o în browser cu BdM şidebifându-i vizibi litatea. La sfârşit, după ce am părăsitschiţarea, vom face din nou vizibilă prima schiţă.

În acest moment avem două profile aflate înplane paralele distanţate la 173 mm unul de celălalt.Ascundem planul de lucru şi construim o suprafaţă(nu un volum!) care să lege cele două profile.

Aplicăm în acest scop unealta Loft, cu specifi-carea expresă de a obţine o suprafaţă şi nu un volum,ca în fig. 5, cu rezultatul din fig. 6 - o suprafaţă.

Pentru a crea un volum plecând de la aceastăsuprafaţă vom folosi unealta Thicken/Offset, care se găseşte în bine cunoscutul panou de unelte Part Fea-tures, după Extrude, Revolve etc.

Fig. 2 Cerc Ø330 centrat în [0,0] Fig. 3 Plan de lucru la h=173

Fig. 5 Aplicare Loft de suprafaţă

Fig. 4 Profilul schiţat

Fig. 6 Rezultatul - o suprafaţă


Activând această unealtă, vomprimi caseta de dialog din fig. 7. Ocompletăm având grijă la cele patrumomente numerotate pe figură:

1/ Selectarea opţiunii Quilt în loc deFace (adică a întregii suprafeţeşi nu doar a unui segment al ei)

2/ Selectarea efectivă în spaţiul grafica suprafeţei obţinute anterior

3/ Precizarea grosimii dorite apereţilor = 25 mm

4/ Selectarea sensului de dezvoltare avolumului →→ spre interior.

Rezultatul se vede în fig. 8: esteun solid curat. Dacă ne uităm înbrowser (fig. 9), observăm că auapărut obiectele LoftSrf1 (suprafaţade Loft 1) şi Thicken1 (grosimea 1).Thicken1 ne interesează (fiind chiarsolidul ţintă), dar LoftSrf1 nu ne tre-buie. Cum de şters nu îl putem şterge- fiindcă este suportul pentru soliduldorit - îl vom selecta cu BdM înbrowser şi îl vom face invizibil.

Observând cu atenţie în-făţişarea obiectului creat, vedem căsunt perfect respectate cotele pe con-turul exterior, atât sus cât şi jos.

Singurul lucru care ne mai deranjează este faptul că în partea desus a obiectului a apărut un fel de„bavură”, datorită procesului de îngroşare a peretelui. O bavură similară aapărut şi în partea de jos, dar aceasta nu are importanţă fiindcă, aşa cumvom vedea, va fi „înecată” de ultima caracteristică (feature) adăugată pie-sei. Pentru a elimina bavura de sus vom tăia corpul cu un plan de lucru de-terminat de conturul exterior de sus. Acesta este chiar planul creat de noipentru a defini acel contur, aşa că nu facem decât să-l selectăm în browsercu BdM şi să bifăm vizibilitatea.

Tăierea unui corp cu o suprafaţă (în cazul nos-tru, cu un plan) se face cu unealta Split, aflată tot înpanoul Part Features. Aplicăm unealta şi avem grijă lacele trei momente ilustrate în fig. 10:

1/ Selectarea Split Part (tăierea piesei) în locde Split Face (tăierea feţei)

2/ Selectarea planului Work Plane1 de tăiere3/ Selectarea părţii de înlăturat (Remove), şi

anume cea de sus.

Rezultatele se văd comparând fig. 11 cu 12:marginea neregulată de sus a dispărut, rămânând ofaţă plană curată, aşa cum ni se cerea în proiect. Tot-deauna trebuie să avem grijă să respectăm cerinţele. Fig. 10 Aplicarea uneltei Split


Fig. 9 Browser-ul

Fig. 8 Rezultatul - un volum

Fig. 7 Aplicare Thicken & Offset

Ce urmează este simplu: după ce ascundemdin nou planul Work Plane1 (ca să nu ne încurce),creăm un nou plan de lucru la 22 mm mai jos decâtplanul iniţial XY. Folosim acest plan ca plan deschiţare şi proiectăm în el conturul muchiei de jos(adică cercul de ∅∅330 pe care l-am creat la început,dar care acum este o sumă de arce). Extrudăm cer-cul pe înălţimea de 112 mm dată în fig. 1 şi am ter-minat! Vedeţi în fig. 13 cum arată obiectul solid pecare îl aveam de proiectat. Abia acum putem aplicaasupra lui rotunjirile (Fillet) dorite, la razele dorite, caşi orice alte completări. E clar că, fără utilizareasuprafeţei iniţiale căreia i–am făcut Offset, nu aveamcum să facem peretele lateral cu grosimea uniformăde 25 mm!

Modelarea prin „cioplire”

O altă cale de a modela obiecte solide folosind suprafeţe este să plecăm de la un solid şi apoi să în-depărtăm părţi din el, tăindu-l cu suprafeţe. Haideţi să modelăm mouse-ul din fig. 14. Este un mouse modelMicrosoft „IntelliMouse with IntelliEye”. Presupunem că putem să-l măsurăm.

Fig. 13 Piesa finalizată

Fig. 14 Mouse model Microsoft „IntelliMouse with IntelliEye”

Fig. 12 După SplitFig. 11 Înainte de Split


Începem prin a construi conturul în planul XY, ca în fig. 15. Proiectaţi mai întâi axele OX şi OY, apoitrasaţi cele patru cercuri din fig. 15, tangente la axe în punctele 1 şi 2 şi tangente între ele în punctele 3 şi4. Trasaţi şi linia verticală din origine până în punctul 2. Cotaţi apoi distanţele centrelor faţă de axe, iar înfinal diametrele. Aplicaţi comanda Trim şi eliminaţi arcele de cerc şi capetele nedorite, ca în fig. 16.

Mai departe, aplicaţi unealta Fillet şi rotunjiţi colţurile de sus la R3, ca în fig. 17.În final, aplicaţi unealta Extrude pe înălţimea de 40 şi obţineţi solidul din fig. 18.


Fig. 15 Prima schiţă a conturului

Fig. 16 Aplicarea uneltei Trim pentru eliminarea liniilor nedorite

Cote:24.533.5200588522027.5830

Pe solidul rezultat aplicăm o tăiere (split) cu osuprafaţă pe care o vom crea în continuare, „cioplind”şi eliminând astfel partea superioară a solidului, pen-tru a ne apropia de forma din fig. 14 (vezi). Avanta-jul este că acea suprafaţă va fi continuă, fără îmbinăricare ar putea produce cute. În schimb, suprafaţa vaajunge să fie destul de complicată, pentru a realizaforma dorită dintr–o singură tăiere.

Este necesar să creăm o serie de secţiuni planepe care le vom lega folosind unealta Loft. Secţiunilevor fi create pe planuri amplasate ca în fig. 19 (la careva mai fi adăugat un plan tangent la partea cilin-drică). Observând în paralel schiţa din fig. 15 (vezi),vom considera P1 suprapus peste planul de coordo-nate XZ (adică nu-l vom mai construi...), planul P2paralel cu acesta la distanţa de -34.5 (vezi sensul axeiOY), iar planul P3 perpendicular pe planul de coor-donate XY şi trecând prin punctele 3 şi 4 din fig. 15,capetele arcului Ø58 din fig. 15 (vezi).

Pentru a crea planul P3 va fi necesar să ape-lăm la o schiţă suplimentară pe planul XY, în care sătrasăm dreapta 3–4, ca în fig. 20, după ce am pro-iectat arcul de cerc din figură, folosind unealta Pro-ject Geometry. Părăsim schiţa, activăm unealtaWorkplane (folosind eventual scurtătura „]”), apoiselectăm planul XY şi dreapta 3-4. Vom accepta un-ghiul de 90° între acest plan şi planul XY.

Fig. 17 Aplicarea uneltei Fillet cu R=3

Fig. 19 Planele de secţiune P1, P2 şi P3

Fig. 20 Detaliu pentru construcţia planului P3

Fig. 18 Extrude pe h=40


Planul tangent la partea cilindrică va fi creat pe baza unei geometrii adăugate la schiţa din fig. 20(adică la Sketch2), editând această schiţă. Geometria este ilustrată în fig. 21 şi este formată dintr-o linie careuneşte punctele C830 şi C200 (centrele cercurilor Ø830 şi Ø200 din fig. 15) şi o alta care pleacă din mijlo-cul (Midpoint) al primei linii şi se duce tangentă la cercul Ø58. Planul de lucru P4 se construieşte exact caşi P3, selectând succesiv ultima linie şi planul XY.

Trecem la schiţarea câte unui profil în fiecare dintre cele patru plane de lucru. Planul P1 este chiar pla-nul XZ, aşa încât putem porni schiţarea chiar în acest plan. Privind din alt unghi, procedăm ca în fig. 23. Aiciproiectăm mai întâi generatoarele de tangenţă care pleacă din punctele G1 şi G2, apoi trasăm între ele odreaptă orizontală şi un punct de lucru (Point, Hole Center). Punem cotele 31 şi 21 pentru Workpoint şi cota16 pentru dreapta orizontală. Trasăm apoi o curbă Spline prin care legăm capetele dreptei şi punctul delucru.

Folosind unealta Offset, trasăm apoi două paralele la generatoarele proiectate şi le cotăm cu distan-ţele egale de 3 mm. Când punem a doua cotă de 3, pentru a fixa valoarea o vom selecta pe prima. Cuunealta Extend lungim apoi curba Spline, astfel încât capetele ei să ajungă până la cele două paralele, res-pectiv, ca în fig. 24. Veţi observa că tangentele în vechile capete se păstrează neschimbate, asigurând in-tenţia iniţială. În felul acesta vom fi siguri că suprafaţa pe care o vom crea va depăşi pe toate părţile corpulpe care îl va tăia.

Procedăm similar şi creăm celelalte trei schiţe, ca în fig. 25. La fiecare dintre ele (afară de ultima), pen-tru dreapta creată cu Offset sau ca o verticală simplă, vom avea grijă să selectăm mereu prima cotă de 3,astfel încât, dacă va fi nevoie, o vom schimba doar pe aceea, iar restul se vor modifica automat, pentru ase menţine egale cu ea.


Fig. 21 Schiţa pentru planul P4 Fig. 22 Planul P4

Fig. 23 Prima schiţă de profil aflată în planul P1 Fig. 24 Finalizarea schiţei

În figură au fost puse şi cotele explicit, pentru a nu exista confuzii.Se observă că la ultima schiţă punctul central de lucru se află pe verticala punctului de tangenţă de

pe bază, iar capetele curbei Spline coincid cu capetelesuprafeţei cilindrice proiectate.

În final, vom avea în browser patru schiţe(Sketch3, Sketch4, Sketch5 şi Sketch6).

Lansăm unealta Loft şi apare caseta din fig.26. După ce optăm pentru generarea unei suprafeţe(şi nu a unui volum), ca în figură, mergem mai de-parte şi selectăm pe rând fiecare dintre aceste schiţe,începând de la un capăt şi mergând spre celălalt. ÎnInventor 10, abia după ce am selectat o schiţă putemselecta curba din ea. Vom selecta astfel cele patrucurbe Spline în ordine, observând cum apare între elesuprafaţa dorită (sub formă translucidă). Părăsim ca-seta cu OK şi apare suprafaţa ca în fig. 27. În Inven-tor 10 schiţele nu se „consumă” în urma acestei

Fig. 25 Cele patru profile

Cote:3131624fx:3Cote:

313226fx:3fx:3Cote:

313823fx:3fx:3

Cote:7

Fig. 26 Caseta Loft


operaţii. Vom selecta cu BdM în browser atât schi-ţele cât şi planurile de lucru şi le vom debifa vizibili-tatea, pentru a rămâne vizibil numai solidul şisuprafaţa.

Activăm apoi unealta Split şi apare caseta dinfig. 28. Se observă aici că a fost aleasă opţiunea SplitPart şi nu Split Face (săgeata 1), iar la Split Tool afost aleasă suprafaţa abia creată (săgeata 2). Efectuleste că va fi îndepărtată partea din piesă aflată dea -supra (săgeata roşie de pe piesă). Dacă facem invizi-bilă suprafaţa tăietoare, obţinem solidul din fig. 29.

Activaţi unealta Fillet şi aplicaţi rotunjirea cuLoop la R3 pe contururile de sus, respectiv de jos şirezultă „piesa” finită din fig. 30.

Folosiţi unealta 3D Orbit şi studiaţi forma ob-ţinută - veţi vedea că nu are cusur. Pentru un studiumai amănunţit puteţi activa unealta Analysis Visi-bility aflată pe bara de sus a spaţiului grafic, ca înfig. 31 (tot de acolo o faceţi să şi dispară). Utilizareaei vă permite să vedeţi dacă suprafaţa are cute sausalturi neaşteptate ale tangentei.


Fig. 29 Rezultatul

Fig. 30 Muchiile rotunjite Fig. 31 Analiza suprafeţei

Fig. 27 Suprafaţa creată Fig. 28 Caseta Split

Tranziţie

Folosind unelte specifice, putem crea suprafeţe surprinzător de complicate, adaptate cerinţelor demodelare a corpurilor cu forme libere.

Datorită condiţiilor din laborator, aici sunt prezentate numai o parte dintre uneltele care pot fi folositeîn versiunea Inventor 10, apărută în 2005. De atunci au apărut versiunile Inventor 11, Inventor 2008, In-ventor 2009 şi Inventor 2010, iar Inventor 2011 tocmai stă să apară (aprilie 2010)... Fiecare dintre ele a adusnoi şi noi capabilităţi tocmai în sfera aceasta a modelării suprafeţelor avansate. Astfel, pe lângă unelte com-plet noi, au fost îmbunătăţite semnificativ cele existente.

Dintre noile unelte, este important să menţionăm Trim Surface, Extend Surface şi Sculpt. UnealtaSculpt, de exemplu, ne permite ca, plecând de la un număr de suprafeţe care formează între ele un volumetanş, să generăm solidul din interior. Ne putem imagina acest lucru gândindu-ne la nişte cartoane perfectdecupate, între care turnăm ipsos şi aşteptăm să se întărească. Corpul rezultat este chiar solidul ce poate figenerat cu unealta Sculpt, în condiţiile în care cartoanele ar materializa suprafeţele.

Deducem de aici că se acordă atenţie deosebită acestui domeniu, deci este cu atât mai important săparcurgem lucrarea de faţă, pentru a face faţă provocărilor din industria reală.

�


Date post:	06-Feb-2016
Category:	Documents
Upload:	reludo
View:	270 times
Download:	1 times

Modelarea Suprafetelor Avansate

Documents