Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Балтийский государственный технический университет «Военмех» Кафедра «Космические летательные аппараты и двигатели» В.В. ХОДОСОВ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ В САПР CATIA V5 Учебное пособие Санкт-Петербург 2021 УДК 658.512.2 : 004.896(075.8) Х69 Х69 Ходосов, В.В. Основы моделирования поверхностей в САПР CATIA V5: учебное пособие / В.В. Ходосов; Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2021. – 39 с. Описываются основные характеристики пакета автоматизированного проектирования CATIA V5. Особое внимание уделяется эффективным способам создания и редактирования поверхностей. Изложение теории сопровождается конкретными практическими примерами. Предназначено для студентов и аспирантов вузов, готовящих специалистов в области ракетно-космической техники и энергетических систем. УДК 658.512.2 : 004.896(075.8) Р е ц е н з е н т канд. техн. наук, доц. В.В.Смирнов Утверждено редакционно-издательским советом университета В.В. Ходосов, 2021 БГТУ, 2021 Введение В системах автоматизированного проектирования используются твердотельное и поверхностное моделирование. Комбинация этих методов называется гибридным моделированием. Поверхностное моделирование применяется для создания сложных форм, для изображения поверхностей деталей внешнего вида машин, самолетов, бытовой и промышленной техники, для проектирования объектов, изготовляемых штамповочными или литьевыми способами. В поверхностном моделировании создаются и модифицируются поверхности, описывающие отдельные элементы моделируемого объекта. Эти поверхности обрезают по линиям пересечения, сопрягают друг с другом поверхностями скругления или перехода, а также выполняют над ними другие операции. Затем из полученных поверхностей собирают оболочку, которая необязательно должна быть замкнутой. Она может отражать лишь часть моделируемого объекта. Поверхностные модели являются трехмерными, без толщины и не имеют массовых свойств. CATIA V5 предоставляет ряд инструментов моделирования поверхностей для создания сложных трехмерных моделей: каркасное и поверхностное проектирование, генеративное проектирование формы и свободное проектирование (FreeStyle). Инструменты, доступные для свободного проектирования (FreeStyle), используются для обработки и уточнения уже созданной поверхности. Кроме того, можно создавать независимые поверхности свободной формы с помощью инструментов, доступных в этой среде. Рабочий стол предоставляет инструменты для анализа поверхностей. Вы можете использовать инструменты рабочего стола FreeStyle для части модели так же, как и для всей модели. Запустите новую сессию CATIA V5 и выберите поверхностное моделирование машиностроительных деталей (рис. 1). Создание поверхности начинается с построения кривой, которая является каркасом и преобразуется в поверхность различными способами: протягиванием или смещением в определенном направлении или по определенной траектории, вращением вокруг оси. Рис. 1 Создание каркасных элементов При вызове рабочей среды проектирования каркаса и поверхности отображается панель инструментов каркаса (рис. 2). Инструменты на ней используются для создания каркасных геометрий: линия, полилиния, круг, сплайн, спираль и т.д. Эскизы, нарисованные в эскизном инструменте моделирования, также можно использовать для создания поверхностей. 3 Рис. 2 Создание сплайнов. Инструмент «сплайн» используется для рисования сплайна в трехмерном пространстве путем соединения точек. Чтобы нарисовать сплайн, выберите инструмент «сплайн» на панели инструментов Кривые, откроется диалоговое окно Определение сплайна (рис. 3). Можно выбрать предопределенную точку или щелкнуть правой кнопкой мыши в поле отображения под заголовком столбца Точки диалогового окна, чтобы создать новую точку с помощью параметров контекстного меню. После выбора предопределенной точки или создания новой вам будет предложено выбрать другую точку. Таким образом, вы можете указать количество точек для построения сплайна. Рис. 3 После указания всех точек установите флажок Геометрия на поддерживающем элементе в диалоговом окне Определение сплайна, вам будет предложено выбрать опорный элемент. Выберите плоскость или поверхность, на которой вы хотите создать сплайн. После указания опорного элемента все указанные точки должны полностью лежать на выбранном опорном элементе. Нажмите кнопку OK в диалоговом окне Определение сплайна, чтобы создать сплайн и выйти из диалогового окна. Если необходимо создать сплайн в трехмерном пространстве, флажок Геометрия на поддерживающем элементе должен быть снят в диалоговом окне Определение сплайна. Чтобы заменить неправильно выбранную точку для определения сплайна, выберите ее в столбце точки, а затем установите переключатель Замена точки. Затем выберите точку замены для выбранной точки и нажмите кнопку ОК. Вы можете создать закрытый сплайн, установив флажок Замыкание сплайна. Точки, как это будет показано ниже, можно экспортировать из других программ, например Excel. 4 Другие инструменты создания каркасных элементов используются для создания спирали без угла конусности (рис. 4 слева) и с углом конусности (рис. 4 справа). Рис. 4 Создание поверхностей Поверхности получаются путем перемещения созданных каркасных элементов или профиля. Диалоговое окно по работе с поверхностями представлено на рис. 5. Рис. 5 Выдавленные поверхности создаются путем выдавливания профиля и указания глубины выдавливания и вектора направления. Основными параметрами, необходимыми для создания выдавленной поверхности, являются профиль, направление экструзии и ее пределы. Чтобы создать вытянутую поверхность, сначала необходимо нарисовать профиль для выдавливания, затем выбрать инструмент Выдавить на панели инструментов поверхности. Откроется диалоговое окно Определение поверхности выдавливания (рис. 6). Если профиль создан в среде эскиза и выбран перед вызовом инструмента Выдавить, в области Геометрия отобразится предварительный просмотр выдавленной поверхности. Если вы выберете профиль, созданный с помощью инструментов на панели инструментов Каркас или кромку из твердой или существующей поверхности, вам будет предложено указать направление выдавливания. Можно выбрать любую плоскость, плоскую грань, линию, кромку или ось, чтобы задать направление вытягивания. По умолчанию параметр Размер выбирается в раскрывающемся списке Тип в областях Предел 1 и Предел 2 диалогового окна Определение поверхности выдавливания. Флажок Зеркальное отражение позволяет выдавить поверхность с обеих сторон эскиза на одинаковое расстояние. 5 Рис. 6 Создание поверхностей вращения. Чтобы создать поверхность вращения, сначала создайте профиль и ось вращения, вокруг которой он будет вращаться. Выберите инструмент Вращение на панели инструментов Поверхности, откроется диалоговое окно Определение поверхности вращения (рис. 7). Затем выберите профиль. По умолчанию ось, которую вы нарисовали с помощью инструмента Ось на рабочем столе Эскиз, выбрана в качестве оси вращения. Вы также можете выбрать другую ось вращения. Теперь установите необходимые угловые пределы в полях Угол 1 и Угол 2. Рис. 7 6 На рис. 8 слева показаны профиль и ось вращения для создания поверхности вращения, а справа – результирующая поверхность, созданная поворотом эскиза на угол 180 °. Рис. 8 Сферические и цилиндрические поверхности не требуют предварительного создания профиля. Сферические поверхности создаются с помощью инструмента Сфера на панели инструментов Поверхности. При вызове этого инструмента откроется диалоговое окно Определение сферической поверхности (рис. 9). В качестве оси сферы необходимо выбрать центральную точку и систему осей. Можно выбрать существующую точку в качестве центральной или создать точку с помощью параметров из меню Контекстное меню, которое будет отображаться при щелчке правой кнопкой мыши в центральном окне дисплея. Система осей по умолчанию (абсолютная) выбирается автоматически. Вы также можете выбрать любую ранее созданную систему осей. Просмотр сферической поверхности будет отображаться в области геометрии. Вы можете изменять значения углов, используя опции в области ограничения сферы или непосредственно перетаскивая ограничительные стрелки в области геометрии. Рис. 9 Цилиндрические поверхности создаются с помощью инструмента Цилиндр. Выберите этот инструмент на панели инструментов Поверхности, откроется диалоговое окно Определение поверхности цилиндра, и вам будет предложено выбрать центр цилиндра. Вы можете выбрать существующую точку или создать новую, используя параметры в контекстном меню, которое отображается 7 при щелчке правой кнопкой мыши в окне отображения точки. После указания центра цилиндра вам будет предложено указать направление для цилиндра. Выберите плоскость, по нормали к которой будет вытягиваться цилиндр. Вы также можете выбрать вектор направления из контекстного меню, которое можно вызвать, щелкнув правой кнопкой мыши в окне отображения направления. Можно также выбрать существующую линию или кромку из области геометрии для определения направления создания цилиндра. Создание поверхностей по траектории (сдвига). Чтобы создать поверхность по траектории, сначала нужно нарисовать два отдельных эскиза, профиль и направляющую кривую. Затем выберите инструмент Выдавливание на панели инструментов Поверхности, откроется диалоговое окно Определение поверхности сдвига (рис. 10). Из области геометрии выберите профиль и направляющую кривую. На рис. 11 слева показаны профиль и направляющая кривая, а справа – результирующая поверхность по траектории. Рис. 10 8 Рис. 11 Можно также создать поверхность по траектории, используя две направляющие кривые. Для этого нарисуйте профиль и две направляющие кривые в виде отдельных эскизов (рис. 12). Предварительный просмотр поверхности развертки, созданной с помощью двух направляющих кривых, приведен на рис. 13. Рис. 12 Рис. 13 9 Вы можете создать поверхность по траектории путем определения двух предельных кривых (рис. 14), которые могут находиться в одной или разных плоскостях. На рис. 15 показаны направляющие кривые, которые необходимо выбрать, и результирующая поверхность по траектории. Рис. 14 Рис. 15 Инструменты, доступные на панели инструментов Surface Creation, используются для создания различных типов поверхностей (рис. 16). Эти инструменты будут рассмотрены далее. Вкладка Унифицированный лоскут (Patches) подпанели Surface Creation используется для создания заполняющих поверхностей с применением различных инструментов, доступных в этой подпанели инструментов (рис. 17). 10 Рис. 16 Рис. 17 Далее рассматриваются инструменты, доступные в этой подпанели. Так, плоский лоскут (Planar Patch) используется для заполнения плоской поверхностью с помощью двух точек, трехточечный лоскут (3-Point Patch) – для создания поверхностей с помощью трех точек, Извлечение геометрии (Geometry Extraction) – для создания участков на уже созданной поверхности. С помощью инструмента Вращение (Revolve) можно создать поверхность, вращая кривую или кривые вокруг оси (рис. 18). С помощью инструмента Смещение (Offset) (рис. 19) можно создать смещенную поверхность на заданном расстоянии от выбранной поверхности (рис. 20). 11 Рис. 18 Рис. 19 Рис. 20 12 С помощью инструмента Декоративное скругление (Styling Fillet) можно создавать сглаживания на острых кромках поверхностей аналогично фаскам и скруглениям для твердых тел. Чтобы создать сглаживание, выберите инструмент Декоративное скругление (Styling Fillet) на панели инструментов Surface Creation; появится диалоговое окно Декоративное скругление (Styling Fillet) (рис. 21), и вам будет предложено выбрать поддерживающие элементы для создания сглаживания. Рис. 21 С помощью инструмента Сетчатая поверхность (Net Surface) можно создать поверхность заданного профиля по траектории, заданной направляющей кривой. Чтобы создать сетчатую поверхность, выберите инструмент Сетчатая поверхность на панели инструментов Surface Creation, откроется диалоговое окно Сетчатая поверхность (Net Surface) (рис. 22). 13 Рис. 22 Создание заполняющих поверхностей. Инструмент Заполнение используется для создания заполняющих поверхностей между несколькими граничными сегментами. Граничные сегменты могут быть плоскими или неплоскими, но между последовательными граничными сегментами зазор не должен быть более 0,1 мм. Для создания поверхности заливки вам понадобятся граничные кривые. Выберите инструмент Заполнение на панели инструментов поверхности, откроется диалоговое окно Определение заполняющей поверхности (рис. 23). Кроме того, будет предложено выбрать первую кривую. Выберите кривые или кромки поверхности в цепочке, чтобы сформировать внешнюю замкнутую границу на вкладке Внешние границы. В области геометрии будет отображен флаг, показывающий, является ли граница закрытым контуром или нет. Если выбранные кривые или кромки поверхности не образуют замкнутой границы, то в примечании флага будет показан зазор между открытыми концами границы. После выбора граничных кривых нажмите кнопку Предварительный просмотр, чтобы просмотреть поверхность заливки. Рис. 23 14 На рис. 24 показаны граничные кривые, выбранные для создания поверхности заполнения и предварительный просмотр результирующей поверхности. Можно выбрать опорные поверхности с соответствующей кривой, чтобы обеспечить непрерывность между ними и поверхностью заполнения. Рис. 24 Чтобы создать поверхность заполнения между вложенными границами, сначала выберите кривые или кромки поверхности, образующие внешнюю замкнутую границу, на вкладке Внешние границы, а затем кривые или кромки поверхности, образующие внутреннюю замкнутую границу, на вкладке Внутренние границы. Затем нажмите кнопку OK, чтобы создать поверхность заполнения между внешней и внутренней границами (рис. 25). Рис. 25 Создание многосекционных поверхностей (поверхностей лофта). Инструмент Многосекционная поверхность используется для создания многоуровневых многосекционных поверхностей. Поверхность создается между участками вдоль вычисленного или определенного пользователем каркаса. Можно создать многосекционную поверхность между двумя или более секциями. Для создания многосекционной поверхности сначала необходимо создать сечения и направляющие кривые в виде отдельных эскизов, затем выбрать инструмент Многосекционная поверхность на панели инструментов Поверхности, откроется диалоговое окно Определение поверхности лофта (рис. 26). Рис. 26 15 Сечения и направляющие кривые показаны на рис. 27, а предварительный просмотр полученной многосекционной поверхности (лофта) – на рис. 28. Рис. 27 Рис. 28 Создание поверхностей сопряжения. Инструмент сопряжения используется для создания поверхности путем сопряжения двух кривых, которые могут быть нарисованными кривыми, каркасными геометриями или кромками существующих поверхностей. При выборе опорных поверхностей с кривыми результирующая сопряженная поверхность будет касательной к опорным поверхностям. Чтобы создать поверхность сопряжения, нарисуйте несколько кривых и создайте поддерживающие поверхности. Выберите инструмент Сопряжения на панели инструментов Поверхности, откроется диалоговое окно Определение сопряжения (рис. 29). Кроме того, вам будет предложено выбрать первую кривую и первый поддерживающий элемент. Выберите кривую и опору. Далее вам будет предложено выбрать вторую кривую и второй поддерживающий элемент. Выберите их и нажмите кнопку ОК в диалоговом окне Определение наложения. На рис. 30 показаны кривые и поддерживающие элементы для создания поверхности сопряжения, а на рис. 31 – предварительный просмотр полученной поверхности сопряжения. 16 Рис. 29 Рис. 30 17 Рис. 31 Операции по геометрии Как правило, модели поверхностей представляют собой комбинацию различных поверхностей. Для управления несколькими поверхностями можно выполнять различные операции: соединение, обрезка, разделение или перенос. Для выполнения таких операций CATIA V5 предоставляет ряд операционных инструментов. Объединение поверхностей. Как правило, большинство моделей поверхностей состоят из различных отдельных поверхностей, соединенных друг с другом. Чтобы использовать модель поверхности для создания твердотельной модели, сначала необходимо соединить все отдельные поверхности в единую поверхность. Вы также можете соединить отдельные, соединенные друг с другом кривые, чтобы сформировать одну кривую с помощью этого инструмента. Выберите инструмент Объединение на панели инструментов Операции, откроется диалоговое окно Определение объединения (рис. 32). Рис. 32 18 Выберите поверхности для соединения из области геометрия, их имена отобразятся в окне Элементы для соединения. Сохраните остальные настройки по умолчанию и нажмите кнопку OK; результирующая поверхность соединения будет сформирована путем соединения всех выбранных поверхностей. На рис. 33 слева показаны соединяемые поверхности, а справа – результирующая одиночная поверхность объединения. Рис. 33 Разделение поверхностей. Инструмент Рассечение используется для разделения поверхности или каркасного элемента с помощью режущего элемента. Каркасный элемент можно разделить с помощью точки, другого каркасного элемента или поверхности. Поверхность можно разделить с помощью другой поверхности или каркасного элемента. Чтобы понять использование этого инструмента, рассмотрим случай двух пересекающихся поверхностей. Выберите инструмент Рассечение из вложенной панели инструментов Рассечение на панели инструментов Операции. Откроется диалоговое окно Определение рассечения (рис. 34), и вам будет предложено выбрать кривую или поверхность для рассечения. Выберите поверхность для ее разделения, а затем – другую поверхность в качестве режущего элемента; отобразится предварительный просмотр разделенной поверхности. В предварительном просмотре часть поверхности, выбранная в качестве первой, будет сохранена, а другая часть удалена. Нажмите кнопку OK, чтобы разделить поверхность. На рис. 35 показана разделенная поверхность. Вы можете выбрать кнопку Другая сторона в диалоговом окне Определение рассечения, чтобы изменить сторону удаляемой поверхности. Можно также сохранить обе стороны поверхности рассечения, установив флажок Сохранить обе стороны в диалоговом окне Определение разделения. При установке этого флажка поверхность будет разделена режущим элементом на два отдельных объекта. Рис. 34 19 Рис. 35 Обрезка поверхностей. Инструмент Обрезка используется для обрезки двух пересекающихся поверхностей или кривых относительно друг друга. При вызове этого инструмента откроется диалоговое окно Определение обрезки (рис. 36), и вам будет предложено выбрать элемент для обрезки/удаления. Выберите поверхность, элемент для обрезки / удаления. Выберите другую поверхность в качестве второго элемента, подлежащего обрезке. Отобразится предварительный просмотр поверхности, подлежащей обрезке, и элементов, подлежащих сохранению (рис. 37 слева). Вы можете изменить стороны поверхностей, выбранных для обрезки. На рис. 37 справа показаны результирующие обрезанные поверхности после реверсирования сторон выбранных поверхностей. Рис. 36 Рис. 37 20 Редактирование и модификация поверхностей CATIA V5 предоставляет инструменты, известные как инструменты для операций с поверхностями и использующиеся при создании моделей поверхности. Они расширяют возможности создания поверхностей и помогают создавать сложные геометрии, а также экономить время моделирования. Создание проекционных кривых. Инструмент Проецирования (The projection tool) используется для проецирования одного или нескольких элементов на поверхность, плоскость или геометрию каркаса. В случае каркасной геометрии вы можете только спроецировать на нее точку. Проекция может быть нормальной к опоре или вдоль указанного направления. Диалоговое окно Определение проекции показано на рис. 38, а на рис. 39 – проецируемая кривая и результат проецирования. Рис. 38 Рис. 39 Создание элементов пересечения. При создании пересекающихся элементов с помощью инструмента Пересечение (Intersection) используются две кривые: кривая и поверхность, две поверхности или твердое тело и поверхность. В зависимости от элементов, выбранных во время пересечения, результатом пересечения может быть точка, кривая, контур или поверхность. При выборе этого инструмента на панели инструментов Каркас (Wireframe) отобразится диалоговое окно Определение пересечения (Intersection Definition) (рис. 40) и будет предложено выбрать элементы для пересечения. Результатом пересечения двух поверхностей будет кривая на их пересечении (рис. 41). Исправление геометрии. Инструмент Объединение (Healing) (рис. 42) используется для заполнения небольшого промежутка, оставшегося после соединения двух или более поверхностей. Выберите элементы для исправления из области геометрии. Затем в счетчике расстояний слияния (Merging distance) установите значение, превышающее существующее значение разрыва между двумя элементами, подлежащими исправлению (рис. 43). 21 Рис. 40 Рис. 41 Рис. 42 22 Рис. 43 На рис. 44 слева показаны поверхности с небольшим зазором между ними, а справа – исправленная поверхность. Рис. 44 Разборка элементов. Инструмент Разборка (Disassemble) используется для разбиения эскизных объектов на отдельные кривые в точках, где изменяется касание или непрерывность точек. Также предоставляется возможность разобрать поверхность на отдельные поверхности. Чтобы разобрать элементы, выберите инструмент Разборка (Disassemble), откроется диалоговое окно Разборка (Disassemble) (рис. 45). Инструмент Отмена обрезки (Untrim) используется для восстановления части поверхности или кривой, которая была удалена с помощью инструмента Разбиение (Split). Чтобы восстановить поверхность, выберите инструмент Отмена обрезки (Untrim). Откроется диалоговое окно (рис. 46), и вам будет предложено выбрать элемент. Выберите элемент из области геометрии, появится окно с предупреждающим сообщением (рис. 47). Нажмите кнопку ОК, чтобы выйти из него. На рис. 48 слева показана обрезанная поверхность, а справа – восстановленная. 23 Рис. 45 Рис. 46 Рис. 47 Рис. 48 Создание граничных кривых. Инструмент Граница (Boundary) используется для извлечения граничных кривых из поверхностей. Вы можете выбрать поверхность или ребро, чтобы создать границу. Для этого нажмите кнопку Граница на панели инструментов Извлечения (Extracts) на панели инструментов Операции (Operations), откроется диалоговое окно Определение границы (Boundary Defenition (рис. 49). Предварительный просмотр граничной кривой при использовании параметра Непрерывность в точке показан на рис. 50. В зависимости от выбранного типа распространения созданная граница выделяется зеленым цветом. Вы также можете ограничить распространение границы вдоль кромки, определив пределы. Извлечение геометрии. Инструмент Извлечь (Extract) используется для создания геометрии путем извлечения кромки или поверхности из существующей поверхности или геометрии твердого тела. Диалоговое окно Определение извлечения показано на рис. 51. 24 Рис. 49 Рис. 50 Рис. 51 Преобразование. Преобразование используется для изменения физического положения геометрии с помощью различных процессов, таких как перенос, вращение, масштабирование и т.д. Для этого используется панель инструментов Операции (рис. 52). Перенос элементов. Инструмент Перенос (Translate) используется для переноса одного или нескольких элементов в указанном направлении. Диалоговое окно Определение переноса показано на рис. 53. На рис. 54 слева – поверхность и направление переноса, а справа – результат переноса. 25 Рис. 52 Рис. 53 Рис. 54 Вращение элементов. Инструмент Поворот (Rotate) используется для поворота одного или нескольких элементов вокруг указанной оси. Диалоговое окно Определение поворота показано на рис. 55, на рис. 56 слева – поверхность и оси вращения, а справа – результат вращения поверхности. Рис. 55 26 Рис. 56 Инструмент Симметрия (Symmetry) используется для отражения элемента в выбранную сторону, а инструмент Масштабирование (Scaling) – для масштабирования элементов относительно выбранного эталонного элемента (рис. 57). Рис. 57 Инструмент Аффинное преобразование (Affinity) используется для неравномерного масштабирования элементов. Для этого необходимо в диалоговом окне Определение аффинного преобразования (рис. 58) выставить необходимые коэффициенты масштабирования. Рис. 58 27 Экстраполяция поверхностей и кривых. Инструмент Экстраполяция (Extrapolate) используется для удлинения поверхности или кривой до желаемого расстояния при сохранении касания или непрерывности кривизны (рис. 59). Диалоговое окно Определение экстраполяции показано на рис. 60, выбор поверхности и ребер – на рис. 61 слева, результат экстраполяции – справа. Рис. 59 Рис. 60 Рис. 61 Инструменты, доступные на рабочем столе Shape Modification, используются для редактирования и изменения поверхности (рис. 62) аналогично рассмотренным выше. Так, инструмент Глобальная деформация Global Deformation используется для глобальной деформации поверхности. Выберите этот инструмент на панели инструментов Shape Modification, появится диалоговое окно Глобальная деформация (рис. 63), и вам будет предложено выбрать поверхность. 28 Рис. 62 Рис. 63 Разделение твердого тела поверхностью. Инструмент Рассечение (Split) используется для разделения твердого тела на две или более частей с использованием поверхности или плоскости. Выберите этот инструмент на панели инструментов Поверхностные элементы (Расширенные) (рис. 64), откроется диалоговое окно Определение рассечения (Split definition) (рис. 65). На рис. 66 слева показаны твердое тело и поверхность для разделения, а справа – результат разделения твердого тела после сокрытия поверхности разделения. Рис. 64 Рис. 65 Рис. 66 29 Преобразование поверхности в твердотельную модель. После создания модели поверхности необходимо применить к ней толщину, чтобы преобразовать ее в твердотельную модель. Диалоговое окно Определение параметра Утолщение поверхности показано на рис. 67, на рис. 68 слева – поверхность для утолщения, справа – полученная твердотельная модель. Рис. 67 Рис. 68 Создание твердого тела из тела с закрытой поверхностью. На рис. 69 слева показана поверхность с открытыми концами, а справа – результат утолщения тела, диалоговое окно Определение замкнутой поверхности – на рис. 70. Рис. 69 Рис. 70 30 Пришивание поверхности к твердому телу. Инструмент Шить поверхность (Sew Surface) используется для сшивания поверхности к граням твердого тела, объединяя таким образом грани с поверхностью. Это может привести к добавлению или удалению материала. Диалоговое окно Определение вшитой поверхности показано на рис. 71, на рис. 72 слева – выбор поверхностей для сшивания и для удаления, справа – результат утолщения тела. Рис. 71 Рис. 72 Пример построения поверхности крыла и фюзеляжа самолета Запустите новую сессию CATIA V5 и выберите Поверхностное моделирование машиностроительных деталей (см. рис. 1). Создание поверхности начинается с построения кривой, которая является каркасом и преобразуется в поверхность. В данном случае для построения каркаса используйте экспорт данных геометрии крыла, содержащихся в таблице Excel. Откройте страницу по адресу http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca4412-il (рис. 73). На сайте приводятся технические характеристики профиля крыла, которые будут полезны для дальнейшей работы. Данные, размещённые на сайте, можно скопировать в таблицу Excel. Скачать их можно, перейдя по ссылке http://www.staff.city.ac.uk/~ra600/ME2105/Catia%20 course/CATIA%20Tutorials/wfsug_C2/wfsugbt0317.htm (рис. 74). Страница также содержит подробную инструкцию импорта данных в CATIA V5. Далее скачиваем таблицу по ссылке http://www.staff.city.ac.uk/~ra600/ME2105/Catia%20course/CATIA %20Tutorials/ fsug_C2/samples/PointSplineLoftFromExcel.xls . 31 Рис. 73 Рис. 74 32 Нажмите кнопку «Export» (рис. 75) и данные автоматически экспортируются в рабочее поле CATIA V5 (рис. 76). С помощью инструмента Сплайн соедините полученные точки (рис. 77). Рис. 75 Рис. 76 Рис. 77 Для соединения полученных сплайнов между собой используйте инструмент Линия (рис. 78). Эти линии будут направляющими для будущей поверхности. Примените инструмент Объединение панели Операции для соединения отрезков. Выделите построенные линии и нажмите OК (рис. 79). Дерево модели после применения инструмента Объединение показано на рис. 80. 33 Рис. 78 Рис. 79 Рис. 80 34 Для построения поверхности примените инструмент Управляемые поверхности (Guided Surfaces) (рис. 81). Результат представлен на рис. 82. Рис. 81 Рис. 82 Создайте поверхность фюзеляжа самолета длинной 42.5 м. Сначала постройте плоскости через определенные промежутки (рис. 83). Рис. 83 Далее сформируйте сам фюзеляж, в наших плоскостях нарисуйте круги определенных диаметров, которые также даны в спецификации (см. рис. 74). Теперь нужно выполнить привязку поверхностей. Определите точки экстремумов и соедините их с помощью сплайнов и линий (рис. 84). Таким образом, получатся направляющие для будущей поверхности фюзеляжа (рис. 85). Построение окна выполняется построением каркаса по определенным координатным точкам, (рис. 86). 35 Рис. 84 Рис. 85 Рис. 86 36 Затем постройте новую поверхность сдвигом каркаса в две стороны (рис. 87) и с помощью полученной поверхности операцией Обрезка уберите ненужную часть (рис. 88). Фюзеляж самолета готов, остается присоединить к нему подготовленные крылья вертикальные и горизонтальные плоскости хвоста, а также двигатели (рис. 89). Рис. 87 Рис. 88 Рис. 89 37 Библиографический список 1. Ходосов В.В. Основы создания деталей в САПР CATIA V5: учебное пособие / Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2019. 66 с. 2. Ходосов В.В. Основы создания сборок в САПР CATIA V5 :учебное пособие / Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2020. 42 с. 3. Sham Tickoo CATIA V5-6 R2015 for Designers (13th Edition) Purdue University Calumet 4. http://mskd.ru/?id.50293.soft.Dassault_Systemes_CATIA V5_V5_R19_SP4 5. https://www.youtube.com/user/TheCAEGuy 38 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ................................................................................................................................................................................... 3 Создание каркасных элементов .............................................................................................................................................. 3 Создание сплайнов ............................................................................................................................................................... 4 Создание поверхностей ........................................................................................................................................................... 5 Создание поверхностей вращения ..................................................................................................................................... 6 Создание поверхностей по траектории (сдвига) ............................................................................................................. 8 Создание заполняющих поверхностей ............................................................................................................................. 14 Создание многосекционных поверхностей (поверхностей лофта) ................................................................................. 15 Создание поверхностей сопряжения ............................................................................................................................... 16 Операции по геометрии ......................................................................................................................................................... 18 Объединение поверхностей .............................................................................................................................................. 18 Разделение поверхностей ................................................................................................................................................. 19 Обрезка поверхностей ...................................................................................................................................................... 20 Редактирование и модификация поверхностей ................................................................................................................... 21 Создание проекционных кривых ....................................................................................................................................... 21 Создание элементов пересечения ...................................................................................................................................... 21 Исправление геометрии .................................................................................................................................................... 21 Разборка элементов .......................................................................................................................................................... 23 Создание граничных кривых ............................................................................................................................................. 24 Извлечение геометрии ...................................................................................................................................................... 24 Преобразование ................................................................................................................................................................. 25 Перенос элементов............................................................................................................................................................ 25 Вращение элементов ......................................................................................................................................................... 26 Экстраполяция поверхностей и кривых .......................................................................................................................... 28 Разделение твердого тела поверхностью ...................................................................................................................... 29 Преобразование поверхности в твердотельную модель ............................................................................................... 30 Создание твердого тела из тела с закрытой поверхностью ....................................................................................... 30 Пришивание поверхности к твердому телу. .................................................................................................................. 31 Пример построения поверхности крыла и фюзеляжа самолета ......................................................................................... 31 Библиографический список .................................................................................................................................................... 38 Ходосов Владимир Викторович Основы моделирования поверхностей в САПР CATIA V5 Редактор Г.М. Звягина Корректор Л.А. Петрова Компьютерная верстка: С.В. Кашуба Подписано в печать 29.03.2021. Формат 60х84/8. Бумага документная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 4,5 . Тираж 100 экз. Заказ № 28. Балтийский государственный технический университет Типография БГТУ 190005, С.-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д.1
