Ćwiczenie nr 3 Edycja modeli bryłowych Operacje kształtowania brył AutoCAD oferuje polecenia typowo warsztatowe dające inne możliwości kształtowania bryły. Są to polecenia dobrze znane z rysunku płaskiego a mianowicie zaokrągl i fazuj oraz nowe, płat i przenikanie (rys 1.). Polecenie zaokrągl zaokrągla krawędzie wskazanej bryły. W przeciwieństwie do jego płaskiej wersji do operacji wskazujemy krawędzie, które mają być zaokrąglone a nie boki, między którymi ma zaokrąglenie się pojawić. Na rysunku 1a do zaokrąglania wskazano wszystkie krawędzie górnej powierzchni prostopadłościanu. W odróżnieniu od wersji 2D zadawanie wartości promienia zaokrąglenia jest realizowane po wskazaniu krawędzi do zaokrąglenia. a) zaokrąglanie b) fazowanie bryła wyjściowa c) cięcie płaszczyzną d) przenikanie z kulą Rys.1. Inne operacji kształtowania brył. Polecenie fazuj mimo podobieństw do wersji płaskiej, w wersji 3D wykonuje się nieco inaczej. Tutaj wskazujemy najpierw ścianę bazową (na niej będzie odmierzona pierwsza faza), której krawędzie mają być fazowane a potem same krawędzie. Ścianę wskazujemy poprzez wybór jednej z jej krawędzi. Ponieważ każda krawędź należy do dwóch ścian po jej wyborze program wyróżnia jedną z nich i wyświetla zgłoszenie: Podaj opcję wyboru powierzchni [Następna/OK (aktualna)] <OK>: pozwalające (opcja Następna) zaznaczyć tę drugą jeśli wybór AutoCAD a był nietrafiony. Właściwy wybór zatwierdzamy opcją OK. Po wyborze ściany bazowej program pyta o wymiary faz a potem o wskazanie krawędzi do fazowania. Na rysunku 1b do fazowania wskazano górną powierzchnię prostopadłościanu i opcją Pętla zewnętrzne krawędzie tej ściany. Polecenie płat pozwala przeciąć bryłę płaszczyzną. Bryła cięta jest przez całą objętość tak, że zawsze po przecięciu otrzymujemy dwa kawałki. Jeżeli chcemy je obydwa zachować to musimy wprowadzić opcję Zachowaj obie strony. Jeśli nie to wskazujemy punkt po tej stronie płaszczyzny, po której znajduje się ta część bryły, która ma pozostać. Płaszczyznę ciecia definiujemy trzema punktami (opcja 3punkty), punktem i wektorem normalnym do niej (opcja oś Z), płaskim obiektem (opcja Obiekt) lub punktem i jedną ze ścian aktualnego LUW, do której ma być ona równoległa. Na rysunku 1c pokazano efekt cięcia zaznaczoną płaszczyzną z zachowaniem obu części przeciętych. Jeden kawałek bryły odsunięto dla lepszej widoczności. Polecenie przenikanie jest stosowane do sprawdzenia czy wybrane bryły się przenikają. Można je też użyć do wygenerowani bryły, która jest wynikiem przenikania innych brył. W tym przypadku działa ono jak polecenie iloczyn, z ta różnicą, że składniki operacji pozostają nietknięte. Na rysunku 1d pokazano bryłę powstałą z przenikania bryły wyjściowej i kuli odsuniętą na lewo dla lepszej widoczności. Edycja brył Bryły edytujemy poleceniem edbryła, które posiada szereg opcji pozwalających wykonać operacje na płaszczyznach i krawędziach brył. Podstawową czynnością jest tu wybór ścian(y) lub krawędzi do edycji. Warto więc sobie na początek zdać sprawę ze struktury bryły w AutoCAD zie. Bryła to część przestrzeni ograniczona powierzchniami (tworzącymi brzeg figury), które przecinają się wzdłuż krzywych zwanych krawędziami. Krawędzie wydzielają z tworzących bryłę powierzchni okre-
ślone figury. Figury te tworzą ostatecznie ściany bryły. Każda krawędź należy do dwóch ścian. Podstawowym elementem struktury jest powierzchnia 1. Powierzchnie posiadają strony: zewnętrzną (dodatnią) skierowaną na zewnątrz bryły oraz wewnętrzną (ujemną) skierowaną przeciwnie. Strukturę bryły ujawnia polecenie rozbij. Po zastosowaniu go do bryły uzyskujemy zbiór ścian (regionów dla powierzchni płaskich i ciał dla krzywoliniowych). Stosując je dalej do ścian dostajemy zbiór krawędzi, w którym każda występuje dwa razy po jednym dla każdej z sąsiadujących ze sobą ścian. Ilustracją tego niech będzie rysunek 2. Bryłą jest tu walec B. Tworzą go powierzchnie: cylindryczna oraz dwie płaszczyzny przechodzące przez podstawy. Powierzchnie te przecinając się dają krawędzie (okręgi) K1 i K2, które wydzielają z nich ściany P1, P3 (koła) oraz P2 (cylinder). Należy zauważyć, że wśród krawędzi można wyróżnić krawędzie rzeczywiste tj. takie, na których normalna do brzegu bryły (czyli jej powierzchni bocznej) zmienia gwałtownie swój kierunek jak i krawędzie pozorne tj. takie których normalna do brzegu bryły zmienia swój kierunek płynnie. Są one normalnie niewidoczne. Krawędzie pozorne powstają np. podczas zaokrąglania krawędzi rzeczywistych jak na rys. 1a, gdzie przejście normalnej z bocznych ścian na górną odbywa się płynnie (bez załamań) dzięki istnieniu powierzchni cylindrycznej tworzącej zaokrąglenie. W krawędziowym trybie prezentowania bryły widoczne są wszystkie krawędzie. Wybór ścian do edycji Wybór ścian do edycji dla polecenia edbryła odbywa się na trzy sposoby. Pierwszy to kliknięcie w obrębie zarysu rzutu ściany, tak by celownik myszy nie dotykał żadnej linii. W ten sposób wybieramy pojedynczą ścianę leżącą najbliżej płaszczyzny ekranu. Drugi sposób to wskazanie pojedynczej powierzchni przez dotknięcie celownikiem jej linii siatkowej. Trzeci sposób to wskazanie ściany przez dotknięcie celownikiem jej krawędzi rzeczywistej lub pozornej. To ostatnie spowoduje zawsze wybór dwóch ścian stykających się wzdłuż wskazanej krawędzi. Na ekranie jest w tym czasie wyświetlane zgłoszenie Wybierz powierzchnie lub [Cofaj/Usuń/WSzystkie]: Pozwala ono uściślić zbiór wyboru ścian. Opcją Usuń przełączamy się w tryb usuwania ścian ze zbioru wyboru. Wyświetlane jest wówczas zgłoszenie: Usuń powierzchnie lub [Cofaj/Dodaj/WSzystkie]: Rys. 2. Składniki bryły powierzchnie i krawędzie. Tu opcją Dodaj wracamy do trybu dodawania ścian do zbioru wyboru. Wyboru ścian do usunięcia dokonuje się jak poprzednio. Zamiast opcji Usuń w trybie dodawania lub Dodaj w trybie usuwania można użyć krótszej drogi, czyli wskazywać ściany lub krawędzie z przytrzymanym klawiszem SHIFT. Zbiór wyboru zatwierdzamy klawiszem ENTER. Krawędzie wybiera się tak samo jak zwykłe obiekty liniowe do poleceń edycyjnych. 1 Powierzchnie w sensie matematycznym. Może to być twór nieograniczony jak płaszczyzna, powierzchnia stożkowa lub walcowa lub ograniczony jak sfera, torus czy elipsoida.
Polecenia edycyjne dla brył Najważniejsze operacje dostępne w poleceniu edbryła działają zasadniczo na powierzchniach. Polecenie jest dostępne z klawiatury i z karty Narzędzia główne/panel Edycja brył, gdzie w formie ikony rozwijanej można wybrać poszczególne warianty polecenia. Poniżej omawia się wybrane opcje polecenia realizujące wybrane operacje. Operacja wyciągnij (opcja Powierzchnia Wyciągnij) działa podobnie jak polecenie wyciągnij w zastosowaniu do regionów. Są tu dostępne nawet takie same opcje. Operacja ta działa tylko na ściany płaskie 2 i powoduje dodanie do edytowanej bryły innej bryły powstałej z wyciągnięcia regionu tworzącego tą ścianę (rys. 3.). a) b) c) Rys. 3. Efekt działania opcji wyciągnij polecenia edbryła na zaznaczonej ścianie: a wyciągniecie wzdłuż normalnej do sciany, b jak (a), ale ze zwężaniem oraz c wzdłuż ścieżki (łuku). Operacje przesuń powierzchnię (Powierzchnia przesuń), obróć powierzchnię (Powierzchnia Obróć), usuń powierzchnię (Powierzchnia Usuń), odsuń powierzchnię (Powierzchnia odsuń) i zwęź powierzchnię (Powierzchnia Pochyl) działają (z wyjątkiem zwęź) jak odpowiednie polecenia przesuwania, obracania, kasowania i odsuwania obiektów z tą różnicą, że w zastosowaniu do powierzchni (nie ściany), z których wydzielona została wskazana ściana bryły. a) przesuń b) obróć c) usuń d) odsuń d) zwęź (pochyl) Rys. 4. Skutki różnych operacji manipulowania powierzchniami bryły Na rysunku 4 pokazano skutki zastosowania tych operacji w odniesieniu do powierzchni cylindrycznej stanowiącej otwór w kostce. Część tej powierzchni tworzy cylindryczną ścianę otworu. Na rys. 4 pokazano jak powierzchnię tą (a) przesunięto o pokazany wektor, (b) obrócono względem osi leżącej na podstawie o kąt 30º, (c) usunięto z zestawu powierzchni tworzącej bryłę, (d) odsunięto w kierunku jej strony ujemnej (wnętrza bryły) o wartość 10 oraz (d) zwężono o kąt -10º wyznaczając kierunek zwężania punktami leżącymi na osi otworu bazowy na dole a drugi na górze. Warto zauważyć, że te operacje powodują zmianę krawędzi bryły. Na przykład przy obrocie (b) okrągłe krawędzie otworu zamieniły się na eliptyczne a przy odsunięciu (d) powstały dwie nowe krawędzie na najbliższych otworowi ścianach. Dla jasności, operacja odsuwania zmienia powierzchnię w ten sposób, że każdy jej punkt jest przesuwany o wpisaną wartość wzdłuż normalnej do powierzchni w tym punkcie. Operacja zwężania wymaga wskazania dwóch punktów wyznaczających oś zwężania. Zwężenie polega na pochyleniu powierzchni o określony kąt w stosunku do tej osi. Kąt dodatni pochyla na zewnątrz osi zaś ujemny do wewnątrz. Jest on mierzony między śladami, powstałymi w wyniku przecięcia tej powierzchni z płaszczyznami przechodzącymi przez oś pochylenia, przed i po pochyleniu. Nie można pochylić sfery, a przy pochylaniu powierzchni cylindrycznych i stożkowych kierunek pochylania musi być zgodny z ich osiami. 2 Czyli takie które po rozbiciu bryły stają się regionami.
Oprócz wymienionych tu operacji polecenie to umożliwia skopiowanie powierzchni (opcja Powierzchnia Kopiuj) i krawędzi (opcja Krawędź Kopiuj) oraz ich kolorowanie (opcja Powierzchnia kolor) i (opcja Krawędź kolor). Przydatną operacją jest ciało powłoka, które może być popomocne przy tworzeniu zbiorników lub pudełek o określonej grubości ściany. Ta operacja powoduje wydrążenie bryły do określonej grubości ścianki. Ilustracja niech będzie rysunek 5, na którym pokazano skutki zastosowania tego polecenia do walca. Wybierając do operacji ścianę cylindryczną uzyskujemy tuleję a wybierając wszystkie ściany zbiornik cylindryczny. Niektóre operacje mogą dawać identyczne wyniki. Na przykład efekt jak na (rys. 3a.) można uzyskać przez wyciągnięcie, odsunięcie lub przesunięcie ściany prostopadłościanu. Uproszczone polecenia edycyjne dla brył (v.2010) Rys. 5. Utworzenie tulei (w środku) lub zbiornika walcowego (po prawej) po zastosowaniu operacji powłoka do walca. W nowszych wersjach programu istnieje możliwość prostej modyfikacji zarówno wymiarów całych brył, jak i poszczególnych ich fragmentów (np. zmiana promienia otworu). Modyfikacja opiera się o mechanizm uchwytów w trybie dynamicznym. Przez wskazanie bryły mamy możliwość zmian jej np. wymiarów przez odpowiednie przeciągnięcie za uchwyt i wprowadzenie wielkości zmiany lub wskazanie docelowego położenia. Dodatkowo standardowo w środku geometrycznym wybranych obiektów pojawia się tzw. metauchwyt umożliwiający wykonanie operacji edycyjnej na całej bryle. Są trzy rodzaje metauchwytów (rys. 6.): przesuwania, obracania i skalowania. Odpowiadają one poleceniom edycyjnym: przesuń, obrót i skala. Rys. 6. Metauchwyty (v. 2010) Przez wybór odpowiedniej osi metauchwytu możemy ustawić kierunek przesunięcia lub oś obrotu. Również punkt zaczepienia metauchwytu może być przysunięty ze środka bryły w dowolny punkt w przestrzeni. Przełączanie pomiędzy poszczególnymi metauchwytami jest analogiczne do wyboru poleceń w trybie uchwytowym (klawisz SPACJA) lub przez wybór odpowiedniej ikony z karty Narzędzia główne/ Panel Podobiekt. (rys.). Niestety w v.2010 opis ikon jest niewłaściwy tj. zamiast metauchwyt polecenia przesuń jest Przesuń metauchwyt (rys. 7.). Rys. 7. Wybór metauchwytu w karcie Podobiekt W przypadku brył złożonych (tj. utworzonych przez kombinację kilku różnych metod tworzenia np. kostka z przewierconym otworem) pojawia się tylko jeden uchwyt. Modyfikacja elementów takiej bryły jest możliwa przez wybór poszczególnych podelementów pod warunkiem, że historia tworzenia bryły jest zapamiętana (zmienna solidhist ma wartość 1). Standardowo historia nie jest pamiętana (zmienna solidhist ma wartość 0). W wersji 2014 historię możemy włączyć przyciskiem na karcie bryła/panel prymityw. Uchwytu tego podelementu aktywowane przy trzymanym wciśniętym klawiszu CTRL i jednoczesnym kliknięciu na wybrany element bryły (rys. 8.). Przy pomocy zmiennej showhist możemy określić czy program ma wyświetlać oryginalne podelementy na stałe lub też tylko w momencie wyboru. Zmienna
showhist =2 odpowiada za stałe wyświetlanie podelementów. Historię tworzenia obiektu możemy skasować wywołując polecenie repobw. Rys. 8. Uchwyt dla bryły złożonej oraz uchwyty podelementu Wykaz poleceń Polecenie płat, _slice M: Rysuj Bryły Płat Bryły przenikanie, _interfere M: Rysuj Bryły Przenikanie Bryły edbryła, _solidedit M: Zmiana Edycja brył Edycja brył... Opis Przecina bryłę płaszczyzną na dwie części. Opis w tekście Sprawdza czy bryły się przenikają i ewentualnie wyznacza ich wspólną część zachowując bryły składowe. Opis w tekście Polecenie służy do edycji brył poprzez manipulowanie ich powierzchniami. Opis w tekście. Legenda: linia poleceń; M: menu; pasek narzędziowy
Ćwiczenie nr 3 zadania do wykonania Zad. 1. Fazowanie oraz zaokrąglanie. Wykonaj element pokazany na rys. 1.a. Wymiary elementu: średnice 100 i 40. Długości wałków 30 i 100 odpowiednio. Następnie wykonaj fazowanie na krawędziach większego wałka o wymiarach 3x3. Na dłuższym wałku wykonaj fazowanie 20x5 (rys. 1.b). Kolejno wykonaj zaokrąglenie R5 zgodnie z rys. 1.c. a) b) c) Rys. 1. Kolejne etapy wykonania zadania Zad. 2. Edycja powierzchni. Przywołaj (metodą kopiuj-wklej) bryłowy model nakrętki z poprzedniego ćwiczenia. Wykonaj kopie nakrętki tak aby mieć trzy bryły ( do części a, b i c). Do ćwiczenia użyj polecenia z wprowadzanego z klawiatury lub szybciej z ikony rozwijanej karty Narzędzia główne/panel Edycja brył a) W pierwszej bryle wyciągnij górną i dolną powierzchnię (rys.2a) na odległość 0,1. (z klawiatury polecenie edbryła Powierzchnia Wyciągnij lub ikona ) b) W drugiej bryle (rys.2b.) przesuń górną i golną powierzchnie w kier. normalnym do płaszczyzny o tę samą wartość czyli 0,1. (edbryła Powierzchnia przesuń lub edbryła Powierzchnia odsuń, ikony lub ) c) W trzeciej bryle uzyskaj na dolnej powierzchni efekt jak w ćwiczeniu a), na górnej powierzchni jak w ćwiczeniu b). Następnie wyciągnij górną powierzchnię o 1 do góry. Poleceniem (edbryła Powierzchnia Pochyl, ikona ) zwęź cylindryczną powierzchnię wyciągniętej części o kat 10º (rys.2c). Wskazując w punkty określające wektor przesunięcia weź pod uwagę orientację LUW i zastosuj względny sposób podawania punktów (@ x, y, z). a) b) c) Rys. 2. a) Wyciągnięcie górnej i dolej powierzchni; b) odsuniecie górnej i dolnej powierzchni; c) wyciągnięcie i pochylenie górnej powierzchni; Zad. 3. Edycja uchwytowa elementów. Ustaw zmienną solidhist na wartość 1. Wykonaj element bryłowy tak jak na rys. 3a (wysokość 50). Wykorzystując edycję uchwytową (trzymając klawisz CTRL kliknij w element do zmiany) zmień średnicę otworu na 25 jednostek. Przesuń środek drugiego z otworów zgodnie ze szkicem. Uzyskaj widok jak na rysunku 3b. a) b) c) d) Rys. 3. Element przed (a,c) i po edycji po edycji (b,d )
Zad. 4. Edycja powierzchni. W kołnierzu z poprzedniego ćwiczenia usuń co drugi otwór oraz pokoloruj cylindryczne powierzchnie (opcje polecenia edbryła) otworów oraz sfazuj kołnierz fazami 5 x 5. Rys. 4. Kołnierz po edycji Zad. 5. Edycja powierzchni i płat. Przywołaj (metodą kopiuj-wklej) bryłowy model kołnierza z poprzedniego ćwiczenia. Ustaw LUW na czołowej powierzchni szyjki kołnierza Narysuj łuk o promieniu 200 styczny do osi kołnierza i zawierający się w jednej z jej przez płaszczyzn (rys.5.a) (najpierw ustaw LUW osią OY wzdłuż osi kołnierza i punkcie początkowym w centrum czołowej powierzchni szyjki kołnierza) Wyciągnij (polecenie edbryła Powierzchnia Wyciągnij) czołową powierzchnię szyjki kołnierza wzdłuż łuku (opcja ścieżka). Otrzymasz w ten sposób kolano 90º (rys.5.b). Ustaw LUW opcją luw Nowy obiekt w centrum łuku i obróć go tak, aby oś OX była skierowana w środek łuku luw Nowy Z. (fig.5.c) Wykonaj polecenie płat i przetnij bryłę płaszczyzną ZX z zachowaniem obu części (opcję Zachowaj obie strony) (rys.5.c). Ustaw teraz LUW w centrum przekroju kolana (skorzystaj z polecenia luw Nowy POWierzchnia). A następnie obróć obciętą część kolana o 180º aby uzyskać efekt jak na (rys.5.d). a) b) c) d) Rys. 5. Wyciągnięcie powierzchni czołowej szyjki kołnierza wzdłuż łuku w celu utworzenia kolana a następnie przecięcie kolana i jego obrót o 180º. Zad. 6. Utwórz bryłę zgodnie z podanym rysunkiem (rys.6a.). Następnie przez modyfikację powierzchni bryły uzyskaj element jak na rys.6b. Wykonaj fazę górnej krawędzi bryły na wysokość 10 pod kątem 60. a) b) Rys. 6. Element przed i po edycji
Zad 7 Celem będzie wykonanie rysunku pokazanego na następnej stronie. Rysując proszę się posłużyć podanymi tam wymiarami. Pamiętajmy o utworzeniu warstw, definiowaniu i zapamiętywaniu LUW'ów oraz niektórych widoków. W pierwszym etapie należy utworzyć model bryłowy elementu. Tworzenie modelu może odbywać się różnymi metodami poznanymi w poprzednich ćwiczeniach: np. przez wyciągnięcie bryły z regionu, odjęcie niepotrzebnych wybranych fragmentów kostek, walców (polecenie różnica), zastosowanie poleceń zaokrągl i fazuj. Przykładowy przebieg rysowania poniżej. 1 2 Krok 1. Narysuj boczny (1) widok obiektu (jak na rys. obok). Zamień obrys na region. Czynność można powtórzyć dla drugiego rzutu (2). Drugi rzut może być również rozbudowany o wycięcia na otwory w elemencie Krok 2. Poleceniem wyciągnij wyciśnij pierwszy region na głębokość 45 jedn. (szerokość obiektu). Ewentualny drugi region wyciągnij na 46 jednostek (wysokość obiektu) 1 2 3 4 Krok 3. Dowolną metodą uzyskaj bryłę wynikową. W przypadku użycia dwóch zarysów można użyć polecenia dopasowania (3Dwyrównaj) (1). Następnie poleceniem iloczyn uzyskujemy bryłę wynikową (2). W przypadku użycia jednego zarysu niepotrzebne elementy wycinamy poleceniem różnica wcześniej wykonując odpowiednie bryły (2). Jeżeli wcześniej tego nie zrobiono uzupełnij bryłę o otwory montażowe φ4.3 (3). Wykonaj otwór przelotowy (4) wykorzystując trzy walce o średnicach φ4.8, φ8 i φ10. Zarys gwintu M6 można wykonać dodatkowym walcem na innej warstwie. Pozostaje jako osobna bryła. Krok 4. Wykonaj konieczne zaokrąglenia i fazowania. Na rysunku pokazano element z wyciętym fragmentem w celu pokazania fazy 0.6x0.6 na końcach odcinka gwintowanego.