Dawid CEKUS Ludwik KANIA. Modelowanie bryłowe zespołów i elementów maszyn w programach grafiki inżynierskiej

Publikacja współfinansowana ze środków UNII EUROPEJSKIEJ w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Projekt Plan Rozwoju Politechniki Częstochowskiej Dawid CEKUS Ludwik KANIA Modelowanie bryłowe zespołów i elementów maszyn w programach grafiki inżynierskiej Częstochowa 2009

Autorzy: Dawid Cekus część druga Ludwik Kania część pierwsza Recenzenci: dr hab. inż. Tadeusz Smolnicki prof. PWr. dr hab. inż. Wojciech Sochacki prof PCz. Wszystkie występujące w tekście nazwy produktów oraz znaki firmowe są zastrzeżonymi nazwami, znakami firmowymi lub znakami towarowymi ich właścicieli. Zastrzeżonych nazw i symboli (w tym graficznych) firm i produktów użyto w książce jedynie w celu identyfikacji. Copyright by Politechnika Częstochowska Plan Rozwoju Politechniki Częstochowskiej 2009 188

Część druga Program CATIA 189

190 Spis treści Część druga...189 4. Organizacja programu...193 4.1. Interfejs programu...193 4.2. Drzewo strukturalne modelu...194 4.3. Elementy modelu i system plików...196 4.4. Tryby pracy...198 4.5. Skróty klawiszowe...200 4.6. Poruszanie się w przestrzeni modelu oraz sposoby wyświetlania modelu.201 4.7. Budowa złożonych modeli bryłowych...205 4.8. Dostosowanie programu do potrzeb użytkownika...206 4.9. Rozpoczęcie pracy z programem...210 5. Tworzenie profilów...211 5.1. Uruchamianie i wybór rodzaju szkicownika...211 5.2. Ustawienia szkicownika...213 5.3. Narzędzia rysunkowe...217 5.3.1. Profile...218 5.3.2 Osie...218 5.3.3. Profile zdefiniowane...218 5.3.4. Okręgi i łuki...220 5.3.5. Splajny...220 5.3.6. Krzywe stożkowe...222 5.3.7. Linie...223 5.3.8. Punkty...225 5.4. Narzędzia edycyjne...226 5.4.1. Zaokrąglanie i fazowanie...226 5.4.2. Docinanie, wydłużanie, przerywanie linii oraz zamykanie i dopełnianie łuków...227 5.4.3. Transformacje...228 5.4.4. Rzutowanie elementów 3D na płaszczyznę szkicownika...231 5.5. Więzy geometryczne i wymiarowe...232 5.5.1. Definiowanie więzów...233 5.5.2. Animacja i edycja więzów...236 5.6. Diagnozowanie poprawności profilów...237 5.7. Wizualizacja elementów bryłowych i krawędziowych w szkicowniku...242 5.8. Funkcje ułatwiające pracę z profilami...244 5.8.1. Zaznaczanie krzywych...244 5.8.2. Wyszukiwanie elementów w drzewie topologicznym i na profilu...244 5.8.3. Zmiana płaszczyzny bazowej dla szkicu...245 6. Modelowanie bryłowe...246 6.1. Elementy referencyjne...246 6.1.1. Punkty...246 6.1.2. Linie...251

6.1.3. Płaszczyzny...254 6.2. Narzędzia do tworzenia modeli bryłowych...257 6.2.1. Wyciąganie profilów i powierzchni oraz tworzenie kieszeni...257 6.2.2. Bryły obrotowe...263 6.2.3. Otwory o przekroju kołowym...266 6.2.4. Bryły tworzone poprzez wyciąganie profilu po ścieżce...269 6.2.5. Użebrowania...270 6.2.6. Tworzenie brył na podstawie, co najmniej dwóch profili...271 6.3. Modyfikowanie kształtu modeli bryłowych...276 6.3.1. Zaokrąglanie krawędzi...276 6.3.2. Fazowanie...282 6.3.3. Pochylenia...282 6.3.4. Elementy cienkościenne...287 6.3.5. Zmiany grubości elementów...288 6.3.6. Gwinty...289 6.3.7. Usuwanie i zastępowanie powierzchni...290 6.4. Modyfikacja elementów bryłowych z użyciem powierzchni...291 6.5. Transformacje...293 6.5.1. Podstawowe narzędzia do transformacji...293 6.5.2. Szyk...295 6.5.3. Skalowanie...300 6.6. Operacje Boolowskie...302 6.7. Nadawanie własności materiałowych...306 7. Wykonywanie złożeń...309 7.1. Struktura drzewa topologicznego w złożeniach...309 7.2. Dodawanie elementów do złożenia...310 7.3. Manipulowanie położeniem komponentów...315 7.4. Więzy kontaktowe...319 7.5. Operacje na złożeniach...327 7.6. Pomiary...331 7.7. Analiza więzów...334 7.8. Analiza złożeń...334 7.8.1. Analiza kolizji...335 7.8.2. Analiza przekrojów...338 7.8.3. Analiza odległości...341 7.9. Części znormalizowane...342 7.10. Zapis plików...344 8. Ćwiczenia...347 Ćwiczenie 1...347 Ćwiczenie 2...355 Ćwiczenie 3...359 Ćwiczenie 4...361 Ćwiczenie 5...365 Ćwiczenie 6...369 191

Ćwiczenie 7...371 Ćwiczenie 8...375 Ćwiczenie 9...379 Ćwiczenie 10...383 Ćwiczenie 11...386 Ćwiczenie 12...389 Ćwiczenie 13...400 Literatura...407 192

4.1. ORGANIZACJA PROGRAMU CATIA to bardzo rozbudowany pakiet inżynierski, umożliwiający przeprowadzenie całego procesu konstrukcyjnego, od budowy wirtualnego prototypu dowolnego urządzenia lub maszyny, poprzez jego analizę po optymalizację. Ze względu na zakres niniejszego podręcznika, który obejmuje jedynie modelowanie bryłowe, zostaną omówiono tylko te moduły programu, które są wykorzystywane podczas tworzenia takiego rodzaju modeli. W przypadku stosowania wcześniejszych wersji programu niż CATIA V5 R19, czytelnik może natrafić na nieistniejące lub zmienione opcje i elementy programu lub na nieco inną postać okien dialogowych. Jednak podczas nauki podstawowych mechanizmów modelowania nie powinno stanowić to istotnych trudności. 4.1. Interfejs programu Okno główne programu CATIA zilustrowano na rysunku 4.1. Rys. 4.1. Okno główne programu CATIA 193

Można na nim wyróżnić jedenaście podstawowych elementów, takich jak: 1. menu górne, którego zawartość we wszystkich modułach jest jednakowa, za wyjątkiem zakładki Insert, zawierającej wszystkie dostępne funkcje występujące w aktywnym module, 2. menu dolne, którego zawartość można dowolnie konfigurować, zazwyczaj zawiera między innymi część funkcji z zakładek File i View menu górnego, 3. pasek podpowiedzi informujący użytkownika, co należy wykonać po uruchomieniu funkcji, 4. ikona umożliwiająca szybkie przełączanie się pomiędzy ustalonymi przez użytkownika modułami oraz informująca, w jakim module obecnie się on znajduje, 5. menu boczne (paski narzędziowe) zawierające narzędzia dostępne w danym module (użytkownik może w dowolny sposób zmieniać zarówno zawartość, jak i położenie poszczególnych funkcji), 6. symbol oznajmujący, że w menu dolnym lub bocznym są jeszcze ukryte paski narzędziowe, 7. kompas (manipulator), który umożliwia obrót oraz przemieszczanie obiektów geometrycznych (można go włączyć lub wyłączyć poprzez wybór z menu górnego funkcji View Compass), 8. symbol określający aktualne położenie układu współrzędnych, 9. róża płaszczyzn, czyli trzy podstawowe płaszczyzny przecinające się w początku układu współrzędnych, na których miedzy innymi tworzone są szkice, 10. drzewo strukturalne modelu (drzewo topologiczne), 11. tworzony model geometryczny. 4.2. Drzewo strukturalne modelu Drzewo strukturalne modelu nazywane także drzewem topologicznym jest jednym z najistotniejszych elementów programu podczas modelowania. Zawiera ono całą historię operacji wykonywanych przez użytkownika na tworzonym modelu i pozwala na dostęp do każdej operacji modelowania z możliwością dokonania zmian wymiarowych oraz zmian wybranych opcji modelowania. Na rysunku 4.2 przedstawiono przykładowy model geometryczny wraz z odpowiadającym mu drzewem topologicznym. W drzewie tym można wyróżnić: nazwę tworzonej części (rys. 4.2: 1), podstawowe płaszczyzny szkicowania (rys. 4.2: 2), ikonę (rys. 4.2: 3) do zwijania ( - ) lub rozwijania ( + ) gałęzi drzewa, rodzaje operacji wykonanych na modelu (rys. 4.2: 4), wszystkie zrealizowane operacje w kolejności chronologicznej (rys. 4.2: 5) oraz tak zwane miejsce zdefiniowania (rys. 4.2: 6). Miejsce zdefiniowania może być zastosowane, jako: element wyznaczający koniec modelowania, wówczas wszystkie operacje wykonane za nim nie będą widoczne na modelu (rys. 4.3: b), 194

element, po którym zostanie wykonane następne polecenie, element wskazujący, w której gałęzi drzewa będą wykonywane oraz zapisywane operacje (rys. 4.3c). Rys. 4.2. Drzewo topologiczne dla przykładowej bryły Rys. 4.3. Miejsce zdefiniowania: a) sposób aktywowania, b) jako koniec etapu modelowania, c) jako element informujący, w której gałęzi będą wykonywane i zapisywane operacje Ustalenie miejsca zdefiniowania realizuje się za pomocą menu podręcznego, uruchamianego prawym przyciskiem myszy, na wybranym elemencie i aktywowanie funkcji Define In Work Object (rys. 4.3a). Użytkownik ma możliwość przełączania aktywności pomiędzy trybem modelowania a edycją drzewa topologicznego, poprzez kliknięcie na jedną z pionowych 195

linii drzewa strukturalnego lub symbolu określającego aktualne położenie układu współrzędnych lub za pomocą klawiszy skrótów. Jeżeli aktywna jest edycja drzewa topologicznego, wówczas model staje się ciemniejszy (rys. 4.4) i nie ma możliwości prowadzenia na nim dalszych operacji. Rys. 4.4. Aktywna edycja drzewa topologicznego 4.3. Elementy modelu i system plików Obecnie projektowane urządzenia lub maszyny są zbiorem wielu elementów. W programie CATIA każdy pojedynczy składnik nazywany jest częścią (Part), natomiast zespół części nazywany jest produktem (Product). Produkt może składać się z dowolnej liczby innych produktów, części i komponentów (Components). Na drzewie strukturalnym, każdy z powyższych elementów oznaczony jest innym symbolem, co pokazano na rysunku 4.5. Rys. 4.5. Symbol: a) produktu, b) części, c) komponentu Produkt (rys. 4.6: 1) nie ma własnej geometrii, jest to zbiór linków do części i więzów, jakie zostały użyte do połączenia tych elementów. Produkt jest zapisywany w pliku z rozszerzeniem *.CATProduct. Część (rys. 4.6: 2,3) może być kombinacją elementów typu Body (rys. 4.6: 4,5), Geometrical Set (rys. 4.6: 6) lub Ordered Geometrical Set (rys. 4.6: 7). Części zapisywane są w plikach z rozszerzeniem *.CATPart. Komponent to element, który nigdy nie zostanie zapisany na dysku. Służy on wyłącznie do segregowania elementów w drzewie topologicznym. 196

Rys. 4.6. Drzewo topologiczne: a) pojedynczej części (Part), b) produktu (Produkt) Body jest to zbiór przede wszystkim elementów bryłowych, ale może także zawierać elementy krawędziowe i powierzchniowe. Elementy typu Body dziedziczą cechy od rodziców oraz posiadają tak zwaną hierarchię liniową, która pozwala na zmianę położenia wybranego elementu na drzewie topologicznym. Zmianę położenia realizuje się za pomocą polecenia Reorder (prawy przycisk myszy na wybranej gałęzi i aktywowanie nazwa funkcji.x object Reorder). Wskazany element (rys. 4.7: 1) zostanie przeniesiony za (After), przed (Before) lub wewnątrz (Inside) (rys. 4.7: 3) innego wybranego elementu (rys. 4.7: 2). W miejscach, gdzie gałęzie są podświetlone na kolor żółty nie można wstawić przenoszonego elementu. Part Body jest to Body główne, które zawsze jest pierwsze w drzewie topologicznym części i nie może zmienić swojego miejsca. Aby uczynić z Body podrzędnego Body główne, należy najechać na nie myszką, przycisnąć prawy klawisz i z menu podręcznego wybrać polecenie Body.x object Change Part Body. Gałąź Geometrical Set zawiera elementy bazowe i referencyjne do tworzenia powierzchni i krzywych. Posiada ona hierarchię nieliniową, czyli nie istnieje możliwość stosowanie opcji Reorder oraz nie dziedziczy cech od rodziców". Natomiast gałąź Ordered Geometrical Set zawiera powierzchnie i krzywe. Elementy mają strukturę liniową i hierarchiczną (podobnie jak Body). Obiekt ten może zawierać elementy typu Body. Ze względu na fakt, iż niniejszy podręcznik poświęcony jest jedynie modelowaniu bryłowemu, korzystać będzie się tylko z obiektów typu Product, Part, Body i Geometrical Set. 197

Rys. 4.7. Zastosowanie funkcji Reorder 4.4. Tryby pracy W programie CATIA istnieją dwa tryby pracy, tj. modelowanie hybrydowe i modelowanie tradycyjne (niehybrydowe). W modelowaniu tradycyjnym występuje podział na elementy bryłowe i powierzchniowe, co oznacza, że w drzewie topologicznym w gałęzi Body będą występowały tylko elementy bryłowe, natomiast podczas tworzenia nowych płaszczyzn, punktów, krzywych i powierzchni automatycznie zostanie wstawiona gałąź Geometrial Set, w której te elementy się znajdą. Natomiast tryb hybrydowy charakteryzuje się tym, że wszystkie elementy bryłowe, krawędziowe oraz powierzchniowe będą znajdować się w drzewie strukturalnym w aktywnym elemencie typu Body. W zależności od tego, w jakim trybie model został utworzony, a następnie otwarty, ikony elementów w drzewie strukturalnym modelu mogą mieć kolor (rys. 4.8): 198

Rys. 4.8. Kolory ikon w zależności od trybu utworzenia i otwarcia modelu szary (rys. 4.8a) jeżeli Body wykonano w wersji niższej niż R14 i otwarto w wersji R14 i wyższej lub, jeżeli Body wykonano w trybie niehybrydowym i otwarto w trybie hybrydowym, żółty (rys. 4.8 b) jeżeli Body wykonano w trybie hybrydowym i otwarto w trybie niehybrydowym, zielony (rys. 4.8c) jeżeli jest zachowana zgodność trybów (model wykonany i otwarty w tym samym trybie). Należy pracować tylko w przypadku, kiedy wszystkie ikony są koloru zielonego. Nie ma możliwości wykonywania operacji Boolowskich pomiędzy obiektami różnego typu. Rozpoczynając pracę w programie CATIA, po wyborze modułu, pojawia się okno (rys. 4.9), w którym ustala się nazwę tworzonej części (rys. 4.9: 1) oraz tryb modelowania (rys. 4.9: 2). Aktywna opcja Enable hybrid design uaktywnia tryb hybrydowy, w przeciwnym przypadku modelowanie będzie prowadzone w sposób tradycyjny. Ponadto można stworzyć automatycznie w nowej części gałąź typu Geometrical Set (rys. 4.9: 3) i Ordered Geometrical Set (rys. 4.9: 4). Okno edycyjne New Part (rys. 4.9) będzie widoczne tylko w przypadku, kiedy nie aktywujemy funkcji Do not show this dialog at startup (rys. 4.9: 5) oraz włączona jest opcja Display the New Part dialog box w ustawieniach programu (rys. 4.10: 1). Rys. 4.9. Okno edycyjne New Part Włączanie i wyłączanie hybrydowego trybu pracy realizuje się także w opcjach programu, uruchamianych za pomocą menu górnego Tools Options w gałęzi Infrastructure Part Infrastructure w zakładce Part Document, poprzez zaznaczenie (odznaczenie) funkcji Enable hybrid design inside part bodies and bodies (rys. 4.10: 2). 199

Rys. 4.10. Aktywacja okna edycyjnego New Part oraz włączanie hybrydowego trybu pracy 4.5. Skróty klawiszowe Tak jak w każdym programie, tak i w programie CATIA występują skróty klawiszowe. Podstawowe skróty zestawiono w tabeli 4.1. Tabela 4.1. Skróty klawiszowe Esc F1 Shift + F1 Shift + F2 F3 Shift + F3 Home / End 200 zaniechanie wykonania aktywnej operacji (należy kliknąć dwukrotnie), jeżeli jest zainstalowana pomoc kontekstowa w systemie, wówczas można uzyskać szczegółowe informacje na temat wybranej funkcji, krótka pomoc w postaci hasła, aktywowana po wskazaniu ikony narzędzia, podgląd drzewa specyfikacji w nowym oknie, włączanie i wyłączanie drzewa strukturalnego modelu, przełączanie aktywności pomiędzy trybem modelowania a edycją drzewa topologicznego modelu, w trybie edycji drzewa strukturalnego wyświetlanie początku lub końca grafu,

Tabela 4.1 cd. Skróty klawiszowe PageUp lub strzałka w górę / PageDown lub strzałka w dół strzałka w lewo / prawo Ctrl + PageUp / Ctrl + PageDown Ctrl + strzałki Shift + strzałki Ctrl + Tab w trybie edycji drzewa strukturalnego modelu przewijanie po elementach drzewa w górę lub w dół, w trybie edycji drzewa topologicznego, przemieszczanie się po elementach drzewa wraz ze zwijaniem lub rozwijaniem wskazanego elementu, w zależności od trybu edycji powiększanie/pomniejszanie widoku modelu lub powiększanie/pomniejszanie drzewa strukturalnego modelu, w zależności od trybu edycji przemieszczanie widoku modelu lub przemieszczanie drzewa topologicznego, w trybie edycji modelu obrót widoku modelu, przełączanie pomiędzy otwartymi oknami. Użytkownik może także sam utworzyć własne skróty do najczęściej wykorzystywanych operacji, za pomocą funkcji dostępnych w oknie Customize (Tools Customize) w zakładce Commands, gdzie należy najpierw wyszukać potrzebną komendę, a następnie poprzez klawisz Show Properties w polu Accelerator ustalić klawisz skrótu. 4.6. Poruszanie się w przestrzeni modelu oraz sposoby wyświetlania modelu Poruszanie się w przestrzeni modelu może odbywać się za pomocą: kompasu (rys. 4.1: 7), klawiatury (skróty klawiszowe), kontrolerów (manipulatorów) 3D, myszki, funkcji dostępnych na pasku narzędziowym View (rys. 4.12). Coraz częściej, projektanci i konstruktorzy, podczas modelowania korzystają z kontrolerów 3D, które zapewniają sterowanie, przesuwanie i przybliżania modeli 3D przy użyciu 6 stopni swobody ruchu. W programie CATIA, za obsługę manipulatorów odpowiada pasek narzędziowy 3Dx Device (rys. 4.11). Rys. 4.11. Funkcje obsługujące kontrolery 3D 201

W tabeli 4.2 zestawiono sposoby manipulowania widokiem modelu w obszarze roboczym za pomocą funkcji dostępnych na pasku narzędziowym View (rys 4.12), kompasu, klawiatury i myszy. Tabela 4.2. Sposoby manipulowania widokiem modelu Przesuwanie widoku modelu względem obszaru roboczego Pasek View funkcja Pan (rys. 4.12: 3), Kompas wskazanie jednej z osi kompasu, względem której ma nastąpić przesunięcie modelu, Klawiatura Mysz Ctrl + strzałki przyciśnięcie środkowego klawisza myszy, ruch myszy w kierunku, w którym ma nastąpić przemieszczenie modelu, Obracanie widoku modelu względem obszaru roboczego Pasek View funkcja Rotate (rys. 4.12: 4), Kompas wskazanie jednego z łuków kompasu względem którego ma nastąpić obrót modelu (ewentualnie górnej jego części), Klawiatura Mysz Shift + strzałki przyciśnięcie środkowego klawisza myszy, następnie prawego i przytrzymaniu ich obu, ruch myszą w wybranym kierunku, 202

Tabela 4.2 cd. Sposoby manipulowania widokiem modelu Powiększanie / pomniejszanie widoku modelu w obszarze roboczym Pasek View funkcje Zoom In (rys. 4.12: 5)/ Zoom Out (rys. 4.12: 6) Klawiatura Mysz Ctrl + PageUp / Ctrl + PageDown wciśnięcie środkowego przycisku myszy, następnie prawego, po czym należy zwolnić prawy przycisk przy wciśniętym środkowym, ruch w górę i dół myszą powoduje przybliżenie lub oddalenie modelu Obrót widoku modelu odbywa się zawsze względem środka obszaru roboczego (środka ekranu), dlatego często istnieje potrzeba usytuowania w tym miejscu interesującego użytkownika punktu. Najszybszym sposobem na realizację tego jest ustawienie myszy nad elementem, który ma znaleźć się na środku ekranu i przyciśnięcie jej środkowego klawisza. Dopasowania obszaru roboczego, tak aby wszystkie elementy tworzonego modelu były widoczne następuje poprzez wybór funkcji Fit All In (rys. 4.12: 2). Model geometryczny można także ustawić równolegle względem ekranu do dowolnej jego płaszczyzny lub powierzchni za pomocą funkcji Normal View (rys. 4.12: 7). Jeżeli użytkownik znajduje się w szkicowniku, narzędzie to powoduje także zmianę zwrotu kierunku normalnej do płaszczyzny rysowania, na przeciwny. Obszar roboczy można podzielić na cztery okna, w których mogą znajdować się dowolne rzuty modelu (funkcja Create Multi View rys. 4.12: 8). Istnieje możliwość ustalenia rzutu widoku modelu, zgodnie ze zdefiniowanymi z góry widokami, dostępnymi na pasku Quick View (rys. 4.12: 9: widok izometryczny, rzut z przodu, z tyłu, z lewej i prawej strony, z góry i dołu oraz rzut zdefiniowany przez użytkownika). W programie CATIA istnieją dwa sposoby wyświetlania widoków modeli geometrycznych, tzn. wyświetlanie perspektywiczne (Perspective rys. 4.13a) lub równoległe względem ekranu (Parallel rys. 4.13b). Przełączanie pomiędzy powyższymi trybami realizuje się w menu górnym View Render Style. 203

Rys. 4.12. Pasek narzędziowy View 204 Rys. 4.13. Wyświetlania widoku modelu: a) z perspektywy, b) równolegle Bardziej złożone modele geometryczne można także oglądać z tzw. lotu ptaka Fly Mode (rys. 4.12: 1). Szczególnie narzędzie to jest przydatne, kiedy użytkownik chce obejrzeć niedostępne na zewnątrz elementy modelu. Funkcja Fly Mode dostępna jest jedynie, kiedy model jest wyświetlany z perspektywy. Po jej wyborze na pasku narzędziowym View, pojawiają się nowe ikony (rys. 4.12: 1a e). Powrót do podstawowych parametrów paska odbywa się za pomocą funkcji Examine Mode (rys. 4.12: 1a). Wybór funkcji Fly (rys. 4.12: 1c opcja ta dostępna jest także poprzez menu górne View Navigation Mode) powo-

duje pojawienie się na dole obszaru roboczego zielonej strzałki sterującej, której położenie ustala się za pomocą myszy, przy wciśniętym jej lewym przycisku. Tryb Walk z menu View Navigation Mode ogranicza lot do poruszania się tylko w jednej płaszczyźnie. Aktualną prędkość poruszania się, która wyświetlana jest pod zieloną strzałką, można zmieniać za pomocą funkcji Accelerate (rys. 4.12: 1d) i Decelerate (rys. 4.12: 1e). Ostatnią nową ikoną umożliwiającą obrót modelu względem wybranego przez użytkownika punktu w przestrzeni, która pojawia się po wyborze trybu Fly Mode jest Turn Head. W programie CATIA istnieje kilka trybów wyświetlania widoku modelu (rys. 4.12: 10), takich jak: cieniowanie gładkie (rys. 4.12: 10a i rys. 4.14a), cieniowanie gładkie wraz z krawędziami widocznymi (rys. 4.12: 10b i rys. 4.14b), cieniowanie gładkie wraz z krawędziami widocznymi bez ich wygładzania (rys. 4.12: 10c i rys. 4.14c), cieniowanie gładkie z krawędziami widocznymi i niewidocznymi (rys. 4.12: 10d i rys. 4.14d), wyświetlanie z nałożoną teksturą materiału (rys. 4.12: 10e i rys. 4.14e), wyświetlanie szkieletowe (rys. 4.12: 10f i rys. 4.14f) lub wyświetlanie zgodnie z ustawieniami własnymi użytkownika (rys. 4.12g). Rys. 4.14. Tryby wyświetlania widoku modelu Poszczególne elementy modelu (poprzez ich wybór na drzewie strukturalnym) lub cały model, można ukryć lub, jeżeli został ukryty odkryć (funkcja Hide/Show rys. 4.12: 11 lub za pomocą menu podręcznego uruchamianego prawym przyciskiem myszy i wybór Hide/Show). Natomiast, jeżeli mają być widoczne tylko profile (szkice), z których tworzone były modele 3D, należy wybrać polecenie Swap visible space (rys. 4.12: 12). 4.7. Budowa złożonych modeli bryłowych Budowę modelu bryłowego rozpoczyna się zazwyczaj od narysowania jego profilu w tak zwanym szkicowniku (moduł Sketcher), po czym np. poprzez wyciągnięcie lub jego obrót tworzy się bryłę (moduł Part Design). W przeciwieństwie do niektórych dostępnych na rynku programów (np. AutoCAD), CATIA nie oferuje gotowych brył. System CATIA posiada bazę elementów znormalizowanych (Catalog Browser), które można wykorzystać podczas tworzenia produktów. Zagadnienia z tym związane zostaną omówione w rozdziale dotyczącym złożeń w dalszej części książki. 205

Podobnie, jak ma to miejsce w programie Inventor, istnieje stałe powiązanie poszczególnych plików składających się na produkt, co oznacza, że zmiany dokonane w jednym z plików są automatycznie wprowadzane do innych z nim powiązanych. Na rysunku 4.15 przedstawiono wykorzystywane moduły (omawiane w niniejszym podręczniku) oraz ich zastosowanie przy budowie złożonych modeli bryłowych maszyn i urządzeń. Rys. 4.15. Tworzenia modelu i montaż produktu w programie CATIA 4.8. Dostosowanie programu do potrzeb użytkownika Przed rozpoczęciem modelowania, warto w ustawieniach programu CATIA, dokonać pewnych modyfikacji i przystosować okno główne programu do własnych potrzeb. Po pierwszym uruchomieniu programu pojawia się okno (rys. 4.16) pozwalające na wybór modułu (rys. 4.16: 1), w którym rozpocznie się proces modelowania. Wyświetlanie tego okna podczas startu programu można wyłączyć poprzez zazna- 206

czenie opcji Do not show this dialog at startup (rys. 4.16: 2), co spowoduje, że CATIA rozpocznie działanie w ostatnio otwartym module ściśle powiązanym z tworzeniem produktu (w przypadku modelowania bryłowego, będzie to moduł Assembly Design). Zawartość okna powitalnego (rys. 4.16) każdy użytkownik może dowolnie ustalić. W tym celu należy z menu górnego aktywować Tools Customize i w oknie dialogowym, które się pojawi w zakładce Start Menu (rys. 4.17) wybrać interesujące moduły z okna Available (rys. 4.17: 1) i przenieść je za pomocą przycisków z strzałkami do okna Favorites (rys. 4.17: 2), lub na odwrót. Rys. 4.16. Okno pozwalające na szybki wybór modułu startowego Rys. 4.17. Ustawienia modułów dostępnych na pasku Workbenches i w oknie powitalnym 207

Każdy moduł programu CATIA posiada wiele pasków narzędziowych, i nie wszystkie są automatycznie włączone, często istnieje potrzeba uruchomienia któregoś z nich. Można to zrealizować na dwa sposoby, pierwszy to wybór z menu górnego View Toolbars, drugi to najechanie myszą na dowolny pasek narzędziowy, przyciśnięcie prawego przycisku i wybór interesującego paska narzędziowego. Możliwa jest taka sytuacja, że liczba wyciągniętych pasków jest tak duża, że przysłania część obszaru roboczego, dlatego można zamiast wyciągania pasków na ekran, korzystać z dostępnych funkcji poprzez menu górne i zakładkę Insert, w której znajdują się wszystkie dostępne w bieżącym module narzędzia. Ponadto, istnieje możliwość obrotu paska narzędziowego w pionie lub poziome (rys. 4.18). Realizuje się to za pomocą klawisza Shift, przyciśnięcie lewego przycisku myszy, delikatne przesunięcie paska a następnie puszczenie przycisku myszy. Rys. 4.18. Ustawianie paska narzędziowego w poziomie, lub w pionie Często użytkownicy chcą wrócić do pierwotnego położenia pasków narzędziowych w danym module, w tym celu należy z menu górnego uruchomić: Tools Customize i w zakładce Toolbars wybrać przycisk Restore position (rys. 4.19: 1). 208 Rys. 4.19. Powrót do domyślnych ustawień pasków narzędziowych

Bardziej zaawansowani operatorzy programu, którzy wiedzą, z jakich narzędzi będą korzystać, mogą zablokować na stałe rodzaj oraz położenie pasków narzędziowych w wybranym module poprzez aktywację funkcji Lock Toolbar Position (rys. 4.20: 2) z zakładki Options okna dialogowego Customize. W zakładce tej można również ustalić rozmiar ikon występujących na paskach narzędziowych (rys. 4.20: 1). Rys. 4.20. Blokowanie położenia pasków narzędziowych oraz ustalenie rozmiaru ikon Wszystkie zmiany związane z działaniem programu, jego interfejsem oraz poszczególnymi modułami realizuje się poprzez ustawienia programu aktywowane w menu górnym Tools i wybór polecenia Options. W opcjach programu w gałęzi General odpowiadającej za ustawienia dotyczące wszystkich modułów można między innymi ustalić: dokładność wizualizacji modelu (gałąź Display zakładka Performance), kolor tła (gałąź Display zakładka Visualisation), stosowane jednostki rysunkowe (gałąź Parameters and Measurements zakładka Units) oraz kolory więzów geometrycznych i wymiarowych (gałąź Parameters and Measurements zakładka Constraints and Dimensions). 209

4.9. Rozpoczęcie pracy z programem Posiadając już podstawowe informacje na temat programu CATIA, można przejść do uruchomienia modułu, w którym będzie prowadzone modelowanie. Moduły, które zostaną omówione w niniejszej książce, znajdują się w środowisku do projektowania mechanicznego Mechanical Design (rys. 4.21). Rys. 4.21. Moduły do projektowania mechanicznego bryłowego Jeżeli użytkownik w ustawieniach Customize Start Menu (rys. 4.17) w oknie Favorites umieścił jakieś moduły, wówczas bezpośrednio będzie do nich dostęp z menu górnego Start (rys. 4.22). Moduły te także będą dostępne na pasku narzędziowym Workbenches (rys. 4.23), służącym do szybkiego przełączania się pomiędzy nimi. Rys. 4.22. Bezpośredni dostęp do wybranych przez użytkownika modułów 210 Rys. 4.23. Pasek narzędziowy Workbenches

5. TWORZENIE PROFILÓW Tworzenie, edycja oraz przekształcenia wszelkiego rodzaju profilów (szkiców), na podstawie których tworzone są elementy bryłowe w programie CATIA wykonuje się w module Sketcher inaczej nazywanym szkicownikiem. 5.1. Uruchamianie i wybór rodzaju szkicownika Uruchomienie szkicownika w każdym module programu CATIA, w którym istnieje możliwość tworzenia profilów, może odbyć się na dwa sposoby. Rys. 5.1. Uruchamianie szkicownika Pierwszy to wybór z paska narzędziowego Sketcher (lub z menu górnego Insert Sketcher) funkcji Sketch lub Positioned Sketch, a następnie wskazanie płaszczyzny lub powierzchni planarnej, na której ma być tworzony profil. Kolejność ta 211

może być odwrotna, czyli najpierw można wskazać płaszczyznę, potem z kolei wybrać funkcję Sketch lub Positioned Sketch (rys. 5.1). Płaszczyznę można wybrać za pomocą drzewa struktury modelu (rys. 5.1a), róży płaszczyzn (rys. 5.1b) lub poprzez pokazanie jednej z planarnych powierzchni już istniejącego modelu (rys. 5.1c). Drugi sposób to aktywacja szkicownika za pomocą menu górnego Start (Mechanical Design) Sketcher i wskazanie odpowiedniej płaszczyzny, na której ma zostać umieszczony profil. Jeżeli nie jest uruchomiony żaden moduł, wówczas szkicownik uruchomi się w module Part Design, który zostanie otwarty automatycznie. System CATIA oferuje dwa rodzaje szkicowników: zwykły (Sketch) oraz pozycjonowany (Positioned Sketch). Szkicownik pozycjonowany (Type Positioned rys. 5.2) jest powiązany z płaszczyzną odniesienia (Reference) oraz punktem wstawienia (Origin). Szkicownik pozycjonowany może być także, tzw. szkicownikiem ślizgającym (Type Sliding), w którym szkic jest przywiązany jedynie do płaszczyzny referencyjnej. Typ ten stosowany jest głównie, aby zapewnić zgodność ze szkicownikami niepozycjonowanymi, utworzonymi za pomocą polecenia Sketch oraz umożliwić przesuwanie takiego szkicownika względem szkicownika pozycjonowanego. Jednak podczas dowolnej modyfikacji części, szkic ślizgający pozostaje w swoim pierwotny miejscu, co nie jest korzystne w procesie modelowania. Istnieje także szkicownik odizolowany (Type Isolated), który nie posiada żadnych powiązań z istniejącą geometrią. Rys. 5.2. Wybór trybu szkicownika i ustalanie jego położenia Tworząc szkic pozycjonowany w polu Reference określa się płaszczyznę, na której szkic ma być utworzony. Punkt wstawienia (Origin początek układu 212

współrzędnych) musi leżeć na płaszczyźnie odniesienia (Reference) i może zostać określony jako: Implicit domyślny, czyli położony w miejscu ustalonym za pomocą kursora myszy, Part origin początek układu współrzędnych już istniejącej części, Projection point rzut dowolnego punktu na płaszczyznę odniesienia, Intersection 2 lines punkt przecięcia się dwóch linii, Curve intersection punkt przecięcia się krzywej z płaszczyzną, na której ma leżeć układ współrzędnych, Middle point punkt środkowy dowolnej krzywej (krzywa nie musi leżeć na płaszczyźnie odniesienia), Barycentre środek ciężkości. Natomiast kierunek układu współrzędnych (Orientation) można zdefiniować jako: Implicit domyślny, X, Y, Z Axis zgodny z wybraną osią X, Y lub Z, Components zdefiniowany za pomocą współrzędnej X, Y i Z, Through point przechodzący przez punkt (punkt musi leżeć na płaszczyźnie odniesienia), Parallel to line równoległy do linii, Intersection plane zgodnie z wybraną płaszczyzną, Normal to surface prostopadły do wybranej powierzchni. Zarówno oś pozioma (H Direction) jak i pionowa (V Direction) mogą zostać określone niezależnie od siebie. Funkcja Reverse H / Reverse V zmienia zwrot osi na przeciwny, natomiast opcja Swap zamienia osie pomiędzy sobą. Podczas modelowania zaleca się stosowanie szkicowników pozycjonowanych, ponieważ podczas modyfikacji (rozwoju) geometrii, sprzężone położenie szkicownika automatycznie zmieni się, co pozwoli na pozostanie niezmienionego kształtu profilu (nawet, jeżeli nałożone są więzy). Po narysowaniu profilu szkicownik opuszcza się za pomocą narzędzia Exit workbench umieszczonego na pasku narzędziowym Workbench (rys. 5.3). Rys. 5.3. Wyjście ze szkicownika 5.2. Ustawienia szkicownika Po uruchomieniu szkicownika pojawia się okno przedstawione na rysunku 5.4. Charakterystyczne jest, że w oknie tym istnieje możliwość wyświetlania i przyciągania elementów do siatki. 213