Советы опытного пользователя. Работа с деталями сложной формы. Мастер-класс по новым возможностям Autodesk Inventor 11.

Autodesk Inventor вот уже четыре года превосходит по продажам все конкурирующие продукты, благодаря самому быстрому и простому механизму перехода на 3D. Никакая другая компания так, как Autodesk, не содействует разработчикам в воплощении новых идей и поставке качественной продукции на рынок. Autodesk Inventor 11 представляет интегрированный программный комплекс для перехода на трехмерное проектирование.

Специальные публикации расскажут о новшествах и преимуществах Autodesk Inventor 11. Сегодня вашему вниманию представляется статья опытного пользователя Autodesk Inventor 11 - Михаила Казакова. Другие публикации доступны в разделе «Базовые приемы работы в Autodesk Inventor» в рубрике «Советы опытного пользователя».

Михаил Казаков Инженер-конструктор,
OOO «Бийский завод стеклопластиков».

В 11-ой версии Autodesk Inventor добавлен ряд инструментов, облегчающих работу с деталями сложной формы. В данной беседе будут рассмотрены улучшения в двух командах: Loft и Sweep.

Команда Loft

Создадим обычный прямоугольный двумерный эскиз, рабочую точку, не принадлежащую плоскости этого эскиза (рис. 1), а также рабочую плоскость, не совпадающую с эскизом, и вызовем команду Loft.

Рис. 1. Выбор объектов для команды Loft в Autodesk Inventor Series 11

Для более полного контроля формы перейдем на следующую закладку — Conditions. Для строки, содержащей рабочую точку, существует три опции контроля формы. Первая опция устанавливается по умолчанию. Выбор второй опции позволяет осуществлять контроль формы, основываясь на дополнительном задании плавности перехода (численно он задается в столбце Weight - рис. 2, верхнее изображение).

Рис. 2. Выбор типа контроля формы в команде Loft в Autodesk Inventor Series 11

Третья опция позволяет осуществлять дополнительный контроль формы, используя какую-либо рабочую плоскость, причем рабочая точка может, как принадлежать, так и не принадлежать рабочей плоскости. В качестве точки для выбора также может выступать какая-либо существующая вершина в детали или точка в эскизе (рис. 3).

Рис. 3. Альтернативные точки для выбора в Autodesk Inventor Series 11

Среди усовершенствований в данной команде следует отметить появление возможности задать центральную кривую, по которой будет произведено создание переходного сечения (рис. 4). Для данной операции задаваемая центральная кривая не является строго центральной, здесь правильнее было бы сказать, что создаваемая форма стремится повторить центральную кривую. Перед тем как перейти к рассмотрению следующей команды, хотелось бы остановиться еще на одном небольшом примере. Какие-либо новшества в нем отсутствуют, но, надеюсь, он позволит начинающим пользователям уменьшить количество требуемых сечений при построении некоторых сложных форм детали.

Рис. 4. Задание центральной кривой в команде Loft в Autodesk Inventor Series 11

Создадим в плоском эскизе обычный квадрат. Далее создадим плоскость, параллельную первому эскизу, на ней - еще один плоский эскиз и спроецируем в нее квадрат из первой плоскости (рис. 5а). Если попытаться создать тело из этих двух эскизов при помощи команды Loft, то, скорее всего, мы получим обычный параллелепипед (рис. 5б).

Рис. 5. Объемный элемент из двух одинаковых эскизов в команде Loft в Autodesk Inventor Series 11

Перейдем на третью закладку – Transition - диалогового окна команды Loft и снимем галочку с опции Automatic Mapping. Тем самым мы получили доступ для контроля формы за счет изменения направления перехода одного сечения в другое. Теперь посмотрим на практике, что это означает. Перебирая поочередно строки в столбце Point Set (рис. 6), изменим конечное положение направляющих.

Рис. 6. Изменение положения направляющих в команде Loft в Autodesk Inventor Series 11

В результате получим элемент как на рис. 7.

Рис. 7. Результат изменения положения направляющих в команде Loft в Autodesk Inventor Series 11

Сгладим переход от одного сечения к другому. Отредактируем созданное тело, перейдя на закладку Conditions (рис. 8).

Рис. 8. Редактирование плавности переходов созданного тела в команде Loft в Autodesk Inventor Series 11

Числа в столбце Weight могут отличаться от тех, что на рисунке, и зависят от размеров исходных эскизов и от того, какой результат необходимо получить. В столбце Point Set на рис. 6 имеется строка Click to add - это значит, что пользователь может создавать дополнительные траектории для контроля создаваемой формы, а также удалять ненужные (кнопка Del).

Команда Sweep

Команда Sweep претерпела существенную модернизацию. Давайте посмотрим, в чем она заключается. Если у нас имеются профиль и путь для выдавливания, то новые возможности предусматривают выбор способа выдавливания (рис. 9) - думаю, комментарии здесь излишни.

Рис. 9. Выбор способа выдавливания в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Далее перейдем к рассмотрению выпадающего меню (рис. 10). Здесь нам доступны еще два типа выдавливания по пути. Рассмотрим их по порядку. Path & Guide Rail — для данной опции, кроме пути выдавливания, необходимо иметь еще один эскиз, содержащий кривую для дополнительного контроля формы, которая может выполнять две функции:

• масштабировать профиль в процессе его прохождения вдоль пути выдавливания;
• скручивать профиль в процессе его прохождения вдоль пути выдавливания.

Рис. 10. Выпадающее меню в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Рассмотрим общий случай, когда оба пути расположены не симметрично относительно выдавливаемого профиля. Для этого создадим три эскиза как на рис. 11. Зеленая кривая на рисунке, которая будет производить дополнительный контроль формы, может находиться вне выдавливаемого профиля (желтый прямоугольник), пересекать контур выдавливаемого профиля, а также проходить внутри выдавливаемого профиля. Для наглядности рассмотрим пример, когда зеленая кривая проходит вне выдавливаемого профиля.

Рис. 11. Создание эскизов для работы с примером в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Произведем операцию выдавливания (рис. 12).

Рис. 12. Выбор объектов для операции выдавливания в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Рассмотрим опцию Profile Scaling (коричневый прямоугольник на рисунке), для чего обозначим характерные точки в полученном элементе (рис. 13). При построении сечений соблюдается пропорция: AC/AB=EG/EG отсюда следует, что масштаб изменения сечения: s = EF/AB = ED/AC

Все вычисления по нахождению масштаба для данной операции производятся относительно оси Х. Здесь ось Х — это ось локальной системы координат, которую можно увидеть, если создать эскиз на плоскости, содержащей точки ОР (см. рис. 13), и включить индикатор системы координат для эскизов. Зная значение масштаба, нетрудно найти ожидаемое значение длины ребра OP из выражения: s = OP/MN, тогда OP = s*MN

Рис. 13. Характерные точки в полученном элементе в Autodesk Inventor Series 11

Теперь рассмотрим, в чем заключается скручивание стержня. Суть проста: профиль находится относительно своего первоначального положения под таким углом, чтобы выполнялось равенство углов

Рассмотрим частный случай, когда выдавливается окружность (рис. 14).

Рис. 14. Выдавливание окружности командой Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Для этого заменим прямоугольный профиль окружностью, для простоты выберем опцию None (см. рис. 12, зеленый прямоугольник). По результату видно, что образующая цилиндра скручена.

Возникает вопрос: что же использует Autodesk Inventor для получения такого результата? Ведь таких углов, как на рис. 13, в полученном элементе выделить нельзя. Ответ можно получить, сделав несколько сечений элемента и посмотрев направление локальных осей координат в этих сечениях (рис. 15). Из рисунка видно, что на самом деле происходит поворот системы координат от ее начального положения по мере движения профиля по пути, соответственно поворот сечения на рис. 13 также является следствием поворота системы координат согласно зависимости (1), только вместо реальных ребер нужно использовать оси локальной системы координат. Конечно, производить такие расчеты на практике, скорее всего, не придется. Но понимание тонкостей работы с командой даст вам возможность производить более быстрый и качественный контроль формы модели.

Рис. 15. Поворот системы координат в процессе построения в Autodesk Inventor Series 11

Далее рассмотрим следующую опцию - Profile Scaling (см. рис. 12, синий прямоугольник). Суть масштабирования сечения та же самая, что и в предыдущей опции, только масштабирования вдоль оси Y (эта ось из той же системы координат, что и ось Х в предыдущей опции) не происходит.

Соответственно опция None (см. рис. 12, зеленый прямоугольник) не производит масштабирования в процессе движения профиля по пути. Эта опция позволяет контролировать только скручивание профиля в процессе выдавливания. Для наглядности разницы работы этих опций выдавлен достаточно простой элемент (рис. 16) с использованием каждой опции по очереди.

Рис. 16. Влияние выбранной опции в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Далее вернемся к рис. 10. Третья опция ввыпадающем меню - Path & Guide Surface. Она также служит для контроля формы при выдавливании по пути. Рассмотрим конкретный пример. Создадим элемент, содержащий криволинейную поверхность, профиль для выдавливания и путь на этой криволинейной поверхности (рис. 17).

Рис. 17. Подготовка объектов для выдавливания в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Теперь создадим два элемента двумя разными способами — Path и Path & Guide Surface (рис. 18). Осталось только посмотреть различия между получаемыми результатами. Для этого рассечем полученные детали по плоскости среднего эскиза (см. рис.17, эскиз красного цвета).

Рис. 18. Получение результатов в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

Из рис. 19 видно, что дополнительный контроль формы при использовании Path & Guide Surface осуществляется за счет того, что происходит поворот выдавливаемого сечения таким образом, чтобы нормали контролирующей поверхности и контролируемого сечения совпадали.

Рис. 19. Различия между разными способами в команде Sweep в Autodesk Inventor Series 11

И в заключение приведем пару примеров, созданных при помощи команды Sweep: рукоятка и скрученный квадрат (рис. 20).

Рис. 20. Пример деталей, созданных при помощи команды Sweep в Autodesk Inventor Series 11

САПР и Графика», № 11, ноябрь 2006