Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Утверждаю Первый проректор ________Исагулов А.З. «____» _________ 2014 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
по дисциплине «Компьютерная графика»
для студентов специальностей 5В071000 «Материаловедение и технология новых материалов»
Факультет машиностроительный
Кафедра Металлургия, материаловедение и нанотехнологии
2014 |
Предисловие
Учебно-методический комплекс дисциплины преподавателя разработан:
к.т.н., доц. кафедры ММ и Н Кипнис Л.С. профессор, к.т.н., доц. кафедры ММ и Н Кузембаев С.Б. ст. преподаватель кафедры ММ и Н Малашкевичуте Е.И.
Обсуждена на заседании кафедры «ММ и Н» Протокол № _______ от «____»______________20___г. И.о.зав. кафедрой _____________ В.Ю.Куликов «____»___________20___ г.
Одобрена методическим бюро машиностроительного факультета Протокол № ________ от «_____»_____________20___ г. Председатель ___________ К.Т. Шеров «____»____________ 20___ г.
|
1 Рабочая учебная программа
1.1 Сведения о преподавателе и контактная информация
Кипнис Лев Семенович, к.т.н., доц. кафедры ММ и Н
Кузембаев Серик Баппаевич, к.т.н., доц. кафедры ММ и Н
Альсенова Гульнара Бимендиновна, ассистент кафедры ММ и Н
Кафедра ММ и Н находится в гл. корпусе КарГТУ (Караганда, Б.Мира 56), аудитория 313, контактный телефон 56-75-92 доб. 1024
1.2 Трудоемкость дисциплины
Семестр |
Количество кредитов |
Вид занятий |
Количество часов СРС |
Общее количество часов |
Форма контроля |
||||
количество контактных часов |
количество часов СРСП |
всего часов |
|||||||
лекции |
практические занятия |
лабораторные занятия |
|||||||
6 |
3 |
15 |
30 |
— |
45 |
90 |
45 |
135 |
экзамен |
1.3 Характеристика дисциплины
Дисциплина «Компьютерная графика» является обязательным компонентом ГОСО цикла профильных дисциплин.
1.4 Цель дисциплины
Целью преподавания дисциплины является изучение и освоение студентами средств автоматизации графических работ для создания конструкторской документации.
На занятиях по данной дисциплине студенты рассмотрят теоретические и методические проблемы применения компьютерной графики при проектировании изделий машиностроения и подготовке их производства, овладеют практическими навыками работы с современными программными продуктами.
1.5 Задачи дисциплины
Задачи дисциплины — дать будущим специалистам знания в области автоматизированного проектирования и основных направлений его развития.
В результате изучения данной дисциплины студенты должны:
иметь представление о принципах автоматизации проектирования деталей и узлов машин;
знать: возможности современных систем компьютерной графики, основные команды графических редакторов;
уметь: выполнять чертежи элементов деталей и узлов машин средствами автоматизированного проектирования;
приобрести практические навыки: в оформлении конструкторской документации на компьютере, работе с базами данных;
быть компетентными: в использовании средств компьютерной графики при проектировании объектов техники.
1.6 Пререквизиты
Дисциплины, которые желательно изучить перед овладением материалом данного курса должны дать студентам представление о современных информационных технологиях.
Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение материала следующих предшествующих дисциплин:
Дисциплина |
Наименование разделов (тем) |
1 Информатика | Правила работы на компьютере. |
Системное обеспечение компьютера. | |
2 Начертательная геометрия и инженерная графика | Ортогональные проекции. |
Правила построения изометрии. | |
Оформление спецификаций к машиностроительным чертежам | |
3 Технологические процессы машиностроительного производства | Конструкции деталей и узлов машин. |
Маркировка машиностроительных материалов. |
1.7 Постреквизиты
Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Компьютерная графика» студенты используют при изучении курсов: прикладная механика, оборудование литейных цехов, САПР в машиностроении, при выполнении курсовых проектов и семестровых работ по специальным дисциплинам, а также в дипломном проектировании.
1.8 Содержание дисциплины
1.8.1 Содержание дисциплины по видам занятий и их трудоемкость
Наименование раздела, (темы) |
Трудоемкость по видам занятий, ч. |
||||
лекции |
практические |
лабораторные |
СРСП |
СРС |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1. Системы компьютерной графики, их разновидности, область применения.
Основы представления графических данных. История развития компьютерной графики. Системы двухмерной и трехмерной графики, твердотельного моделирования: AutoCAD, T-FLEX, CATIA, Cimatron, SolidWorks, Autodesk Invertor и др. |
2 |
— |
— |
5 |
9 |
2. Система КОМПАС 3D.
Основные компоненты K0MПAC-3D. Чертежно-графический редактор. Построение изображений геометрических объектов. Простановка размеров. Редактирование. Средства импорта и экспорта моделей. |
4 |
6 |
— |
8 |
9 |
3. Создание чертежей в КОМПАС 3D.
Общие приёмы работы с видами. Ассоциативные виды. Фрагменты. Параметризация объектов. Система трехмерного моделирования. |
2 |
8 |
— |
12 |
11 |
4. Общие принципы моделирования. Твердотельное моделирование в КОМПАС ЗD.
Создание ассоциативных моделей деталей и сборочных единиц с оригинальными и стандартными конструктивными элементами. Параметрическая технология получения моделей типовых изделий на основе прототипа. Моделирование способами «снизу вверх» и «сверху вниз», получение модифицируемых ассоциативных моделей. Создание дополнительных изображений изделий |
4 |
16 |
— |
10 |
10 |
5. Конструкторские библиотеки. Автоматизация оформления конструкторской документации.
Сервисные функции решения задач проектирования и обслуживания производства. Модуль проектирования спецификаций. Системы реверсивного (обратного) инжиниринга. |
3 |
— |
— |
10 |
6 |
ИТОГО: |
15 |
30 |
— |
45 |
45 |
1.9 Список основной литературы
- Основы современных компьютерных технологий: Учебное пособие. Под ред. проф. Хомоненко А.Д.- СПб., 2001.
- Симонович С. В., Евсеев Г. А., Алексеев А. Г. Специальная информатика: Учебное пособие. — М.: АСТ-ПРЕСС, 2001.
- КОМПАС-3D V7, Руководство пользователя, Том I — 2004г. ЗАО АСКОН.
- Большаков В.П. Инженерная и компьютерная графика. Практикум. СПб.: БХВ-Петербург, 2004
- Полищук В.В., Полищук В.В. AutoCAD 2000. М.: «Диалог – МИФИ», 2000 – 448 с.
- Красильникова Г.А., Самсонов В.В. Автоматизация инженерно-графических работ. СПб.: «Питер», 2001 – 255 с.
1.10 Список дополнительной литературы
- Залогова Л.А. Информатика: практика по компьютерной графике. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001
- Горстко А.Б., Кочковская СВ. Азбука программирования. М., Знание, 2000.
- С.Г.Суворов, Н.С. Суворова Машиностроительное черчение в вопросах и ответах: Справочник – 2-е изд., исправл. и доп. – М.:Машиностроение, 1992. – 368с.: ил.
10. Журнал «САПР и графика», 2001 – 2006 г.г.
1.11 Критерии оценки знаний студентов
Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных показателей успеваемости по рубежным контролям (до 60%) и итоговой аттестации (экзамену) (до 40%) и составляет значение до 100% в соответствии с таблицей.
Оценка по буквенной системе |
Баллы |
%-ное содержание |
Оценка по традиционной системе |
А цифровой эквивалент |
4,0 |
95-100 |
Отлично |
А- |
3,67 |
90-94 |
|
В+ |
3,33 |
85-89 |
Хорошо |
В |
3,0 |
80-84 |
|
В- |
2,67 |
75-79 |
|
С+ |
2,33 |
70-74 |
Удовлетворительно |
С |
2,0 |
65-69 |
|
С- |
1,67 |
60-64 |
|
D+ |
1,33 |
55-59 |
|
D |
1,0 |
50-54 |
|
F Z |
0 0 |
30-49 0-29 |
Неудовлетворительно |
Рубежный контроль проводится на 7-й, 14-й неделях обучения и складывается исходя из следующих видов контроля:
Вид контроля |
%-ое содержание |
Академический период обучения, неделя |
Итого, % |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|||
Посещаемость |
0,33 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
5 |
Практические работы |
1 |
|
* |
|
* |
|
* |
|
* |
|
* |
|
* |
|
* |
|
7 |
Выполнение контрольной работы |
6,66 |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
* |
20 |
Экспресс-опрос на
лекции. |
0,2 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
3 |
СРС |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
15 |
Конспект
лекций |
0,3 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
10 |
Экзамен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1.12 Политика и процедуры
При изучении дисциплины «Компьютерная графика» прошу соблюдать следующие правила:
1. Не опаздывать на занятия.
2. Не пропускать занятия без уважительной причины, в случае болезни прошу представлять справку, в других случаях – объяснительную записку.
3. Отрабатывать пропущенные занятия независимо от причины пропусков.
4. Активно участвовать в учебном процессе.
5. Быть терпимыми, открытыми, откровенными и доброжелательными к сокурсникам и преподавателям.
1.13 Учебно-методическая обеспеченность дисциплины
Ф.И.О автора |
Наименование учебно-методической литературы |
Издательство, год издания |
Количество экземпляров |
|
в библиотеке |
на кафедре |
|||
Основная литература |
||||
Хомоненко А.Д. | Основы современных компьютерных
технологий. Учебное пособие |
СПб., 2001. |
3 |
— |
Симонович С. В., Евсеев Г. А.,
Алексеев А. Г. |
Специальная информатика. Учебное пособие. |
М.: АСТ-ПРЕСС, 2001. |
2 |
— |
ЗАО АСКОН. | КОМПАС-3D V7,
Руководство пользователя, Том I |
ЗАО АСКОН 2004г. |
— |
10 |
Большаков В.П. | Инженерная и компьютерная графика. Практикум. |
СПб.: БХВ-Петербург, 2004 |
3 |
— |
Полищук В.В., Полищук В.В. | AutoCAD 2000. |
М.: «Диалог – МИФИ», 2000 |
4 |
— |
Красильникова Г.А., Самсонов В.В. | Автоматизация инженерно-графических работ. |
СПб.: «Питер», 2001 |
2 |
— |
Дополнительная литература |
||||
Залогова Л.А. | Информатика: практика по компьютерной графике. |
М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001 |
5 |
— |
Горстко А.Б., Кочковская С.В. | Азбука программирования. |
М., Знание, 2000. |
3 |
— |
С.Г.Суворов, Н.С. Суворова | Машиностроительное черчение в вопросах и ответах: Справочник – 2-е –изд., исправл. и доп. |
М.:Машиностроение, 1992. – 368с.: ил. |
12 |
— |
Журнал «САПР и графика» |
2000-2006 |
1 |
— |
2 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине
Вид контроля |
Цель и содержание задания |
Рекомендуемая литература |
Продолжительность выполнения |
Форма контроля |
Срок сдачи |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Лабора-торная работа №1 |
Построение и оформление чертежа в двухмерном пространстве |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
2-ая неделя |
Отчет по СРС |
Приемы работы с документами. Создание, открытие, сохранение, закрытие документов. Свойства документов. Шаблоны документов. |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
2-ая неделя |
Лабора-торная работа №2 |
Нанесение размеров на чертеж |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
4-ая неделя |
Отчет по СРС |
Общие сведения о размерах системы КОМПАС 3D. Способы простановки размеров. Команды простановки обозначений в системе КОМПАС 3D. |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
4-ая неделя |
Лабора-торная работа № 3 |
Простановка допусков и допусков формы, и расположения поверхностей. |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
6-ая неделя |
Отчет по СРС |
Допуск формы. Формирование таблицы допуска. |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
6-ая неделя |
Лабора-торная работа № 4 |
Общие принципы моделирования твердого тела |
[3, 4, 9] |
2 недели |
рубежный |
7-ая неделя |
Отчет по СРС |
Общие принципы моделирования. Особенности интерфейса системы КОМПАС 3D. Базовые приемы работы в системе КОМПАС 3D |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
8-ая неделя |
Лабора-торная работа № 5 |
Приклеивание и вырезание дополнительных формообразующих элементов детали |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
10-ая неделя |
Отчет по СРС |
Библиотека эскизов системы КОМПАС 3D. Пользовательская библиотека отверстий системы КОМПАС 3D. |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
10-ая неделя |
Лабора-торная работа № 6 |
Построение дополнительных конструктивных элементов |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
12-ая неделя |
Отчет по СРС |
Библиотека Моделей системы КОМПАС 3D. Особенности библиотечных моделей. Вставка моделей из библиотеки в документ-сборку. |
[3, 4, 6] |
2 недели |
текущий |
12-ая неделя |
Лабора-торная работа № 7
|
Построение массивов элементов в твердотельном моделировании |
[3, 4, 9] |
1 неделя |
текущий |
13-ая неделя |
Отчет по СРС |
Обмен информацией с другими системами. Параметризация моделей. |
[3, 4, 9] |
2 недели |
рубежный |
14-ая неделя |
Лабора-торная работа № 8 |
Построение пространственных кривых |
[3, 4, 9] |
2 недели |
текущий |
15-ая неделя |
Отчет по СРС |
Общие приемы редактирования модели. Геометрический калькулятор системы КОМПАС 3D. |
[3, 4, 9] |
1 неделя |
текущий |
15-ая неделя |
Экзамен |
Контроль знаний по курсу |
Вся рекомендуемая лит-ра, период. издания |
|
итоговый |
сессия |
3 Конспект лекций
Тема 1. Системы компьютерной графики, их разновидности, область применения (2 часа)
План лекции
- Роль и место компьютерной графики в современной технике и промышленном производстве. Основы представления графических данных. Растровая и векторная графика.
- Системы двухмерной и трехмерной графики: AutoCAD, T-FLEX, CATIA, Cimatron и их приложения.
- Твердотельное моделирование: SolidWorks, Autodesk Invertor и др. Состав и функции информационного обеспечения, базы и банки данных. Библиотеки стандартных элементов и изделий
Эффективная автоматизация инженерного труда базируется на комплексном использовании трёх компонентов: информатики, оптимизации, моделирования. Это должно обеспечить существенное повышение производительности их труда и качество производимого продукта.
Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов.
Компьютерная графика охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности (компьютерная томография, строение вещества, научные исследования, архитектура, моделирование тканей и одежды, конструкторские разработки).
В зависимости от способа формирования изображений принято подразделять растровую, векторную и фрактальную компьютерную графику. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.
Специализация в отдельных областях: инженерная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия, компьютерная анимация и др.
Структура и методы компьютерной графики основаны на достижениях математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и других. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики.
Растровая графика основана на получении изображений, состоящих из точек. Для неё важно понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать разрешение оригинала, экранного изображения, печатного изображения.
Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch — dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.
Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселом. Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отображения.
Мониторы для обработки изображений с диагональю 19-24 дюйма (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения от 640480 до 20481536 точек. Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22-0,25 мм.
Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т. д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch — lpi) и называется линиатурой.
Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0%. На, практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра (рис. 15,1). Это растрирование с амплитудной модуляцией (АМ).
Рис.1. Примеры амплитудной и частотной модуляции растра
При растрировании с частотной модуляцией (ЧМ) интенсивность тона регулируется изменением расстояния между соседними точками одинакового размера, таким образом, в ячейках растра с разной интенсивностью тона находится разное число точек (см. рис. 1). Изображения, растрированные ЧМ-методом, выглядят более качественно, так как размер точек существенно меньше, чем средний размер точки при АМ-растрировании. (рис. 2).
Рис. 2. Пример использования стохастического растра
При печати изображений с наложением растров друг на друга, например многоцветных, каждый последующий растр поворачивается на определенный угол. Традиционными для цветной печати считаются углы поворота: 105 градусов для голубой печатной формы, 75 градусов для пурпурной, 90 градусов для желтой и 45 градусов для черной.
Средствами растровой графики принято воспроизводить работы, требующие высокой точности в передаче цветов и полутонов. Размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения. Фотоснимок для домашнего прочтения (стандартный размер 1015 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.
Одним из недостатков растровой графики является пикселизация изображений при их увеличении (если не приняты специальные меры). Так как в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию. Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабировании.
В векторной графике базовым элементом изображения является линия. Она описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.
Рис. 4. Объекты векторной графики
Линия — элементарный объект векторной графики. Она обладает формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами или выбранным цветом. Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. Узлы также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами.
Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из которых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Можно представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра.
Математической основой векторной графики служат положения аналитической геометрии.
Точка на плоскости представляется двумя числами (х, у), указывающими его положение относительно начала координат. Прямой линии соответствует уравнение у = kx + b. Указав параметры k и b, всегда можно отобразить бесконечную прямую в известной системе координат, то есть для задания прямой достаточно двух параметров. Отрезок прямой отличается тем, что требует для описания еще двух параметров — например, координат х1 и х2 начала и конца отрезка.
Параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, то есть все линии, уравнения которых содержат степени не выше второй, относятся к классу кривых второго порядка. Кривая второго порядка не имеет точек перегиба. Прямые линии являются частным случаем кривых второго порядка. Формула кривой второго порядка в общем виде может выглядеть так:
Таким образом, для описания бесконечной кривой второго порядка достаточно пяти параметров. Если требуется построить отрезок кривой, необходимы еще два параметра.
Отличие кривых третьего порядка состоит в возможном наличии точки перегиба. Например, график функции у = х3 имеет точку перегиба в начале координат (рис. 5). Все кривые второго порядка, как и прямые, являются частными случаями кривых третьего порядка.
В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:
Рис. 5. Кривая третьего порядка (слева) и кривая Безье (справа)
Таким образом, кривая третьего порядка описывается девятью параметрами. Описание её отрезка требует на два параметра больше.
Кривые Безье — это особый, упрощенный вид кривых третьего порядка (см. рис. 5). Метод построения кривой Безье основан на использовании пары касательных, проведенных к отрезку линии в ее окончаниях. Отрезки кривых Безье описываются восемью параметрами, поэтому работать с ними удобнее.
Линия — Основной объект векторной графики. Иногда вместо понятия линии используется понятие контур. Этот термин более полно отражает суть, поскольку контур может иметь любую форму – прямой, кривой, ломаной линии, фигуры.
Каждый контур имеет две или более опорных точек, также именуемых узлами. Элемент контура, заключенный между двумя смежными опорными точками, называют сегментом контура. Форму контура меняют перемещением опорных точек, изменением их свойств, добавлением новых и удалением имеющихся узлов. Контур может быть открытым или замкнутым – когда последняя опорная точка одновременно является и первой. Свойства замкнутых и открытых контуров различны.
- Контур является элементарным графическим объектом. Из контуров создают новые объекты или их группы. С несколькими контурами выполняют операции группировки, комбинирования, объединения. В результате образуются соответственно: группа объектов, составной контур, новый контур. После операции группировки каждый контур сохраняет свои свойства и принадлежащие ему узлы. После операции комбинирования составной контур приобретает новые свойства, но узлы остаются прежними.
Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится, изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие трехмерные объекты (рис. 6).
Рис. 6. Примеры фрактальных объектов
Трехмерная графика нашла широкое применение. В качестве примера рассмотрим наиболее сложный вариант трехмерного моделирования — создание подвижного изображения реального физического тела.
В упрощенном виде для пространственного моделирования объекта требуется:
- · спроектировать и создать виртуальный каркас («скелет») объекта, наиболее полно соответствующий его реальной форме;
- · спроектировать и создать виртуальные материалы, по физическим свойствам визуализации похожие на реальные;
- · присвоить материалы различным частям поверхности объекта;
- · настроить физические параметры пространства, в котором будет действовать объект, — задать освещение, гравитацию, свойства атмосферы, свойства взаимодействующих объектов и поверхностей;
- · задать траектории движения объектов;
- · рассчитать результирующую последовательность кадров;
- · наложить поверхностные эффекты на итоговый анимационный ролик.
Для создания реалистичной модели объекта используют геометрические примитивы (прямоугольник, куб, шар, конус и прочие) и гладкие, так называемые сплайновые поверхности. Вид поверхности при этом определяется расположенной в пространстве сеткой опорных точек. Каждой точке присваивается коэффициент, величина которого определяет степень ее влияния на часть поверхности, проходящей вблизи точки. От взаимного расположения точек и величины коэффициентов зависит форма и «гладкость» поверхности в целом. Специальный инструментарий позволяет обрабатывать примитивы, составляющие объект, как единое целое, с учетом их взаимодействия на основе заданной физической модели.
Деформация объекта обеспечивается перемещением контрольных точек, расположенных вблизи. Другой метод называют сеткой деформации. Вокруг объекта или его части размещается трехмерная сетка, перемещение любой точки которой вызывает упругую деформацию сетки и окруженного объекта.
Еще одним способом построения объектов из примитивов служит твердотельное моделирование. Объекты представлены твердыми телами, которые при взаимодействии с другими телами различными способами (объединение, вычитание, слияние и другие) претерпевают необходимую трансформацию. Например, вычитание из прямоугольного параллелепипеда шара приведет к образованию в параллелепипеде полукруглой лунки.
После формирования «скелета» объекта необходимо покрыть его поверхность материалами. Многообразие свойств материалов в компьютерном моделировании сводится к визуализации поверхности — расчету коэффициента прозрачности поверхности и угла преломления лучей света на границе материала и окружающего пространства. Для построения поверхностей материалов используют пять основных физических моделей: поверхности с диффузным отражением без бликов (например, матовый пластик), поверхности со структурированными микронеровностями (например, металлические), поверхности со специальным распределением микронеровностей (например, глянец), модель, позволяющая учитывать поляризацию света, модель, позволяющая корректировать направления отражения и параметры преломления света.
Свойства поверхности описываются в создаваемых массивах текстур (двух- или трехмерных). В них содержатся данные о степени прозрачности материала, коэффициенте преломления, цвете в каждой точке, цвете блика, его ширине и резкости, цвете рассеянного (фонового) освещения, локальных отклонениях векторов от нормали (то есть учитывается шероховатость поверхности).
Следующим этапом является наложение текстур на определенные участки каркаса объекта.
Из всех параметров пространства, в котором действует создаваемый объект, с точки зрения визуализации самым важным является определение источников света. В трехмерной графике принято использовать виртуальные эквиваленты физических источников.
- · Аналогом равномерного светового фона служит так называемый растворенный свет. Он не имеет геометрических параметров и характеризуется только цветом и интенсивностью. Пример в природе — естественная освещенность вне видимости Солнца и Луны.
- · Удаленный не точечный источник называют удаленным светом. Ему присваиваются конкретные геометрические параметры (координаты). Аналог в природе — Солнце.
- · Точечный источник света равномерно испускает свет во всех направлениях и также имеет координаты. Аналог в технике — электрическая лампочка.
- · Направленный источник света кроме местоположения характеризуется направлением светового потока, углами раствора полного конуса света и его наиболее яркого пятна. Аналог в технике — прожектор.
После завершения конструирования и визуализации объекта приступают к его «оживлению», то есть заданию параметров движения. Компьютерная анимация базируется на ключевых кадрах. В первом кадре объект выставляется в исходное положение. Через определенный промежуток (например, в восьмом кадре) задается новое положение объекта и так далее до конечного положения. Промежуточные значения вычисляет программа по специальному алгоритму. При этом происходит не просто линейная аппроксимация, а плавное изменение положения опорных точек объекта в соответствии с заданными условиями (рис. 7).
Эти условия определяются законами взаимодействия объектов, разрешенными плоскостями движения, предельными углами поворотов, величинами ускорений и скоростей. Такой подход называют методом инверсной кинематики движения. Он хорошо работает при моделировании механических устройств. В случае с имитацией живых объектов используют так называемые скелетные модели. Создается некий каркас, подвижный в точках, характерных для моделируемого объекта. Движения точек просчитываются. Затем на каркас накладывается оболочка, состоящая из смоделированных поверхностей, для которых каркас является набором контрольных точек, то есть создается каркасная модель, она визуализируется наложением поверхностных текстур с учетом условий освещения. В ходе перемещения объекта получается правдоподобная имитация движений живых существ.
Наиболее совершенный метод анимации заключается в фиксации реальных движений физического объекта. Например, на человеке закрепляют в контрольных точках яркие источники света и снимают заданное движение на видео- или кинопленку. Затем координаты точек по кадрам переводят с пленки в компьютер и присваивают соответствующим опорным точкам каркасной модели. В результате движения имитируемого объекта практически неотличимы от живого прототипа. Процесс расчета реалистичных изображений называют рендерингом (визуализацией).
Рис. 7. Построение видеоряда по ключевым кадрам
К программным средствам создания и обработки векторной графики относятся графические редакторы (Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw и др.) и векторизаторы (трассировщики) – специализированные пакеты преобразования растровых изображений в векторные. Векторный редактор Adobe Illustrator является одним из общепризнанных лидеров среди программ этого класса. Его особое преимущество заключается в хорошо отлаженном взаимодействии с другими продуктами компании Adobe, прежде всего с пакетами Photoshop, InDesign. Эти приложения выполнены в едином стиле и образуют законченный пакет.
Векторный редактор Macromedia Freehand отличается небольшим размером и хорошим быстродействием, позволяет работать на компьютерах среднего уровня. Инструментальные средства программы достаточны для разработки сложных документов и лишь в некоторых элементах уступают Adobe Illustrator и CorelDraw.
Векторный редактор CorelDraw исторически считается основным пакетом создания и обработки векторной графики на платформе Windows. По возможностям создания самых сложных художественных композиций CorelDraw превосходит конкурентов.
Трассировщик Adobe StreamLine занимает ведущее место в своем классе программ. Имеются более мощные пакеты, ориентированные на обработку чертежей, но они очень требовательны к аппаратным ресурсам и по стоимости много дороже. Векторизация удобна для преобразования чертежей, черно-белых рисунков и другой простой графики без полутонов.
Рекомендуемая литература: [1, 2, 3, 4, 7].
Контрольные задания для СРС
- Описать жизненный цикл изделия.
- Составить алгоритм проектной процедуры.
- Дать пример принципа иерархичности при проектировании.
- Составить методические описания проектирования изделий.
Тема 2. Система КОМПАС 3D (4 часа)
План лекции.
1. Основные компоненты KOMПAC-3D: чертежно-графический редактор, модуль проектирования спецификаций.
2. Построение изображений геометрических объектов. Простановка размеров. Редактирование. Средства импорта и экспорта моделей в КОМПАС ЗD.
Программные продукты для проектирования, конструирования и черчения, разработанные компанией АСКОН, отличаются большими функциональными возможностями, удобством и надежностью, уникальной быстротой освоения и внедрения, большим набором стандартных библиотек и специализированных приложений.
Используя разнообразные прикладные библиотеки семейства КОМПАС, можно организовать по модульному принципу программный комплекс, ориентированный на решение типовых задач в различных предметных областях (например, проектирование приводов, механических передач, инженерных коммуникаций).
Система КОМПАС-3D позволяет реализовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования — от идеи к ассоциативной объемной модели, от модели к конструкторской документации.
Основные компоненты K0MПAC-3D — собственно система трехмерного твердотельного моделирования, чертежно-графический редактор и модуль проектирования спецификаций. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс и справочную систему.
Функционируя в составе корпоративных комплексов CAD/CAM/CAE/PDM, решающих задачи оптимизации конструкторско-технологической подготовки производства, КОМПАС-ЗD взаимодействует с системой ведения электронного архива и управления данными или с другими PDM-системами, едиными базами данных и корпоративными справочниками. Система ориентирована на полную поддержку стандартов ЕСКД.
Средства импорта/экспорта графических документов позволяют организовать обмен данными со смежниками, использующими любые чертежно-графические системы.
КОМПАС-График подчинен целям скоростного создания высококачественных чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок, технических условий, инструкций и прочих документов.
К услугам пользователя —
— многолистовые чертежи (новинка КОМПАС-График V8),
— разнообразные способы и режимы построения графических примитивов (в том числе ортогональное черчение, привязка к сетке и т д.),
— управление порядком отрисовки графических объектов,
— мощные средства создания параметрических моделей для часто применяемых типовых деталей или сборочных единиц,
— создание библиотек типовых фрагментов без какого-либо программирования,
— любые стили линий, штриховок, текстов,
— многочисленные способы простановки размеров и технологических обозначений,
— автоподбор допусков и отклонений,
— быстрый доступ к типовым текстам и обозначениям,
— встроенный текстовый редактор с проверкой правописания,
встроенный табличный редактор.
КОМПАС-ЗD и КОМПАС-График являются оптимальным выбором для автоматизации рабочих мест.
КОМПАС V8 содержит различные конверторы для обмена данными с другими системами проектирования, инженерных расчетов, подготовки управляющих программ и т.д. Функции импорта данных из большинства форматов, а также некоторые функции экспорта:
— чтение графических файлов форматов DXF, DWG и IGES;
— чтение файлов трехмерных моделей форматов IGES, SAT, XT, STEP;
— запись файлов трехмерных моделей форматов IGES, SAT, XT, STEP, VRML и STL;
— запись данных спецификации в форматы DBF и Microsoft Excel;
— запись документов КОМПАС в различные растровые форматы (TIFF, GIF, JPEG, BMP, PNG, ТGА);чтение и запись текстовых файлов форматов ASCII (DOS), ANSI (Windows);
— чтение текстовых файлов формата RTF.
— Некоторые конверторы для экспорта и импорта данных являются отдельными компонентами системы. Используя их, можно выполнить:
— запись графических файлов форматов DXF, DWG и IGES;
— чтение файлов формата PDIF (P-CAD).
Интеграция с САПР SolidWorks, Unigraphics, SolidEdge обеспечивается за счет поддержки в КОМПАС V8 чтения и записи данных Parasolid.
«Конвертер текстовых конструкторских документов» предназначен для получения в форматах КОМПАС Перечня элементов и Спецификации на изделия, разработанные в системах P-CAD и OrCAD. Полученные документы могут быть при необходимости доработаны стандартными средствами КОМПАС.
Рекомендуемая литература: [3, 4].
Контрольные задания для СРС.
- Интерфейс системы КОМПАС-ЗD.
- Среда черчения и моделирования системы КОМПАС-ЗD.
- Приемы работы с документами в системе КОМПАС-ЗD.
Тема 3 Создание чертежей в КОМПАС 3D (2 часа)
План лекции
- Общие приёмы работы с видами. Ассоциативные виды. Фрагменты.
- Параметризация объектов. Система трехмерного моделирования.
Чертежный редактор КОМПАС-График предоставляет широчайшие возможности автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности. Он успешно используется в машиностроительном проектировании, при проектно-строительных работах, составлении различных планов и схем.
КОМПАС-График может использоваться как полностью интегрированный в КОМПАС-ЗD модуль работы с чертежами и эскизами, так и в качестве самостоятельного продукта, полностью закрывающего задачи 2D-проектирования и выпуска документации.
КОМПАС-График автоматически генерирует ассоциативные виды трехмерных моделей, в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом. Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже. Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи.
Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трехмерной модели.
Система проектирования тел вращения КОМПАС-Shaft 2D предназначена для параметрического проектирования деталей типа «тела вращения» — валов, втулок, цилиндрических и конических шестерен, червячных колес и червяков, шкивов ременных и зубчато-ременных передач. Предусмотрена возможность создания цилиндрических, конических, сферических ступеней модели, а также ступеней, сечением которых является правильный многогранник. На ступенях обеспечивается построение шлицевых, шпоночных и резьбовых участков, канавок, лысок, глухих и центровых отверстий. Сложность моделей валов и втулок не ограничена, количество ступеней — любое. Система КОМПАС-Shaft 2D интегрирована с корпоративными справочниками «Материалы и сортаменты» и «Стандартные изделия».
С помощью КОМПАС-Shaft 2D можно выполнять проектные и проверочные расчеты цилиндрических и конических зубчатых, цепных, червячных, ременных передач, автоматически формировать для них технические требования, таблицы параметров, выносные элементы с профилями зубьев (при изменении расчетных параметров передач они перестраиваются автоматически). В состав системы входит модуль КОМПАС-ShaftCalc, предназначенный для расчета валов и подшипников, построенных в КОМПАС-Shaft 2D.
Дизайнер отчетов FastReport позволяет создавать пользовательские формы таблиц, содержащих параметры элементов механических передач.
Параметрические изображения валов сохраняются непосредственно в чертеже и доступны для последующего редактирования средствами системы КОМПАС-Shaft 2D. При создании и редактировании может быть изменен порядок ступеней вала (методом простого перетаскивания мышью Drag&Drop), изменен любой параметр ступени, выполнено удаление ступени. Система позволяет автоматически создавать в чертеже виды тела вращения слева и справа, отрисовывать сечения.
Рекомендуемая литература: [3, 4].
Контрольные задания для СРС.
- Общие сведения о геометрических объектах системы КОМПАС-ЗD.
- Простановка размеров и обозначений в системе КОМПАС-ЗD.
- Общие приемы редактирования объектов в системе КОМПАС-ЗD.
Тема 4 Общие принципы моделирования. Твердотельное моделирование в КОМПАС ЗD (4 часа)
План лекции
- Создание трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология получения моделей типовых изделий на основе спроектированного прототипа.
- Система трехмерного твердотельного моделирования, получение модифицируемых ассоциативных моделей.
- Моделирование изделий способами «снизу вверх» и «сверху вниз», получение модифицируемых ассоциативных моделей.
Создание дополнительных изображений изделий.
Система КОМПАС-ЗD предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.
Основная задача, решаемая системой — моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям
— быстрого получения конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т.д.),
— передачи геометрии изделий в расчетные пакеты,
— передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ,
— создания дополнительных изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т.д.).
Средства импорта/экспорта моделей обеспечивают функционирование комплексов, содержащих различные CAD/CAM/CAE системы.
Моделирование изделий в КОМПАС ЗD можно вести различными способами: «снизу вверх» (используя готовые компоненты), «сверху вниз» (проектируя компоненты в контексте конструкции), опираясь на компоновочный эскиз (например, кинематическую схему) либо смешанным способом. Такая идеология обеспечивает получение легко модифицируемых ассоциативных моделей.
Система обладает функционалом для работы над проектами, включающими несколько тысяч подсборок, деталей и стандартных изделий Она поддерживает следующие возможности трехмерного твердотельного моделирования:
— булевы операции над типовыми формообразующими элементами,
— создание поверхностей,
— ассоциативное задание параметров элементов,
— построение эскизов, пространственных кривых,
— создание конструктивных элементов — фасок, скруглений, отверстий, ребер жесткости, тонкостенных оболочек,
— литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки),
— моделирование деталей из листового материала — команды создания листового тела, сгибов, отверстий, жалюзи, буртиков, штамповок и вырезов в листовом теле, замыкания углов, а также выполнения развертки полученного листового тела (в том числе формирования ассоциативного чертежа развертки),
— создание массивов формообразующих элементов и компонентов сборок,
— вставка в модель стандартных изделий из библиотеки,
— моделирование компонентов в контексте сборки, взаимное определение деталей в составе сборки,
— наложение сопряжений на компоненты сборки,
— обнаружение взаимопроникновения деталей, возможность гибкого редактирования деталей и сборок, переопределение параметров любого элемента на любом этапе проектирования, вызывающее перестроение всей модели.
Рекомендуемая литература: [3, 4].
Контрольные задания для СРС.
- Общие принципы моделирования в системе КОМПАС-ЗD.
- Особенности интерфейса при работе с трехмерными моделями в системе КОМПАС-ЗD.
- Вариационная и иерархическая параметризация трехмерной модели в системе КОМПАС-ЗD.
Тема 5 Конструкторские библиотеки. Автоматизация оформления конструкторской документации (3 часа)
План лекции
- Конструкторские и вспомогательные библиотеки КОМПАС. Специальные приложения.
- Модуль проектирования спецификаций. Сервисные функции решения вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства. КОМПАС-Менеджер, его функции и возможности.
Базы данных могут быть корпоративными (закрытыми) и общего пользования, которые составляются специализированными фирмами-разработчиками для коммерческих целей (например, электронный «Инженерный справочник» фирмы APPIUS).
Конструкторская библиотека КОМПАС содержит более 200 параметрических изображений различных типовых машиностроительных элементов — болтов, винтов, гаек, заклепок и другого крепежа, подшипников, профилей, конструктивных мест, элементов соединений трубопроводов, манжет и т.д.
Предусмотрена возможность создания и вставки в графический документ произвольного пакета стандартных крепежных изделий (например, шпилька – шайба — гайка). При вставке изображения пакета в чертеж длина стержня крепежного элемента подбирается автоматически из стандартного ряда. Возможна также отрисовка отверстий под крепеж. Библиотека содержит готовые наборы крепежных изделий, возможно сохранение созданных пользователем наборов.
Выбор параметров из стандартного ряда значительно упрощает простановку элемента на чертеже и практически исключает ошибки конструктора. При простановке стандартного элемента в чертеж вносится дополнительная информация, необходимая для последующего формирования спецификации.
Библиотека существенно сокращает затраты времени конструктора при разработке сборочных и деталировочных машиностроительных чертежей и обеспечивает высокое качество документации.
Библиотека стандартных крепежных элементов содержит трехмерные параметрические модели стандартных крепежных элементов: болтов, винтов, гаек, шайб, шпилек, предназначенные для вставки в модели сборок КОМПАС-ЗD.
Вставленные в сборку библиотечные элементы легко редактируются, причем у большинства элементов можно изменить не только основные параметры (такие, как длина, диаметр и т.п.), но и номер стандарта. Например, винт с полукруглой головкой можно легко заменить винтом с цилиндрической головкой, не удаляя исходный элемент и не меняя точку привязки. Библиотека охватывает более шестидесяти ГОСТов.
КОМПАС-ЗD V8 позволяет создавать дополнительные программные модули (пользовательские библиотеки) и применять их во время работы над документами. Таким образом, стандартные возможности чертежно-графического редактора могут быть дополнены, например, библиотекой стандартных машиностроительных элементов.
Интегрированная система моделирования тел вращения КОМПАС-Shaft 3D является развитием библиотеки КОМПАС-Shaft 2D и функционирует в среде пакета трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-ЗD. Система предназначена для проектирования и построения трехмерных твердотельных моделей валов, втулок и цилиндрических прямозубых шестерен внутреннего и внешнего зацепления. Она обеспечивает построение цилиндрической и конической ступеней вала, а также ступеней типа «шестигранник» и «квадрат». Дополнительными элементами ступеней могут быть канавки различной формы (их формирование обеспечивает специальная Библиотека канавок для КОМПAC-3D, входящая в комплект поставки КОМПАС-Shaft 3D).
Система КОМПАС-Shaft 3D интегрирована с корпоративным справочником «Материалы и сортаменты» — из него можно выбрать материал проектируемой детали.
Модели, созданные при помощи библиотеки КОМПАС-Shaft 3D, могут быть затем отредактированы средствами КОМПАС-ЗD.
КОМПАС-Shaft 3D является неоценимым помощником при конструировании тел вращения и расчетах элементов механических передач, дает возможность наглядно представить спроектированную деталь и в десятки раз увеличивает скорость проектирования и выпуска конструкторской документации.
Модуль КОМПАС-Spring обеспечивает выполнение проектного или проверочного расчетов цилиндрических винтовых пружин растяжения и сжатия, а также тарельчатых пружин и пружин кручения. По результатам расчетов могут быть автоматически сформированы чертежи пружин, содержащие виды, технические требования, диаграммы деформаций или усилий.
Расчет выполняется при минимальном количестве исходных данных и гарантирует получение необходимых конструктору параметров пружины при ее минимальной массе.
В ходе расчета конструктор может варьировать параметры пружины для получения наилучшего результата; для каждого набора исходных данных определяется несколько вариантов пружин, максимально удовлетворяющих заданным условиям и критериям прочности. Результаты расчета могут быть сохранены для последующего выполнения построения или распечатаны.
Система проектирования пружин КОМПАС-Spring интегрирована с корпоративным справочником «Материалы и сортаменты» — из него можно выбрать материал проектируемой пружины.
При создании чертежа пружины возможен выбор типов зацепов, автоматическое образмеривание, автоматическое построение выносных видов, диаграмм деформации или усилий.
Как показывает практика пользователей, КОМПАС-Spring позволяет в 15-20 раз повысить скорость проектирования пружин и выпуска документации на них.
Библиотека электродвигателей содержит сведения об асинхронных электродвигателях переменного и постоянного тока и имеет 6 разделов:
— Асинхронные трехфазные двигатели переменного тока общего назначения,
— Асинхронные трехфазные двигатели переменного тока взрывозащищенные,
— Асинхронные однофазные двигатели переменного тока,
— Промышленные двигатели постоянного тока с независимым возбуждением,
— Шаговые двигатели различного применения,
— Универсальные коллекторные двигатели.
— Для каждой марки двигателя в Библиотеке имеются данные о:
— мощности,
— Синхронной частоте вращения вала,
— Реальной частоте вращения с учетом скольжения,
— Коэффициенте полезного действия,
— Массе,
— Диаметре выходного конца вала.
Даны сведения об исполнениях по степеням защиты, способу охлаждения, номинальным режимам работы, соотношениям вращающих моментов на валу и о климатических исполнениях. Приводятся краткие данные о предприятии-разработчике и производителях конкретных моделей электродвигателей. Библиотека снабжена системой поиска двигателей в базе данных.
После выбора в базе необходимой марки и типоразмера двигателя пользователь может автоматически получить его изображение на чертеже и передать соответствующую информацию в спецификацию. Изображение двигателя полностью соответствует габаритным и присоединительным размерам изделия, приводимым в каталогах фирм-производителей.
Специальный модуль Библиотеки — «Мастер подбора электродвигателя» — предназначен для укрупненного расчета параметров привода и выбора на их основе конкретной модели электродвигателя.
Библиотека редукторов содержит изображения и технические характеристики серийно выпускаемых редукторов общего и специального назначения, а также сведения о производителях и поставщиках.
В Библиотеке указаны технические характеристики редукторов: варианты передаточных отношений, номинальный крутящий момент на выходном валу в непрерывном режиме работы, номинальные радиальные нагрузки на входном и выходном валах, КПД, масса.
Кроме того, указаны значения номинальных моментов и нагрузок при тяжелых, средних, легких условиях работы, а также приведены параметры (размеры, конусность, число и модуль зубьев) входных и выходных валов редукторов в различных вариантах.
Можно подобрать редуктор по заданным параметрам (тип, передаточное отношение, номинальный момент), после чего пользователь может автоматически получить его изображение на чертеже и передать соответствующую информацию в спецификацию.
Все сведения о редукторах соответствуют данным официальных каталогов предприятий-изготовителей и фирм-поставщиков (сведения о них также имеются в Библиотеке).
Электронный справочник по подшипникам качения предназначен для всех отраслей промышленности. При его разработке использованы государственные стандарты на подшипники качения, а также данные справочников и фирменных (заводских) каталогов. Справочник полностью интегрирован с КОМПАС-График и содержит следующую информацию:
- · Данные по более чем 5000 типоразмерам стандартных подшипников 100 наиболее распространенных типов и исполнений.
- Характеристики и рекомендации по применению свыше 100 наиболее распространенных типоисполнений стандартных подшипников.
- Идентификацию российских подшипников по номеру знаков в соответствии с ГОСТ 3189.
- Возможность расчета реакций опор двухопорных валов, нагруженных в двух плоскостях в пяти сечениях радиальными силами и/или сосредоточенными изгибающими моментами.
- Посадки, точность и шероховатость сопряженных с подшипниками деталей в соответствии с ГОСТ 3325. При назначении посадок колец дополнительно учитывается вид нагружения колец.
- Словарь, в который включены более 500 понятий с необходимыми иллюстрациями, групп данных, список литературы (около 200 наименований), перечень ГОСТ и соответствующих им стандартов ISO, перечень фирм-производителей подшипников с характеристикой их продукции, а также основные сведения по уплотнениям и смазочным материалам.
Библиотека проектирования металлоконструкций предназначена для автоматизации проектирования стальных конструкций из стандартного профильного проката во всех областях их применения (промышленное строительство, технологические конструкции и т.д.).
Работа с Библиотекой полностью соответствует этапам традиционного проектирования металлоконструкций от геометрической схемы к рабочей документации.
Библиотека конструктивных элементов сварных швов предназначена для хранения графических фрагментов с переменным содержанием размерных надписей. Она содержит изображения конструктивных элементов сварных швов и связанные с ними файлы MS Excel, в которых хранятся значения переменных параметров. Графические фрагменты помещаются в активный документ КОМПАС-График с указанным пользователем содержанием размерных надписей.
Библиотека изображений сварных швов, предназначена для автоматизации оформления чертежей, содержащих изображения сварных соединений. Она позволяет автоматически формировать изображения катетов сварных швов, а также сварных соединений следующих типов:
стыкового, углового (таврового, нахлесточного), точечного.
Геометрические параметры изображений швов (длина штрихов, расстояние между штрихами и группами штрихов, тип линий и т.д.) настраиваются пользователем. При вставке в документ изображения конкретного шва можно выбрать его тип: заводской или монтажный, сплошной или прерывистый и указать, видимой или невидимой должна быть линия шва.
Средства разработки приложений КОМПАС-Мастер — это набор динамически подключаемых библиотек (DLL), которые можно использовать из любой стандартной системы программирования для Windows на языках C/C++, Delphi, Visual Basic.
Одной из самых важных задач, которые приходится решать при внедрении САПР на машиностроительных предприятиях, является организация совместной работы пользователей с электронными документами, их хранения и защиты от несанкционированных изменений.
КОМПАС-Менеджер является удобным средством организации работы с единой базой электронной документации на изделия, узлы и сборочные единицы в рабочих группах или конструкторских подразделениях, а также на локальных рабочих местах. Система поможет пользователям в решении следующих задач:
— хранение, обработка, сопровождение информации об изделиях;
— защита документации от несанкционированных изменений;
— быстрый поиск элементов состава изделий по обозначению, наименованию;
— унификация применяемых деталей;
— исключение существования документов-двойников;
— описание допускаемых замен в составах сборочных единиц;
— работа с исполнениями изделий;
— создание и проведение извещений;
— составление и вывод на печать отчетов различной формы.
КОМПАС-Менеджер можно использовать как на отдельном ПК, так и в локальной сети, что позволяет хранить документы проекта централизованно. Для удобной работы с конструкторской документацией поддерживаются режимы отображения элементов изделия в виде «дерева» сборочных единиц, иерархического или линейного списка, а также вспомогательный режим отображения «как в спецификации». Для каждого элемента, входящего в состав изделия, можно создавать несколько подчиненных документов.
КОМПАС-Менеджер хранит и обрабатывает разные типы документов — модели, чертежи и фрагменты КОМПАС, технологические процессы, растровые файлы, файлы моделей SolidWorks, документы MS Office. Для любого элемента изделия могут храниться и редактироваться атрибуты с дополнительной информацией (дата последнего изменения, масса детали и т.п.). Обеспечивается синхронизация данных в документе и атрибутов элемента изделия в КОМПАС-Менеджер.
Поддерживается работа с извещениями. Имеется возможность составлять извещения в соответствии с ГОСТ 2.503-90, хранить, распечатывать, проводить их. Сохраняя вместе с извещением все версии документов, в которых проводились изменения по данному извещению, можно зафиксировать «историю жизни» конструкторского документа и в любой момент получить доступ к его предыдущим версиям.
КОМПАС-Менеджер позволяет сформировать и вывести на печать спецификации и ведомости в форматах КОМПАС и MS Word. Встроенный «Дизайнер отчетов Fast Report» предоставляет пользователю возможность самостоятельно создавать и редактировать формы отчетов с учетом потребностей своего предприятия. Это могут быть, например, карточки изделий, материальные ведомости, ведомости покупных, отчеты о входимости детали и т.д. На уровне проектов отчет может быть сформирован с анализом всей базы по составу изделий.
КОМПАС-Менеджер предоставляет пользователям средства создания и хранения запросов, с помощью которых формируются выборки из существующей элементной базы по различным условиям. Конструктору доступны удобные средства поиска элементов состава изделия, копирования и переноса элементов между различными сборочными единицами, а также множество других сервисных функций.
КОМПАС-Менеджер является открытой системой. Для создания дополнительных модулей, расширяющих возможности системы, могут использоваться инструментальные средства разработки приложений.
Система проектирования спецификаций позволяет выпускать разнообразные спецификации, ведомости и прочие табличные документы.
Спецификация может быть ассоциативно связана со сборочным чертежом (одним или несколькими его листами) и трехмерной моделью сборки.
Возможна автоматическая передача данных из чертежа или модели в спецификацию или из спецификации в подключенные к ней документы. Из спецификации в чертеж передаются номера позиций компонентов сборки (стандартных изделий, деталей и т.д.). Из сборочного чертежа в спецификацию передаются номера зон, в которых расположено изображение соответствующих компонентов сборки. Из моделей деталей и сборочных единиц в спецификацию передаются наименование, обозначение, масса и другие данные.
Если в сборочный чертеж вставлены изображения стандартных элементов из прикладных библиотек, то информация о них передается в спецификацию.
Система проектирования спецификаций поддерживает заполнение разделов и подразделов и стандартную сортировку строк внутри них. Правила сортировки строк по умолчанию соответствуют стандарту; при необходимости они могут быть изменены пользователем.
Разнообразие параметров и настроек, в особенности применение пользовательских бланков, позволяет создавать не только спецификации в соответствии с ГОСТ. Механизмы модуля разработки спецификаций подходят для работы с различными ведомостями, перечнями, каталогами и списками: их строки можно нумеровать, сортировать, связывать с документами и графическими объектами и т.д.. Комбинируя различные настройки спецификации, можно создавать ведомости спецификаций, ведомости ссылочных документов, ведомости покупных изделий, таблицы соединений, листы регистрации изменений и прочие документы.
Большое число конструкторско-технологических задач требует классификации деталей и сборочных единиц по их геометрическим характеристикам. Классификатор ЕСКД представляет собой экспертную систему для быстрого и однозначного присвоения кода проектируемой детали.
Классификатор содержит уникальную базу данных векторных изображений — около 8000 эскизов машиностроительных деталей (классы с 71 по 75). Для назначения кода конструктору достаточно ответить на пять вопросов о геометрии детали и просмотреть предложенные эскизы. Имеется также режим нечеткого поиска эскиза по части геометрических признаков.
Назначенный код используется для обоснованного заимствования типовых конструкторско-технологических проектных решений.
Классификатор ЕСКД интегрирован с системой КОМПАС-График. Кроме того, он может эксплуатироваться как самостоятельное приложение или быть связан с любой САПР, поддерживающей работу с СОМ-серверами.
Рекомендуемая литература: [3, 4].
Контрольные задания для СРС.
- Пользовательская библиотека эскизов системы КОМПАС-ЗD.
- Пользовательская библиотека отверстий системы КОМПАС-ЗD.
- Библиотека моделей системы КОМПАС-ЗD.
4 Методические указания для выполнения лабораторных работ
Практическая работа № 1
Построение и оформление чертежа в двухмерном пространстве (4 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания
2. Создание и сохранение нового документа.
3. Вычерчивание контуров деталей.
4. Оформление чертежа.
Контрольные вопросы:
1. Как осуществляется запуск системы КОМПАС 3D?
2. Укажите способы создания нового документа в системе КОМПАС 3D.
3. Открытие существующего документа в системе КОМПАС 3D.
4. Для чего служит Диалог информации о документе в системе КОМПАС 3D?
5. Какие элементы управления содержит Диалог информации о документе?
Рекомендуемая литература [3, 4, 9]
Контрольные задания для СРС
1. Приемы работы с документами (создание, открытие, сохранение, закрытие документов).
2. Свойства документов. Шаблоны документов.
3. Приемы построения элементов изображения детали (выдается индивидуально каждому студенту).
Практическая работа № 2
Нанесение размеров на чертеж (4 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания.
2. Настройка начертания размера с помощью вкладок Панели свойств системы КОМПАС 3D.
3. Ввод (редактирование) текста размерной надписи системы КОМПАС 3D.
4. Нанесение размеров (линейный, размер дуги, высоты, диаметральный, радиальный размеры) с использованием меню «Инструменты-размеры» системы КОМПАС 3D.
Контрольные вопросы:
1. Для чего служит Компактная панель системы КОМПАС 3D?
2. Что содержат Инструментальные панели в системе КОМПАС 3D?
3. От чего зависит состав Компактной панели системы КОМПАС 3D?
4. Для чего предназначены команды, сгруппированные на Инструментальной панели Геометрия в системе КОМПАС 3D?
5. Какие команды сгруппированы на Инструментальной панели Размеры системы КОМПАС 3D?
Рекомендуемая литература [3, 4]
Контрольные задания для СРС
1. Общие сведения о размерах системы КОМПАС 3D.
2. Способы простановки размеров (линейный, размер дуги, высоты, диаметральный, радиальный размеры).
3. Команды простановки обозначений (шероховатость, линия выноска, клеймение, маркировки и т.д.) в системе КОМПАС 3D.
Практическая работа № 3
Простановка допусков и допусков формы и расположения поверхностей. (4 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания
2. Создание обозначения допуска формы и расположения поверхности по выданному индивидуальному заданию.
3. Формирование таблицы допуска формы и расположения поверхности в полуавтоматическом режиме по индивидуальному заданию.
4. Формирование таблицы допуска формы и расположения поверхности в ручном режиме по индивидуальному заданию.
Контрольные вопросы:
1. Какие команды содержит Инструментальная панель Обозначения системы КОМПАС 3D?
2. Как осуществляется формирование текста обозначения в системе КОМПАС 3D.
3. Какая команда позволяет создать обозначение шероховатости в системе КОМПАС 3D?
4. Сколько способов и какие существуют в системе КОМПАС 3D для формирования таблицы допуска формы и расположения поверхности?
5. Как осуществляется настройка умолчательных параметров обозначения базы в системе КОМПАС 3D?
Рекомендуемая литература [3, 4, 5]
Контрольные задания для СРС
1. Допуск формы.
2. Формирование таблицы допуска.
Практическая работа № 4
Общие принципы моделирования твердого тела (4 часа).
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания.
2. Составление алгоритма моделирования детали по выданному индивидуальному заданию.
3. Построение основания детали с помощью элемента выдавливания, элемента вращения и кинематического элемента по выданному индивидуальному заданию в системе КОМПАС 3D.
Контрольные вопросы:
1. Что называется эскизом и операцией в системе КОМПАС 3D при построении объемной модели?
2. Назовите базовые типы операций при создании объемных элементов в системе КОМПАС 3D.
3. В чем заключается процесс создания трехмерной модели?
4. Что называют основанием детали?
5. Для чего служит Дерево построения в системе КОМПАС 3D?
Рекомендуемая литература [3, 4]
Контрольные задания для СРС
1. Общие принципы моделирования.
2. Особенности интерфейса системы КОМПАС 3D.
3. Базовые приемы работы в системе КОМПАС 3D.
Практическая работа № 5
Приклеивание и вырезание дополнительных формообразующих элементов детали (4 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания.
2. Создание эскиза на плоской грани детали.
3. Проецирование в эскиз существующих объектов.
4. Приклеивание формообразующих элементов используя команды Приклеить выдавливанием, Приклеить вращением и Приклеить кинематически.
5. Выбор способа вырезания.
Контрольные вопросы:
1. Какие команды приклеивания используются при построении формообразующего элемента в системе КОМПАС 3D?
2. Какие требования предъявляются к эскизу приклеиваемого (вырезаемого) элемента?
3. Какие требования предъявляются к эскизу приклеиваемого (вырезаемого) элемента вращения?
4. Что используется при формировании кинематического элемента?
5. Создание формообразующего кинематического элемента.
Рекомендуемая литература [3, 4]
Контрольные задания для СРС
- Библиотека эскизов системы КОМПАС 3D. Подключение и использование библиотеки эскизов
2. Пользовательская библиотека отверстий системы КОМПАС 3D.
Практическая работа № 6
Построение дополнительных конструктивных элементов (4 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания.
2. Создание фаски и скругления при формировании конкретных деталей (индивидуальное задание) с помощью команд Фаска, Скругление системы КОМПАС 3D.
3. Создание круглого отверстия со сложным профилем при формировании конкретных деталей по индивидуальному заданию, используя библиотеку отверстий системы КОМПАС 3D.
4. Построение ребра жесткости детали по выданному индивидуальному заданию в системе КОМПАС 3D.
5. Построение в детали по выданному индивидуальному заданию изображения резьбы командой Операции – Условное изображение резьбы.
Контрольные вопросы:
1. Какая команда в системе КОМПАС 3D позволяет создать фаску на указанных ребрах детали?
2. Какие требования предъявляются к эскизу ребра жесткости в системе КОМПАС 3D?
3. С помощью какой команды в системе КОМПАС 3D можно создать круглое отверстие со сложным профилем?
4. Как осуществляется выбор формы отверстия и задание его размеров?
Рекомендуемая литература [3, 4]
Контрольные задания для СРС
1. Библиотека Моделей системы КОМПАС 3D. Особенности библиотечных моделей.
2. Вставка моделей из библиотеки в документ-сборку.
Практическая работа № 7
Построение массивов элементов в твердотельном моделировании (2 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания.
2. Создание массивов элементов детали, расположенных в узлах параллелограммной сетки (индивидуальное задание) с помощью команды Массив по сетке системы КОМПАС 3D.
3. Создание массивов элементов детали, расположенных в узлах концентрической сетки (индивидуальное задание) с помощью команды Массив по концентрической сетке системы КОМПАС 3D.
4. Создание массивов элементов детали, расположенных вдоль указанной кривой (индивидуальное задание) с помощью команды Массив вдоль кривой системы КОМПАС 3D.
5. Создание зеркальной копии выбранных элементов детали с помощью команды Зеркальная копия системы КОМПАС 3D.
Контрольные вопросы:
1. Какие существуют способы построения Массивов элементов в системе КОМПАС 3D?
2. Создание массива по концентрической сетке в системе КОМПАС 3D.
3. Для чего предназначена опция Геометрический массив в системе КОМПАС 3D?
4. Создание массива элементов вдоль кривой в системе КОМПАС 3D.
Рекомендуемая литература [3, 4]
Контрольные задания для СРС
1. Обмен информацией с другими системами.
2. Параметризация моделей.
Практическая работа № 8
Построение пространственных кривых (4 часа)
Порядок выполнения работы:
1. Выдача индивидуального задания.
2. Построение цилиндрической спирали с помощью команды Спираль цилиндрическая системы КОМПАС 3D.
3. Построение конической спирали с помощью команды Спираль коническая системы КОМПАС 3D.
4. Построение пространственного сплайна с помощью команды Сплайн системы КОМПАС 3D.
5. Построение пространственной ломаной с помощью команды Ломаная системы КОМПАС 3D.
Контрольные вопросы:
1. Общие приемы построения спирали в системе КОМПАС 3D.
2. Какие способы задания высоты спирали существуют в системе КОМПАС 3D?
3. Способ построения конической спирали в системе КОМПАС 3D.
4. Сплайн и ломаные в системе КОМПАС 3D. Общие приемы построения.
5. Какая команда в системе КОМПАС 3D, предназначена для построения пространственной ломаной?
Рекомендуемая литература [3, 4]
Контрольные задания для СРС
1. Общие приемы редактирования модели.
2. Геометрический калькулятор системы КОМПАС 3D.
5 Тематический план самостоятельной работы студента с преподавателем
Наименование темы СРСП |
Цель занятия |
Форма проведения занятия |
Содержание задания |
Рекомендуемая литература |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Тема 1.Знакомство со средой черчения системы КОМПАС- 3D
(4 часа) |
Изучить среду черчения |
Собеседование |
Изучить разделы руководства к системе КОМПАС- 3D |
[3, 4]
|
Тема 2. Базовые приемы работы в системе
(4 часа) |
Разобрать базовые приемы работы |
Собеседование |
Ответить на поставленные вопросы |
[3, 4] |
Тема 3. Геометрические объекты
(7 часов) |
Углубление знаний по данной теме |
Решение графических задач |
Определить индексы плоскостей |
[3, 4] |
Тема 4. Особенности работы с трехмерными моделями
(7 часов) |
Разобрать базовые приемы работы |
Собеседование |
Ответить на поставленные вопросы |
[3, 4] |
Тема 5. Параметрические свойства модели в системе Компас 3D
(4 часа) |
Углубление знаний по данной теме |
Собеседование |
Ответить на поставленные вопросы |
[3, 4] |
Тема 6. Параметрические свойства графических объектов в системе Компас 3D
(4 часа) |
Углубление знаний по данной теме |
Собеседование |
Ответить на поставленные вопросы |
[3, 4] |
Тема 7. Построение сборки в системе Компас 3D
(10 часов) |
Углубление знаний по данной теме |
Собеседование |
Ответить на поставленные вопросы |
[3, 4] |
Тема 8. Работа с библиотеками системы Компас 3D
(5 часов) |
Разобрать базовые приемы работы |
Собеседование |
Ответить на поставленные вопросы |
[3, 4] |
6 Материалы для контроля знаний студентов в период рубежного контроля и итоговой аттестации
6.1 Вопросы (тестовые задания) для самоконтроля
- Приемы работы с документами. Создание, открытие, сохранение, закрытие документов. Свойства документов. Шаблоны документов.
- Среда черчения и моделирования (типы документов. Какое расширение имени файла имеет каждый документ).
- Единицы измерения длины. Единицы измерения углов.
- Представление чисел. Система координат.
- Курсор и управление им.
- Способы задания параметров объектов.
- Фиксация и освобождение параметров объекта.
- Активизация параметров объектов.
- запоминание параметров объектов.
10. Автоматическое и ручное создание объектов.
11. Привязка.
12. Глобальная привязка.
13. Локальная привязка.
14. Клавиатурная привязка. Комбинации клавиш для включения привязок.
15. Использование, создание и управление локальной системой координат.
16. Использование слоев. Возможные состояния слоев. Создание и переключение между слоями. Управление слоями.
17. Общие сведения о геометрических объектах.
18. Какие существуют способы простановки точек, а также стилей для их оформления.
19. Назначение вспомогательных прямых. Какие существуют способы построения вспомогательных прямых.
20. Способы построения отрезков в системе Компас 3D V7.
21. Способы построения окружностей в системе Компас 3D V7.
22. Способы построения эллипса в системе Компас 3D V7.
23. Способы построения дуги в системе Компас 3D V7.
24. Способы построения многоугольников в системе Компас 3D V7.
25. Использование команды «Непрерывный ввод объектов».
26. Штриховка и способы ее нанесения.
27. Составные объекты. Контур. Эквидистанта кривой.
28. Кривая Безье, замкнутые и разомкнутые кривые. Редактирование положения точек.
29. Дерево построения при работе с деталью.
30. Создание файла модели. Система координат, плоскости проекций.
31. Ориентация модели.
32. Выбор и редактирование объектов в дереве построения.
33. Требования к эскизам элемента выдавливания. Формирование элемента выдавливания (направление, глубина, угол наклона).
34. Эскиз элемента вращения. Тип, направление, угол вращения.
35. Создание основания детали.
36. Создание эскиза основания.
37. Кинематический элемент. Требования к эскизам кинематического элемента.
38. Создание эскиза на плоской грани детали.
39. Приклеивание дополнительных элементов. Создание эскизов приклеивания для элементов выдавливания, вращения и кинематического элемента.
40. Вырезание элементов. Создание эскизов вырезания для элементов выдавливания, вращения и кинематического элемента.
41. Дополнительные конструктивные элементы (скругление, фаска). Способы построения фаски и скругления.
42. Ребро жесткости. Требование к эскизу ребра жесткости. Формирование ребра жесткости.
43. Тонкостенная оболочка. Тип построения тонкой стенки.
44. Команда «Уклон». Требования для построения уклона.
45. Отсечение части детали. Удаление части детали командами «Сечение плоскостью», «Сечение по эскизу».
46. Массивы элементов. Создание массива элементов с помощью команды «Массив по сетке».
47. Создание массива элементов с помощью команды «Геометрический массив».
48. Создание массива элементов с помощью команды «Массив по концентрической сетке».
49. Создание массива элементов с помощью команды «Массив вдоль кривой».
50. Зеркальный массив. Способы построения зеркального массива.
6.2 Экзаменационные билеты
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №1
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №2
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №3
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №4
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №5
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №6
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №7
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №8
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №9
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №10
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №11
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №12
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №13
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №14
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №15
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №16
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №17
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №18
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №19
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №20
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №21
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №22
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №23
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №24
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №25
|