MODELAREA REPERELOR SOLIDE Introducere In mediul virtual, solidele sunt de cele mai multe ori reziltatul modelarii tridimensionale parametrice si se pot obtine prin doua modalitati: prin utilizarea modelarii clasice plecand de la schite plane sau prin utilizarea operatiilor de modelare caracteristice lucrului cu suprafete, fie prin unirea suprafetelor ce inchid un volum, fie prin aplicarea unei grosimi acestor suprafete. In general, cele mai multe din aplicatiile software CAD folosesc pentru modelarea reperelor solide cu prima metoda, trei tipuri de operatii: Operatia de extrudare a unui profil intr-o directie data si pe o distanta specificata de utilizator. Rezultatul obtinut este un corp prismatic (in general piese obtinute prin frezare). In aplicatia NX7.5 aceasta operatie este numita Extrude. In alte soft-uri similare aceasta operatie se numeste Pad/Pocket (Catia) sau Protrusion/Cutout (Solid Edge). Operatia de revolutie a unui profil dupa o axa si un unghi de parcurgere stabilite de utilizator. Rezultatul obtinut este un corp de solid de revolutie (in general piese obtinute prin strunjire). In aplicatia NX7.5 aceasta operatie este numita Revolve. In alte soft-uri similare aceasta operatie se numeste Shaft/Groove (Catia) sau Revolve protrusion/cutout (Solid Edge). Operatia de maturare/tragere a unui profil dupa o traiectorie stabilita de utilizator. Rezultatul obtinut este un corp de solid cu forme mai complexa dar regulate. In aplicatia NX7.5 aceasta operatie este numita Sweep along Guide. In alte soft-uri similare aceasta operatie se numeste Rib/Slot (Catia). Procesul de modelare presupune, de cele mei multe ori, adaugarea sau scoaterea de material din cel existent deja, in functie de modalitatea aleasa pentru modelare. Operatiile de scoatere sau adaugare de material intre solide poarta numele de operatii boolean si se aleg ca obtiuni in interiorul ferestrei comenzilor respective sau se definesc prin operatia in sine. Aplicatiile software mai complexe (NX, Catia) permit lucrul cu oricat de multe corpuri solide in acelasi fisier, pe cand altele (Solid Works, Inventor, Pro/Engineering) sunt limitate doar la un singur reper intr-un singur fisier. Realizarea reperelor solide prin operaţia de extrudare Extrudarea este operatia prin care un profil este ridicat in lungul unei traiectorii liniare pe o distanta stabilita de utilizator, intre doua limite, una inferioara si una superioara. Desi cel mai uzual profil este o schita, aceasta poate fi alcatuita dintr-o combinatie de curbe explicite, 1
curbe din schite, muchii sau fete. Daca profilul este inchis se va obtine un reper solid, daca acesta este deschis, programul va genera o suprafata. Comanda Extrude poate fi accesata fie din butonul din toolbar-ul Feature sau din meniul Insert, Design Feature, Extrude sau prin apasarea tastei X. Fereastra de dialog are mai mlute zone, unele fiind ascunse implicit. Mai jos sunt prezentate aceste zone in ordinea in care acestea apar in fereastra de dialog. Limita superioara Corp solid Limita inferioara Profil inchis Directive de extrudare Section Primul pas in realizarea oricarui reper solid este alegerea profilului curbelor ce vor fi extrudate. Acest profil poate fi orice combinatie de curbe explicite, schite, curbe din schite, muchii sau fete. De fiecare data NX ne pune la dispozitie toolbar-ul Selection Intent pentru a ne facilita modalitatea de alegere a curbelor. Daca utilizatorul are deja o strategie referitoare la maniera de constructie a reperului, poate realiza profilul respectiv chiar in interiorul operatie de extrudare prin selectarea iconitei verzi din dreapta textului *Select Curve (0). Direction In aceasta zona se defineste directia de extrudare (constructie) a solidului sub forma unui vector. Este o etapa peste care se poate trece doar in conditiile in care sistemul ghiceste directia in care noi dorim sa construim noul solid. Daca dorim o alta directie se poate alege un vector din lista pusa la dispozitie de sistem. Daca metoda propusa de sistem nu este in conformitate cu necesitatea utilizatorului, se poate alege din lista desfasurabila un vector definit explicit. Butonul Reverse Direction schimba sensul vectorului ales. Limits Acesta sectiune se refera la definirea limitelor de extrudare. De fiecare data sistemul va afisa doua astfel de limite, una de inceput, reprezentata pe modelul grafic cu o mica sfera de 2
culoare albastra si o limita de sfarsit, reprezentata pe modelul grafic cu o moca sageata de culoare albastra. In conditiile utilizarii optiunii Value, sistemul va afisa valoarea distantei pe care o putem modifica fie prin tastarea unei valori diferite fie prin tragerea cu mausul a unuia dintre cele doua elemente grafice prezentate mai sus. Daca nu se pot determina in mod facil anumite valori, sietmul pune la dispozitia utilizatorului urmatoare evariante de optiuni: Symetric Value, valoarea simetrica in ambele directii fata de planul de referinta al profilului Until Next, sistemul va considera ca limita urmatoare este fata pe care o va intalni prima data pe directia de extrudare Until Selected, limita va fi data de o fata sau suprafata pe care sistemul va solocita sa o alegem. Suprafata selectata trebuie sa acopere complet profilul extrudarii, in caz contrar se utilizeaza urmatoarea optiune Until Extended, se utilizeaza atunci cand suprafata limita este prea mica si sistemul nu permite operatia. Optiunea este similara celei anterior prezentate. Through All, limita va fi data se ultima fata a corpului, pe directia de extrudare. Boolean Aceasta operatie se realizeaza impreuna cu solidul nou creat, in functie de corpurile care exista deja in model. Intr-un fisier NX putem avea o combinatie de oricate solide, operatiile boolean realizandu-se atat separat cat si in interiorul functiei Extrude. Aceste operatii sunt prezentate mai jos: unite subtract intersect None, nu efectuiaza nici o operatie asupra modelului, corpul nou creat neavand nici o legatura cu celelalte deja existante Unite, noul corp se va uni cu cel existent. Daca exista mai multe corpuri deja existente, sistemul va solicita sa fie ales unul dintre ele. Dupa aplicarea acestei optiuni, noul ansamblu se va comporta ca o singura entitate. Subtract, corpul creat va fi scos, extras din volumul corpului deja existent. Daca exista mai multe corpuri deja existente, sistemul va solicita sa fie ales unul dintre ele. Intersect, sistemul va retine doar zona comuna, de intersectie, intre cele doua corpuri modelate. 3
Draft Aceasta zona este utilizata pentru obtinerea de extrudari cu peretii inclinati, direct din comanta Extrude. Aceasta optiune contine variantele de inclinatie cu privire la locul de unde incepe inclinatia si unghiul acesteia fata de directia de extrudare. Astfel, sunt mai multe tipuri de inclinatie: from start limit from section asymmetric angle from section symmetric angle from section matched ends From Start Limit, inclinatia fetelor incepe de la limita inferioara (Start Limit) From Section, inclinatia incepe de profilul sectiunii indiferent unde se afla aceasta From Section Asymmetric Angle, inclinatia pleaca de la sectiune, insa este diferita pe cele doua directii (Start Limit End Limit). Sistemul va permite introducerea a doua valori pentru cele doua directii de extrudare (Front Angle si Back Angle) From Section Symmetric Angle, procedura este similara celei anterioare inca unghiul este acelasi pentru ambele directii From Section Matched Ends, unde unghiul specificat are valoarea implicita in campul Angle doar pentru una din directii, cealalta directie va avea un unghi de inclinatie dat de conditia ca cele doua profile rezultate sa fie identice. Offset In aceasta zona, sistemul va decala, in prima instanta, profilul ales pentru extrudare. Daca profilul este reprezentat de un contur deschis, atunci sistemul va realiza o suprafata intinsa pe distanta stabilita de utilizator. Introducerea valorilor de decalare se poate realiza fie din fereastra grafica, tragand de sageata colorata in galben, fie prin tastarea acestora in 4
campurile caracteristice din casuta de dialog. Odata cu alegerea uneia dintre optiunile zonei Offset, sistemul va realiza o grosime a acestei suprafete dupa cum urmeaza: decalare two-sided cu End negativ decalare two-sided cu End pozitiv decalare Symmetric Two-Sided decalarea se poate realiza pe doua directii, prin introducerea unei valori de inceput si una de sfarsit (Start/End). Aceste valori pot avea atat valori pozitive cat si valori negative Symmetric decalarea va capata aceeasi valore pentru ambele limite Daca profilul este reprezentat de un contur inchis, atunci sistemul va realiza un volum tras pe distanta stabilita de utilizator. Introducerea valorilor de decalare se poate realiza ca mai sus. Optiunile zonei Offset sunt aceleasi cu exceptia faptului ca sistemul activeaza o situatie suplimentara Single-Sided prin care decalarea se aplica pe o dingura parte a profilului si poate fi pozitiv sau negative. Ambele optiuni descrise mai sus raman accesibile si in cazul unui profil inchis. Settings In aceasta zona se poate specifica tipul corpului pe care sistemul il genereaza precum si toleranta operatiei de realizat. Daca se alege din lista Body Type optiunea Sheet, sistemul va genera o suprafata, indiferent daca profilul selectat este inchis sau deschis. Preview Aici este permisa previzualizarea reperului realizat in urma operatiei de extrudare. Pentru aceasta trebuie bifata optiunea Show Result. Sistemul va reprezenta reperul ca si cum operatia este deja realizata. Pentru revenirea la optiunea de baza Extrude si pentru eventuale modificari se apasa butonul Undo Rezult. Daca rezultatul optiunii Extrude este cel de care utilizatorul are nevoie, se apasa OK sau Apply in cazul in care urmeaza si alte constructii utilizand aceasta functie. Operatia Extrude este introdusa dupa finalizare, in istoricul de constructie al piesei din Part Navigator ca operatie de modelare, aceasta putindu-se edite de oricate ori este necesar. 5
Realizarea reperelor solide prin operaţia de revoluţie In sistemul NX pentru a realiza o operatie de rotatie a unui profil, schite, fete sau muchii, in jurul unei axe specificate, se utilizeaza comanda Revolve. Pentru realizarea aceste operatii se acceseaza meniul Insert, Design Feature, Revolve sau se activeaza butonul corespunzator din toolbar-ul Feature. Aceasta functie este destul de asemenetoare cu operatia precedenta Extrude, numai ca tragerea profilului selectat se face pe o traiectorie circulara. Pentru realizarea acestei comenzi trebuie avute in vedere urmatoarele elemente: Section Reprezinta o combinatie de curbe explicite, schite, curbe din schite, muchii sau fete ce vor putea fi rotite pentru a realiza un reper solid de revolutie. Ca si operatia Extrude, in timpul selectiei se activeaza in mod automat Selection Intent. Dupa selectarea sau realizarea profilului dorit, avansarea la urmatorul pas al operatiei se poate face si prin apasarea scroll-ului (rotitei mausului) Axis (cu cele 2 axe) Directia dupa care se realizeaza rotatia este data de vectorul ales de utilizator utilizand Specify Vector. Metoda implicita a sistemului alege automat un vector in functie de profilul selectat. Daca aceasta metoda nu corespunde necesitatilor utilizatorului, se poate alege din lista desfasurabila una din optiunile disponibile sau se poate utiliza comanda Vector Constructor. Originea axei de revolutie poate fi aleaza direct de utilizator sau poate fi specificat prin utilizarea Point Constructor sau poate fi lasat Inffered Point-ul dat de catre sistem. Daca se alege axa de revolutie o axa de referinta, o curba sau muchie, nu mai este nevoie de specificarea unui punct de origine, intrucat axa de revolutie este complet definita prin pozitia spatiala a respectivului element. Metoda selectarii directiei si a originii axei se utilizeaza atunci cand nu exista un element fizic care sa materializeze axa de revolutie si se alege una din directiile generale ale sistemului WCS de referinta. Atunci cand se selecteaza directia sistemul afiseaza o entitate numita OrinetXpress, sub forma unui sistem de axe paralel cu sistemul de referinta. Directia 6
de revolutie poate fi specificata mai rapd prin selectarea unei directii din aceasta triada. In acest caz mai este nevoie de selectarea unui punct. Limits Limitele unghiurilor de incepus si de sfarsit ale revolutiei se specifica odata cu atingerea aceastei etape. Implicit aceastea sunt de 0, respectiv 360 (o revolutie completa). De asemenea, ca si la operatia Extrude, limitele pot fi specificate si prin elemente selectabile sau prin tragerea sagetilor din zona grafica. Boolean are aceleasi functii ca si operatia Extrude Offset Ca si la operatie Extrude, permite decalarea profilului inainte de realizarea revolutiei propriu-zise. Spre deosebire de operatia mentionata anterior, aici exista doar o singura optiune, Two-Sided, valorile distantelor de inceput si de sfarsit pot fi indroduse in campurile corespunzatoare sau de pe modelul grafic, tragand de sageata, respectiv sfera) Settings are aceleasi functii ca si operatia Extrude Preview are aceleasi functii ca si operatia Extrude Crearea reperelor solide prin deplasarea unui profil de-a lungul unei traiectorii Comanda Sweep along Guide permite realizarea de corpuri solide prin extrudarea unui profil obtinut din curbe, schite, fete sau muchii ale unei fete, de-a lungul unui ghid (traiectorie) alcatuit de asemenea din curbe, schite, fete sau muchii ale unei fete. Pentru realizarea aceste operatii se acceseaza meniul Insert, Sweep, Sweep along Guide sau se activeaza butonul corespunzator din toolbar-ul Feature. De obicei aceasta operatie este ascunsa in toolbar-ul Feature, insa pentru aparatia acestuia se utilizeaza Add or Remove Buttons. Pentru realizarea acestei comenzi trebuie avute in vedere urmatoarele elemente: Section Aici sunt selectate curbele profilului ce urmeaza a fi extrudat. Pentru a se trece la pasul urmator se apasa scroll-ul mousului sau se executa clic pe urmatoarea regiune. 7
Guide In aceasta zona se selecteaza traiectoria sau ghidul de-a lungul caruia sistemul va construi operatia de extrudare. Ca si la operatia Extrude, in timpul fazei de selectie este activat Section Intent. Boolean are aceleasi functii ca si operatia Extrude Offsets are aceleasi functii ca si operatia Extrude Settings Aceasta zona are aceleasi functii ca si operatia Extrude, insa apar in plus coua tipuri de tolerante: Chaining si Distance. Acestea reprezinta distanta maxima admisa pentru lantul de abateri a curbelor, respectiv distanta maxima intre geometria de intrare si corpul rezultat in urma efectuarii operatiei.. In cazul acestei operatii de constructie, se poate utiliza un singur profil si o singura traiectorie. Daca este necesar un control mai bun asupra interpolarii, scalarii sau orientarii, se utilizeaza comanda Swept. Pentru a accesa aceasta operatie utilizam meniul Insert, Sweep, Swept. O particularizare a comenzii Sweep along Guide este aceea ca se pot extruda profile de-a lungul unei traiectorii ce poate contine colturi, de asemenea aceste profile pot fi si deschise nu doar inchise. Opţiuni de selecţie Selection Intent De fiecare data cand sistemul cere selctia unor curbe sau suprafete, acesta va afisa o zona specifica in partea de sus a ferestrei grafice, langa filtrele de selectie, denumita Selection Intent. In cazul operatiei Extrude, se selecteaza de obicei curbe, sistemul afisand doar regulile necesare selectarii acestora. Avantajele utilizarii Selection Intent sunt: selectia curbelor necesita mai putin pasi si se executa mai rapid, se pot selecta doar anumite curbe dintr-un profil, se poate determina in ce directie sau pana unde sa se desfasoare selectia in cazul intersectiilor mai multor curbe in acelasi punct. 8
Optiunile pe care Selection Intent le pune la dispozitia utilizatorilor sistemului NX sunt: Single Curve permite selectarea individuala a uneia sau mai multor curbe fara a aplica vreo regula; Connected Curves permite selectarea unui lant de curbe sau muchii ce au capete comune / puncte de capat comune. Aceasta regula nu mareste sau micsoreaza lantul daca sunt adaugate curbe dupa o editare a modelului; Tangent Curves permite selectarea unui lant de curbe sau muchii continue in tangenta. Curbele neasiciative care nu mai sunt tangente dupa editarea ulterioara a modelului nu sunt inlaturate; Face Edges selecteaza toate muchiile unei fete selectate; Sheet Edges selecteaza muchiile suprafetei selectate; Feature Curves colecteaza toate curbele rezultate in urma unei operatii ce produce corbe, cum ar fi schitele; Region Boundaries selectarea unui profil ce este cuprins intr-o zona folosind un singur clic al mausului; Infer Curves utilizeaza metoda implicita in functie de tipul obiectului selectat. De exemplu, in cadrul operatiei Extrude, la selectarea unei curbe, implicit se va utiliza Feature Curve, daca este selectata o muchie, optiunea se schimba si devine Single Curve. Pentru modificarea selectorilor curbelor, se acceseaza sageata meniului desfasurator din imediata apropiere a liste Selection Intent si adauga un plus de functionalitate selectie de curbe. Stop at Intersection este un buton de tip activ/inactiv ce produce oprirea selectiei la intersectia curbelor profilului. In acest mod se pot selecta doar segmente ale unei curbe date de intersectia acesteia cu an alt element. Follow fillet selectia va urma curbele ce sunt cintinue in tangenta, indiferent daca pentru a asigura tangenta este nevoie de divizarea curbelor. Selectia se va opri atunci cand tangenta dispare. Chain witin Feature limiteaza selectia curbelor doar la cele ce apartin operatiei parinte de care apartine curba selectata. 9