3D-моделирование детали «Шарнир»

МАОУ «Сухинская СОШ» муниципальное образование

«Кабанский район» РБ

3D-моделирование детали «Шарнир»

Выполнил: Батаршин Сергей Андреевич, 9 класс МАОУ «Сухинская средне общеобразовательная школа»

Руководители: Кондратьев В.В., учитель информатики, Непомнящих А.М., учитель технологии МАОУ «Сухинская средняя общеобразовательная школа»

С. Сухая, 2023 г.

Паспорт проекта

3D-моделирование детали «Шарнир»

Автор

Батаршин Сергей, 9 класс

Руководитель проекта

Кондратьев Виктор Викторович

Непомнящих Андрей Михайлович

Актуальность

В настоящее время 3D моделирование необходимо во многих областях деятельности человека. Поэтому, специалисты с навыками работы в программах 3D моделирования, очень востребованы.

Основные понятия

3D-моделирование — это процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Цель

Изучение способов построения чертежей 3D моделей в программе КОМПАС - 3D.

Задачи проекта

1. Изучить возможности программы КОМПАС - 3D.

2. Научиться использовать возможности программы компас -3D.

3. Создать 3D модель «Шарнир».

4. Изготовить на 3Д принтере деталь «Шарнир».

Гипотеза

Построенная мною 3D модель «Шарнира» может быть применена при изготовлении детали.

Сроки реализации проекта

Подготовительный этап (сентябрь – декабрь 2023)

• Изучение основных характеристик возможностей программы КОМПАС -3D

Внедренческий этап (сентябрь 2023)

• Работа по созданию 3D модели «Шарнир» в программе КОМПАС -3D

Заключительный (ноябрь 2023)

• Обработка модели в слайсере WANHAO.

• Изготовление детали на 3Д принтере.

Программа КОМПАС - 3D.

Предмет исследования:

способы построения простейших деталей в программе КОМПАС - 3D

Практическая значимость

В работе приведена пошаговая инструкция для выполнению 3D модели «Шарнир». Она может быть использована в производстве.

Введение

Моделирование играет большую роль в жизни современного общества. Сегодня оно широко используется в сфере архитектурного дизайна, кинематографии, промышленности. 3D-моделирование позволяет создать прототип будущего продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги.

Благодаря появлению и популяризации 3D-печати 3D-моделирование стало очень востребовано. Каждый человек уже может распечатать нарисованный им самим или загруженный из интернета 3D-объект. Естественно, не все разбираются в 3D-программах и умеют моделировать объемные объекты. Отсюда и востребованность навыков моделирования выросла в разы.

В настоящее время, на предприятиях и заводах необходимы специалисты, которые могут выполнить построение 3D объекта. Трехмерные CAD-системы предоставляют большие возможности для выполнения проектов различной сложности. Так же позволяют повысить точность проектирования: становится проще отследить спорные моменты в конструкции.

КОМПАС-3D, как универсальная система трехмерного проектирования, находит своё применение при решении различных задач, в том числе и архитектурно-строительного и технологического проектирования. Наиболее широкое применение система получила в решении задач проектирования металлических конструкций - стальных сооружений, фасадных и купольных конструкций из алюминиевого профиля и т.п.

Задачи

1. Изучить возможности программы КОМПАС - 3D.

2. Научиться использовать возможности программы КОМПАС - 3D.

3. Создать 3D модель «Шарнир».

4. Изготовить на 3Д принтере «Шарнир».

Практическая значимость: В работе приведена пошаговая инструкция для выполнения 3D модели «Шарнир». Она может быть использована в производстве.

Глава 1.Теоретическая часть

1. Возможности и технические характеристики программы Компас 3D

Программа 3D моделирования должна быть максимально удобной и функциональной. Важно, чтобы получаемые эскизы выглядели как можно лучше и реалистичнее. В ходе процесса выбора подходящего софта важно уделять внимание следующим показателям:

• Стабильность работы программы, быстродействие (это сможет значительно сэкономить время, затрачиваемое на проект);

• Аппаратные и ресурсные требования – большинство таких программ крайне ресурсоемки и запустятся, и будут стабильно работать далеко не на всех компьютерах;

• Простота работы, удобство интерфейса, потому что это позволит значительно экономить время и силы, затраченные на проект;

• Реалистичность и привлекательный внешний вид готового эскиза.

Большинство качественных программ, имеющих широкий функционал и простой интерфейс, распространяются платно, что связано с коммерческим применением такого программного обеспечения. [1]

Технические характеристики программы КОМПАС 3D

1. Распространяется платно.

2. Операционные системы: Windows, Linux.

3. Поддерживает анимации.

4. Поддерживает все форматы.

5. Полный функционал.

В настоящее время это самая популярная программа для объемного моделирования, применяемая в коммерческих целях. Это связано с тем, что она обладает наиболее полным функционалом и удобным интерфейсом. Программа реализуется платно и стоит дорого, имеет множество вариантов лицензии – для коммерческого, личного, группового использования и т. д. Требовательна к аппаратным ресурсам, но имеется несколько вариантов, ориентированных на различные системы и ресурсы.

Плюсы:

1. Очень широкий функционал;

2. Удобный интерфейс;

3. Простая и быстрая работа;

4. Красивые и реалистичные эскизы на выходе.

Минусы:

1. Высокая цена как коммерческой, так и некоммерческой версии;

2. Высокие требования к аппаратным и системным ресурсам. [2]

1. Трехмерное проектирование в программе КОМПАС-3D

2.1 Классический процесс трехмерного параметрического проектирования

Система КОМПАС-3D позволяет реализовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования — от идеи к ассоциативной объемной модели, от модели к конструкторской документации.

Основные компоненты КОМПАС-3D — собственно система трехмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График и модуль проектирования спецификаций. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс и справочную систему.[4]

Компанией АСКОН разработаны различные приложения в области трехмерного моделирования, дополняющие функционал КОМПАС-3D эффективным инструментарием для решения специализированных инженерных задач. Модульность системы позволяет пользователю самому определить набор необходимых ему приложений, обеспечивающих только востребованную функциональность, за счет чего достигается оптимизация стоимости решения. [1]

Система КОМПАС-3D 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. [5]

2.2 Ключевая особенность КОМПАС-3D

Ключевой особенностью КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН.

Базовый функционал системы включает в себя:

• развитый инструментарий трехмерного моделирования;

• средства работы над проектами, включающими несколько тысяч под сборок, деталей и стандартных изделий;

• функционал моделирования деталей из листового материала — команды создания листового тела, сгибов, отверстий, жалюзи, буртиков, штамповок и вырезов в листовом теле, замыкания углов и т.д., а также выполнения развертки полученного листового тела (в том числе формирования ассоциативного чертежа развертки);

• специальные возможности, облегчающие построение литейных форм — литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки);

• средства создания поверхностей;

• инструменты создания пользовательских параметрических библиотек типовых элементов;

• возможность получения конструкторской и технологической документации: встроенная система КОМПАС-График позволяет выпускать чертежи, спецификации, схемы, таблицы, текстовые документы;

• возможность простановки размеров и обозначений в трехмерных моделях (поддержка стандарта ГОСТ 2.052–2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия»);

• поддержку стандарта Unicode;

• средства интеграции с различными CAD/CAM/CAE системами;

• средства защиты пользовательских данных, интеллектуальной собственности и сведений, составляющих коммерческую и государственную тайну (реализовано отдельным программным модулем КОМПАС-Защита).

• Простой интуитивно понятный интерфейс, мощная справочная система и встроенное интерактивное обучающее руководство «Азбука КОМПАС» позволяют освоить работу с системой в кратчайшие сроки и без усилий. [5]

2.3 Универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График

Актуальная версия: V20

Производитель: АСКОН

Входит в состав: КОМПАС-3D

ОС: Windows XP SP2 Professional, Windows XP SP2 Professional x64, Windows Vista Business, Windows Vista Business x64, Windows Vista Ultimate, Windows Vista Ultimate x64

Для автоматизации разработки и выпуска конструкторской документации АСКОН предлагает универсальную систему автоматизированного проектирования КОМПАС-График, позволяющую в скоростном режиме выпускать чертежи изделий, схемы, спецификации, различные текстовые документы, таблицы, инструкции и прочие документы. [1]

Гибкость настройки системы и большое количество прикладных библиотек и приложений для КОМПАС-График позволяют закрыть практически все задачи пользователя, связанные с выпуском технической документации.

Система 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-3D модуль работы с чертежами и эскизами, так и в качестве самостоятельного продукта, полностью закрывающего задачи 2D-проектирования и выпуска документации. [3]

Система изначально ориентирована на полную поддержку стандартов ЕСКД. При этом она обладает возможностью гибкой настройки на стандарты предприятия. Средства импорта/экспорта графических документов (КОМПАС-График поддерживает форматы DXF, DWG, IGES, Edrawings) позволяют организовать обмен данными со смежниками и заказчиками, использующими любые чертежно-графические системы. Весь функционал КОМПАС-График подчинен целям скоростного создания высококачественных чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок, технических условий, инструкций и прочих документов. [6]

2.4 Трехмерное проектирование в КОМПАС-3D

Возможностей двумерного проектирования не всегда бывает достаточно для решения поставленных задач. Двумерная графика удобна при проектировании деталей простой конфигурации, однако при проектировании деталей сложной конфигурации без трехмерной визуализации не обойтись.

К услугам пользователя:

• продуманный и удобный интерфейс, делающий работу конструктора быстрой и приносящей удовольствие:

• многолистовые чертежи, 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. [4]

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. [1]

Глава 2. Практическая часть

Для построения 3D модели был выбран «Шарнир». Это связано со спецификой нашего региона. Эти детали используется как детали для хозяйственных и бытовых нужд. Мы разработали модель данной детали в КОМПАС 3D. С помощью 3Д принтера изготовили деталь из пластика. Она готова к применению.

Выполнение построения

1. Для начала выполнения построений необходимо задать ориентацию. Выбрать удобную для работы систему координат.

2. Для построения первого эскиза указываем плоскость XY.

3. В первом эскизе при построении 3D- модели был начерчен контур детали вида сбоку. И выполнили операцию выдавливание на нужную ширину.

4. При дальнейшем построении пользуемся инструментами выдавливания и вырезания.

5. Выполняем необходимы фаски и скругления.

6. Готовую модель переносим в слайсер WANHAO.

7. Выставляем необходимые настройки качества печати.

8. Распечатываем деталь

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Заключение

Трехмерная графика уже сейчас занимает важную нишу, и в дальнейшем будет ее большее развитие и внедрение во многих областях деятельности человека. Во многих профессиях необходима детальная визуализация объектов. Трёхмерная графика позволяет, создать предметы для более реального изображения, для более яркого представления реального мира, изображения предметов, объектов, которые максимально будут соответствовать реальным.

Поставленная цель проекта – достигнута.

Мною были рассмотрены возможности программы КОМПАС - 3D. Я научилась выполнять построение простейших геометрических объектов. Полученные навыки применила при построении 3D чертежа модели «Молоток для угольной дробилки»

В ходе работы выполнено построение 3D чертежа модели «Молоток для угольной дробилки». Он был проверен и запушен в производство. На его основе ЧПУ станок вырезал модель детали «Молоток для угольной дробилки». Была осуществлена отливка детали «Молоток для угольной дробилки».

Гипотеза проекта подтверждена. Отливка «Молоток для угольной дробилки» выполнена без брака.

Список литературы

1. КОМПАС-3D V17. Основы 3D-проектирования. Часть 1. [электронный ресурс]. Режим доступа https://3dtoday.ru/blogs/kompas-3d/kompas3d-v17-the-basics-of-3d-design-part-1-/

2. Сиддикви Д. 20 бесплатных программ для 3D-моделирования. [электронный ресурс]. Режим доступа https://freelance.today/poleznoe/20-besplatnyh-programm-dlya-3d-modelirovaniya.html

3. Самоучитель (учебник) КОМПАС-3D v16 [электронный ресурс]. Режим доступа https://autocad-lessons.ru/samouchitel-kompas-3d-v16/

4. Интерактивный самоучитель Компас 3D [электронный ресурс]. Режим доступа https://archicad-autocad.com/samouchitel-kompas-3d/interaktivniy-samouchitel-kompas-3d.html

5. 3. Третьяк Т.М., Фарафонов А.А. Пространственное моделирование и проектирование в программной среде КОМПАС 3D LT. – М.: Солон-Пресс,2004.

6. Герасимов А.А. Самоучитель КОМПАС-3D V9. Трехмерное проектирование. – СПб: БХВ-Петербург, 2008. – 400 с.

Приложение 1

Готовая деталь «Шарнир»

11