———曲面建模
gaoch
内容提要:
● SolidWorks 曲线
● SolidWorks 曲面特征
● SolidWorks 曲面分析
● SolidWorks 常用面的建摸方法
● SolidWorks 综合运用
SolidWorks 曲线:
分割线:将实体(草图、实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线)投影到
曲面或平面。并将所选的面分割为多个分离的面,从而允许您选取每一个面。
命令:插入——曲线——分割线
几个选项的介绍:
投影:将草图投影到曲面上,并将所选的面分割。
轮廓:在一个圆柱形零件上生成一条分割线。并将所选的面分割。(曲面外形的
分模常用的方法)
交叉:以交叉实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线分割面。(简单的说是
所选面与其他曲面或者平面的交线来分割所选面)
其他选项含义:
分割所有:分割穿越曲面上的所有可能区域。
自然:分割遵循曲面的形状。
线性:分割遵循线性方向。
投影曲线:从草图投影到模型面或曲面上,或从相交的基准面上绘制的线条。
几个选项的介绍:
草图到面:在基准面中绘制的草
图曲线投影到
试题
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的某一个面上,
从而生成一条 3D 曲线。
草图到草图:在相交的两个基准面上
分别绘制草图,两个草图各自沿垂直方
向投影在空间中相交生成一条 3D 曲
线。(比如做拉伸弹簧的常有这一步骤
来做扫描路径)
组合曲线:通过将曲线、草图几何和模型边线组合为一条单一曲线来生成组合
曲线。使用该曲线作为生成放样或扫描的引导曲线。
注意:生成组合曲线的个段线(曲线、草图几何、模型边线)必须互相连接
通过 XYZ 点的曲线:通过 X、Y 和 Z 座标列中的单元格里点座标生成的样
条曲线。(操作不做详细介绍)
通过参考点的样条曲线:利用定义的点或已存在的端点作为曲线型值点而生
成的样条曲线。
螺旋线\涡状线:通过草图上的一个圆来绘制。
样条曲线:主要讲解套和样条曲线和样条曲线的控制。
套和样条曲线:将多个草图实体转化成单一样条曲线。(扫描的路径和引导线,
放样的引导线都需要单一的曲线),下面是两个直线段和一个圆弧段套和成单一
的样条曲线,当然套和后的样条曲线并非和之前的两个直线段和一个圆弧段一模
一样,有个偏差,由公差控制,用户可以自行调整。
样条曲线的控制:调整的时候最好显示曲率梳,曲率梳的理想状态是没有折
点,所以我们要做到尽量的光滑。
绘制:样条曲线由型值点控制,通过绘制型值点绘制,完全定义需要对各型值
点坐标的定义(当然还有各型值点的切线方向可以调整)
曲率梳:可以了解曲线连接的情况,评定曲线的质量。(操作方法:选中样条
曲线,右击,选择显示曲率检查)
调整:可以通过型值点的调整和控制多边形来调整(一般采用这个方法),下图
是用多边形来控制。
交叉曲线:简单的说就是面与面或者面与实体的交线。操作步骤:工具——草
图绘制工具——交叉曲线。(先选基准面,再点击交叉曲线生成的是 2D 草图;
先点击交叉曲线,再选基准面生成的是 3D 草图。这点相同于异性向导孔)
面部曲线:可以从面或者曲面中提取 ISO 参数(UV)曲线。应用这一功能,
可以为输入的曲面提取曲线,然后使用面部曲线进行局部清理。操作步骤:工具
——草图绘制工具——面部曲线。(曲线条数又用户自行控制,通过界面上的修
改)
SolidWorks 曲面特征
拉伸、旋转、扫描、放样曲面和实体特征的理解一样,对于前面两种不做特别介
绍。
拉伸曲面 旋转曲
扫描曲面:通过沿着一条路径移动轮廓(截面)来生成曲面。
遵循的规则:
1. 轮廓可以是闭环的也可以是开环的。
2. 路径可以为开环或闭环。
3. 路径可以是一张草图、一条曲线或一组模型边线中包含的一组草图曲线。
4. 路径的起点必须位于轮廓的基准面上。
5. 不论是截面、路径或所形成的实体,都不能出现自相交叉的情况。
进一步的理解:
路径控制扫描的方向,引导线控制扫描过程中各截面的形状和尺寸。(也就
是说曲面的截面在扫描过程中形状随引导线的变化而变化)
扫描过程中各截面的形状和尺寸参考轮廓(启始截面),也就是说扫描过程
中各截面和轮廓(启始截面)相同或者相似。比如轮廓(启始截面)是个圆,在
扫描过程中各截面都是圆,不会变成椭圆或者其他形状(可能 06 版本有特殊情
况出现)。
穿透与重合
用数学的“子集”概念来表示:如右图
穿透一定重合,重合不一定穿透。
重合:一个基准面的垂直投影方向上的完全重叠。
穿透:三个基准面的垂直投影方向上的完全重叠。
放样曲面:通过在轮廓之间进行过渡从而生成曲面。
注意点:
1. 每个轮廓截面建立的基准面不一定要平行。
2. 可在单一 3D 草图内生成所有剖面和引导线草图。
3. 放样时候接头的控制(放样曲面界面里面,选择轮廓,出现预览后,右击
绘图区域,选择显示所有接头,可以看到接头),接头对放样曲面的外形影
响非常大,是放样中特别要注意的地方。
无引导线
有引导线
接头对放样曲面的外形影响:
平面区域:由一个 2D 草图或者由零件上的一个封闭环(必须在同一个平面上)
生成一个有限边界组成的平面表面。
等距曲面:又可以称为复制曲面,等距一个曲面从而生成新的曲面。可以零距
离等距。
延伸曲面:可以通过选择一条边线、多条边线,或一个面来延伸曲面。
延伸类型:
同一曲面:沿曲面的几何体延伸曲面。
线性:沿边线相切于原有曲面来延伸曲面。
裁剪曲面:
删除面:
替换面:
填充曲面:需要注意边界条件,和辅助面的边界与相邻面的过度情况。
填充界面还有个约束的选项,可以选择约束线或者约束点来作为约束,可以
控制填充面内部的形状或者走势。
边界曲面:个人理解是它的走势和放样一样,可以理解为两个方向上的放样。
任意多边形:也就是一般常说的自由曲面,现在只能处理四个边界的曲面,灵
活方便的改变曲面的形状和边界的约束条件。
SolidWorks :曲面分析
曲面分析也不多说,简单介绍下 G0、G1、G2,和斑马分析。这个分析在技
术论坛上也有很多的介绍,要详细了解,建议可以去看看。
简单的说:G0 是曲面接触,G1 是曲面相切,G2 是曲率连续。
G0 G1 G2
很多人比较关注 G2 的问题,那我就来讲讲 SW 怎么样能做到 G2,一般有
以下几种情况来做到 G2 连接:单面,G1+镜像,曲率放样,曲率填充,曲率边
界曲面,曲率圆角,任意多边形。下面分别来看看:
单面:这个就不多说了,SW 单个面内部是 G2 连接的。
G1+镜像:也是论坛上常说的 G1+G1=G2。以线条为例,2 是由 1 镜像过来,可
以看到,两线条的连接点的曲率是连续的,只要保证线条 1 与镜像中心线的垂直
方向的这个想切就可以了。曲面也亦然。
曲率放样:就是放样曲面的时候起始和终止约束为曲率,过度的长短可以通过权
值来控制。
查看斑马情况
曲率填充:填充曲面,边界条件约束为曲率。
曲率边界曲面:边界曲面,边界条件约束为曲率。
曲率圆角:倒圆角,选择面圆角并选择曲率。
任意多边形:也就是一般常说的自由曲面,边界约束为曲率。
SolidWorks 常用面介绍
等距面:
1. 等距曲面:往内等距距离
为 1 的曲面。
2. 裁减曲面:在基准面 1 上
绘制一裁减草
图,对原曲面
进行裁减。
3. 裁减曲面:同样在基准面 1
上对之前的裁减
草图进行向内偏
移 1,然后裁减
等距曲面
4. 放样:选取两个裁减面的边
界作为轮廓并放样来
完成。
消失面:
1. 等距曲面:往内等距距离为 2 的曲面。
2. 裁减:绘制草图并裁减,如图。
3. 投影曲线
4. 放样:把裁减曲面的一边线和投影曲线作为轮廓进行放样,一边约束成相切
(或者曲率)进行放样。并把等距的面隐藏。
5. 对放样面稍微进行调整。并缝合。
6.填充:对内部进行填充,一边设置相切,一边设置接触。最后缝合就 OK 了。
(再成为实体后倒个小圆角样子就更好了)
放样过度面
过度面
1. 这种情况,都先画两个单独的曲面,
如右图
2. 裁减:绘制草图进行裁减。
3. 放样:两曲面的一边界做为轮廓放样。
4. 裁减:合并曲面并根据自己目的需要进行裁减。
利用图片造形:
它的命令在工具——草图绘制工具——草图图片
步骤:选取一基准面,然后进入草图,点
击草图图片命令,浏览到图片路径,
确定,在草图中插入了图片,然后
就是“描”的工作了。
收敛面的解决::用的方法就是裁剪,
然后填充,也可以用分割线然
后用删除面(相切填充)。
SolidWorks 综合运用
曲面是一种厚度为零的几何体。若想
生成曲面,您使用与生成实体(如拉伸、
旋转、及扫描)相同的许多工具。曲面还
使用其它功能或特征,如剪裁、解除剪裁、
延伸、以及缝合。
曲面比实体要具有优势。它们比实体
更灵活,因为您可等到设计的最终步骤然
后再定义曲面之间的边界。
曲面的最终目的还是实体,所以最后
都需要形成实体,常用的方法有加厚,缝
合(尝试形成实体)。
下面用一喷嘴实例来说明。这里运用
到了:放样、扫描、缝合、填充、平面、
旋转、剪裁、延伸、抽壳、阵列。
1. 放样:绘制草图,放样,两端约束条件为垂直于轮廓,权值设成 0.5
2. 扫描:绘制一截面 6,一路径 4 和一引导线 5。
3. 扫描:绘制一截面 9,一路径 8 和一引导线 7。
4. 分割:绘制分割草图并分割曲面。
5. 放样:选择曲面边界作为轮廓,并放样,边界条件选择相切。
6. 放样:选择曲面边界作为轮廓,并放样,边界条件选择相切,权值分别设置
成 3 和 7。
7. 放样:选择曲面边界作为轮廓,并放样,边界条件选择相切。
8. 填充:先缝合,然后选择曲面的封闭边界并填充。还有一边也是一样的操作。
9. 平面区域:选择曲面的封闭边界,然后选择平面区域。(两处)
10. 旋转:绘制草图并旋转曲面。
11. 裁减:选择两曲面,然后裁减。(选择互相裁减)
12. 平面区域:选择曲面的封闭边界,然后选择平面区域。
13.缝合:选种所有的曲面并缝合。(选择尝试形成实体)
14. 抽壳:对底面进行抽壳,厚度为 1。
16.切除并阵列,形成最后实体
下面是一些我用 SolidWorks 做的产品,通过这个来看 Solidworks 到底能做
些什么,或者说 SolidWorks 到底能做到什么程度。