solidWorks-曲面设计方法.pdf

SolidWorks 高级曲面教程 SolidWorks 高级曲面教程 SolidWorks 高级曲面 教程 关于本课程 2 第一章 了解曲面 2 1 1 实体和曲面 2 1 2 使用曲面的原因 11 第二章 曲面入门 14 2 1 基本曲面建模 14 第三章 实体 曲面混合建模 22 3 1 概述 22 3 2 使用曲面编辑实体实例 22 3 3 曲面作为构造几何体实例 26 3 4 面的复制 29 第四章 修补与编辑输入的几何体 32 4 1 输入数据 32 4 2 修补与编辑输入的几何体 33 第五章 高级曲面建模 41 5 1 高级曲面建模实例 41 第六章 接合与修补 61 6 1 复杂的接合实例 61 6 2 光滑修补 68 6 3 自由形 任意多边形 71 6 4 边角融合 77 第七章 主模型技术 85 7 1 主模型技术的概述 85 7 2 曲面主模型的实例 86 7 3 实体主模型实例 94 1 SolidWorks 高级曲面 教程 关于本课程 前提条件 机械设计基础 使用 Windows 操作系统经验 已经学习了 SolidWorks 在线教程和基础教程 教程设计原则 基于过程或任务的方法 不专注于单项特征和软件功能 使用本教程 在教室指导下 在培训中进行 边演示 边练习 关于文档的注意点 本教程使用约定 小四 黑色字体表明是 SolidWorks 软件的命令或选项 第一章 了解曲面 本章内容要点 理解实体与曲面的异同点 创建拉伸曲面与平面 剪裁曲面与解除剪裁曲面 缝合曲面 由曲面生成实体 在实体或曲面中删除面 理解 NURBS 曲面以及 ISO 参数 U V 曲线的属性 熟悉常见的曲面类型 了解典型的曲面建模操作模式 1 1 实体和曲面 在 SolidWorks 中 实体和曲面是非常相似的 实体和曲面包含的是两类不同 的信息 更确切的说是包括两类实体 entity 1 几何信息 几何纤细描述的是形状 例如物体的扁平或者翘曲 直线形或者 弯曲状 点代表了空间中特定且唯一的一个位置 2 拓扑信息 拓扑信息描述的是关系 例如 实体的内部和外部 一般来说是通过面来定义的 哪些边相交于哪些顶点 哪些面的分界线形成哪些边线 哪些边是两个相邻面的共同边线 实体 对于一个实体 其中任意一条边线同时属于且只属于两个面 在一个曲面 2 SolidWorks 高级曲面 教程 实体中 其中一条边线可以仅属于一个面 左图 不能生成一个实体 因为边线被四个面拥有 步骤一 拉伸实体 创建新的零件 选择 Part IN 模板 在上视基准面上绘制一个草图 圆心和原点重合 直径为 1in 点击特征工 具栏上的拉伸按钮 拉伸高度为 1in 保存零件为 Solid 生成了三个面 两个端面和一个连接的圆柱面 步骤二 拉伸曲面 使用模板 Part IN 创建另外一个零件 在上视基准面上绘制一个草图 圆心和原点重合 直径为 1in 单击曲面工具栏上拉伸曲面按钮 或者插入 曲面 拉伸曲面 高度为 1in 保存零件为 Surface 步骤三 纵向平铺窗口 单击窗口 纵向平铺两个零件窗口 3 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤三 创建平面区域 在零件 Surface 上的上视基准面上创建一个草图 绘制一个正方形 中心位 于原点 边与圆柱面边线相切 单击曲面工具栏上的平面区域按钮 生成一个平面 4 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四 剪裁曲面 单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 选择标准 裁剪工具下选择圆柱面 选择保留选择 当鼠标在平面区域生成的面上移动时 可以发现高亮显示需要保 留的面 确定 裁剪后如下 步骤五 创建第二平面区域 5 SolidWorks 高级曲面 教程 切换到等轴测视图 单击平面区域按钮 选择顶部的圆柱面的圆形边线 确定 步骤六 结果 步骤五得到的结果和步骤四得到的结果一致 但步骤五只需要一个操作步骤 和第一个零件相比 虽然外观相似 但是一个是实体 而现在是三个曲面的 组合 步骤七 解除剪裁曲面 解除裁剪曲面 选择步骤五中创建的平面区域 预览视图 可以发现系 统自动创建由圆形边生成的矩形面 单击取消 退出解除剪裁曲面操作 使用曲面 在曲面环境下的操作类似于在实体环境下的操作 但也有很大差异 曲面列在特征管理器的设计树下也有个曲面文件夹 类似实体文件夹 它们可 以被隐藏或者删除 对于曲面 我们不能像对待实体那样进行布尔型运算 在实体环境中 假设在现 有实体上添加一个基体 可以通过简单的绘制草图并拉伸来实现 SolidWorks 会 自动那些新生成的面 并且将新特征生成的实体合并到现有的实体中 对于曲面 中那些相互交叉的面 只能对它们进行手工裁剪或缝合 6 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤八 缝合曲面 单击曲面工具栏上的缝合曲面 选择图形区域中的 3 个曲面实体 单击 确定 现在曲面实体文件夹中只有一个曲面 由缝合曲面特征来命名 步骤九 曲面转实体 单击曲面工具栏上的加厚按钮 或单击插入 凸台 基体 加厚 勾选从闭合的体积生成实体 单击确定 这时曲面实体文件夹没有了曲面 而实体文件夹开始有了一个加厚 1 实体 注意 1 尝试加厚曲面 当曲面是完全封闭曲面体积时 从闭合的体积生成选项采可 用 2 使用检查实体命令可以亮显曲面的开环边线 3 在任何显示模式下显示模型边线 查看边线颜色是否同工具 选项 系统选 项 颜色 曲面 开环边线中所设置的一样 7 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十 对比两个零件 选择窗口 横向平铺 使得两个零件窗口横向平铺 分别用工具 质量特性来查看两个零件 体积都是 0 785in3 步骤十一 删除面 切换到 Solid 零件窗口 单击曲面工具栏上的删除面 选择圆柱面及顶面 在选项中选择删除 单击确定 可以看到原先的实体文件夹中的实体已经不存在了 而曲面实体文件夹中有 8 SolidWorks 高级曲面 教程 一个实体 删除面 1 参数化 在 SolidWorks 中所有的曲面都可以通过一系列的曲线网格来描述 可以 称之为为 ISO 参数或者 U V 曲 线 沿 着 4 边曲面的某条边线方向的曲线为 U 曲线 而另一个垂直方向的曲线为 V 曲线 参数就是这些边线上各点位置的数字描述 在 0 与 1 间取值 可以通过工具 草图工具 面部曲线命令来查看 U V 网格 曲面类型 1 代数曲面 可以用简单的代数公式来描述 包括平面 球面 圆柱面 圆锥 面和环面等 代数曲面中的 U V 曲线都是一些直线 圆弧或圆周 2 直纹曲面 直纹曲面上的每一个点都有直线穿过 且直线位于面上 3 可展曲面 可展曲面是直纹曲面的子集 可以在没有被拉伸的状态下自由伸 9 SolidWorks 高级曲面教程 展 这类曲面包括平面 圆柱面及圆锥面等 4 NURBS 曲面 NURBS 非均匀有理 B 样条 作为一种曲面技术被广泛应用在 CAD 行业以及计算机绘图软件中 NURBS 曲面通过参数化的 U V 曲线来定义 这 些 U V 曲线都是样条线 这些样条线之间的插值形成 NURBS 曲面 代数曲面 直纹曲面和可展曲面都可归为解析曲面中的一类 而 NURBS 曲面通 常被称为数值曲面 带有正交曲线网格的曲面往往都是 4 边曲面 而实际上 SolidWorks 模型曲 面中也有不是 4 边的曲面 以下两种情况会导致这种情况的产生 1 一条或者多条边的长度为零 并且某个方向的曲线交于一点 该点通常被称 为奇点 该曲面被称为退化曲面 2 将一个原始的 4 边曲面裁剪成所需的形状 然后再对它进行抽壳操作 系统 先等距原始的 4 边曲面 然后对它进行再次剪裁 所以一般不会产生问题 步骤十二 运用面部曲线 还是在 Solid 零件下 选择圆形面 单击工具 草图工具 面部曲线 通过 10 SolidWorks 高级曲面 教程 面部曲线的预览可以知道它的原始面是一个矩形面 通过后来的操作的裁剪操作 才得到了现在看到的圆形面 单击取消 退出该命令 步骤十三 解除裁剪曲面 该面是从拉伸圆获得的 但是通过解除裁剪曲面操作 从预览来看仍旧是一 个矩形面 步骤十四 关闭零件 关闭 且不保存零件 1 2 使用曲面的原因 为何在高级曲面建模中还要学习创建简单的圆柱体 原因如下 1 实体其实就是一些遵循特殊规则的曲面集 为了创建实体 现在手工创建曲 面的整个过程 在 SolidWorks 的后台同样在重复相同的操作 2 对于同样的几何模型 曲面建模比实体建模需要更多的时间 但是不是所有 的模型都可以用实体建模来完成 所以曲面建模仍旧是非常必须且重要的工 具与手段 3 CAD 中关于曲面的术语及概念从本质上来说与实体模型是一致的 运用这些 概念将有利于更好地去理解曲面与实体 不管是导入的还是自建的几何体都 可以被巧妙地运用 为什么要使用曲面 11 SolidWorks 高级曲面 教程 使用实体建模方式有些外形很难创建 曲面建模可以创建单个面而不是一次性生 成所有面 曲面可以作为参考几何体 曲面特征有时候比实体特征更为有效 当使用实体特征比曲面特征可以更简单 更有效地得到最终结果时 不宜使用曲 面特征 尽量避免得到一个开放的曲面 因为曲面通常只是通过实体的中间爱你 步骤 混合建模 SolidWorks 允许用户在操作过程中充分结合实体建模和曲面建模的优 点 实体 曲面混合建模是最好的一种建模方法 通常会用到利用曲面实体修改 实体或者实体转化为曲面修改后再转换为实体的技术 利用曲面来替换现有实体中的单个或者多个面 利用曲面作为构造几何体 如特征终止条件中的成形到一面选项 利用曲面对现有实体进行切割或造型操作 利用曲面来分割实体 并且生成两个或者多个实体模型 曲面操作流程 1 使用图片 可以使用手绘草图 现有实物的数码图像或者物理模型的扫描的 3D 数据 草图图片可以使用数码图像 用作轮廓轨迹或者可见的参考 草图图片应该 在建模过程中一开始便插入并使用 还应该对引用了图片的草图名称做相应的修 改 以便突出参考作用 含有草图图片的草图特征不需要其含有任何的草图几何 体 同一幅草图图片可以插入到多个独立的草图特征中 这些草图基准面相互间 可以成直角关系 这是非常有用的 2 规划草图 创建复杂零件前 规划草图是非常有用的 如关键特征或部位 总体尺寸 驱动轮廓或者草图图片的尺寸参考 图像如果用透视会使从数码图像上获取精确尺寸变得困难 尖锐转角也需要 注意 通常建模是从尖锐边线开始的 但实际结果的零件上都是圆角边线 因此 需要推断出圆角边线在到圆角前的虚拟交线 图像最好使用高对比度和高聚焦 3 识别对称和边线 将草图图片的中心定位到位于原点附近的产品中心 对称可能无法彻底完成 但这样建模方便以后插入装配体并进行装配 确定并生成零件的固定边线将有利于用户最初的模型创建 将使相关的边线 更易于创建生成的投影曲线 两个相互垂直的草图图片可以描述出一条边 投影 曲线便通过这两个草图来生成 使用 3D 样条曲线同样可以创建出一条 3D 边线 4 轮廓边线 对称平面上的曲线可以被用作创建模型的起始点 即使这些边线不是零件上 的硬边线 也可以作为轮廓边线使用 12 SolidWorks 高级曲面 教程 4 识别功能表面 如果构建的模型有任何功能表面 那么定义和使用一个起始位置通常会很容 易 功能表面 例如一个瓶颈 它必须是圆的 或者必须有平的基座或者基脚 或者是一个匹配到其他零件特定形状的面 或是一个适合引出标注尺寸的面 5 频繁检查模型 工具 检查实体 或者编辑 重建模型等命令 或者 CTR Q 重建所有模型 6 设计树 曲面模型有许多复杂的面 可以创建一些特定的文件夹 把描述零件的某个 细节或者区域都放到同一个文件夹中 并根据需要命名 以表达具体的意思 7 清除 创建的曲面和实体 如果不需要 可以在实体文件夹和曲面实体文件夹中选 择删除 这样可以在特征树上有个删除特征 可以编辑和修改 13 SolidWorks 高级曲面 教程 第二章 曲面入门 本章内容要点 创建旋转曲面 创建扫描曲面 圆角曲面 创建延展曲面 2 1 基本曲面建模 曲面建模中的许多命令和实体建模中的命令非常类似 例如实体建模中有插 入 凸台 基体 拉伸命令 而曲面中为插入 曲面 拉伸曲面等 步骤一 打开 Bezel 零件 打开零件 Bezel 设计树中包含几个草图和一个基准面 步骤二 拉伸曲面 选择草图 Sketch for Extruded Surface 其的基准面为右视基准面 单击曲面 工具栏上的拉伸曲面按钮 设置终止条件为两侧对称 拉伸深度为 90mm 步骤三 套合样条曲线 编辑草图 Sketch for Revolved Surface 单击工具 样条曲线工具 套合样条 曲线 参数框下清除闭合的样条曲线 使用约束选项 并选取图形区域的直线及圆 弧段 单击确定 14 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四 旋转曲面 单击曲面工具栏上的旋转曲面按钮 设置角度为 360 度 单击确定 步骤五 套合样条曲线 编辑草图 Sweep Path 单击工具 样条曲线工具 套合样条曲线 使用约束选项 并选取图形区域的直线和圆弧段 单击确定 确认草图修改 退出草图 步骤六 套合样条曲线 编辑草图 Sweep Profile 单击工具 样条曲线工具 套合样条曲线 选取直 线和圆弧段 不勾选闭合的样条曲线 使用约束选项 确定 确认草图修改 退出草图 步骤七 扫描曲面 单击曲面工具栏上的扫描曲面按钮 轮廓选择草图 Sweep Profile 路径 选择 Sweep Path 单击确定 注意 已经在曲面实体文件夹中隐藏了刚开始创建的两个曲面 15 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤八 绘制新草图 在前视基准面上绘制草图如下 注意有一条水平的构造线 长度为 65mm 水平构造线 步骤九 拉伸曲面 16 SolidWorks 高级曲面 教程 单击曲面工具栏上的拉伸曲面按钮 设置终止条件为成形到一顶点 步骤十 相互裁剪 单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 在裁剪类型框中单击相互 在剪裁 工具框中选择生成的三个曲面 单击移除选择 选择如图中所示的曲面部分将被删除 单击确定 完成剪裁 步骤十一 检查曲面实体文件夹 单击设计树上的曲面实体文件夹 选中曲面 剪裁 1 曲面 发现多个曲面变 成一体 步骤十二 第二次剪裁 单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 在裁剪类型框中单击相互 在裁剪 工具框中选择曲面 剪裁 1 曲面和曲面 扫描曲面 单击保留选择 选择如图中所示的曲面部分将被保留 单击确定 完成操作 17 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十三 第三次相互裁剪 单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 在剪裁类型框中单击相互 在剪裁 工具框中选择第二次裁剪的曲面和旋转曲面 单击移除选择 选择如图中所示的曲面部分将被删除 单击确定 完成剪裁 步骤十四 查看结果 三次剪裁的结果如图 单击曲面实体文件夹可以发现 只剩下了一个曲面实体 18 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十四 创建圆角 曲面圆角和实体圆角可以使用同一个命令 但是两者之间有一定的差异性 取决于曲面是否分离 是否连续 或者是否缝合 如果曲面已经缝合 则可以选择边线来执行圆角操作 同实体一样 如果实体尚未缝合 则在曲面间使用面圆角 执行圆角操作后 将自动缝合 执行面圆角操作时 由于方向性的问题 注意选择箭头方向 单击曲面工具栏上的圆角 半径为 3mm 选择如图两个边线 确定 步骤十五 加厚 选择曲面工具栏上的加厚按钮 设置厚度为 1mm 厚度方向为曲面实体 的内侧 步骤十六 查看剖面视图 单击图形区域上的剖面视图按钮 查看剖面视图 以默认的前视面为剖面 点击尺寸递增按钮 移动查看 使用了偏移操作 使得零件的底边并不平整 19 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十七 延展曲面 单击曲面工具栏上的延展曲面按钮 选择延展方向参考的面为底部圆角 间的平面 选择零件的底面的最外侧边线为要延展的边线 单击转延展方向 向 内延展 设置延展距离为 5mm 单击确定 步骤十八 使用曲面切除 单击插入 切除 使用曲面切除 选择延展曲面作为切割工具 注意方向 把曲面上部的小部分实体切除 确认退出对话框 步骤十九 隐藏延展曲面 在设计树上选择延展曲面 在弹出的命令栏中选择隐藏 20 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤二十 添加完整圆角 单击曲面工具栏上的圆角按钮 选择完整圆角 选择以下三组面 确定 生 成圆角 步骤二十一 保存并关闭零件 21 SolidWorks 高级曲面 教程 第三章 实体 曲面混合建模 本章内容要点 使用曲面编辑实体 实体与曲面间的相互转换 利用曲面作为构造几何体 复制实体模型外表面应用于曲面建模 3 1 概述 混合建模包含了两种不同的建模方法 实体建模可以用来创建棱柱形或者带 有平直端的几何外形 另一种是曲面建模 适用于一次性创建一个面的情况 如果使用其中的一种建模方法建模 建模过程将变得很艰难而且效率很低 因此将两者结合起来使用是最好的选择 一般条件下 可以讲混合建模分成以下几类 1 利用曲面修改实体 可以使用替换面 使用曲面切除等命令 也包括特征的 终止条件如成形到一面 到指定面的制定的距离 也可以使用曲面的圆角在 实体中操作 2 实体与曲面间的相互转换 可以使用删除面 实体转换为曲面 加厚 曲 面转换为实体 缝合曲面以及等距面 复制实体面 等 3 曲面作为构造几何体 可以使用交叉曲线 用一个面去剪裁另一个曲面 生 成直纹曲面以确定在分型线周围的拔模角度参考 或者在曲面圆角命令中作 为相切参考 4 直接由曲面创建实体 通过加厚 可以讲开环曲面直接转换为实体 3 2 使用曲面编辑实体实例 步骤一 打开零件 Guitar Body 步骤二 拉伸至曲面 选取草图 Guitar Body Outline 单击特征工具栏上的拉伸凸台 基体按钮 使用成形到实体的终止条件 在图形区域选择曲面实体 Top Surface Knit 确定 完成操作 步骤三 编辑特征 编辑拉伸特征 并将终止条件改为给定深度 设置深度为 4in 22 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四 绘制草图 在拉伸实体的断面上 非草图所在面 创建一个草图 选取端面 单击转换 实体引用 将实体边线转换为草图实体 步骤五 切除至一面 单击特征工具栏上的拉伸切除按钮 选择终止条件为成形到实体 选择 23 SolidWorks 高级曲面 教程 曲面 Top Surface Knit 步骤六 隐藏曲面 更好的查看图形 可以隐藏曲面 Top Surface Knit 步骤七 压缩特征切除 拉伸 1 步骤八 使用曲面切除 单击特征工具栏上的使用曲面切除按钮 或者插入 切除 使用曲面切除 选择曲面实体 Top Surface Knit 注意箭头所指方向为切除方向 单击确定 步骤九 压缩使用曲面切除 1 步骤十 替换面 单击曲面工具栏上的替换面按钮 在上侧的替换的目标面框中选择实体 表面 端面 在下侧的替换曲面框中选择曲面 Top Surface Knit 单击确定 步骤十一 压缩替换面 1 步骤十二 实体转换为曲面 单击曲面工具栏上的删除面按钮 使用删除选项 选择端面 24 SolidWorks 高级曲面 教程 单击确定 实体转换为曲面 步骤十三 剪裁曲面 使用剪裁曲面按钮 选择相互 选择删除面 1 和 Top Surface Knit 两个曲 面 选择保留 选择底部和曲面 Top Surface Knit 的中间部分 确定 完成操作 步骤十四 加厚生成实体 单击曲面工具栏上的加厚按钮 选择闭合的曲面 选择从闭合的体积生 成实体选项 单击确定 25 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十五 保存并关闭零件 虽然以上都能生成同样的实体 但是可以通过工具 特征统计工具 可以发 现每种做法的时间是不同的 效率是有差别的 可以发现成形到实体 替换面和 剪裁 缝合然后加厚的效率是依次递减的 3 3 曲面作为构造几何体实例 创建扫描特征 需要创建一个轮廓和一个扫描路径 本例中的扫描是通过一 条路径扫描一个圆而来 扫描路径是两个参考面交叉形成的曲线 步骤一 打开零件 Wrought Iron 步骤二 隐藏实体 在实体上右键 选择隐藏 步骤三 编辑草图 编辑草图 spline grid 绘制样条线如图 共有 4 个型值点 选择水平构造线 和样条线 镜向样条线 步骤四 标注尺寸 标注尺寸链 以水平构造线为基准 向上标注点的尺寸为 32 54mm 步骤五 旋转曲面 以竖直尺寸链上的 0 基准的中心线为轴 单击旋转曲面按钮 设置角度 26 SolidWorks 高级曲面 教程 为 360 度 单击确定 步骤六 创建扫描路径 选择前视基准面 创建草图 选择旋转曲面草图中的竖直中心线 轴 单 击转换实体引用 确认退出草图 步骤七 绘制扫描轮廓 在上视基准面上绘制草图 从扫描路径底部端点绘制一条水平直线 标注尺 寸 65mm 确认退出草图 步骤八 扫描曲面 单击曲面工具栏上的扫描曲面按钮 分别选取水平直线草图为轮廓 竖 直线草图为路径 选项中选择沿路径扭转 定义方式为旋转 1 圈 具体见上右 27 SolidWorks 高级曲面 教程 图 步骤九 交叉曲线 按住 CTR 键 同时选择旋转曲面和扫描曲面 单击交叉曲线按钮 工具 草 图工具 交叉曲线 自动生成一个 3D 草图 并进入编辑状态 确认退出草图 步骤十 隐藏曲面实体 隐藏两个曲面实体 步骤十一 显示旋转实体 在实体文件夹中选择实体 单击显示 步骤十二 绘制扫描轮廓 选择 3D 草图的顶部端点附近 单击创建草图 自动在交叉曲线的顶端创建 了一个基准面 并以此基准面绘制一个圆 圆心与端点重合 直径为 6mm 步骤十三 实体扫描 选择圆草图为轮廓 3D 草图为路径 进行实体扫描 选中与结束端面对齐 和合并结果选项 步骤十四 圆周阵列 单击特征工具栏上的圆周阵列按钮 选择底部实体上的小圆柱面的临时轴 单击视图 临时轴 等距复制 6 个扫描特征 单击确定 完成圆周阵列操作 单击视图 关闭临时轴 步骤十五 保存并关闭特征 28 SolidWorks 高级曲面 教程 3 4 面的复制 在混合建模中经常需要复制实体面 可以用等距曲面或缝合曲面 步骤一 打开零件 Handle Grip 孔没有全部切除 步骤二 等距曲面 29 SolidWorks 高级曲面 教程 单击曲面工具栏上的等距曲面按钮 选择两个沉头孔的面 等距尺寸输 入 0mm 实际是复制曲面 步骤三 延伸曲面 单击曲面工具栏上的延伸曲面按钮 选择其中一个复制的面 设置终止 条件为距离 输入数值为 6mm 在延伸类型选项框中选择同一曲面 单击确定 步骤四 再次延伸曲面 重复步骤三的步骤 选择另外一个复制面 步骤五 使用曲面切除 单击插入 切除 使用曲面切除 选取第一个延伸曲面作为切除工具 注意 方向 切除小部分的实体 确定 退出操作 步骤六 再次曲面切除 同步骤五 选择第二个延伸曲面做切除 30 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤七 删除曲面实体 在曲面实体文件夹中选择两个曲面 右键单击 选择删除实体 确定 步骤八 保存并关闭零件 31 SolidWorks 高级曲面 教程 第四章 修补与编辑输入的几何体 本章内容要点 了解影响 CAD 数据在不同系统间转换的因素 从其他数据源输入实体和曲面几何体 使用输入诊断命令来诊断与修复输入几何体中存在的问题 使用曲面建模技术手动修复与编辑输入的几何体 4 1 输入数据 当一个模型从一个 CAD 系统导入到另一个系统时 这个转换过程可能会出 错 一个系统的特征在另一个系统中无法找到可以相匹配的特征 输入数据 一般是为了得到一个想要的实体模型 对于输入的曲面实体 前 面章节介绍的实体 曲面混合建模技术是非常有用的 这些技术包括 1 替换面 2 使用曲面切除 3 终止条件中的成形到一面或到离指定面指定的距离 4 构造几何体生成交叉曲线或者作为一个设计工具的参考 如果允许 不要将线框几何体作为转换的对象 输入的样条曲线 直线段 圆弧 草图点以及实体边界曲线都会占用很大一部分系统资源 如果用户选择输入某种类型的文件格式 需要考虑这些文件格式本身存在的 优缺点 对于实体模型的文件格式 一般会优先选择 Parasolid ACIS 以及 STEP 格式 因为相对于 IGES 格式来说 这些格式在转换过程中更不容易出错 Parasolid 格式是 SolidWorks 的建模内核 SolidWorks 可以直接读取 Parasolid 格式文件而不需要转换操作 因此如果 Parasolid 格式是在可以选择的范围内 用这种格式来导入到 SolidWorks 是最佳选择 虽然 Parasolid 文件格式支持基于 Parasolid 的系统间实体数据的转换操作 但是这些数据仅仅定义了实体模型本身 面 边以及顶点 并没有包含实体创 建过程中的历史数据 输入数据出错的原因 理解这些内在原因对于以后检查输入错误并最终修复操作 有很大的帮助 其中一个主要的原因就是不同的 CAD 系统使用了不同的数学表示或运算规 则 当我们发送或者接收一个 3D 模型时 正是由于这些差异造成了各个系统间 的互操作性问题 具体原因如下 1 精度不同 所有的 CAD 系统不可能使用相同的精度运算 在发送系统中圆整 数值可能会导致接收系统中转换的数值精度小于实体缝合所需要的精度要求 进 而导致实体缝合操作的失败 2 转换特征映射失败 并不是所有 CAD 系统都支持相同的特征的 假如接受系 统中并不支持所输入的 3D 实体 那么转换可能失败 也可能是转换后的实体与 原始模型没有严格匹配 32 SolidWorks 高级曲面 教程 3 丢失实体 不同系统间的转换有时会产生面片丢失的现象 假如形成的缺口 过大 那么系统自动修复工具就有可能不能修复该缺口 导致实体转换失败 数据出错引发的问题 1 出现缺口 重合点或重合边处的局部裂缝大于接收系统的建模精度 导致出 现缺口 局部裂缝同样会出现在面与面之间的交线处 2 面 边变形 包括自交叉 裂缝以及多重细小边线 修补模型 1 改变模型输入的类型 一般来说可以选择多种文件格式 当这种格式得不到 满意的结果的话 可以选择另外一种格式 2 改变精度 个别系统的输入方法可以调整其缝合精度 当输入的数据精度超 出系统默认的精度范围时 通过降低默认精度 可以使模型自动缝合起来 或输 出时调高精度 以便于该模型导入到其他系统中 3 输入为曲面 如果自动修复不能形成一个实体 可以将该模型输入为曲面 然后修补其中的错误面 缝合 加厚 最后生成一个实体 4 延伸曲面 当现有曲面太短以至于不能与相邻面结合时 可以延伸该曲面至 缝合操作允许的范围之内 5 剪裁曲面 对超出的曲面进行剪裁 6 删除曲面 有些曲面很难修补 可以直接删除这些问题曲面 然后用一个更 为合适的曲面来取代这些曲面 7 填充曲面 可以用填充曲面命令来创建平面或非平面上的面片来封闭模型缺 口 操作流程 可以参照如下的流程 导入数据 1 尽量使用那些有利于数据转换的选项 包括输出系统以及接收系统中的选项 2 运行输入诊断进一步清理输入的数据 3 在 SolidWorks 中手动填充 修补存在的裂缝缺口 并最终缝合生成实体 FeatureWorks 插件 大多数输入实体的特征树上仅包含一个特征 FeatureWorks 插件为用户提供了一种识别特征并能将零件细分成多个单独的特征 一般来说 棱柱状的零件比自由形态的消费品零件 更有可能被 FeatureWorks 所识别 生 成特征的几率会大很多 4 2 修补与编辑输入的几何体 步骤一 打开零件 baseframe stp 步骤二 自动新建零件 或提示选择模板 Part MM 步骤三 输入诊断 系统会提示用户是否运行输入诊断 单击否 取消输入诊断 33 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四 重建模型时验证 单击工具 选项 系统选项 性能 勾选重建模型时验证 启用高级实体检 查 选项 单击确定 按 CTR Q 确认没有出现错误提示 然后清除重建模型时验证 启用高级实体检查 选项 步骤五 检查 选择菜单工具 检查 单击检查 结果发现有 3 处残缺面 单击结果清单中的面 相应的面会在图形区域高亮显示 通过工具 检查可以发现零件的错误 但不能自动修复 步骤六 输入诊断 右键单击特征输入 1 选择输入诊断命令 结果识别出三个错误面 当鼠标 停留在错误符号上时 系统会显示出每个错误的具体错误信息 步骤七 尝试愈合所有 单击尝试愈合所有按钮 输入诊断修复了两个错误 一个未能自动修复 一般情况下 可以点击该按钮 让系统自动修复 提高效率 34 SolidWorks 高级曲面 教程 单击确定 退出输入诊断命令 步骤八 剩下的错误面 剩下的错误面是一个单独的三边面片 该面在之前的检查中已经被找出 步骤九 删除面 单击曲面工具栏上的删除面按钮 使用删除选项将该面直接删除 零件由实体转换为曲面实体 注意 下图右图中的边线的颜色 表明其是开环 35 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十 填充曲面 单击曲面工具栏上的填充曲面按钮 选择缺口的三条边线 在边线处选 择相切以及应用到所有边线 单击确定 但是可以发现 得到的曲面品质很差 36 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十一 放样曲面 压缩前一个填充曲面 露出缺口 单击曲面工具栏上的放样曲面按钮 在轮廓上选择两条边 相较于同一个 顶 点 在 起 始 结束约束选项框的开始约束和结束约束都选择与面相切 相切长 度为默认数值 1 在引导线框中选择另外剩下的一条边 引导线感应类型中选择 整体 边线 相切类型中选择与面相切 单击确定 完成放样 可以发现曲面质量比填充曲面要好 步骤十二 缝合曲面生成实体 单击缝合曲面按钮 将放样曲面和原先的曲面实体缝合起来 勾选尝试 形成实体 生成一个实体模型 37 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十三 移除凸台和沉头孔 由于一些特征需要移除 但是特征树中没有相关的对应特征 可以采用一种 自动化的操作方法 希望删除图中的小凸台 通孔及相应的沉头孔 步骤十四 删除面 单击删除面按钮 选取所有删除特征影响的面 共有 9 个面 选择删除 38 SolidWorks 高级曲面 教程 并修补选项 单击确定 注意 可以不勾选显示预览 提高速度 步骤十五 查看结果 可以发现用删除面命令生成的面非常的完整平滑 步骤十六 编辑特征删除面 2 编辑删除面 2 将选项删除并修补改为删除 发现更改后生成了一个曲面实 体 留下了两个缺口 步骤十七 删除孔 选择孔边界 然后按 Delete 键 系统将提示删除特征还是删除孔 选择删 除孔 确定操作 步骤十八 解除剪裁曲面 旋转视图到后面的一个沉头孔方向 选择孔边线 单击曲面工具栏上的解除 剪裁曲面按钮 使用默认选项 单击确定 39 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十九 加厚实体 选择曲面工具栏上的加厚按钮 将曲面实体转换为实体 步骤二十 保存并关闭零件 40 SolidWorks 高级曲面 教程 第五章 高级曲面建模 本章内容要点 创建拉伸曲面 直纹曲面 放样曲面以及平面区域 通过剪裁修改曲面 创建填充曲面 曲面转换成实体 使用曲面交叉创建 3D 曲线 5 1 高级曲面建模实例 本例中的遥控器模型的关键流程如下 1 捕获设计意图 工业设计中提供的仅是遥控器的设计概念和草绘轮廓 用户可 以将相关的图像文件插入到草图中 图像的轮廓线在建模过程中可以起到引导线 的作用 2 分型线与拔模角 按照一般的设计惯例 在建模前都会指定零件的分型线 并 使用参考曲面定义它的拔模角 对于绝大多数的自由曲面零件来说 用户必须在 零件上创建拔模 通常 用户不会在本地特征创建完毕后再插入拔模特征 3 样条曲线 消费产品一般要求有平滑 曲率连续的形状 仅使用直线或者圆弧 来创建模型时根本达不到要求的 而使用样条曲线可以达到创建复杂曲面的要求 4 放样曲面和扫描曲面 遥控器的部分形状将通过一系列草图轮廓以及引导线放 样而成 其他部分则通过引导曲线扫描而来 5 填充曲面修补缝隙 零件的剩余部分将通过曲面填充得到 以补充放样和扫描 曲面未能生成的地方 6 缝合 曲面创建完毕后 可以直接缝合生成实体 7 镜向 镜向缝合的实体 8 设计更改 对模型进行评估 修改其内部曲线 步骤一 创建零件 Remote Control 使用模板 Part MM 创建零件 并保存为 Remote Control 步骤二 创建侧视草图 在右视基准面上创建草图 绘制一条水平直线 作为以后步骤的参考线 步骤三 插入草图图片 41 SolidWorks 高级曲面 教程 单击工具 草图工具 草图图片 选取 Advanced Surface Modelings Lesson05 Case Study Remote Control Sketches from ID 文件夹下的 Remote side view 图片文件 单击打开 插入后的图片非常大 大约是 1075mm 步骤四 调整图片大小 确定锁定高宽比例已经被勾选 为宽度尺寸指定一个合适的值 150mm 左 右 使用拖拽以及缩放尺寸工具来调整图片 步骤五 设置透明度 展开透明度选项去 选择用户定义 单击图片中的白色背景区域来重定义透 明颜色 设置透明度为 1 如图所示 单击确定 完成操作 确认 退出草图 步骤六 创建上视草图 在上视面上创建草图 单击工具 草图工具 草图图片 选取 Advanced Surface Modelings Lesson05 Case Study Remote Control Sketches from ID 文件夹下的图片 Remote top view 打开 插入图片 图片很大 且旋转了一个角度 旋转图片 输入角度为 90 度 勾选选项锁定高宽比例 并为宽度尺寸指定 一个合适的数值 150mm 左右 展开透明度选项去 选择用户定义 单击图片中的白色背景区域来重定义透 明颜色 设置透明度为 1 如图所示 单击确定 完成操作 确认 退出草图 使用拖拽以及缩放尺寸工具来调整图片 最后图片结果如图 42 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤七 绘制分型线 在右视基准面上创建草图 选择草图 1 中的水平直线 单击转换实体引用复 制该直线 使用切线弧与直线命令 修改绘制草图如下 作为分型线 步骤八 标注尺寸 隐藏草图 1 标注尺寸 因为图片插入的差异性 不要太在意和图中尺寸完 全一致 步骤九 套合样条曲线 单击工具 样条曲线工具 套合样条曲线 清除闭合的样条曲线复选框 右 键单击直线 并单击选择链命令 自动创建样条曲线 并且原始草图实体转换为 43 SolidWorks 高级曲面 教程 构造线 草图实体会自动添加套合样条曲线的符号 修改分型线的构造线尺寸 则样条线随之变化 步骤十 拉伸曲面 拉伸分型线草图 设置距离为 40mm 步骤十一 隐藏曲面 选择曲面 右键 选择隐藏 便于后面的草图绘制 步骤十二 绘制上视方向分型线 选择上视面 创建草图 绘制一条 4 点样条线 样条线的两个端点与草图 1 的水平直线端点重合 且其控标垂直于草图 1 中的参考直线 选择某一端点控标 的箭头 然后选择草图 1 参考线 在属性框中选择垂直 其余两点基本保证与草图 2 的图片轮廓相吻合 调整各点的位置 确认 退出草图 步骤十三 剪裁分型面 显示分型面 以便剪裁 单击剪裁曲面按钮 选择标准剪裁类型 剪裁工具选择上视方向分型线 单击保留选择 选取分型线内部需要的曲面 单击确认退出 44 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十四 创建直纹曲面 一般而言 可以将直纹曲面看成由无数的线段连接曲面相对侧边线的相应点 组成的 直纹曲面不需要创建草图 需要创建一个沿着分型面曲面并与上视面成 3 度拔模角的曲面 单击曲面工具栏上的直纹曲面按钮 设置参数如下 45 SolidWorks 高级曲面 教程 类型 锥削到向量 距离为 12mm 参考向量为上视面 并单击反向 角度为 3 度 边线选择为剪裁曲面的外边线 单击确定 完成操作 步骤十五 创建两个等距基准面 创建一个平行于上市基准面的等距面 用来绘制按键区域 选择上视面 单 击曲面工具栏上的参考几何体下的基准面按钮 输入 12 2mm 确定 选择前视基准面 创建基准面 输入 19mm 确定 步骤十六 创建 3 点样条曲线作为按键区域的外侧轮廓 在基准面 1 上创建草图 绘制一个 3 点的样条线 其两个端点与草图 1 的参 考线端点重合 它们的端点控标垂直于草图 1 的参考直线 标注尺寸如下图的右图 尺寸 19mm 是点与参考直线间的距离 46 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤时期 创建第一条轮廓曲线 在右视基准面上创建草图 绘制一个 2 点的样条线 其一个端点与步骤十六 中的引导线一个端点重合 另一个端点与位于直纹曲面的边角处的端点重合 在样条曲线与直纹曲面边线间添加相切约束 保证放样时曲面形成 3 度的拔 模角 通过样条曲线的另一端点绘制一条构造线 与曲线相切 构造线与步骤十五 中的第一个基准面成 2 度角 调整曲率 使得大致符合要求为止 确认退出草图 步骤十八 创建第二条轮廓线 重复前述步骤十七的操作过程 在右视基准面上创建草图如下 步骤十九 创建第三条轮廓曲线 47 SolidWorks 高级曲面 教程 选择基准面 2 步骤十五 上创建草图 并切换视图到前视 绘制一个 2 点样条线 在样条线端点与引导线以及直纹曲面边线间分别添加 穿透关系 绘制两条分别相切于样条线的构造线 标注角度如下 步骤二十 放样曲面 单击曲面工具栏上的放样曲面按钮 选择前面的 3 条轮廓线 起始 结束 48 solidWorks 高级曲面 教程 约束均选择垂直于轮廓 引导线选择步骤十六的草图和直纹曲面的边线 边线的相切类型选择与面相 切 单击确定 步骤二十一 查看结果 可以用斑马纹和曲率来查看曲面的质量 可以发现不是很圆滑 步骤二十二 添加放样截面 右键单击放样曲面 选择添加放样截面 系统自动生成一个横截面和一条穿 越曲面的轮廓曲线 通过拖拽可以移动和旋转这个横截面 步骤二十三 使用所选基准面 勾选使用所选基准面 选择前视基准面 单击确定 步骤二十四 编辑新放样草图 为了编辑新生成的放样草图 先显示第二条轮廓曲线草图 编辑新的放样草图 曲线端点可以与引导线和直纹曲面的边线添加穿透关系 添加两条分别相切与样条曲线的构造线 并与第二条轮廓的各自对应的构造线添 加平行关系 确认 退出草图 并隐藏其他草图 49 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤二十五 创建直纹曲面 创建第二个 iwen 曲面 设置拔模角为 3 度 参考基准面为上视面 方向与 第一个直纹曲面相反 步骤二十六 创建 5 点样条曲线 在右视基准面上创建草图 显示侧视草图图片 草图 1 绘制一个 5 点样条曲线 两个端点与直纹曲面的边角点添加重合约束 样条 曲线与直纹曲面边线添加相切关系 调整其他点 与图形尽可能吻合 确认 退出草图 作为第二条引导线 50 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤二十七 创建基准面 选择前视面 创建基准面 偏距距离为 44 5mm 步骤二十八 绘制扫描路径 在右视基准面上创建草图 绘制一条经过原点的水平直线 直线的一个端点 与样条线重合 另一个端点与基准面 3 步骤二十七 重合 确认退出草图 步骤二十九 绘制扫描轮廓 在基准面 3 上创建草图 扫描轮廓为部分椭圆 1 单击草图工具栏上的部分椭圆按钮 椭圆弧长度近似为四分之一 2 在椭圆圆心与短轴的端点添加水平约束 3 在椭圆圆心与短轴端点间绘制一条水平构造线 再在椭圆圆心与椭圆弧端点 间绘制一条构造线 短轴端点 椭圆弧端点 椭圆弧端点和长轴 端点重合 4 在椭圆弧的端点与直纹曲面的底边线添加穿透关系 5 在椭圆圆弧另一个端点与长轴端点间添加重合约束 再添加该端点与引导线 51 SolidWorks 高级曲面 教程 间的穿透关系 步骤三十 扫描曲面 单击曲面工具栏上的扫描曲面按钮 选取轮廓 路径 第二条引导线和 边线作为引导线 生成扫描曲面 步骤三十一 剪裁曲面 使用基准面 3 剪裁带有 3 度拔模角的直纹曲面 第二个 保留下来的曲面 部分作为填充曲面的参考曲面 放样曲面已被隐藏 步骤三十二 拉伸曲面作为第二个参考面 在右视面上创建草图 选择引导线单击转换实体引用 创建草图实体 52 SolidWorks 高级曲面 教程 绘制一条竖直的构造线 端点与基准面 3 重合 然后用它来剪裁转换后的实 体曲线 保留最侧面的部分实体 拉伸曲面 深度为 12mm 步骤三十三 填充曲面 单击曲面工具栏上的填充曲面 选择三条边线 边线设定选择相切 勾 选应用到所有边线选项 单击确定 步骤三十四 缝合曲面 53 SolidWorks 高级曲面 教程 单击缝合曲面按钮 选择填充曲面 扫描曲面 拉伸参考曲面和剪裁曲 面 单击确定 步骤三十五 误差分析 单击工具 误差分析 选取填充曲面与扫描曲面相交处的边线 单击计算 清除边线 重复计算其余两条边线 单击确定 退出命令 注意 分开计算边线 结果更准确 步骤三十六 压缩缝合曲面特征 压缩或删除该特征 该特征仅是为了进行误差分析 步骤三十七 隐藏与显示曲面 隐藏参考曲面 显示放样曲面 步骤三十八 斑马条纹 单击视图 显示 斑马条纹 查看曲面情况 步骤三十九 创建通过参考点的曲线 单击插入 曲线 通过参考点的曲线 选择图示两个顶点 生成曲线 54 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四十 创建平面区域 单击曲面工具栏上的平面区域按钮 选择创建的曲线及放样的边界 单 击确定 步骤四十一 缝合曲面 单击曲面工具栏上的缝合曲面按钮 选择平面区域 放样曲面 扫描曲 面以及填充曲面缝合起来 步骤四十二 创建另一个平面区域 在右视基准面上创建一个大的矩形 超出零件轮廓 单击平面区域按钮 单击确定 步骤四十三 剪裁曲面 单击剪裁曲面按钮 选择标准 以缝合曲面为裁剪工具 保留零件轮廓内部 55 SolidWorks 高级曲面 教程 的曲面 步骤四十四 缝合曲面 选择缝合曲面与剪裁曲面 缝合成一个整体 并勾选尝试生成实体选项 生 成了一个实体 步骤四十五 镜向实体 单击特征工具栏上的镜向按钮 选取实体的平面部分 步骤四十二 展开 要镜向的实体 并选择零件实体 选择合并实体选项 单击确定 步骤四十六 动态修改特征 56 SolidWorks 高级曲面 教程 查看零件 对需要修改的地方进行修改 步骤四十七 绘制圆弧 在右视基准面上创建草图 使用 3 点圆弧绘制一条圆弧 并标注如下 端点与平面上的两个点重合 确认退出草图 步骤四十八 创建基准面 创建一个平行于前视基准面的基准面 基准面与步骤四十七的圆心重合 步骤四十九 创建第二条圆弧 在新创建的基准面 4 上新建草图 绘制圆心 起 终点画弧 圆弧端点与平面 边线添加穿透关系 圆弧中心与右视面重合 在圆弧上添加一个点 该点与第一 条圆弧穿透 57 SolidWorks 高级曲面 教程 确认 退出草图 步骤五十 填充曲面 单击曲面工具栏上的填充曲面按钮 选择顶部平