SolidWorks在消費(fèi)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

2013-07-08 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

SolidWorks在消費(fèi)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

       在當(dāng)今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)中,為成功設(shè)計(jì)并制造消費(fèi)產(chǎn)品,對(duì)機(jī)械CAD (MCAD) 工具的要求非常高。作為消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員,您的需求及可交付成果與設(shè)計(jì)機(jī)器和設(shè)備等產(chǎn)品的機(jī)械工程師大相徑庭。實(shí)際上,您經(jīng)常需要使用更復(fù)雜的建模功能。認(rèn)識(shí)到您的設(shè)計(jì)理念可能需要更改或者落選時(shí),您必須能夠快速創(chuàng)建和修改您的設(shè)計(jì)。
      在確定了諸多因素和規(guī)格后,MCAD 工具可有效地適應(yīng)某些變化。但如果您的設(shè)計(jì)理念不斷變化,概念性的改變會(huì)使MCAD 系統(tǒng)陷入癱瘓。這就是為什么多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員寧愿使用筆和紙構(gòu)思并用泡沫或粘土制作模型,而不使用MCAD軟件進(jìn)行構(gòu)思的原因。對(duì)于具有繪畫及雕刻天賦的設(shè)計(jì)人員,這些傳統(tǒng)工具通常比基于計(jì)算機(jī)的工具更加有效。
       目前,MCAD 行業(yè)中許多提案的重點(diǎn)是在流程的早期階段捕獲設(shè)計(jì)意圖,從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期以及上市時(shí)間。設(shè)計(jì)意圖對(duì)于成功生產(chǎn)及制造產(chǎn)品是至關(guān)重要的,SolidWorks Corporation 不僅在解決這一難題方面取得了巨大進(jìn)步,而且在簡(jiǎn)化整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程方面也成績(jī)斐然。因此SolidWorks Office Premium 軟件可幫助您輕松構(gòu)思及實(shí)現(xiàn)您的設(shè)計(jì)。
       在紙上繪制草圖始終都是捕獲最初創(chuàng)意供其他人了解的普遍方法。然而草圖的作者通常會(huì)比其他人更理解圖中的含義。如果將草圖作為參考,想象力便成為使特定創(chuàng)意更加形象、更加具體的催化劑。在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期階段,您可以借助SolidWorks 軟件讓其他人更好地理解您的創(chuàng)意。

1 草圖圖片及導(dǎo)入幾何體
       使用SolidWorks 草圖圖片,您可以成功地將重要的參考及手繪草圖的細(xì)節(jié)傳遞到SolidWorks 建模環(huán)境中。SolidWorks 草圖圖片允許您在2D 草圖基準(zhǔn)面上打開(kāi)掃描的草圖或圖像文件,并與其他所有2D 和3D 幾何體一同顯示。加載后,您可以輕松縮放、旋轉(zhuǎn)甚至鏡向設(shè)計(jì)草圖。由于只有草圖的實(shí)際繪制區(qū)域(鋼筆和墨水區(qū)域)比較重要,因此當(dāng)您嘗試以3D 形式進(jìn)行直觀顯示時(shí),此區(qū)域周圍的白色部分實(shí)際上是一種障礙。SolidWorks 草圖圖片使您能夠?qū)⑦@些白色區(qū)域變得透明。您可以使用文件的內(nèi)置透明度,也可以對(duì)草圖的顏色進(jìn)行采樣,從而定義應(yīng)變?yōu)橥该鞯膮^(qū)域。此外,您還能夠設(shè)置整個(gè)草圖的透明度。在您繪制新曲線的草圖時(shí),SolidWorks 草圖圖片可提供有關(guān)原始手繪草圖中重要細(xì)節(jié)的清晰參照,以極為直觀的顯示效果展現(xiàn)給整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。
       將手繪草圖視圖定位到SolidWorks 零件中后,您便獲得了用于創(chuàng)建曲線幾何體的圖形參考,這將成為勾勒設(shè)計(jì)概念的三維曲面的實(shí)體。SolidWorks 軟件提供了一個(gè)在平面(即2D 草圖)及三維空間(即3D 草圖)中繪制草圖的強(qiáng)大環(huán)境。與其他曲面建模軟件不同,許多SolidWorks 2D 草圖實(shí)體可在3D 草圖環(huán)境中使用,并且包含了幾乎所有的2D 優(yōu)勢(shì),包括關(guān)系、尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)面、構(gòu)造幾何線等。
       最近改進(jìn)的SolidWorks 樣條曲線技術(shù)不僅囊括了其他系統(tǒng)所具有的全部控制功能和易用性,而且還提供了比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更勝一籌的增值參數(shù)。例如,可繪制2D或3D 樣條曲線,然后與其他幾何體或曲面參考對(duì)齊,圍繞原始圖像的白色區(qū)域可以變成透明狀態(tài)。
圖1
      圍繞原始圖像的白色區(qū)域可以變成透明狀態(tài)。

2 帶有引導(dǎo)控制的掃描曲面
本文描述的大多數(shù)特征均可作為曲面或?qū)嶓w特征加以實(shí)現(xiàn)。掃描特征尤其有用。與需要大量橫斷面來(lái)定義形狀的傳統(tǒng)放樣曲面不同,掃描特征只需要一個(gè)橫斷面外加一條作為其引導(dǎo)路徑的曲線即可。當(dāng)與多個(gè)路徑(即引導(dǎo)線)相結(jié)合時(shí),掃描特征會(huì)變得非常強(qiáng)大。由于掃描特征能夠進(jìn)行復(fù)雜的橫斷面轉(zhuǎn)換,因此可節(jié)省時(shí)間并避免額外的工作。通過(guò)沿用主形狀的樣式和輪廓線,而不是將焦點(diǎn)集中在橫斷面上,掃描特征還有助于您與設(shè)計(jì)意圖保持一致。
圖2
通過(guò)利用多個(gè)路徑進(jìn)行掃描,引導(dǎo)線可輕松生成復(fù)雜的形狀。

3 填充曲面特征
       填充曲面無(wú)疑是SolidWorks Office Premium 軟件中最有價(jià)值的高級(jí)建模特征。
       有時(shí),您可能要?jiǎng)?chuàng)建在視覺(jué)上非常美觀但從幾何學(xué)上極難實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)。這些困難在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中似乎很容易解決,但在基于NURBS 的建模環(huán)境中卻非常復(fù)雜。例如,請(qǐng)考慮在五個(gè)角上伸展的曲面。利用四個(gè)邊的毯子打一個(gè)具體的比方會(huì)很容易理解。毯子上有四個(gè)角,四個(gè)人分別拽住一個(gè)角來(lái)拉伸毯子。但如果毯子上多了一個(gè)角,而沒(méi)有人來(lái)拽住這個(gè)角,您就無(wú)法均勻地拉伸這條毯子。業(yè)內(nèi)將這種類型的曲面稱為“n 邊”補(bǔ)丁— 能夠在任何數(shù)目的邊(因此該術(shù)語(yǔ)稱為“n 邊”)之間平滑填充的曲面特征,并且同時(shí)與周圍面相切。
      SolidWorks 填充特征是一種易于使用的曲面建模特征,它允許您選擇及填入任何數(shù)目的邊,還可以利用與周圍面相切的平滑曲面修補(bǔ)此區(qū)域。此外,填充特征還使您能夠放置內(nèi)部曲線或點(diǎn),從而改變填充的內(nèi)部形狀。因此,您無(wú)需過(guò)多構(gòu)建曲面并對(duì)其進(jìn)行剪裁,這種做法對(duì)于不具有此能力的設(shè)計(jì)人員而言是可接受的行業(yè)慣例。您只需構(gòu)建代表原始設(shè)計(jì)意圖的原邊線即可。
圖3
       此n 邊區(qū)域可在多條不連續(xù)的曲線邊線間實(shí)現(xiàn)平滑修補(bǔ)。

4 帶有引導(dǎo)控制的放樣曲面
放樣特征是SolidWorks 軟件中最常用的高級(jí)建模特征。利用放樣特征,您可以使用兩條或多條輪廓曲線創(chuàng)建曲面,并且可以在從第一條輪廓曲線到最后一條輪廓曲線之間選擇使用一條或多條引導(dǎo)線。您還可以從多線段輪廓到點(diǎn)之間進(jìn)行放樣,或在具有不同線段數(shù)(即圓到正方形)的輪廓間進(jìn)行放樣。SolidWorks 放樣特征使您能夠創(chuàng)建并使用單個(gè)3D 草圖特征,包括所有輪廓及引導(dǎo)線。在定義或重新定義放樣時(shí),您可以改變?nèi)魏吻€的形狀或尺寸;放樣形狀的預(yù)覽會(huì)隨著改變而動(dòng)態(tài)更新。因此您根據(jù)放樣特征就可以評(píng)估、試驗(yàn)和改變?cè)O(shè)計(jì)。此外,放樣還提供了相切和曲率連續(xù),因此您可以選擇在整個(gè)輪廓上或在多線段輪廓的每個(gè)頂點(diǎn)上拖動(dòng)相切長(zhǎng)度。還可使用連接線來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化放樣的形狀。通過(guò)修改曲線和拖動(dòng)相切控標(biāo),能夠動(dòng)態(tài)改變曲面的形狀。除了立即獲得反饋和控制外,您還可以對(duì)形狀進(jìn)行微調(diào),以符合您的準(zhǔn)確規(guī)格。
圖4
此放樣是使用三個(gè)輪廓及三條引導(dǎo)線創(chuàng)建的。還可采用連接線來(lái)進(jìn)一步定義曲面的形狀。

5 彎曲和變形

在設(shè)計(jì)過(guò)程的某些階段,您可能希望直接對(duì)形狀略加修改,而不返回到重新定義原始曲線的步驟。彎曲和變形特征非常適用于這種類型的任務(wù),因?yàn)樗鼈兡軌驇椭只蛟谀Ｐ偷木植啃薷脑O(shè)計(jì)意圖。如果需要直觀顯示設(shè)計(jì)在形狀略微彎曲時(shí)的效果,您可以選擇模型的一個(gè)區(qū)域,然后僅對(duì)該區(qū)域應(yīng)用彎曲。彎曲特征是一個(gè)強(qiáng)大的多功能工具,您可以利用此工具添加設(shè)計(jì)意圖,無(wú)需使用草圖或其他特征。要改變不能折彎、扭轉(zhuǎn)、伸展或錐削的對(duì)象,您可以使用變形特征。此特性實(shí)際上能夠?qū)㈩A(yù)定義的形狀或曲線“推”入您的現(xiàn)有設(shè)計(jì)中,以改變其曲面。由于彎曲和變形特征無(wú)需大量預(yù)定義的草圖特征,因此您可以輕松應(yīng)用它們。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,當(dāng)添加或修改設(shè)計(jì)意圖時(shí),這兩種特征也可以發(fā)揮非常好的作用。

6 多實(shí)體
長(zhǎng)久以來(lái),產(chǎn)品設(shè)計(jì)趨勢(shì)已從簡(jiǎn)單的棱柱形轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂商烊坏男螤?但多數(shù)成功的產(chǎn)品設(shè)計(jì)介于這二者之間。通過(guò)使用實(shí)體建模技術(shù),您可以輕松創(chuàng)建棱柱形,但通過(guò)這種方式不能構(gòu)造更復(fù)雜的形狀。因此,您需要結(jié)合兩種截然不同的技術(shù),這稱為“混合建模”。這使您可以同時(shí)處理多個(gè)實(shí)體或曲面實(shí)體,決定在零件的歷史記錄中的何時(shí)何地放置特征,以及何時(shí)使該特征變?yōu)閷?shí)體。當(dāng)您需要在一個(gè)零件文件中處理多個(gè)實(shí)體形狀時(shí),SolidWorks 軟件會(huì)將每一個(gè)實(shí)體視為零件本身。您可以隔離獨(dú)特的特征,并將它們應(yīng)用到該實(shí)體,或一次將它們應(yīng)用到多個(gè)實(shí)體,并且可自由選擇設(shè)計(jì)的各個(gè)零件將如何相互作用。例如,您可以在一個(gè)零件文件中詳細(xì)描述整個(gè)設(shè)計(jì),并最終描述作為多個(gè)實(shí)體組成此設(shè)計(jì)的單個(gè)塑料零件(即上殼、下殼、電池蓋等)。由于它們位于一個(gè)零件文件中,因此可以獲得對(duì)所有實(shí)體的所有參考。由于其他大多數(shù)系統(tǒng)使用基于裝配體的方法,因此不能智能地處理多個(gè)實(shí)體。使用SolidWorks 軟件,您可以從主模型方法中大獲裨益,這種方法可以建立整體形狀,并允許其驅(qū)動(dòng)各種零件。主形狀中的任一更改均會(huì)反映到各個(gè)零件。
圖5
先將多個(gè)實(shí)體派生為單獨(dú)的零件,然后將它們重新裝配成主裝配體。更改主模型時(shí),所有更改均會(huì)傳遞到最終主裝配體中。

7 PhotoWorks
       創(chuàng)建可在稍后用于創(chuàng)建制造此設(shè)計(jì)的鑄模工具的幾何體極為重要。不過(guò),在構(gòu)造設(shè)計(jì)以便生產(chǎn)制造之前,應(yīng)有更重要的可交付成果。在SolidWorks 環(huán)境中創(chuàng)建設(shè)計(jì)后,作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員,您的第一個(gè)可交付成果應(yīng)是可以呈現(xiàn)給管理團(tuán)隊(duì)以供評(píng)估和指導(dǎo)之用的設(shè)計(jì)圖像。過(guò)去,產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員必須創(chuàng)建設(shè)計(jì)的物理原型機(jī),然后著色并描繪細(xì)節(jié),再對(duì)最終模型進(jìn)行拍照。PhotoWorks™軟件為您提供了產(chǎn)生逼真渲染效果及動(dòng)畫的必要工具,這通常比制作物理模型所需的成本更低,尤其在早期設(shè)計(jì)階段更是如此。
       此外,PhotoWorks 軟件還提供了大量預(yù)定義的材料供您選擇,包括最新添加的緞面金屬,這是一種在任何系統(tǒng)中均難以實(shí)現(xiàn)的材料。憑借間接與整體照明度、焦散線、細(xì)柔陰影等高級(jí)特征,以及將多種材料結(jié)合使用,PhotoWorks 可幫助您突出設(shè)計(jì)的質(zhì)量和適用性。利用適當(dāng)?shù)牟牧?、顏色及環(huán)境渲染設(shè)計(jì)會(huì)極大提高您的設(shè)計(jì)的價(jià)值。此外,您還可在模型上實(shí)時(shí)拖放徽標(biāo)及術(shù)語(yǔ)貼圖,以實(shí)現(xiàn)快速定位。如果您需要在最終期限內(nèi)快速生成渲染效果,PhotoWorks Studio 能夠自動(dòng)設(shè)定布景和光源。您只需挑選一個(gè)預(yù)定義的布景,然后調(diào)節(jié)質(zhì)量設(shè)置即可,首先從較低質(zhì)量開(kāi)始微調(diào)您的特定需求,然后調(diào)節(jié)到更高的品質(zhì),以獲得最終渲染效果。
圖6
       PhotoWorks Studio 會(huì)使用預(yù)定義的環(huán)境自動(dòng)為您設(shè)定布景和光源。

8 eDrawings
在設(shè)計(jì)過(guò)程的構(gòu)思階段,交流是最重要的。是否采納并優(yōu)化您的設(shè)計(jì)需要您有效地說(shuō)服管理團(tuán)隊(duì)接受您的設(shè)計(jì)理念。當(dāng)您需要在設(shè)計(jì)的各個(gè)方面與不具備SolidWorks 軟件、不懂CAD 或只使用3D 可視化工具的用戶進(jìn)行協(xié)作時(shí),eDrawings™ 是最理想的工具。在幾秒鐘內(nèi)您便可創(chuàng)建eDrawing,并將其分發(fā)給其他人,以獲得反饋和評(píng)論。接收人可對(duì)此eDrawing 進(jìn)行批注,并將其發(fā)送給其他人做進(jìn)一步評(píng)論,然后再將其返回給您。eDrawings 在Windows® 及Macintosh® 平臺(tái)上均可打開(kāi),而且許多其他一流的MCAD 軟件均可發(fā)布eDrawing,這使eDrawings 不僅可以跨平臺(tái)使用,而且還成為在多個(gè)MCAD 軟件包間進(jìn)行交流的標(biāo)準(zhǔn)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)目涉及眾多不同領(lǐng)域時(shí),eDrawings 作為一種易于使用的協(xié)作工具,可以促進(jìn)所有相關(guān)人員之間的合作交流。eDrawings軟件是將您的設(shè)計(jì)信息分發(fā)給其他人的理想工具,無(wú)論他們的技能水平和技術(shù)背景如何,他們都能夠以3D 形式進(jìn)行觀察及評(píng)論。
圖7
使用eDrawings Viewer,您可以旋轉(zhuǎn)、測(cè)量、移動(dòng)零部件以及查看零部件橫斷面,還可以添加備注并將其重新分發(fā)給整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。

9 易用并且直觀
       在利用MCAD 工具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),您總是希望軟件簡(jiǎn)單易用。從一開(kāi)始,SolidWorks Corporation 便將易用性作為最優(yōu)先的目標(biāo)之一。對(duì)于每一個(gè)新版本,公司均力求找到更好、更直觀的方式來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員管理并簡(jiǎn)化創(chuàng)建消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)這一復(fù)雜任務(wù)。SolidWorks 軟件是很少幾個(gè)符合諸如打開(kāi)文件、復(fù)制及粘貼等業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)方法的傳統(tǒng)Microsoft® Windows 應(yīng)用程序之一。許多其他公司宣稱他們的設(shè)計(jì)工具符合Windows 標(biāo)準(zhǔn),而實(shí)際上并非如此。而且,這些設(shè)計(jì)工具根本無(wú)法達(dá)到SolidWorks 軟件所實(shí)現(xiàn)的與Windows 或其他Windows 應(yīng)用程序的集成度。除本文所提到的所有工具外,SolidWorks 環(huán)境中還全面集成了許多其他功能。
       因此,您不需要了解其他軟件界面,它們都已集成到了您的主應(yīng)用程序中。SolidWorks 軟件廣泛使用預(yù)覽以及屏幕交互式拖動(dòng)控標(biāo)來(lái)指導(dǎo)您做出正確的決策。文件以及草圖和特征均可從一個(gè)SolidWorks 對(duì)象拖放到另一個(gè)SolidWorks對(duì)象。SolidWorks 軟件是最先實(shí)現(xiàn)在全面上色模式下工作的應(yīng)用程序之一,甚至在定義草圖時(shí)也是如此,這為設(shè)計(jì)人員和工程師等專業(yè)人士提供了更多優(yōu)勢(shì)。
       該軟件在易用性和直觀性兩個(gè)方面均有良好表現(xiàn),而且SolidWorks Corporation在可視化技術(shù)方面非常突出。在構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中,為了快速地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),您不可能去不斷重新學(xué)習(xí)復(fù)雜界面、步驟及公式。易用性、Windows 標(biāo)準(zhǔn)化及豐富的直觀效果共同使SolidWorks 軟件成為當(dāng)今市場(chǎng)上最直觀的三種3D 建模軟件之一。SolidWorks Office Premium 正在革新設(shè)計(jì)過(guò)程,不斷吸引世界各地注重功能強(qiáng)大、易于使用且高度直觀的SolidWorks 建模環(huán)境的設(shè)計(jì)人員。 SolidWorks Corporation 在不斷深化其讓參與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的每個(gè)人都能發(fā)揮3D 的威力的宗旨。憑借SolidWorks Office Premium 設(shè)計(jì)與分析工具套件,SolidWorks 有助于彌補(bǔ)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員與其他領(lǐng)域的專業(yè)人員之間的差距,從而消除他們的不同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的低效性。

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