SolidWorks在消费品设计方面的应用

2013-07-08 by:广州Solidworks培训中心来源:仿真在线

SolidWorks在消费品设计方面的应用

       在当今的产品设计行业中,为成功设计并制造消费产品,对机械CAD (MCAD) 工具的要求非常高。作为消费产品设计人员,您的需求及可交付成果与设计机器和设备等产品的机械工程师大相径庭。实际上,您经常需要使用更复杂的建模功能。认识到您的设计理念可能需要更改或者落选时,您必须能够快速创建和修改您的设计。
      在确定了诸多因素和规格后,MCAD 工具可有效地适应某些变化。但如果您的设计理念不断变化,概念性的改变会使MCAD 系统陷入瘫痪。这就是为什么多数产品设计人员宁愿使用笔和纸构思并用泡沫或粘土制作模型,而不使用MCAD软件进行构思的原因。对于具有绘画及雕刻天赋的设计人员,这些传统工具通常比基于计算机的工具更加有效。
       目前,MCAD 行业中许多提案的重点是在流程的早期阶段捕获设计意图,从而缩短产品设计周期以及上市时间。设计意图对于成功生产及制造产品是至关重要的,SolidWorks Corporation 不仅在解决这一难题方面取得了巨大进步,而且在简化整个设计过程方面也成绩斐然。因此SolidWorks Office Premium 软件可帮助您轻松构思及实现您的设计。
       在纸上绘制草图始终都是捕获最初创意供其他人了解的普遍方法。然而草图的作者通常会比其他人更理解图中的含义。如果将草图作为参考,想象力便成为使特定创意更加形象、更加具体的催化剂。在设计过程的早期阶段,您可以借助SolidWorks 软件让其他人更好地理解您的创意。

1 草图图片及导入几何体
       使用SolidWorks 草图图片,您可以成功地将重要的参考及手绘草图的细节传递到SolidWorks 建模环境中。SolidWorks 草图图片允许您在2D 草图基准面上打开扫描的草图或图像文件,并与其他所有2D 和3D 几何体一同显示。加载后,您可以轻松缩放、旋转甚至镜向设计草图。由于只有草图的实际绘制区域(钢笔和墨水区域)比较重要,因此当您尝试以3D 形式进行直观显示时,此区域周围的白色部分实际上是一种障碍。SolidWorks 草图图片使您能够将这些白色区域变得透明。您可以使用文件的内置透明度,也可以对草图的颜色进行采样,从而定义应变为透明的区域。此外,您还能够设置整个草图的透明度。在您绘制新曲线的草图时,SolidWorks 草图图片可提供有关原始手绘草图中重要细节的清晰参照,以极为直观的显示效果展现给整个设计团队。
       将手绘草图视图定位到SolidWorks 零件中后,您便获得了用于创建曲线几何体的图形参考,这将成为勾勒设计概念的三维曲面的实体。SolidWorks 软件提供了一个在平面(即2D 草图)及三维空间(即3D 草图)中绘制草图的强大环境。与其他曲面建模软件不同,许多SolidWorks 2D 草图实体可在3D 草图环境中使用,并且包含了几乎所有的2D 优势,包括关系、尺寸标注基准面、构造几何线等。
       最近改进的SolidWorks 样条曲线技术不仅囊括了其他系统所具有的全部控制功能和易用性,而且还提供了比竞争对手更胜一筹的增值参数。例如,可绘制2D或3D 样条曲线,然后与其他几何体或曲面参考对齐,围绕原始图像的白色区域可以变成透明状态。
图1
      围绕原始图像的白色区域可以变成透明状态。

2 带有引导控制的扫描曲面
本文描述的大多数特征均可作为曲面或实体特征加以实现。扫描特征尤其有用。与需要大量横断面来定义形状的传统放样曲面不同,扫描特征只需要一个横断面外加一条作为其引导路径的曲线即可。当与多个路径(即引导线)相结合时,扫描特征会变得非常强大。由于扫描特征能够进行复杂的横断面转换,因此可节省时间并避免额外的工作。通过沿用主形状的样式和轮廓线,而不是将焦点集中在横断面上,扫描特征还有助于您与设计意图保持一致。
图2
通过利用多个路径进行扫描,引导线可轻松生成复杂的形状。

3 填充曲面特征
       填充曲面无疑是SolidWorks Office Premium 软件中最有价值的高级建模特征。
       有时,您可能要创建在视觉上非常美观但从几何学上极难实现的设计。这些困难在现实环境中似乎很容易解决,但在基于NURBS 的建模环境中却非常复杂。例如,请考虑在五个角上伸展的曲面。利用四个边的毯子打一个具体的比方会很容易理解。毯子上有四个角,四个人分别拽住一个角来拉伸毯子。但如果毯子上多了一个角,而没有人来拽住这个角,您就无法均匀地拉伸这条毯子。业内将这种类型的曲面称为“n 边”补丁— 能够在任何数目的边(因此该术语称为“n 边”)之间平滑填充的曲面特征,并且同时与周围面相切。
      SolidWorks 填充特征是一种易于使用的曲面建模特征,它允许您选择及填入任何数目的边,还可以利用与周围面相切的平滑曲面修补此区域。此外,填充特征还使您能够放置内部曲线或点,从而改变填充的内部形状。因此,您无需过多构建曲面并对其进行剪裁,这种做法对于不具有此能力的设计人员而言是可接受的行业惯例。您只需构建代表原始设计意图的原边线即可。
图3
       此n 边区域可在多条不连续的曲线边线间实现平滑修补。

4 带有引导控制的放样曲面
放样特征是SolidWorks 软件中最常用的高级建模特征。利用放样特征,您可以使用两条或多条轮廓曲线创建曲面,并且可以在从第一条轮廓曲线到最后一条轮廓曲线之间选择使用一条或多条引导线。您还可以从多线段轮廓到点之间进行放样,或在具有不同线段数(即圆到正方形)的轮廓间进行放样。SolidWorks 放样特征使您能够创建并使用单个3D 草图特征,包括所有轮廓及引导线。在定义或重新定义放样时,您可以改变任何曲线的形状或尺寸;放样形状的预览会随着改变而动态更新。因此您根据放样特征就可以评估、试验和改变设计。此外,放样还提供了相切和曲率连续,因此您可以选择在整个轮廓上或在多线段轮廓的每个顶点上拖动相切长度。还可使用连接线来进一步优化放样的形状。通过修改曲线和拖动相切控标,能够动态改变曲面的形状。除了立即获得反馈和控制外,您还可以对形状进行微调,以符合您的准确规格。
图4
此放样是使用三个轮廓及三条引导线创建的。还可采用连接线来进一步定义曲面的形状。

5 弯曲和变形

在设计过程的某些阶段,您可能希望直接对形状略加修改,而不返回到重新定义原始曲线的步骤。弯曲和变形特征非常适用于这种类型的任务,因为它们能够帮助您全局或在模型的局部修改设计意图。如果需要直观显示设计在形状略微弯曲时的效果,您可以选择模型的一个区域,然后仅对该区域应用弯曲。弯曲特征是一个强大的多功能工具,您可以利用此工具添加设计意图,无需使用草图或其他特征。要改变不能折弯、扭转、伸展或锥削的对象,您可以使用变形特征。此特性实际上能够将预定义的形状或曲线“推”入您的现有设计中,以改变其曲面。由于弯曲和变形特征无需大量预定义的草图特征,因此您可以轻松应用它们。在设计过程中,当添加或修改设计意图时,这两种特征也可以发挥非常好的作用。

6 多实体
长久以来,产品设计趋势已从简单的棱柱形转变为自由天然的形状,但多数成功的产品设计介于这二者之间。通过使用实体建模技术,您可以轻松创建棱柱形,但通过这种方式不能构造更复杂的形状。因此,您需要结合两种截然不同的技术,这称为“混合建模”。这使您可以同时处理多个实体或曲面实体,决定在零件的历史记录中的何时何地放置特征,以及何时使该特征变为实体。当您需要在一个零件文件中处理多个实体形状时,SolidWorks 软件会将每一个实体视为零件本身。您可以隔离独特的特征,并将它们应用到该实体,或一次将它们应用到多个实体,并且可自由选择设计的各个零件将如何相互作用。例如,您可以在一个零件文件中详细描述整个设计,并最终描述作为多个实体组成此设计的单个塑料零件(即上壳、下壳、电池盖等)。由于它们位于一个零件文件中,因此可以获得对所有实体的所有参考。由于其他大多数系统使用基于装配体的方法,因此不能智能地处理多个实体。使用SolidWorks 软件,您可以从主模型方法中大获裨益,这种方法可以建立整体形状,并允许其驱动各种零件。主形状中的任一更改均会反映到各个零件。
图5
先将多个实体派生为单独的零件,然后将它们重新装配成主装配体。更改主模型时,所有更改均会传递到最终主装配体中。

7 PhotoWorks
       创建可在稍后用于创建制造此设计的铸模工具的几何体极为重要。不过,在构造设计以便生产制造之前,应有更重要的可交付成果。在SolidWorks 环境中创建设计后,作为产品设计人员,您的第一个可交付成果应是可以呈现给管理团队以供评估和指导之用的设计图像。过去,产品设计人员必须创建设计的物理原型机,然后着色并描绘细节,再对最终模型进行拍照。PhotoWorks™软件为您提供了产生逼真渲染效果及动画的必要工具,这通常比制作物理模型所需的成本更低,尤其在早期设计阶段更是如此。
       此外,PhotoWorks 软件还提供了大量预定义的材料供您选择,包括最新添加的缎面金属,这是一种在任何系统中均难以实现的材料。凭借间接与整体照明度、焦散线、细柔阴影等高级特征,以及将多种材料结合使用,PhotoWorks 可帮助您突出设计的质量和适用性。利用适当的材料、颜色及环境渲染设计会极大提高您的设计的价值。此外,您还可在模型上实时拖放徽标及术语贴图,以实现快速定位。如果您需要在最终期限内快速生成渲染效果,PhotoWorks Studio 能够自动设定布景和光源。您只需挑选一个预定义的布景,然后调节质量设置即可,首先从较低质量开始微调您的特定需求,然后调节到更高的品质,以获得最终渲染效果。
图6
       PhotoWorks Studio 会使用预定义的环境自动为您设定布景和光源。

8 eDrawings
在设计过程的构思阶段,交流是最重要的。是否采纳并优化您的设计需要您有效地说服管理团队接受您的设计理念。当您需要在设计的各个方面与不具备SolidWorks 软件、不懂CAD 或只使用3D 可视化工具的用户进行协作时,eDrawings™ 是最理想的工具。在几秒钟内您便可创建eDrawing,并将其分发给其他人,以获得反馈和评论。接收人可对此eDrawing 进行批注,并将其发送给其他人做进一步评论,然后再将其返回给您。eDrawings 在Windows® 及Macintosh® 平台上均可打开,而且许多其他一流的MCAD 软件均可发布eDrawing,这使eDrawings 不仅可以跨平台使用,而且还成为在多个MCAD 软件包间进行交流的标准。在产品设计项目涉及众多不同领域时,eDrawings 作为一种易于使用的协作工具,可以促进所有相关人员之间的合作交流。eDrawings软件是将您的设计信息分发给其他人的理想工具,无论他们的技能水平和技术背景如何,他们都能够以3D 形式进行观察及评论。
图7
使用eDrawings Viewer,您可以旋转、测量、移动零部件以及查看零部件横断面,还可以添加备注并将其重新分发给整个设计团队。

9 易用并且直观
       在利用MCAD 工具进行设计时,您总是希望软件简单易用。从一开始,SolidWorks Corporation 便将易用性作为最优先的目标之一。对于每一个新版本,公司均力求找到更好、更直观的方式来帮助设计人员管理并简化创建消费产品设计这一复杂任务。SolidWorks 软件是很少几个符合诸如打开文件、复制及粘贴等业界标准方法的传统Microsoft® Windows 应用程序之一。许多其他公司宣称他们的设计工具符合Windows 标准,而实际上并非如此。而且,这些设计工具根本无法达到SolidWorks 软件所实现的与Windows 或其他Windows 应用程序的集成度。除本文所提到的所有工具外,SolidWorks 环境中还全面集成了许多其他功能。
       因此,您不需要了解其他软件界面,它们都已集成到了您的主应用程序中。SolidWorks 软件广泛使用预览以及屏幕交互式拖动控标来指导您做出正确的决策。文件以及草图和特征均可从一个SolidWorks 对象拖放到另一个SolidWorks对象。SolidWorks 软件是最先实现在全面上色模式下工作的应用程序之一,甚至在定义草图时也是如此,这为设计人员和工程师等专业人士提供了更多优势。
       该软件在易用性和直观性两个方面均有良好表现,而且SolidWorks Corporation在可视化技术方面非常突出。在构思和实现设计过程中,为了快速地实现设计,您不可能去不断重新学习复杂界面、步骤及公式。易用性、Windows 标准化及丰富的直观效果共同使SolidWorks 软件成为当今市场上最直观的三种3D 建模软件之一。SolidWorks Office Premium 正在革新设计过程,不断吸引世界各地注重功能强大、易于使用且高度直观的SolidWorks 建模环境的设计人员。 SolidWorks Corporation 在不断深化其让参与产品开发的每个人都能发挥3D 的威力的宗旨。凭借SolidWorks Office Premium 设计与分析工具套件,SolidWorks 有助于弥补产品设计人员与其他领域的专业人员之间的差距,从而消除他们的不同设计系统的低效性。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才