稳定的3D 建模的重要性

不稳定的3D建模会导致重建错误，或在用户修改设计树中的关键特征时重建失败，一步一步重建模型树的过程中，沮丧感将因所消耗的时间、成本对项目和时间截点影响的增加而增加。

在缺乏参数考虑的情况下，对于那种包含了概念设计、原型验证及生产阶段的，规模较大的项目，重建CAD模型导致的时间浪费，甚至能多达数天至数周。

在本文中，英国IDC将分享一些在SolidWorks中构建稳定CAD模型，并确保设计文档的交接顺利的有用技巧。

规划模型：高效稳定CAD的基础

规划建模过程至关重要，特别是对于初始阶段设计约束不够清晰的大型复杂模型。用一个小时计划建模方法，能简化工作流程，增加模型稳定性，并在进行设计更新的改动时，节省返工时间。

以下是在您下次规划SolidWorks模型时可用的检查列表。

画一张手绘草图作为参考

用纸笔画一张快速草图作为参照物，对大部分模型的建模流程，包括最简单的零部件建模能起到简化作用。以此草图作为参考，试着在建模之前填写每一个关键尺寸。即便是一个快速3D打印的夹具，建模前在手绘草图中记录它所有测量值，也能避免在建模中取出卡尺测量，导致的对建模过程的影响。

对于更复杂的流线形态，直接在SolidWorks中开始设计，创造力可能会受到建模技巧的限制。在建模前，最好对预期形态有个明确方向。通常，如果形态已在手绘草图中定义好，可以扫描后以“草图图片”的形式作为参考插入到模型中。

选择你的原点

选择最符合逻辑的原点位置，可以极大地简化模型的复杂性。比如：
• 对于有清晰对称线的设计，原点应该通过这条对称线，以便其中一个初始基准面可以直接用作镜像或草图的对称面。
• 定义产品的哪个面在前视基准面上建模。这通常取决于您怎样拿着产品或与产品互动的方式。
• 对于非对称模型，尝试将原点定位在一个多功能区域，并考虑基准面将如何在模型树中的特征中被利用，将让建模的参照物更清晰。

零部件的制造方式

零部件的制造方式也可做为建模方法的参考。

如果您创建的控制模型中包含一些钣金件，最好使用基础特征指令对钣金进行建模，并在将其导出到单独的零部件文件后，再将其转换成钣金件。

如果主体是一个钣金零部件，则最好从最开始就使用钣金特征建模。

对于注塑件，最好将模型的拔模方向与3个用于主基准面中的一个的法向相匹配。

关键的特征

一个零部件的建模方式通常不止一种。在SolidWorks中，简化步骤和充分考虑是良好建模实践的关键。

首先，考虑设计的关键形态，及创建这些形态最高效的特征指令是什么，然后计划如何以草图和平面约束这些特征。

有时，别忙着直接用曲面指令建模，也许立体特征指令(如放样和扫描)可以实现同样复杂的几何形状，而且模型更稳定，操作步骤也更少。

草图绘制策略

保持草图的简约。

思考建模策略时，可以先不考虑圆角，尽量避免在草图中直接绘制圆角，圆角特征可以在设计树最后进行操作。

控制草图有助于定义同一平面上的零部件之间的关键配合。这些草图会被多个特征所引用，使零部件间的配合较易控制。但当这些草图在其他特征的设计树下被折叠时，其最初的控制目的容易被忽略，因此必须保持这类草图在模型树中的独立位置。

使用完全定义的草图，看看该方法能够令您在某些建模步骤中受益。

在SolidWorks中必须完全定义您的草模。样条曲线是很容易被不完全定义的一个关键特征。增加尺寸定义在固定样条曲线的点最为合适，但也可以通过拖拽曲线的控制点以达到所需的形态，然后通过“固定”关系对其进行约束。

为确保未定义的草图不会导致不稳定的模型，请在SystemOptions>Sketch中勾选“使用完全定义的草图”框。推荐SolidWorks用户应用这种操作方式。

此外，考虑草图标定的是模型哪个部分的尺寸。了解在哪个步骤就平面、轴、其他控制草图、吸收草图、模型点和边缘的草图进行尺寸定义，是最合适的。在草图中以圆角尺寸定义基准进行测量不是一个好主意!

参数化思考

参数化思考很重要，这样模型更容易更新和重构。定义模型几何要素中的关键关系，并就如何能够轻松调整这些关系提前规划。

如果模型中存在多次使用同一尺寸但尚未完全定义该尺寸的区域，如，使用抽壳指令定义材料的某个厚度，此参数可考虑添加为全局变量。如果您计划使用单独的配置（configuration）来创建一个产品（或零部件）的多个变体，那么全局变量将变得更加有用。

利用未充分利用的功能和快速提示，来增加模型稳定性

IDC的同事在使用SolidWorks建模当中，发现了一些不错的工具，帮助检查并确保模型的稳定性。

重建模型检查

您是否曾专门为了处理模型树中之前没出现的重建错误，而回到一个已经基本完工的复杂的模型？

首次创建零部件时，SolidWorks将该特征的几何形状识别为合理，可当模型因重建而重新计算时，系统则可能会发现之前遗漏的错误。

一旦这种少见情况发生，很难在不影响设计树主体的情况下，回到主要控制特征并纠正它。为避免模型彻底崩溃，一些模型必须在某一特征节点前被冻结，以保持模型稳定并防止重建时崩溃。
成功避免不稳定几何的关键是，在设计树中创建复杂几何时，有预见地针对稳定性进行特别关注。

应用“重建模型检查”性能选项就可以实现目标。

SolidWorks在创建零件的几何时，会考虑该特征在模型中，如何在特定的数理位置中被生成，但不会关注到特征范围外的其他面上。但当激活了“重建模型时验证”选项时，SolidWorks会从模型树中的该特征为起点，考虑其对模型中的所有其他几何特征的影响，一旦检测到可疑的几何形状，SolidWorks会阻止该特征的生成，并立即产生一个报错以供评估。

评估>检查实体

如果您担心创建的模型中包含无效几何体，可以利用评估选项卡中的“检查实体”工具。即使没有任何重建错误，它也会把模型中任何不良几何体高亮显示。但该工具只能评估，不能帮助解决建模错误。

解决草图问题

有时在更新设计树中的特征后，与特征相关联的草图也会报错。判断过度定义的原因有时很复杂，但有两种方法可以快速解决草图中过度定义的关系：

• 右键单击工作区并选择“显示实体”。此时您可以筛选并删除悬空和过度定义的几何关系，然后手动重新定义这些关系。
• Sketch Expert是SolidWorks Essentials课程中教授的一个功能强大但经常被忽视的工具。它能自动诊断草图，并提供消除冲突的尺寸和关系的各种解决方案。然后您就可就通过尝试不同方案并选择想要的那个结果。

分享CAD 文件，确保交接中的建模信息透明

无论是内部还是外部团队协同工作，其他用户的CAD模型通常能展露其建模思维方式，不过建模过程的确认仍然必要。事先不了解他人的建模过程，就对模型进行新的操作，很可能会对模型的完整性造成风险，导致返工，消耗成本和资源。

下面是在共享CAD文件后，保持后续CAD建模效率，需要考虑的一些关键点。

使CAD模型更容易理解的基本要素

对关键特征，草图，方程命名，并使用命名的文件夹构建模型的核心部分。在编辑更大更复杂的模型时，利用文件夹定位特征特别有用。

但请避免在文件夹中添加子文件夹。SolidWorks很难重建和识别隐藏在文件夹深层的特征。

尽管不常用，但对特征添加注释，来说明设计者的逻辑可以避免分歧，如这些特征为什么存在，生成的方法等。可以为注释添加图像、模型截图和时间戳，不过SolidWorks默认情况下不会在每个特性旁显示注解。为确保没有遗漏内容，右键点击树并选择树显示>显示注解，可以查阅相关内容。

设计活页夹

这个工具在SolidWorks中是默认不显示的，所以通常被用户忽视。要显示该工具，请转到工具>选项>系统选项>特征管理器>设计活页夹>显示 。

现在您可以访问一个内嵌的文档，编辑并使用它跟踪您的逻辑依据，并创建一个关于如何控制模型的指南。

当要记录设计中必要的公式、相关的OEM零部件信息和配置参数时，该工具和做法非常有用。设计活页夹还允许您嵌入或链接其他相关文件，如OEM零件，材料参数表和设计指南。

继承模型从哪里开始?

在理想的情况下，CAD的移交应通过会议，由创造者介绍模型的每个步骤。但当模型没有经过适当的移交过程便被送到您手上，逻辑上首先应确定上一个设计者的设计思路。

• 相关信息的传递 – 检查模型的注释、方程、配置等所有通过设计活页夹传递的信息。如当你打开方程式选项卡时，每个方程都会准确显示与之相关的特征。
• 文件夹和特征 – 关注设计树中文件夹和特征的命名及顺序。模型以这种特定的顺序构建是有原因的。
• 退回 –一步一步地拖动退回控制棒，尝试识别创建者的逻辑和特征间的从属关系。大多数人使用设计树上的退回控制棒来完成这个过程，但经常忽略了零件检查器，它能使这个过程更加流畅。零件检查器 只要单击一个按钮来循环浏览，而不必针对每个特征来回拖动控制棒。此工具还会高亮显示草图或特性相关的所有注释，确保检查零部件时不会遗漏它们。查看模型中未被特征吸收的所有草图是回顾建模过程的有用方法，要做到这一点，只需右键单击树顶部的模型 显示树>显示平坦树视图。

比较更新并检查错误

当装配体中的零件需要编辑更新时，如果对控制模型所有的复杂关联没有充分理解，有时很容易无意识地造成一些难以察觉的细微变化。
在将更新的零件发布之前，使用比较工具将更新模型与之前发布零件的几何形状进行比较。该工具可以帮助高亮出与前版模型不同的任何几何形状，并确保在造成问题前发现那些无意识产生的错误。

希望该文章所介绍的软件特征，对您使用SolidWorks进行设计开发有所帮助。

发布日期：2024-06-24