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Solid Edge几何建模技巧
作者:天水二一三电器有限公司 谢超维
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CAD/CAM软件展厅
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摘要:本文阐述了Solid Edge制图软件使用的一些技巧,旨在交流该软件的使用经验,提高产品设计效率。
关键词:草图;特征;零件构造;装配

1 引言

随着三维CAD制图(计算机辅助设计)技术的发展,这一技术被广泛的使用于电器产品结构设计中。利用三维CAD设计软件作为结构设计的创作工具,不仅减少了设计、计算、制图所需的时间,缩短了设计周期,而且便于实现产品的标准化、通用化和系列化,并且在此基础上,设计人员可以很方便的进行个性化设计,有利于进行设计方案的优化选择。

Solid Edge软件是一种广泛使用的三维CAD软件,可以根据初步的设计思路对产品进行立体造型,通过直观可视的几何形状、几何位置了解各个零件间的配合间隙、配合精度,进而进行装配验证和调整,达到优化产品结构,提高产品整体装配性能的要求,并可以据此完成平面视图的制作,最终生成具有指导意义的图纸文件。

2 使用技巧

通常,产品的设计可以自下而向上进行也可以自上而下进行,但不论那种过程,最终都要通过最细节化的零部件设计来完成。 Solid Edge软件的零部件构造过程,通常是先做出一个大体的几何模型,然后通过挖、补等方法完成具体形状、细节。起始几何模型的选择及轮廓的绘制,为零件构造的后续工作提供了原始信息,决定了后续特征制作的可行性和合理性,而不同的挖补过程则体现了设计者不同的构造思路,这些过程的差异决定了零部件是否便于进行调整、修改以及在装配过程中使用替代零件对产品布局的影响程度。基于此,软件使用人员不但要善于掌握零件的关键特征,而且要擅长使用Solid Edge软件的一些小技巧,通过最便捷的方法达到设计目的。根据使用经验,在应用Solid Edge软件进行零件构造时,应着重从以下几个方面注意:

2.1 草图的绘制不能过于复杂

零件特征的制作,首先是从绘制平面图——草图开始的,如果草图形状比较复杂,图元之间有比较稳定的定位关系,将复杂的草图先画出来再进行特征制作也能达到一定目的,但是在产品结构的设计阶段,对中间结果进行反复修改是必不可少的,草图作为生成中间结果的关键步骤,参数的调整往往会牵一发而动全身,过于复杂的草图形状,在修改时容易使其中的某些图元失去定位依据,造成的结果是:软件无法对该草图进行重新计算,零件的后续构造特征也常会因为基准的改变而产生缺陷或失效,从而顾此失彼,增加了零件造型的复杂程度。

2.2 对零件各个特征的制作顺序要有一个统筹的安排,在兼顾2.1的同时,尽量使用最少的特征制作过程完成零件构造

例:图一的基本形状是一个带有斜度的中空的正方体,另外带有过渡圆角和凸缘特征。这个简单的图形包括了凸台、拉伸、除料、凸缘、倒角、斜度、薄壳等基本特征的构造过程。就基体制做,即带斜度的正方体制作来说,可以在进行第一个特征的制作时,先绘制出带圆角的正方形,再从上到下进行拉伸,然后进行第二个特征的制作——斜度处理,经过两个特征建模就能达到图二的几何形状,也可以在进行第一个特征的制作时,先做出梯形进行左右拉伸,接着进行斜度处理和圆角处理(图三),用三个特征构造过程达到图二的效果,显然,第一种方法要少用一个建模过程,相比较要简单的多。而在做凸缘、过渡圆角和除料特征时,如果先构造出凸缘特征,再加入过渡圆角,最后进行除料处理,那么凸缘面的选择可以一次完成,圆角过渡线也能很方便的提取出来,反过来,凸缘面的选择和过渡圆角线的提取都会变得相对复杂,使原本可一次提取的连续的线、面必须经过分段操作才能达到最终目的。但是如果在图一的基础上又要拉伸出一个凸台,由于凸台和长方体存在相对位置关系,如果按照完全按图二的制作顺序,由于圆角及拉伸斜度的存在,将不利于凸台定位,这就要考虑制作的正方形不要带圆角,便于尺寸修改和下一步特征的完成。

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2.3要善于利用计算机系统的基准点、基本方向,为零件造型提供基准

基准点、基本方向是计算机提供的原始基准,尽可能的利用直观、一致的造型基准构造几何实体,不但便于中间结果的修改,避免由于零件参数的变化引起的后续草图、特征等过程失效,而且便于零件在装配状态下进行定位。零件造型时,首先要确定其装配状态,选出主体装配件,并按照常规装配位置,参照主体装配件选定所有零件的正方向。只有所有零件在构造时就有共同的参考基准,才不会因为零件进入装配状态的次序、零件替换、参数调整等影响整体装配布局。

2.4灵活使用复制方法

零件制作过程中存在多种复制方法,在草图绘制过程中可以进行几何图元的复制,在特征制作时可以进行选定特征的复制,还可以对已经保存的立体造型直接提取复制。当零件在整体布局上存在对称结构,而对称结构比较简单,同时装配方法也不太复杂时,直接进行草图对称绘制,尺寸也以对称方式标注,会使整个过程更加直观简单。对于有多个不同形状的几何体的有规律排列,首先要做出各个基本特征,然后选取需要复制的所有几何体,最后通过“镜像拷贝”或“阵列”的方法进行分布,就可以使复制步骤更加简化,图形修改起来也容易一次到位。当结构相同的几何形状按一定规律分布,并且这些结构匹配相同的零部件时,直接使用“阵列”工具会为以后装配打下良好的基础,阵列布局可以完全被装配过程直接利用,从而大大提高软件处理速度。如果一个特征需要多次使用,还可以作为特征零件保存起来,在使用过程中被反复调用及修改。

2.5 同一个零件,通常要由多个特征逐步构造而成,其制作过程并不唯一,要因时顺势,善于变通

例:图四是一个薄壁件,面一比其它面厚,里面有一个中空的凸台。在构造这个零件的过程时,首先要拉伸出基本几何外形,接着可以用不分优劣的几种方法进行。1、先对基本几何体除料做出凹坑,接着依据均匀壁厚尺寸进行抽壳,最后对特殊壁厚进行加厚处理。2、先对基本几何体除料做出凹坑,再进行两次除料达到目的。3、先对零件整体进行除料,再选定面二绘制凸台轮廓,拉伸凸台,最后进行除料。图四零件构造过程分解图(如图五):

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假如在一个正方体上挖一个圆柱形的孔,通过“旋转除料”或普通的“除料”都可以很容易的达到目的,不同的是“旋转除料”需要确定好剖切平面的位置及定义旋转轴,而“除料”工具则是要对圆心进行定位并确定除料深度,虽然,横向比较这两种方法并不存在优劣之分,但是,实际上这几个关键定位参数确定的简便程度常常是有差别的。

2.6 运用自上而下的制作方式,即在装配环境中进行零件制作,进行创造性设计

先进行零件设计,然后通过各种定位关系进行装配的过程称为自下而上的设计,在使用这种设计方法时,可以尽可能的利用、借代成熟零件,成熟的产品零件布局,有利于产品零件的传承使用和产品的系列化设计。但以下情况用自上而下的制作方式会更有利于零件设计。一种是当产品的某处尺寸已完全确定,无法更改,需要据此进行特定零件改造、设计;另一种是进行一个全新的产品的设计。一个全新产品的设计过程,可分为功能设计、布局设计、参数设计等阶段,这就要求首先要确定产品结构与功能间的对应关系,然后完成实体部分(零部件)的排列组合,最后定义零部件的几何形状和参数尺寸,如果脱离功能设计和布局设计而直接进入参数设计阶段,设计的零件往往不能满足使用要求,只会白白的加大工作量,产生无效劳动。

俗话说熟能生巧,对于结构设计人员来说,要掌握一定的软件使用技巧,关键还在于反复使用,善于总结,将书面的条文化经验灵活掌握。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2/16/2008)
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