Расширьте свои навыки с помощью этого простого обзора сложного метода проектирования: поверхностного моделирования SolidWorks (также называемого «созданием поверхностей»).
Надежный выбор
SolidWorks — одна из самых популярных программ САПР, существующая уже почти четверть века. Если вы пользовались SolidWorks или другими программами CAD, то знаете, что они поддерживают различные типы 3D-моделирования.
Один из таких типов — поверхностное моделирование. Поверхностное моделирование — это передовой и мощный метод проектирования, позволяющий создавать сложные геометрические формы и детали. SolidWorks содержит различные полезные функции и инструменты для выполнения поверхностного моделирования.
Хотя проектирование поверхностей требует иного подхода, чем проектирование твердых тел, оно необходимо для создания гладких, органичных и непрерывных объектов. Помимо проектирования продуктов, поверхностное моделирование часто используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности. (Обратите внимание, что этот тип моделирования не предназначен для использования в 3D-печати).
В этой статье мы более подробно рассмотрим, как работает поверхностное моделирование и какие инструменты существуют в SolidWorks, чтобы помочь вам. В заключение мы рассмотрим некоторые ресурсы, которые помогут вам продолжить изучение этого сложного, но полезного способа моделирования.
Что такое поверхность?
С математической точки зрения поверхность — это двумерная функция, предоставляющая значение для заданной комбинации двух измерений. Например, для каждой пары входных данных X и Y существует высота.
На практике поверхность — это просто объект с нулевой толщиной, который может принимать практически любую форму. Когда речь идет о представлении и моделировании органических или сложных геометрических форм, моделирование поверхностей превосходит моделирование твердых тел благодаря своей большей гибкости.
Принципы
Моделирование поверхностей требует иного подхода, чем традиционное моделирование твердых тел. Моделирование твердых тел обычно требует создания замкнутого эскиза, а затем его выдавливания (возможно, по маршруту, определенному эскизом) для создания замкнутого объема.
Однако для поверхностей сначала не требуется закрытый эскиз, хотя они могут обрабатывать закрытые эскизы. Это означает, что поверхности можно создавать из различных типов линий, включая существующие края деталей. Мы более подробно рассмотрим это в следующем разделе, в котором освещаются некоторые из наиболее полезных функций моделирования поверхностей в SolidWorks.
Инструменты
Среда SolidWorks для работы с поверхностями имеет довольно широкий набор функций. Некоторые из них очень похожи на существующие функции моделирования твердых тел (выдавливание, вращение, лофтинг и т. д.), однако есть и множество инструментов, которые являются уникальными для моделирования поверхностей. Давайте рассмотрим их подробнее!
Extrude Surface (Выдавливание поверхности)
Эта функция используется аналогично знакомому инструменту Extrude-boss (Выдавливание-выпуклость). Поверхность «вытягивается» из плоского эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза. Базовый эскиз может быть как закрытым, так и открытым.
Boundary Surface (Грань поверхности)
Это одна из наиболее мощных функций SolidWorks по созданию поверхностей, поскольку она позволяет создавать сложные геометрические формы из нескольких эскизов. Поверхность создается вдоль границ нескольких эскизов, которые часто находятся на перпендикулярных плоскостях.
Trim Surface (Обрезка поверхности)
Как следует из названия, эта функция помогает обрезать лишние части поверхности, используя другую поверхность или тело в качестве режущего инструмента. При этом поверхности обычно создаются немного больше, чем их окончательная проектная форма, а затем обрезаются до окончательных размеров.
Offset Surface (Смещение поверхности)
Эта функция довольно интуитивно понятна: выбранная поверхность создается со смещением относительно существующей поверхности. Эта функция также полезна при моделировании твердых тел.
Совет по поводу этой функции: установка смещения равным 0 фактически дублирует поверхность (грань) и помещает ее в то же место. Это уникальная функция SolidWorks, поскольку установка «нулевого расстояния» обычно не допускается в таких контекстах.
Преобразование поверхностей в твердые тела
В конечном итоге цель проектирования часто заключается в создании твердотельной модели. Существует несколько функций построения поверхностей, которые позволяют преобразовывать поверхности в твердые тела.
Если существующие поверхности должны охватывать замкнутый объем, он станет твердым телом. Затем можно использовать функцию «связать», чтобы объединить все поверхности в одно тело. Если в модели есть отверстия, которые не позволяют использовать функцию «связать», их можно закрыть с помощью функций «граничная поверхность» или «плоская поверхность».
Поскольку поверхности часто создаются для моделирования тонких тел, еще одной полезной функцией является инструмент «Утолщение». Он очень похож на «Смещение поверхности» и используется для утолщения поверхности в тонкое твердотельное тело. Обратите внимание, что поверхностное тело не обязательно должно охватывать объем.
Расширенные советы и рекомендации
SolidWorks имеет ряд расширенных инструментов и возможностей, которые используют моделирование поверхностей или помогают в этом процессе. Вот некоторые из них:
- Оценка кривизны: SolidWorks имеет несколько визуальных инструментов, которые оценивают кривизну поверхностей. Эти инструменты выделяют и подчеркивают различные аспекты криволинейной поверхности, чтобы вы могли соответствующим образом настроить и скорректировать свой проект.
- Сглаживание поверхности: эта функция оценивает плоскую (ровную) версию заданной поверхности. Она не так точна, как функция «плоская модель» в проектировании листового металла, поскольку не учитывает толщину материала и пластические свойства. Однако она может быть полезна для других, более творческих применений.
- Облако точек в поверхность: утилита SolidWorks «ScanTo3D» преобразует облако точек (результаты лазерного сканирования объекта) в поверхностное тело. Это чрезвычайно полезно в реверс-инжиниринге и в медицинских приложениях (например, сканирование руки человека для лучшей подгонки механического вспомогательного устройства).
Уроки и справочники
Благодаря популярности SolidWorks легко найти хорошие справочники и уроки по различным функциям, в том числе по техникам моделирования поверхностей. Например, на YouTube есть множество отличных уроков. Двумя хорошими местами для начала являются это полезное вводное видео по моделированию поверхностей (~37 минут) и этот учебник по моделированию форм и поверхностей (~27 минут). Вы также можете попробовать учебник по дизайну потребительских товаров (~35 минут) или для более продвинутых пользователей, учебник по более сложным функциям моделирования поверхностей (~12 минут).
Если вы больше любите читать, то форум SolidWorks по поверхностям очень хорошо организован и довольно информативен. Неофициальный сайт Learn SolidWorks тоже очень хорош. В то же время, ключ к успеху в моделировании поверхностей — это экспериментировать и исследовать различные функции и варианты использования самостоятельно. Удачи!
