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维设计中的核心——设计意图-时序关系-参考与引用
作者:石书点 | 发布时间:2019-05-22 | 载入中...

SolidWorks 仅仅用于机械设计吗

这是美国牛人用SOLIDWORKS设计的太阳能房屋效果图,怎么样?不比3dmax的差吧?让我们看图说话吧。

1:整体效果图

 

 

2:细节效果图a

 

3:细节效果图b

 

4:细节效果图

 

5:牛人的太阳能屋

 



三维设计中的核心——设计意图-时序关系-参考与引用

设计——无论是三维还是二维,都有一个共通的地方,就是设计者首先要知道自己想得到什么,然后以何种手段去实现

思维

曾经我也很疑惑,三维设计与二维设计相比其优势显而易见,因为至少我们可以更形象更直观的把我们的思维在三维空间里来表达,然而我们在实际设计中却常常把三维向二维的转换,以至于不得不在这方面用尽心思(跨平台的字体转换、尺寸样式、样条曲线……)。

而这里我并不想具体探讨这个问题,也不能很详尽说明某一三维软件具体如何使用,这些我们可以在各种教程、培训、及实践中获得对软件的使用经验。这里,我只是希望能从整体的角度来阐述三维建模的思维方式,希望对大家有所裨益。

无论是三维还是二维设计,都有一个共通的地方,就是设计者首先要知道自己想得到什么,然后以何种手段去实现。比如箱型梁设计中的尺寸标注,二维和三维其实没有分别,都是要先控制箱梁整体的高度尺寸,由该尺寸及钢板的厚度来决定两板之间的距离。这一点正是设计意图在设计中的具体表现。在以参数设计为核心的工程软件中,以何种方式实现设计意图是这类软件的核心所在,尺寸关系、约束定义、建模方法直至设计思想(比如顶层设计、底层定义等等)的选择其目的也为实现设计者的设计意图,这一点毋庸置疑。

 

(箱型梁设计中的尺寸标注)

参数化、时序、父子关系、方程式、变量……种种都不过以一句以概之,两个完全不相干的东西他们不会随对方的变化而变化,除非他们互相关联,才可以变化相随。如此而已。

次序与父子关系

每个人有不同的行事习惯和建模方式,因此三维设计的方式也会因人而异,千差万别。只是,这里我建议,希望我们能够在建模时先整体后局部、先大略后细节,正如绘画相似——先勾勒出对象的整体,才是细节描绘、施色、品题等等。举个例子,比如车轮建模,先旋转出车轮的外型,然后拉伸切除、建孔、阵列,接下来才是倒圆角、注释等等,这样做我们可以很方便的对特征进行管理。

我们需要对一些有实际意义的特征更改特征名称,使我们可以很方便的发现决定模型外型或特性的特征在模型树中的位置。当然,您也可以对一定意义的系列特征创建文件夹,并为文件夹设定有意义的文件名,以进一步实现这一目的。

对于具有相同属性的特征最好一步实现,比如具有相同半径的圆角,尽管它们分属不同的面或边线,我们可以把它们放于同一特征中,没有必要为每个圆角分别作一个特征,这样会使文件变大,也容易使特征混乱,在大型零件中尤其如此。

 

(特征名称定义及特征内文件夹添加)

这样,特征管理器中的特征必然有时间意义上的先后顺序,我们可以把这点称之为时序关系,或简称次序。特征的时序关系并不一定具备参考引用上的继承关系,仅仅是特征在特征树上的位置的先后或特征创建先后的表述。所谓父子关系,当后续特征是以前一特征或前面多个特征为参考创建时,这些特征具备了参考引用的继承关系,我们把它们之间的关系称之为父子关系

被引用的特征为父特征,引用的特征为子特征,我们可以在特征管理器上选择特征用箭头或列表的形式明确显示所选特征的父子关系。拥有时序关系却没有父子关系的特征,我们可以在特征管理器中随意拖动他们的位置,而拥有父子关系的特征之间却不能这样去做。

也许父子关系可以这样表述,父特征的变化会影响继承了父特征相应特性的子特征的变化,子特征却不能影响父特征,所谓变化相随,也只是相随而已

 

(特征名称定义及特征内文件夹添加)

父子关系不仅仅在同一零件的特征之间存在,在零件与零件、零件与部件、部件与部件甚至在工程图视图之内都会存在,它们存在的依据正是参考引用。特征内参考、主模型与子模型之间的参考、部件装配的配合参考、工具实体引用的外部参考等都是这方面的具体应用,篇幅所限,在这里就不一一阐述了。

参数设计、配置及系列零件

SOLIDWORKS或其它以特征、实体为建模核心的工程软件往往具备零件内、零部件之间、零部件与工程图之间在参考引用上的全相关性

参数化是实现设计意图的重要方法,实现参数化设计有很多途径,方程式、连结尺寸、草图约束(自由、强制)、变量设定,多变量约束等,不一而足。然而不管我们以何种方式做,我们首先必须明白两点:其一,我们希望使什么随什么的变化而变化;其二,我们如何处理这种变化与周围参数的关系,使整体变化在我们的思想之内。另外,为参数、配合等设置配置来生成系列零件、系列装配在本质上也合于以上两点,我们依然要考虑尺寸的变化以及约束间的关系。

参数两字实在是参数化设计的根本依据, 以草图为例,草图中有两类关系(定义大小、确定位置),而定义这两类关系的方法是通过尺寸和约束来实现的。这里尺寸的数值、定义一个对象约束的参考我们都可以成为参数,参数实在不能简单理解为具有确定数字的数字本身。

草图中的定义其实也可以从另一角度分为两种类型,描述草图对象自身的参数,描述草图对象和其他对象之间关系的参数。举例:直线的长度尺寸、直线水平或竖直约束应属前者,直线和直线之间的距离或角度尺寸、直线和直线共线、平行或垂直约束应属于后者。定义草图的关键正在于你希望这些草图对象如何变化,正所谓设计意图为何。

 

(同一草图不同标注设计意图不同)

方程式需要确定自变量和因变量的关系,如设定一段直线的长度与圆弧直径相等,希望用圆弧直径来控制其长度则直线长度为因变量,圆弧直径为自变量。其实自广义上来讲,一切被引用者都可称之为方程式的自变量,一切引用者都可称之为方程式的因变量,后者的变化由前者决定,前者具备后者的父特性。

 

(方程式在参数设计中的应用)

配置是SOLIDWORKS的建模核心之一(特征、实体、配置、参考是该软件进行三维设计的关键要素),配置的概念可以简单理解为对同一系统不同设置的定义,比如,标准、加强、豪华版的定义用于同一款车型时。在软件内尺寸参数、特征应用、配合关系等都可以作为配置定义的依据,系列零件、系列部件正是使用配置的概念对这些对象进行系列定义的结果。设计表是定义系列零件行之有效的方法,配合发布是应用系列零部件中所定义参数关键所在

综述

文短意长,不可尽述。只是若以根本而论,旨在设计意图四字,设计意图实现之关键不过在于清楚谁随谁变化而已。一切软件只是工具,一切方法仅为手段,设计的关键还在于自己想要什么吧。

上海雷瓦|

2019.05.22 

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