使用SOLIDWORKS 曲面工具修复导入的模型_曲面_表面_曲率

使用SOLIDWORKS 曲面工具修复导入的模型

文章来源：SOLIDWORKS卓盛信息（400-696-5950）

在制造业中，公司经常需要与独立承包商和其他制造商合作开发产品。一家公司专注于小型电机，而另一家公司可能专注于模塑塑料……而另一家公司则从事压铸金属等。这几乎可以保证每家公司都会使用某种形式的 3D CAD 来开发他们的特定产品；由于 CAD 市场包含各种各样的程序，每个程序都根据不同的公司的需求服务于不同的公司，因此当他们准备好合并其 CAD 资产时，这对协作提出了挑战。在这个深入的案例研究示例中了解如何使用 SOLIDWORKS 曲面工具修复导入的模型。

SOLIDWORKS 支持范围广泛的常见 CAD 文件类型，例如 AutoDesk、Solid Edge、Rhino、NX（等），并且可以将它们直接导入到 SOLIDWORKS 建模环境中。如果文件来自不太常见的 CAD 程序，则 SOLIDWORKS 还可以使用行业范围内使用的中性格式，例如 STEP、IGES 和 Parasolid 文件。然而，无法回避的事实是，每个软件都使用不同的编程来生成 3D 模型，因此当将非本地 CAD 文件引入 SOLIDWORKS 时，通常需要进行某种程度的修复，要么通过自动化流程或手动工具。幸运的是，SOLIDWORKS 能够很好地处理非本地文件，具有多种内置解决方案来处理导入的几何体：

导入诊断： 当 SOLIDWORKS 打开非本地 CAD 文件时，导入诊断会搜索模型中的问题区域，并且通常可以修复在转换为 SOLIDWORKS 几何体过程中识别出的任何错误面或间隙。

FeatureWorks： SOLIDWORKS 模型是基于特征的，允许对几何体进行完整的参数化控制。导入的模型不附带任何特征历史记录，但 FeatureWorks 为您提供了将特征分配给导入的几何体的选项，从而为您提供与原生 SOLIDWORKS 零件相同的参数化控制。

曲面工具： 无论 SOLIDWORKS 中的几何体是什么，在最基本的情况下，它都将由编织面织锦构成。SOLIDWORKS 强大的曲面工具组合为用户提供了修复和重建导入模型的完整功能。

尽管各种曲面工具对导入的模型修复很有用，但有一些工具在处理破损的表面和缝隙时特别有用：

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删除面

填充表面

删除孔

修剪/取消修剪曲面

相交

SOLIDWORKS 还包括各种有助于模型修复的分析工具，包括：

检查实体

曲率

斑马条纹

偏差分析。

为了解这些工具的实际应用，我们将研究一个进口雕刻刀柄模型的案例研究。

案例研究：进口雕刻刀柄

场景：我们正在与外部承包商合作开发机械化切肉刀。我们公司使用 SOLIDWORKS 对内部机构进行建模，而外部承包商使用名为“AwesomeCAD”的程序对空心手柄进行建模。AwesomeCAD 不是广泛使用的 CAD 程序，因此承包商将模型导出为 STEP 文件，我们将其导入到我们的 SOLIDWORKS 装配体中以完成产品。

途径 A：进口固体

“攻击计划”：

使用Import Diagnostics填充间隙、编织未连接的曲面并创建封闭的体积。

使用Combine从外部体积中减去内部体积。

使用Curvature、Zebra Stripes和Deviation Analysis来识别曲率不连续的区域

使用删除面（删除和修补）删除有缺陷的表面并填充周围的面。

我们首先使用简单的文件 > 打开导入 STEP 文件。导入中使用的选项会影响 SOLIDWORKS 将导入的几何体转换为 SOLIDWORKS 模型的方式。默认情况下，SOLIDWORKS 查看任何完全封闭的曲面实体并尝试将它们变成实体。

导入系统选项

使用默认的导入选项，我们在运行 Import Diagnostics 时会立即发现问题。我们得到的不是带有内部空腔的单一实体模型，而是一个实体内部，外部有一组破损的曲面体。拇指托上有一个洞，纽扣边缘有一个裂开的缝隙，纽扣没有编织到模型的其余部分。

带有破损表面主体的手柄

使用 Import Diagnostics 中的修复选项后，外表面的孔被新面填充，脱节的表面体被编织在一起，我们最终得到两个重叠的实体 - 外表面封闭的体积和由外表面封闭的体积内表面。这使我们能够使用组合工具轻松创建带壳实体。我们预选了两个实体，启动组合工具（使用“减法”操作类型），最后得到一个空心实体。

组合工具

然而，在仔细检查由 Import Diagnostics 生成的面孔后，我们意识到我们的修复尚未完成。从 CommandManager 的 Evaluate 选项卡中，我们利用Curvature和Zebra Stripes获得原始曲面和为填充模型中的间隙而创建的新曲面之间的曲率不连续性的可见线索。

曲率和斑马条纹

新表面边缘的变色和斑马条纹中的锯齿状断裂告诉我们，原始表面和生成的面片之间的曲率发生了急剧变化。

为了量化发生的偏差，我们使用偏差分析，并选择在拇指托上生成的较大表面的边缘。

偏差分析

一组颜色编码的箭头表示波动偏差——沿着新面的边缘向上倾斜，与周围表面的偏差范围高达 3 度。

为了解决这个问题，我们使用了一个快速简单的修复方法，即“删除和修补”，使用“曲面”选项卡中的“删除面”命令。

删除面命令

在这种情况下，SOLIDWORKS 能够成功地延伸出周围的曲面以修补在移除故障面时产生的孔，并完成修复。我们有一个单一的、实心的、带壳的部件，没有缝隙或破损的表面。

路线 B：进口表面

导入曲面

“攻击计划”：

使用检查实体来识别差距

使用具有“曲率”的填充曲面来修补孔

或者，

使用删除孔

使用Filled Surface完成球形按钮表面

或者，

使用未修剪曲面

将外表面编织在一起形成防水表面体

使用相交填充内外表面体之间的体积。

有时，导入诊断不会让我们在修复过程中达到我们想要的程度，我们最好还是使用表面处理工具手动修复模型。如果实体没有按照我们期望的方式生成，那么我们最好取消选中导入选项中的该设置。因此，在这种情况下，我们不会尝试创建实体（选项）并且我们会跳过导入诊断。因此，在这个案例研究中，我们最终得到三个表面体：“水密”（完全封闭）的内表面体、有一些缝隙的外表面和破损的按钮表面。

在此模型中，问题区域很容易通过视觉识别，但情况并非总是如此。有时间隙非常小，或者在难以看到的区域。这就是检查实体（“检查”）命令（搜索无效面、无效边和开放曲面）非常有用的地方。为了找到模型中的差距，我们从评估选项卡启动检查命令。

检查实体命令

检查操作识别两个开放表面——球形按钮表面和大外表面——并突出显示存在间隙的边界表面。确定了这些区域后，我们就可以看到需要进行维修的地方。

拇指托上大孔的直观修复方法是填充表面——只需用新面孔修补孔即可。因此，我们启动“填充曲面”命令，选择孔的边缘，并显示三个边界条件选项：

接触

切线

曲率

默认选择“Contact”，所以我们先试试这个边界条件。

应用边界条件

该孔已成功修补，但在使用曲率分析进行更仔细的检查时，我们看到了我们之前在导入诊断修复中遇到的相同曲率不连续性。这是因为“接触”边界条件不考虑相邻面的曲率；给定孔的边缘，它只会生成可能的最简单的面。

“相切”条件会考虑周围的面，但仅限于新面的有限距离，类似于圆角。在这种情况下这可能是可以接受的，但提出无缝补丁的最佳选择是“Curvature”。这说明了周围的面并尽可能将它们延伸到新面中，从而消除了曲率连续性的任何中断。

曲率选项

使用此选项，我们可以看到清晰的曲率，并且偏差分析显示沿新面的边缘基本上为零偏差，因此这可能是最终产品可接受的修复。制成的部件在拇指托上没有断裂的迹象。

然而，修复这种特殊类型的间隙存在更好的选择。我们可以使用Delete Hole一起删除问题区域，而不是用新面修补孔并尝试混合曲率。我们从 CommandManager 的曲面选项卡中选择删除孔，选择孔的边界边，然后执行。

删除孔命令

就像我们之前使用的 Delete and Patch 操作一样，Delete Hole扩展现有面以填充间隙，就好像它从未存在过一样。这意味着曲率连续性不会中断，并且不会有额外的面使模型复杂化。这是针对这种情况的最佳解决方案。

看着破损的按钮表面，我们面临着一个稍微不同的挑战。我们在边缘有一个突破口，而不是一个封闭的洞。有几种方法可以解决这个问题：

修复选项 A) 我们可以使用填充曲面操作修复断裂。这将通过在圆弧中绘制草图来完成底部周围的圆形边缘，并使用绘制的实体作为填充曲面中的边界来完成。

修复选项 B) 此应用程序的更好选择是曲面选项卡上的取消修剪曲面命令。我们选择此选项并开始从断开的部分拾取边缘。进行选择后，SOLIDWORKS 会寻找具有最干净的面和边界的解决方案，将曲面延伸到断开的部分，类似于删除孔。

取消修剪曲面命令

Untrim Surface 命令中内置了一个选项，可将面从边缘向外延伸一定百分比。如果我们将扩展保留为 0%，将创建一个简单的补丁，并且曲面主体的底部边缘将在原始曲面边缘和刚刚创建的补丁边缘之间分段。这可能是可以接受的，但如果您希望在表面底部一直有一个连续的、未分段的圆形边缘，那么将表面延伸一定量是一个不错的选择，然后用草绘的圆圈。因此，我们创建一个与底部边缘重合的平面，在与现有边缘呈径向的平面上绘制一个圆，取消修剪曲面，同时指定一定比例的延伸，然后使用修剪曲面切掉多余的材料。结果是具有完整圆形边界的完美曲率连续半球体。

修剪曲面命令

此时，剩下的就是将按钮表面编织到外表面主体的其余部分，并用材料填充内外表面之间的体积。从Knit Surface开始，我们选择要编织在一起的外主体和按钮表面，并取消选中 Create Solid 选项。

编织面命令

我们现在有两个水密表面，可以通过使用相交命令（位于 CommandManager 的特征选项卡中）填充内表面和外表面之间的体积来创建实体。我们启动相交，选择两个曲面体，然后从相交选项中选择“创建内部区域”。

相交命令

结果是一个坚实的身体。剖视图显示材料现在填充了内表面和外表面之间的体积。我们现在可以在我们的产品组装中使用这个模型来充分发挥作用。

结论——修复导入模型

修复导入模型

正如我们所见，SOLIDWORKS 为我们提供了大量工具来修复导入的模型，从自动诊断和修复工具到分析和曲面建模工具。修复模型并没有放之四海而皆准的方法，因为每个模型都会面临一系列独特的几何挑战。在某些情况下，将需要更广泛的重建和更广泛的表面处理工具。但我们在本案例研究中介绍的少数工具是开始简单维修工作的好地方，将它们放在您的雷达上会让您受益匪浅。