Design Modeler包括三种不同体类型:①实体【Solid body】,具有面积和体积的体;②表面体【Surface body】,有面积但没有体积的体;③线体【Line body】,完全由线组成的体,没有面积和体积。
实体特征创建主要包括基准特征、体素特征、扫描特征、设计特征等部分。通常使用两种方法创建特征模型:一种方法是利用“草图”工具绘制模型的外部轮廓,然后通过扫描特征生成实体效果;另一种方法是直接利用“体素特征”工具创建实体。
1.拉伸
拉伸【Extrude】特征是将拉伸对象沿着所指定的矢量方向拉伸到某一位置所形成的实体,该拉伸对象可以是草图、曲线等二维几何元素。拉伸可以创建实体、表面、薄壁特征。图2-26所示为创建一个拉伸几何实体所需要的过程。创建完成以后,如不满意,可以在详细列表中修改设置和参数,重新生成满意的模型。
拉伸特征的明细栏中包含下列选项:
(1)几何【Geometry】 用于确定拉伸的基准面或草图。
图2-26 拉伸
(2)特征操作【Operation】 主要包含如下操作:
①添加材料【Add Material】,创建并合并到激活体中。
②切除材料【Cut Material】,从激活体中切除材料。
③添加冻结【Add Frozen】,与添加材料类似,用于新增特征体不被合并到已有模型中,作为冻结体加入。
④表面印记【Imprint Faces】,与切片操作类似,是DesignModeler的特色功能之一。表面印记仅用来分割体上的面,根据需要也可以在边线上添加印记(不会创建新体)。这个功能用在面上划分适用于施加载荷或约束的位置十分有效。
⑤切片材料【Slice Material】,将冻结体切片。
(3)方向矢量【Direction Vector】 指定方向矢量来拉伸,用草图作为基准对象,方向矢量自动选择为草图的法线方向。
(4)方向【Direction】 方向与草图的平面有关,可以设置方向为法向【Normal】、反向【Reversed】 两边对称【Both Symmetric】、两边不对称【Both Asymmetric】。
(5)延伸类型【Extent Type】 主要包含如下类型:
①固定【Fixed】,固定界限使草图按指定的距离拉伸。
②贯穿所有【Through All】,将剖面延伸到整个模型。
③到下一个【To Next】,将轮廓延伸到遇到的第一个面。
④到面【To Face】,延伸拉伸特征到由一个或多个面形成的边界。
⑤到表面【To Surface】,与“到面”类似,但只能选择一个面。
(6)拉伸为薄壁体或面体【As Thin/Surface】 可以通过默认厚度或指定厚度拉伸一个薄壁体,如果厚度设置为零,则生成面体。
(7)合并拓扑结构【Merge Topology】 设置为“Yes”则优化特征体的拓扑结构,设置为“No”则保留特征体的拓扑结构。
2.回转
回转【Revolve】操作时将草图截面或曲线等二维草图沿着所指定的旋转轴线旋转一定的角度而形成的实体模型,如法兰盘和轴类等零件。图2-27所示为创建一个回转几何实体所需要的过程。创建完成以后,如不满意,可以在详细列表中修改设置和参数,重新生成满意的模型。回转需要一个旋转轴线,可以以坐标系XYZ为轴线,也可以创建轴线,如果在草图中有一条孤立(自由)的线,它将被作为默认的旋转轴,如图2-27所示。
图2-27 回转
3.扫掠
扫掠【Sweep】操作将一个截面图形沿着指定的引导线运动,从而创建出三维实体或片体,其引导线可以是直线、圆弧、样条等曲线。在特征建模中,拉伸和选择特征都算为扫掠特征,如图2-28所示。
4.蒙皮/放样
蒙皮/放样【Skin/Loft】可以从不同平面上的一系列剖面(轮廓)产生一个与它们拟合的三维几何体(必须选两个或更多的剖面)。剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面,所有的剖面必须有同样的边数,必须是同种类型。草图和面可以通过在图形区域内单击它们的边或点,或者在特征或面树形菜单中单击选取,选取后会产生指引线,指引多线是一段灰色的多义线,它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接。创建蒙皮或放样的操作过程如图2-29所示。需要注意的是,剖面不在同一个平面建立。
图2-28 扫掠
图2-29 蒙皮/放样
5.薄壁
薄壁特征可分为创建薄壁实体【Thin】和创建简化壳体【Surface】。在具体的明细栏中,操作类型分为:
(1)移除面【Faces to Remove】 所选面将从体中删除。
(2)保留面【Faces to Keep】 保留所选面,删除没有选择的面。
(3)仅对体操作【Bodies Only】 只对所选体进行操作,不删除任何面。
图2-30 薄壁操作
将实体转换成薄壁体或面时,可以采用以下三种方向中的一种偏移方向指定模型的厚度:向内(Inward),向外(Outward),中面(Mid Plane),如图2-30所示。
6.倒圆角
倒圆角是用指定的倒圆角半径将实体的边缘变成圆柱面或圆锥面。既可以对实体边缘进行恒定半径的倒圆角,也可以对实体边缘进行可变半径的倒圆角。
(1)固定半径倒圆角 固定半径【Fixed Radius】倒圆角是指沿选取实体或面体进行倒圆角,使倒圆角相切于选择边的邻接面。采用预先选择时,可以从右键弹出的菜单获取其他附加选项(面边界环路选择,3D边界链平滑),然后在明细栏中可以编辑倒圆角半径。单击【Generate】完成特征创建并更新模型,如图2-31所示。
(2)可变半径倒圆角 可变半径【Variable Radius】倒圆角可以在参数栏中改变每边的起始和结尾的倒圆角半径参数,对实体或面体进行倒圆角,也可以设定倒圆角间的过渡形式为光滑或线性。单击【Generate】完成特征创建更新模型,如图2-32所示。
(3)顶点倒圆角 顶点倒圆角【Vertex Blend】主要用来对曲面体和线体进行倒圆角。顶点必须属于曲面体或线体,必须与两条边相接;顶点周围的几何体必须是平面的。可以在参数栏里设置半径参数,单击【Generate】完成特征创建更新模型,如图2-33所示。
图2-31 固定半径倒圆角
图2-32 可变半径倒圆角
图2-33 顶点倒圆角(www.xing528.com)
7.倒角
倒角【Chamfer】特征是处理模型周围棱角的方法之一。当产品边缘过于尖锐时,为避免擦伤,需要对其边缘进行倒角操作。倒角的操作方法与倒圆角极其相似,都是选取实体边或面并按照指定的尺寸进行倒角操作。如果选择的是面,那个面上的所有边缘将被倒角。面上的每条边都有方向,该方向定义右侧和左侧。可以用平面(倒角面)过渡所用边到两条边的距离或距离(左或右)与角度来定义斜面。在参数栏中设定倒角类型并设定距离和角度参数后,单击【Generate】完成特征创建更新模型,如图2-34所示。
图2-34 倒角
8.阵列特征
阵列【Pattern】特征允许用户用下面的3种方式创建面或体的复制体:①线性(方向+偏移距离);②环形(旋转轴+角度);③矩形(两个方向+偏移)。
对于面选定,每个复制的对象必须和原始体保持一致(须同为一个基准区域),且每个复制的面不能彼此接触/相交,如图2-35所示。
图2-35 阵列特征
9.体操作
用户可以对任何几何体进行操作,包括对几何体的缝合、简化、切除材料、切分材料、表面印记和清除体操作,如图2-36所示。
10.体转化操作
针对体的转化操作包括移动【Move】、平移【Translate】、旋转【Rotate】、镜像【Mirror】和比例模型【Scale】,如图2-37所示。
图2-36 体操作
图2-37 体转化操作
11.布尔特征
使用布尔操作【Boolean】可以对现成体做相加、相减、相交和表面印记操作。
(1)相加【Unite】 可以把相同类型的体合并在一起,但应注意间隙的大小。
(2)相减【Subtract】 可以把相同的体进行相切得出合理的模型,但应注意目标体与工具体的选择。
(3)相交【Intersect】 将冻结的体切成薄片。只在模型中所有的体被冻结时才可用。
(4)表面印记【Imprint Faces】 类似于切片【Slice】操作,只是体上的面是被分开的,若有必要,则边也可被粘附【Imprinted】(不产生新体)。
12.切片
在DesignModeler中,可以对复杂的体进行切片【Slice】操作,以便划出高质量的网格,被划出的体会自动冻结。该特征在对体进行共享拓扑前后都可以操作。
切片类型如图2-38所示,分为如下几种:
(1)用工作平面切分【Slice by Plane】 用指定的平面切分模型。
(2)面切分【Slice off Faces】 在模型中,选择切分的几何面,通过切分出的面创建一个分离体。
(3)表面切分【Slice off Surface】 选定一个表面作为切分工具来切分体。
(4)边切分【Slice off Edges】 选定切分边,通过切出的边创建分离体。
(5)闭合的边切分【Slice by Edge Loop】 选择闭合的边作为切分工具切分体。
13.删除操作
删除操作包括对体的删除【Body Delete】、面的删除【Face Delete】和点的删除【Edge Delete】,如图2-39所示。
图2-38 切片
图2-39 删除操作
14.点特征
点特征【Point Features】用来控制和定位点相对于被选模型的面或边的相对位置和尺寸。创建点时可以选择一系列基准面和支配边。点的类型分为:Spot Weld:使用“焊接”连接,否则在装配中会成为互不关联的部件(只有成功地形成耦合的点可以作为点焊接传递到Mechanical);Point Load:在ANSYS中使用“hard points”(所有成功地产生的点作为顶点传递到Mechanical)。Construction Point类型的点不能传递到Me-chanical。图2-40所示为点特征详细列表。
图2-40 点特征详细列表
其中:
1)Sigma:表示选择边的链起点与第一个点位置间的距离。
2)Edge Offset:表示基准面上的选择边与点的位置间的距离。
3)Omega:表示选择边的链的终点与最后一个点的位置间的距离。
4)N:表示选择边的链上放置的点的数目。
5)Face Offset:表示偏移基准面的距离。
15.体素特征
体素特征一般作为模型的初始特征出现,这类特征具有比较简单的特征形状。利用这些特征工具可以比较快速地生成所需要的实体模型,并且对生成的模型可以通过特征编辑进行迅速地更新。基本体素特征包括长方体、圆柱体、锥体、球体,这些特征均被参数化定义,可以根据需要对其大小及位置在详细列表窗口进行尺寸驱动编辑。创建体素特征的方法是单击【Create】→【Primitives】,然后根据创建需要选择一体素特征,编辑尺寸即可创建体素特征,如图2-41、图2-42所示。
图2-41 体素特征
图2-42 创建体素特征
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