基于 SolidWorks 的手持式风扇的测绘建模与装配论文

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 摘   要：随着人们的生活需求不断增多，越来越多的工业产品被引入市场。为了加快产品的研发速度，提高产品的研发效 率，计算机辅助产品设计技术得到广泛的应用与普及。本文以手持式风扇为研究对象，应用 SolidWorks 软件进行测绘建模和 虚拟装配。计算机辅助设计在工业产品开发中的应用有效地提高了产品设计效率，缩短了产品开发周期。

关键词：SolidWorks 软件 ；手持式风扇 ；测绘建模 ；装配
XU Zhengwen
(College of Home and Industrial,Nanjing Forestry University, Nanjing Jiangsu 210037)

【Abstract】： With the increasing demand of peoples life, more and more industrial products have been introduced into the market. In order to speed up the research and development of products, improve the efficiency of product research and development, computer-aided product design technology has been widely used and popularized. In this paper, the hand-held fan is taken as the research object, and the application of SolidWorks software is used for mapping modeling and virtual assembly. The application of computer-aided design in industrial product development has effectively improved product design efficiency and shortened product development cycle.

【Key words】： SolidWorks software;hand-held fan;mapping modeling;assembly

随着时代的发展，人们的生活需求不断增多，更多 的需求牵引出更多的设计，同时也将更多的工业产品引 入市场 [1]。为了加快工业产品的研发速度，提高工业产 品的研发效率，计算机辅助产品设计技术得到广泛的应 用与普及 [2]。SolidWorks 软件作为主流的计算机辅助 产品设计软件，功能全面且易于操作 [3]。适用于各类工 业产品，尤其是小家电类产品的设计开发工作 [4]。本文 使用 SolidWorks 软件对手持式风扇进行测绘建模和虚 拟装配，深入了解该产品的结构设计，并对测绘建模和 装配过程中的一些技巧进行总结。

1 产品测绘

SolidWorks 计算机辅助产品设计是以尺寸参数为驱 动，通过对三维空间中点、线、面的尺寸参数定义来拟 合产品外观造型及内部结构的过程 [5]。因此，获取精准 的产品尺寸参数对于产品的三维建模质量影响较大 [6]。 获取产品尺寸参数常用以下两种方法 ：正向测绘法和逆向扫描法 [7]。正向测绘法是通过测绘工具对产品实物进 行测量，并通过正向建模软件对产品的三维模型进行建 构的方法，具有测量工具简单、测量过程简单等特点 [8]。 逆向扫描法是通过逆向扫描设备对产品实物进行扫描， 并通过逆向设计软件对产品的三维模型进行重建的方 法，具有测量精度高、建模效率快等特点 [9]。

手持式风扇测绘前，需要对其结构进行拆解。其结 构主要分为三个部分 ：风扇部分、手柄部分和支撑架部 分 [10]。风扇部分主要包括 ：风扇前盖、风扇后盖和风 扇叶三个零件。手柄部分主要包括 ：电池存储槽、电池 储存槽前盖和电池后盖三个零件。支撑架部分主要包括 ：前半支撑架和后半支撑架两个零件。本文采用正向 测绘法对手持式风扇进行测绘 [11]。在测绘过程中，许 多数据难以进行精确测量，主要体现在两方面 ：（1）测 绘主要工具是尺子，尺子难以伸进较小的塑胶壳体件里 面 [12]。且尺子的零刻度前面有一定的刻度余量，难以进行塑料件深度的测绘。（2）塑料件壳体的厚度难以精 准到小数点后两位。由于测绘工具并没有那么精准，采 取四舍五入法后得到的数据通常都是 0.1mm。此时就 要结合塑料件的产品工艺参数要求对壳体相关部位尺寸 进行大致估量测绘 [13]。


2 产品建模

产品建模是将产品形体与尺寸相结合，构建出以尺 寸参数定义的产品三维模型的过程 [14]。产品建模大致分为三大步骤 ：草图绘制―尺寸定义―特征生成。下面 对建模过程中的一些技巧进行总结。

2.1 立体曲面

在手持式风扇前盖顶面，作为扇叶遮蔽作用的部 分，是一个立体曲面结构 [15]。立体曲面是由两个或两 个以上的截面（基准平面）内的截面曲线通过放样操作 所构成实体 [16]。其建模技巧为 ：分别绘制出拆分后各 截面上的截面曲线和连接截面曲线的路径，运用放样特 征操作生成 [17]。具体操作步骤为 ：（1）在立体曲面结 构的起始端分别绘制两个截面，在两个截面上分别绘制 出截面曲线。截面曲线的端点分别对应于放样路径的端 点。（2）在立体曲面结构的起始端截面之间绘制第三截 面，在第三截面上绘制出截面曲线。第三截面曲线用于 确定放样路径沿竖直方向的中间位置和沿水平方向的中 间位置。（3）在三个截面对应点之间用空间样条曲线连 接，作为放样特征的路径引导线。按照放样操作步骤选 取截面曲线和路线引导线进行放样操作，生成立体曲面 实体 [18]。立体曲面实体的创建如图 1 所示。


2.2 切除与反侧切除

手持式风扇的建模过程中经常使用拉伸切除操作， 拉伸切除包含切除和反侧切除功能 [19]。拉伸切除属于 正向思维，反侧切除属于反向思维。通过切除与反侧切除的灵活切换与应用，可以提高建模效率 [20]。在手持 式风扇手柄部分的建模中，运用了反侧切除的操作。由 于手持式风扇手柄结构由两个方向上的形状特征叠加构 成 [21]。想要得到手柄部分的结构形状，就要对如图 2 所示的手柄基体进行拉伸切除的操作。而正向的拉伸切 除操作所切除的部分，是对拉伸出的实体与现有实体相 交部分进行切除 [22]。对于手柄部分的结构形状，通过 反侧切除操作可以快速得到其形状特征 [23]。因此，绘制出想要保留部分的轮廓曲线，然后进行反侧切除操 作，即可得到手柄部分的结构形状，如图 3 所示。

2.3 圆角与抽壳

手持式风扇壳体结构的建模过程中，经常涉及到圆 角与抽壳操作，正确的操作顺序是“先圆角后抽壳”操 作，如图 4 所示。如果“先抽壳后圆角”操作容易产生 壳体外壁圆角，壳体内壁直角的问题，如图 5 所示，从 而导致塑料壳体的壁厚不一致，无法进行唇缘和凹槽等后期扣合特征的创建  。


3 产品虚拟装配

虚拟装配是虚拟产品开发的重要步骤 [25]。采用虚拟 装配技术，可以在设计阶段检验产品各零件之间的配合 关系与可装配性，保证装配设计的正确性 [26]。虚拟装配 的实现，对于产品零件的虚拟数据分析与虚拟设计在一 定程度上起到了很大的帮助，可以帮助产品装配摆脱对 于试制样机的依赖，有效地提高产品装配的速度与质量， 同时也有利于降低产品开发成本，缩短产品开发周期 [27]。

下面以手持式风扇塑料件壳体的虚拟装配进行具 体的步骤如下 ：（1）首先进入装配模块，插入“后支 撑架”进行固定，再插入“前支撑架”，点击“配合”。（2）接着，点击“同轴心”，选择支撑架相对应位置的 螺丝柱，进行关系约束，并选择选项框内“反转配合对 齐”，进行壳体方向反转，如图 6 所示。（3）点击“重 合”选取上下壳体相接面上任意两条对应边，上下壳 体重合并“完全定义”。（4）插入“螺丝 1”点击“配 合”。点击“同轴心”，选择“螺丝 1”螺纹与“前支撑架”上的螺丝柱，并选择“反转配合对齐”。再选择 “螺丝 1”的螺帽底面与螺丝柱顶面重合，完成螺丝装 配 [28]。按照同样方法装配其余螺丝， 即可完成手持手 持式风扇“支撑架”部分的装配。（5）按照上述步骤， 完成手持式风扇“手柄”“风扇”部分的装配，即可完 成如图 7 所示的手持式风扇壳体装配。


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