使用 SOLIDWORKS 生成滚花特征_教程

滚花是一种常见的制造特征，用于提高对工具、紧固件和其他手用日常物品的抓握力。这种可识别的十字交叉图案可以在重量训练杠铃、制造工具上找到，甚至在我的一台显示器背面的这个简单的拇指螺母上都可以找到。

滚花无处不在，虽然几何形状本身相当简单——重复的纵横交错的形状并不是特别“复杂”——但简单并不一定意味着容易。无论是用于创建滚花图案的草图和特征，还是处理和渲染它所需的计算能力，都是如此。如果不采取适当的预防措施，即使是最小的滚花图案也会产生大量的图形三角形，这会导致显卡崩溃并出现每个人最喜欢的对话框。

本文将介绍SOLIDWORKS在平面和圆柱面上创建滚花特征所需的技术，并提供一些有价值的技巧来减少通常由此产生的性能影响。

平面上的滚花

在平面上滚花是最容易接近的，因为简单的直线、草图轮廓和挤压切割（几乎）是唯一需要的东西。我们将使用这个简单的 flat rasp 模型作为示例。

首先，在要创建滚花特征的面上创建一条直线路径。使用的尺寸应反映您希望滚花开始的位置，同样重要的是，滚花方向的相交角度。

然后，创建一个垂直于直线的平面。最简单的方法是将线段用作第一个参考，并将其中一个端点作为第二个参考来创建平面。

接下来，在此平面上创建一个新草图并创建滚花的横截面几何图形。此形状可能因所选滚花类型而异，但通常为三角形。如果您计划使用切割特征来生成滚花图案（如本教程所述），请确保三角形的峰值朝向模型。

最实用的方法是创建与要滚花的表面边缘共线关系的轮廓，然后使用穿孔关系通过中点将其连接到先前绘制的线段。从技术上讲，此用例不需要这样做，但在更高级的场景中创建滚花时，这被视为最佳实践。

如果您碰巧发现 Pierce 关系太难，请不要担心。这种技术不需要（但如果您需要在圆柱体上创建滚花，则需要进行一些练习）。上一步中的草绘线对于正确设置所创建草绘平面的方向仍然很重要。

接下来，使用 拉伸切割 特征去除材料，并激活 贯穿全部 - 两者 终止条件。如果愿意，此策略可以与倒置轮廓和拉伸凸台特征一起使用，以增材方式创建滚花。在这种情况下，应在两个方向上指定“直到曲面”终止条件。这将确保正确去除型材两侧的材料。此时，您可以隐藏基准面和任何草图以获得更好的可见性。

现在，所有艰苦的工作都已完成，是时候利用模式功能了。使用 Linear Pattern，根据需要多次重复此功能以完成滚花的第一个方向，并根据需要指定间距和实例。

此外，在阵列 PropertyManager 中启用几何阵列选项，以尽可能提高处理速度。

完成后，可以在对称平面（直平面）上复制此图案，以创建完成的滚花特征。同样，应使用几何图案 特征以获得最佳性能。

请注意，可能需要“填充”一些滚花以说明功能的开始位置 - 这通常可以使用标准的 Boss Extrude 功能来完成。完成的滚花将根据原始草图轮廓和阵列实例之间使用的间距具有峰值和点。

圆柱面上的滚花

对于圆柱形曲面，方法相似，但有一些重要的区别，即需要使用 Helix 来创建纵横交错的效果。在此示例中，我们将使用显示器中的翼形螺钉，在 SOLIDWORKS 中建模。

首先，我们将从圆柱体的底面创建一个偏移平面。这里的距离会根据你的设计尺寸而有所不同，但这一步是必要的，以防止我们在后续步骤中运行扫掠切割时 “遗漏 ”多余的材料（这在平面上的滚花不是必需的，因为 “Through All – Both” 可以作为最终条件）。

接下来，通过在上一步创建的平面上转换新草图内的外边线（或从头开始创建共半径圆），创建与圆柱体直径相同的圆形草图。然后，可以将此圆用作 Helix 的基础，可以在 CommandManager 的 Features 选项卡的 Curves 下找到 Helix。

螺旋线可以按照您认为合适的方式进行定义，但与平面的几何图形一样，它应反映滚花图案彼此交叉的角度。在本例中，我选择了一个陡峭的螺距，并且只旋转了一圈，以便更紧密地匹配此紧固件的实际几何形状。重要的是，螺旋线应延伸到要滚花的几何体的边界之外，以避免切割遗漏任何缺失或残留的材料。

此螺旋曲线将确保在下一步中创建的轮廓与圆柱体表面保持齐平。

接下来将创建切割轮廓，使用与平面相同的策略。通过使用螺旋线及其端点作为平面参考，创建一个垂直于螺旋线并定位在其端点处的平面。

创建此平面后，在其上开始新的草图，并以与平面相同的方式创建滚花的横截面轮廓。但是，这次 Pierce 关系很关键，因为它将确保轮廓在整个扫描过程中保持与螺旋轮廓的连接。

考虑根据需要使用构造几何体和 Symmetric 关系。可能还需要 Perpendicular 和 Tangent 关系。在大多数情况下，与圆柱体外径相切的草绘直线的中点应使用 Pierce 关系连接到螺旋路径。

如果您在这里遇到困难，请记住，穿孔关系总是在一个点 （来自轮廓） 和一条直线或曲线 （来自路径） 之间创建。不能在两点之间创建 Pierce 关系，因此请务必检查您的选择。

现在，使用创建的轮廓和路径作为选择来创建扫描切除特征。根据您定义的螺旋线的总曲率和用于定义轮廓的关系 （平行和垂直优于水平和垂直），您可能会遇到扭曲问题，在这种情况下，可能需要引导线、方向矢量或其他替代方法。但是，在大多数情况下，只需将 Profile Orientation 选项设置为 Follow Path 并将 Profile Twist 选项设置为 Minimum Twist 就足够了。

一旦这个种子切割完成，就该再次使用图案和镜像的组合来完成繁重的工作了。这次的图案是圆形的，但 Geometry Pattern （几何图案） 选项仍然适用 （只要可能）。使用圆柱曲面定义阵列的旋转轴，然后根据需要定义实例的间距和数量。

同样，使用 Mirror 功能创建纵横交错的效果。

当您开始听到 5 岁的笔记本电脑风扇对喷气发动机的最佳印象时，最终模式应该会出现。

现在您已经习惯了创建滚花，这里有一些关于如何防止它减慢您的设计工作速度的提示。

滚花的性能注意事项

即使是最漂亮的滚花图案，如果它导致整个模型变得无用，那么它也是毫无价值的。由于重复的计算和过多的图形三角形，在重建甚至从错误的角度查看滚花时，PC 性能可能会受到重大影响，尤其是在老化的硬件上。本节中的提示应有助于最大限度地减少对性能的这种影响。

提示 #1：你真的需要滚花吗？

更具体地说，您是否需要在模型中设计滚花？在大多数情况下。当使用传统的制造方法（如机械加工或成型）时，制造商只需简单地说明滚花的类型/形状、节距、直径（应用滚花之前和之后）以及滚花的开始和停止位置即可。通常，它根本不需要在模型中设计或显示，自然，这是计算效率最高的方法（如果可用）。

另一方面，直接使用 CAD 文件的 3D 打印工艺将需要对滚花进行建模，在这种情况下，应考虑其余的技巧。

提示 #2：您在使用几何图案吗？

这个小复选框在通常使用图案时会做很多工作，对于滚花尤其如此，因为滚花图案的每个实例都会重复计算结束条件。这可能会给计算机的 CPU 带来巨大的负担，启用 Geometry Pattern 选项实际上是告诉程序不必担心重新计算每个实例，只需复制与种子相同的每个实例即可。

根据几何体的复杂程度，此选项有时会失败。但是，如果你能侥幸逃脱，而且它不会影响你的设计意图，那就使用它吧！您会很高兴您这样做了（您的硬件也会很高兴）。

提示 #3 ： 不要在不需要时重建滚花。

实际上，滚花应该是你添加到设计中的最后一个细节特征之一，所以它不应该有任何设计依赖性。但是，如果您需要在 DesignTree 的早期对功能进行编辑或修订，那么您漂亮的滚花会在重建过程中减慢您的每一步速度，以向您展示它如何根据这些设计更改进行更新。为了保持您的设计工作良好和灵活，请回滚或禁止显示您的滚花功能，直到您真正需要它，即编辑过程接近尾声。为了更高效的特征管理，请考虑将所有滚花特征和草图添加到一个文件夹中，以便一次将它们全部回滚。

滚花特征可能会对重建模型时间产生重大影响，有时甚至是极端影响，而抑制、回滚甚至冻结（用于装配体）相关特征可以减轻这种影响。

结论

滚花是各种日常物品上非常常见的功能特征，对其进行建模可能是一项有趣且必要的挑战，尤其是在圆柱形设计中。然而，性能影响是需要考虑的重要因素，因此，即使你已经掌握了滚花，你也需要考虑是否真的需要对它进行建模（对于 3D 打印来说绝对是肯定的，但对于传统制造来说可能不是），并利用几何图案等选项和抑制、回滚和冻结等工具来确保未来的编辑和修订不会成为不可能。

感谢您的阅读，祝您建模愉快！