2種建模方式對比分析「實體建模和曲面建模的區別」

1、實體與曲面

在CAD系統中的實體（實心）與曲面兩類幾何在外觀上看幾乎是完全相同的，因此利用兩者進行混合幾何的高級建是非常高效的。弄清實體與曲面幾何之間的異同將非常有助於我們正確地建立目標模型。

實體與曲面包含了兩類不同的模型信息——幾何實體（entity）：

1）幾何信息：描述幾何的形狀，平面或翹曲面，直線或曲線，其中點是空間中特定且唯一的一個位置。

2）拓撲信息：描述點、線、面間的關係：

A、通過面來定義實體的內部或外部。

B、邊線與其相交點的對應關係；面與分界線的對應關係；面之間與公共邊的對應關係；

如下圖所示，兩個實體均由6個面、12條連線以及8個頂點。從拓撲關係來看，兩者是完全一樣的，但它們實際幾何外形卻是完全不同的。

實體與邊線：

實體（實心）與曲面實體的區分規則：

1）對於一個實體（實心），其中任意一條邊線同時屬於且只屬於兩個面。這就是為什麼solidworks中不支持0邊界間隙的單一實體，即實體連接部分僅為一公共邊或點，如下圖所示。

2）而對於一個曲面實體，其中的邊線可以是屬於單一曲面的。如下圖所示的單一曲面實體，其5條邊線僅屬於其自己。

邊線對幾何實體來說最重要的作用便是定義了CAD模型的真實邊界，邊界的變化決定着幾何拓撲信息的變化，如下圖所示，孔特徵的創建、刪除與孔邊線的生成、刪除直接對應。

實體與曲面的轉換本質：

Solidworks在創建實體模型時，系統後台的操作實際是先生成許多的特徵面，然後通過裁剪、縫合等一系列操作來生成一個封閉的實體模型。這與CAD發展歷程類似，先有曲面建模再發展到實體建模。

下面將以一個簡單的圓柱體建模為例為說明solidworks內部的實體創建過程，順便簡單介紹一下，加厚、縫合曲面等特徵的應用。

2、 實例操作

步驟1 拉伸圓柱體

新建零件並保存為”實體建模原理.SLDPRT”，單位為mm，在上視面上繪製直徑20的圓向上拉伸30，得到一個圓柱實體，如下圖所示。

步驟2 拉伸圓柱曲面

在上視面上繪製直徑20的圓，單擊【拉伸曲面】，深度30，得到一個圓柱曲面，如下圖所示。

步驟3 創建兩端的圓平面

單擊【平面區域】，邊界選擇圓柱曲面的邊線，單擊【√】，生成上下兩個圓形端面，如下圖所示。

步驟4 縫合曲面實體

單擊【縫合曲面】，選擇新建的3個曲面實體，單擊【√】生成單一的閉合曲面實體，如下圖所示。

曲面實體減少為一個，如下圖所示。

步驟5 轉換曲面到實體

單擊【插入】/【凸台/基體】/【加厚】，選擇縫合曲面，出現一個只對閉合曲面才可用的選項【從閉合的體積生成實體】，將其勾選，單擊【√】，曲面實體轉換為實體模型，如下圖所示。

曲面實體消失，實體文件夾中多出一新的實體，如下圖所示。

步驟6 對比兩個實體

分別測量兩個實體的質量屬性，體積與表面積均相同，如下圖所示。

保存並關閉零件。

對上述過程總結如下：

1）創建實體特徵的過程相當於自動化的曲面建模過程，先自動創建一系列面，然後根據需要其進行裁剪和縫合等操作，接着再轉換成實體。而我們手工創建曲面的過程與直接創建實體時系統後台的操作是基體相同的。了解這些原理將幫助我們更好地避免與解決建模的問題。

2）對於相同的幾何模型，曲面建模會比實體建模耗費更多的時間，但有些模型光用實體建模是無法完成的，因此曲面建模仍是必不可少的重要建模手段。

補充說明：

1、檢查曲面的閉合方法有三種：

1） 對曲面嘗試【加厚】命令，只有曲面是完全閉合曲面的體積時，【從閉合的體積生成實體】選項才可用。

2） 使用【檢查】命令對實體進行檢查，可高亮顯示曲面的開環邊線。

3） 通過模型邊線的顏色設置來對比查看，在【工具】/【選項】/【系統選項】/【顏色】/【曲面，開環邊線】可設置顏色。

2、 閉合曲面轉換為實體後沒有與【縫合曲面】功能相反的命令來將實體再轉換為曲面實體，因此只能通過間接的方式來實現：

1） 刪除一個實體的面，可將其實體轉換為曲面實體。

2） 複製實體的面，對它們進行編輯，然後用它們替換原始的實體面。

實例文件源：s/1KXjCdz59cnncA30xmD6kqw

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