SolidWorks掃描切除命令避坑手記

SolidWorks完整的切除命令在菜單欄里面；其中1-4是經常會用到的，5-7可能使用者較少。其實我們的觀點是，切除命令基本都沒有存在的必要，而且切除命令還容易出一些莫名其妙的失敗，尤其是掃描切除命令。這樣說可能有些夸大其詞，但是如果熟悉SolidWorks的布爾操作——“相交”、“組合”等命令，就會認同這種說法。可以看到，上述所有切除命令都有對應的凸臺命令；具體做法就是需要做什么切除，做一個相應的切除形狀的實體，運用“相交”命令，切出一個形狀，然后刪除多余實體記得到切除的形狀。舉個簡單示例如下：

在一個長方體上要挖一個孔，自然想到的是用掃描切除來做。

當然，我們更提倡用布爾運算命令而不是切除命令。其理由有三：（1）因為有了布爾操作，切除命令沒有太多存在的必要，布爾操作能夠實現同樣功能；（2）后面將看到，掃描切除有些意外發生，而且不容易查找問題所在（后面會看到），尤其是螺旋類的掃描切除在使用某些選項時非常的緩慢，相反，使用螺旋實體來做相交切分會避免使用這個選項；（3）創建用于切除的實體創建出來更直觀、實在，這樣更容易觀察和修改，從這個角度來說更加直觀些。另外，后面也將提到，用于切除的實體比一個切除特征更容易管理。

簡單地說，我們采用下面方式來做布爾運算實現切除。

創建一個欲切除形狀的掃描實體，與長方體交疊。

然后用“相交”命令。命令選項中去掉不需要的實體，保留需要的實體。

這樣，就實現了掃描切除完全相同的結果。其實，不難推廣，任何切除命令都可以使用這樣的方式建模——即創建對應切除形狀的實體，使用相交命令取得切除形狀，刪除多余實體即得到想要的結果。而這種方式更加靈活，實現復雜切除也更加直觀、容易。

一、SolidWorks“掃描切除”命令的一個坑

我們直接上一個實例來說明。為了實現下面的一個卷揚機滾筒模型，筒體上帶有螺旋槽（槽型為圓弧形）：

螺旋的起始和結束都有個尾巴，不能簡單的用螺旋線作為掃描路徑，需要在螺旋線首尾補上一段沿螺旋切線延伸的直線才能實現。有三種實現方案：

（1）用圓形截面草圖掃描切除；

如上圖，為了實現螺旋切除，需要創建螺旋線，為了補上延伸線，需要創建一個3D草圖，把螺旋線引用到3D草圖，并補上一段首尾相切的直線，以此3D草圖作為路徑即可實現螺旋槽切除。

（2）用一個球形實體作為工具實體輪廓進行掃描切除；

掃描切除命令第三個選項可以用一個實體去沿著路徑切除，路徑還是用上一方案中相同的3D草圖，只是把圓形草圖截面換為一個球（其實也可以用一個切線方向的圓柱也可實現）。按道理，這與上一方案的草圖掃描切除不會產生結果上的差異，然而，我們卻收到了下圖這個不能理解的結果：

另外，如果使用過實體做掃描切除的同學，在有些時候，生成模型會特別慢，甚至會軟件卡死。并且，仔細去看看幫助文檔，這個命令還有諸多的限制條款。

這就促使我們去使用下一個更為通用的方案。

（3）使用掃描實體作布爾操作實現切除。

如上圖，與方案（1）的掃描切除一樣，采用同樣的截面草圖和3D草圖為路徑，生成一個掃描實體（注意特征生成選項中去掉“合并結果”選項，使之成為多實體模型）。然后，應用這個掃描實體與滾筒本體進行相交布爾運算，去掉多余實體得到結果。

通過這種方式我們得到了與方案（1）同樣的結果。

但是，與方案（1）對比，這樣做是不是多此一舉？這樣做的理由還是有三：（1）這樣做通用性更強，拋開切除命令，只用學習相關的凸臺實體造型命令，根據我們使用經驗，布爾運算性能一般較高；（2）一般來說，凸臺命令出錯幾率更小、更加穩定，進行復雜造型更直觀、容易，比如說，我們要在螺旋首尾做其他的形狀更容易在螺旋實體上進行做文章；（3）用于作為切割的工具實體可以放入別的文件進行單獨管理，這樣減少主實體文件中的特征數量，便于修改和管理。

關于上述所謂布爾操作補充一點，了解CAD和CAE歷史的都知道，早期的CAD/CAE幾何造型強烈依賴布爾操作；目前，很多CAE軟件自帶幾何功能仍然以布爾操作為主要造型功能；早期的僅依賴布爾操作造型的軟件中，感覺使用起來特別復雜，自從近20-30年特征造型軟件的逐步流行，很多人從復雜的布爾操作中解脫出來，同時也忘記了布爾操作這個東西。SolidWorks中，“相交”和“組合”命令具有布爾操作的本質，學究點的說法，“相交”命令實際上是“交補”布爾操作——即，取得重疊部分并保留各自原有部分；進一步，通過適當設置，“相交”命令甚至可以包含“組合”命令，不過“組合”命令本身也容易使用；另外，布爾運算歷史悠久，成熟穩定，其高效率的原因在于它僅計算已有幾何表面即可進行，而不需要計算特征細節，下面將進一步說明。

關于掃描切除和布爾運算效率，我們也試著進一步說明。首先來說，切除操作容易出問題的原因在于容易產生零厚度幾何體（有經驗的使用者一定遇到過這樣的警告信息），隨之帶來的問題就是，軟件需要計算當前實體條件，這帶來速度損失，帶螺旋線或者復雜曲線作為路徑的掃描切除尤其容易出現問題，也尤其當截面尺寸不合適，還有路徑拐點過渡形狀劇烈變化；而凸臺實體操作，它是增材操作，不容易（甚至可以說不會）產生零厚度幾何問題，軟件也不需要計算當前實體條件，就算當前空間中存在幾何實體，直接穿越過去就好了；而當需要進行布爾操作去切除已有實體時，這時用于切除的工具實體已經產生，是否會產生零厚度幾何體，一般觀察得到（以為你手里已經有一個實實在在的實體），這就是為什么我們一直強調采用相交命令來做切除操作更加簡單、直觀；而想象一下，一個復雜的掃描切除除非你已經成功完成，否則你看不到它的樣子，而問題就是出在完成之前！這段話可能沒有相關經驗情況不好理解，可以嘗試多去摸索實例體會。

下面，將上述的零件文件作為實體插入另外的實體詳細說明之。這對于復雜零件造型以及尺寸關聯特別有用。這是一個偏僻的功能，一般的教科書并沒有對它進行重視。

二、SolidWorks零件中引用外部零件實體

把一個零件文件插入另一個零件文件，有些像裝配，實際上也可以實現裝配功能；但是如果僅僅是實現裝配功能，有些畫蛇添足。所以對于這個功能，很多人可能根本沒有用過，有的人可能看過，卻找不到恰當的應用場景。

對于我們前面案例中，采用一個實體去與另一個實體相交實現切除功能時，無論是哪一個實體，其來源均可以來自文件。而支持插入SolidWorks零件文件的文件類型如下：

以前述案例為例，我們可以把用于切除的螺旋實體作為一個工具實體保存在一個單獨的文件中。如下圖：

這時，我們可以從滾筒模型文件中去插入螺旋實體文件。

進入命令時，界面也類似裝配中插入零部件模型的預覽界面，與裝配時一樣，當不去視圖區點選時，直接選√，插入的模型定位到默認坐標位置。其下的眾多選項各個版本會有一些差異，一般不熟悉時保持默認選擇。但是如果需要參數驅動功能，一定要保持草圖、特征尺寸這些勾選選項。

因為我們創建螺旋實體和滾筒使用相同坐標系，所以插入后螺旋實體默認插入到它正確的位置。插入后，結果如下圖：

得到的結果，其實與在本文件創建的掃描特征實體一樣。上圖中，導入的sweeptool零件文件在此作為一個特征（右鍵可編輯），導入后默認就是多實體，所以在實體列表中有它的名字。

如果插入的零件沒有處于正確位置，可以進入編輯狀態去作定位。需要在“定位零件”這個位置勾選選項，然后進入定位對話框，其界面與裝配配合類似，其中還有直接進行坐標平移/旋轉的選項——使用都很簡單，這里不再詳述。

接下來仍然是采用“相交”命令，生成我們需要的切除。

對于這個模型來說，這樣做似乎并無特別的優勢。但是，如果切除很復雜，例如，如果我們還需要對螺旋實體的首尾做不同的造型，那么去修改螺旋實體文件比在滾筒文件本身里面修改起來更容易。做過大模型的同學一定感受得到，當你創建了很多的特征，要去尋找修改某個特征更加麻煩，隨著修改次數的增多，也許因為不小心點到了某個幾何，意外的引用了某個幾何元素，導致修改后全盤皆亂。而我們把切除的工具實體隔離到文件中，一是減少了主文件的特征數量，二是把一些出錯的幾率進行了隔離，就算出錯也容易查找。這就是工程化的思路，對項目的規模進行適當的分解和組織，便于管理。

上面，把螺旋實體分離到單獨文件中，螺旋實體除了作為切割工具并無其它用處。實際上，很容易聯想到：螺旋實體文件中對尺寸進行修改，滾筒主文件中也會相應的修改。這促使我們想到，可以通過這種方式使得具有相互配合的零件之間實現尺寸關聯。舉一簡單例，比如一個裝配中，一根軸上套有一個軸套，那么軸套的孔可以引入軸作為切除工具；這樣，當我們對軸的尺寸進行修改時，軸套孔相應的尺寸也會自動更新。同樣道理，對于簡單模型這樣做無特別優勢，無非就是省了幾秒鐘的重復修改兩個零件的同一尺寸的時間；但是當存在多處關聯甚至多級關聯時，這樣做所省的時間是可觀的。

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