这类立体五角星构件,日常在装饰陈设、文创产品开发、主题场景布置里的应用占比不低,小到桌面装饰摆件、文创周边的按键装饰件,大到活动现场的主题装饰元素、展示道具的造型模块,都能见到这类结构的身影。做这类星形结构的设计时,最先要捋顺的是曲面过渡的逻辑,五角星的五个尖角从中心向外的厚度渐变不能出现生硬折角,不然不管是做3D打印样件还是后续开模做量产件,都会在尖角位置出现应力集中的问题,轻则边角容易磕碰崩损,重则注塑或者打印过程中出现填充不均的缺料缺陷。
从结构特性来看,这类立体五角星采用的是中心对称的五向均分结构,五个尖角的倾斜角度、曲面曲率完全一致,设计时先做单个尖角的曲面放样,再围绕中心轴做环形阵列就能保证整体的对称性,不用逐个尖角调整参数,也能避免手动拼接出现的对位偏差。实际建模过程中,要注意每个尖角相邻侧面的相切约束,不能出现曲面褶皱,不然渲染出来的光影效果会出现断层,后续做表面处理比如喷漆、电镀的时候,褶皱位置也容易积漆,影响外观质感。
说到安装边界,这类五角星如果是做粘贴式的装饰按键,背部需要预留0.2-0.3mm的粘贴位平面,不能整个背部都是曲面,不然背胶粘贴的时候会出现贴合不牢、容易脱落的问题;如果是做独立摆放的桌面摆件,底部要切出一个水平的支撑平面,支撑面的直径至少要达到整体外接圆直径的三分之一,才能保证摆放时的稳定性,不会轻易被碰倒。如果是用在大型展示场景的悬挂式五角星,顶部尖角位置要预留隐藏的挂接孔位,孔位的深度不能超过整体厚度的二分之一,避免从正面看到穿孔痕迹,同时孔位周边要做局部加厚处理,防止悬挂时因为重力拉扯出现开裂。
不同应用场景下的尺寸适配也有讲究,做小型按键装饰件的时候,整体外接圆直径一般控制在15-30mm,厚度在3-5mm,尖角的圆角要做到R0.5以上,避免尖角过于锋利划伤使用者;做桌面摆件的话,外接圆直径可以做到80-150mm,厚度在20-40mm,表面可以做不同的色彩分区处理,就像图里展示的绿、橙、蓝三种配色,不同面的色彩分界要沿着棱线走,不能出现跨面的溢色,这就要求建模时每个面的边界要做清晰的分割线,方便后续做面赋值或者分色处理。
从结构强度的角度考虑,五角星的中心位置是五个曲面的交汇点,也是整个构件的应力集中区域,如果是做硬质塑料或者金属材质的构件,中心位置的壁厚要比尖角位置厚1-2mm,避免从中心位置出现开裂;如果是做软胶材质的装饰件,整体壁厚可以保持均匀,控制在2-3mm即可,软胶本身的韧性可以抵消大部分的磕碰应力。另外在做曲面建模的时候,要注意拔模角度的设置,如果是后续要做注塑量产的零件,每个外侧面的拔模角度至少要做到1.5度,不然脱模的时候容易刮花表面,影响成品的外观合格率。
很多新手做这类星形结构的时候,容易犯的错误是直接用平面拉伸再加倒角,做出来的五角星没有立体的曲面过渡,光影效果很生硬,正确的思路是先绘制五角星的平面轮廓线,再确定中心顶点的高度和每个尖角端点的高度,通过放样或者边界凸台的命令生成基础曲面,之后再对棱线做适当的圆角过渡,让相邻面的衔接更自然。如果是做渲染用的模型,还要注意曲面的连续性,至少要做到G1相切连续,这样渲染出来的光影过渡才会顺滑,不会出现明显的棱线断层,不管是做产品宣传图还是效果展示,都能达到比较真实的视觉效果。
这类星形构件虽然结构不算复杂,但是细节处理的好坏直接影响最终的成品效果,比如尖角位置的收头处理,不能太尖也不能太钝,太尖容易断,太钝会失去五角星的锐利感,一般把尖角的端部做R0.3-R0.8的圆角,根据整体尺寸大小调整,尺寸大的零件圆角可以适当放大,尺寸小的零件圆角做小一点,兼顾安全性和造型感。另外如果是做需要拼接的大型五角星,还要在拼接位置预留定位止口,保证拼接的时候对位准确,不会出现错位,拼接缝的位置要做在棱线处,尽量隐藏拼接痕迹,提升整体的外观完整性。
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