在日常的结构验证、空间占位模拟以及教学演示场景中,这类规整的立式方块组合结构有着非常广泛的使用空间。很多刚接触三维建模的从业者,都会从这类基础几何体组合的结构开始练习,熟悉阵列、布尔运算、材质分块的基础操作,而在实际的工业场景里,这类规整的长方体组合结构也常被用来做设备内部的占位块、配重块的原型验证,或是作为模块化堆叠单元的基础样件。
从结构本身来看,这个构件整体为竖直长方体形态,顶面采用深蓝色块面做3×3的网格划分,相邻的两个立面分别采用暖黄色与砖红色做同规格的网格分块,每个分块单元的尺寸完全一致,沿着竖直方向做等距排布,横向也保持严格的对齐关系,没有出现错位或者尺寸偏差。这种分块设计并非单纯的视觉区分,在实际应用中可以对应不同的功能模块分区,比如在做小型电源模块的堆叠布局验证时,不同颜色的块面可以对应不同的绕组单元、散热单元或是接线单元,方便设计人员快速区分不同功能区的排布位置,检查相邻模块之间的安装间隙是否满足安全距离要求。
设计这类结构的时候,首先要确定基础单元块的模数,所有分块的尺寸都要基于统一的模数来做阵列,这样才能保证拼接之后的整体外轮廓规整,没有突出或者凹陷的错位面。整体的长宽尺寸保持一致,竖直方向的高度为底面边长的三倍左右,这个比例既可以保证立式放置时的稳定性,不会因为重心过高出现倾倒,也能留出足够的分块空间来模拟多层堆叠的结构。在建模过程中,需要先绘制基础的立方体基体,之后通过基准面分割的方式划分出不同的块面区域,再分别赋予不同的外观材质,不需要做额外的倒角或者圆角处理,保持棱边的直角状态,这样在做装配验证的时候,可以更精准地匹配安装边界,不会因为圆弧过渡导致尺寸测量出现误差。
从安装边界的角度来说,这类结构的外轮廓完全由规整的平面构成,所有相邻面之间都是垂直关系,在设备内部安装的时候,只需要预留出与整体长宽高尺寸匹配的矩形空间即可,不需要额外考虑异形曲面的避让问题。底面为完整的平面,可以直接通过粘接、螺栓固定或者卡扣连接的方式固定在安装基板上,顶面的平面也可以作为其他堆叠模块的安装基准面,相邻的立面如果需要加装接线端子、散热片之类的附属零件,也有足够的平整安装面可以利用,不会因为曲面结构导致零件无法贴合固定。
在做结构验证的时候,这类规整的方块组合还可以用来模拟不同模块堆叠之后的重心位置,通过调整不同颜色块对应的模块重量参数,可以快速计算出整体结构的重心偏移量,提前判断安装之后是否会出现重心偏载的问题。尤其是在小型电源变压器的布局设计中,绕组、铁芯、接线板这些部件本身都接近规整的方块形态,用这类分块模型做前期的布局排布,可以快速验证不同排布方式下的空间利用率,避免后期出现部件干涉、安装空间不足的问题。另外在3D打印验证环节,这类竖直长方体结构不需要添加额外的支撑结构,直接竖直放置就可以完成打印,打印过程中不容易出现翘曲变形,能够快速得到实体样件来做实际的装配匹配测试,验证尺寸公差是否符合设计要求。
很多设计人员在做模块化设备的前期方案时,都会先用这类基础几何体组合的模型做空间布局的草模,不需要一开始就做复杂的细节特征,先把整体的空间占位、模块划分、安装边界确定下来,之后再逐步细化每个模块的内部结构,这样可以大幅提升方案迭代的效率,减少后期因为整体布局不合理导致的大范围修改。这种分块的色彩区分方式,也方便在方案评审的时候,让非设计人员快速理解不同区域的功能划分,不需要对着复杂的工程图纸去逐一辨认部件位置,提升方案沟通的效率。
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