學(xué)習(xí)情景4三維零件數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)

1、學(xué)習(xí)情景4 三維零件數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ) 場景7：特征的編輯與修改拉伸特征旋轉(zhuǎn)特征掃描特征混合特征構(gòu)造特征基準(zhǔn)特征零件創(chuàng)建方式特征編輯場景1場景2場景3場景4場景5場景6場景7認(rèn)知1：特征與參數(shù)化特征造型 Pro/Engineer軟件采用基于特征的參數(shù)化造型技術(shù)。每個零件均由一個或多個特征組成。所謂特征就是具有一定形狀和尺寸的幾何體，它能夠區(qū)別于其它事物存在。如同人主要由頭、手、腳、軀干等幾部分組成，其中手、腳就是其主要的特征。一、 Pro/Engineer軟件的特征構(gòu)成 二、 零件特征造型實例 場景1：以拉伸方式創(chuàng)建三維零件模型 某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-5所示軸承座，要求建立其三維數(shù)字化模型?！竟こ贪?/p>

2、例一】軸承座的三維數(shù)字化建?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)拉伸特征的創(chuàng)建方式。 整個軸承座由底座和支撐板構(gòu)成，而底座和支撐板均可通過截面拉伸方式創(chuàng)建而成。其創(chuàng)建過程如表4-1所示。【零件造型分析】表4-1 軸承座的三維造型過程 1拉伸特征的定義 將二維截面沿指定方向延伸指定距離而形成的一種三維特征。它是創(chuàng)建三維模型的最基本方法。2拉伸特征在零件造型中的作用 拉伸特征主要應(yīng)用于截面相等且拉伸方向與截面垂直的場合?！鞠嚓P(guān)知識點】圖4-6 拉伸操控板 創(chuàng)建拉伸特征需要確定一些主要參數(shù)，如拉伸方向，拉伸長度等，這些均通過拉伸操作面板來確定，如圖4-6所示。3拉伸特征的操作面板1拉伸特征創(chuàng)建失敗的原因及處理方法

3、在截面拉伸過程中，當(dāng)出現(xiàn)【不完整截面】對話框時，此時應(yīng)利用系統(tǒng)在截面上的提示點檢查所創(chuàng)建的截面是否存在以下問題：（1）截面不封閉；（2）截面輪廓中存在多余的線條；（3）截面線條相互交叉。【小結(jié)】2拉伸特征的編輯修改方法 當(dāng)特征創(chuàng)建完成后，用戶可以隨時對它進(jìn)行修改，如圖4-25所示。 圖4-25 軸承座底座的編輯修改 創(chuàng)建圖示零件的三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐毩?xí)】 創(chuàng)建圖示零件的三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐毩?xí)】場景2：以旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建三維零件定位軸 花瓶某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-32所示定位軸，要求建立其三維數(shù)字化模型 ?！竟こ贪咐慷ㄎ惠S的三維數(shù)字化建模 1.學(xué)習(xí)旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建方式。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

4、從結(jié)構(gòu)上來看，該零件屬于回轉(zhuǎn)類零件，可以看作某截面沿中心軸旋轉(zhuǎn)而成。從造型的角度來看，除了圓頭部分必須采用旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建外，其余部分均可采用創(chuàng)建拉伸特征的方式來構(gòu)造。不過最直接的構(gòu)造方法就是創(chuàng)建一個二維截面，然后繞一中心軸旋轉(zhuǎn)而成，如表4-3所示。【零件造型分析】表4-3 定位軸的三維造型過程 1旋轉(zhuǎn)特征的定義 旋轉(zhuǎn)特征就是將二維草繪截面繞著一條中心線旋轉(zhuǎn)一定角度而形成的特征。2旋轉(zhuǎn)特征在零件造型中的作用 主要適用于創(chuàng)建回轉(zhuǎn)體實體。 注：要創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征，旋轉(zhuǎn)截面必須包含一條旋轉(zhuǎn)軸，而且截面必須處在旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)。【相關(guān)知識點】3旋轉(zhuǎn)特征的操作面板1旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建失敗的原因及處理方法（1）沒有繪制旋轉(zhuǎn)

5、中心線；（2）截面穿過中心線，即旋轉(zhuǎn)截面位于中心線的兩側(cè)；（3）截面不完整，當(dāng)創(chuàng)建的旋轉(zhuǎn)特征為實體時其旋轉(zhuǎn)截面要封閉?！拘〗Y(jié)】【趣味建?！炕ㄆ康娜S數(shù)字化建模。表4-5 花瓶的三維數(shù)字化建模過程創(chuàng)建圖所示軸零件的三維數(shù)字化模型。 【工程案例練習(xí)】場景3：以掃描方式創(chuàng)建三維零件工字鋼茶杯愛心某鋼鐵廠生產(chǎn)如圖所示彎曲工字鋼型材，要求建立其三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐繌澢ぷ咒撔筒娜S建模 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)掃描特征的創(chuàng)建方式。 彎曲工字鋼型材是一種典型的掃描特征實體。由于其掃描軌跡是彎曲的，無法用前面所講的拉伸和旋轉(zhuǎn)特征來實現(xiàn)。但由于其掃描截面形狀與尺寸均相同，且始終與軌跡路線相垂直，故可以采

6、用掃描方式來創(chuàng)建，如表4-6所示?！玖慵煨头治觥?掃描特征的定義 掃描特征是草繪截面沿著草繪軌跡掃掠而形成的一種特征。2掃描特征在零件造型中的作用 掃描特征用于創(chuàng)建掃描截面形狀與尺寸均相同，且始終與軌跡路線相垂直的一類零件。【相關(guān)知識點】某瓷器廠生產(chǎn)如圖4-54所示茶杯，要求建立其三維數(shù)字化模型。 【工程案例四】茶杯的三維數(shù)字化建模 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.鞏固掃描特征的創(chuàng)建方式。 茶杯由杯體和杯柄兩部分組成。杯體屬于回轉(zhuǎn)體類零件，可以通過旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建而成。杯柄由于各截面形狀、尺寸均一樣，可以看著是橢圓截面沿軌跡掃描而成，因此可采用掃描方式來構(gòu)造，如表4-7所示。【茶杯造型分析】表4-8 杯體的三種

7、創(chuàng)建方法比較 “合并終點”與“自由端點”選項的造型區(qū)別： （a）“合并終點”的造型結(jié)果 （b）“自由端點”的造型結(jié)果圖4-60 “合并終點”與“自由端點”選項的造型區(qū)別某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-61所示撥叉零件，要求建立其三維數(shù)字化模型。 【舉一反三】表4-9 撥叉的三維造型過程 試建立圖4-62所示愛心的三維數(shù)字化模型?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.鞏固掃描特征的創(chuàng)建方式。 【趣味建模】愛心的三維數(shù)字化建模表4-10 愛心的三維數(shù)字化建模過程1. 創(chuàng)建圖4-63所示鏈輪的三維數(shù)字化模型 ?！揪C合案例練習(xí)】2. 創(chuàng)建圖4-64所示杯子的三維數(shù)字化模型，其尺寸自定。場景4：以截面混合方式創(chuàng)建三維零件 組合體茶壺五角

8、星某木工機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-65所示組合體模型，要求建立其三維數(shù)字化模型 ?！竟こ贪咐濉拷M合體模型的三維建模 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)混合特征的創(chuàng)建方式。 2.學(xué)習(xí)加強(qiáng)筋特征的創(chuàng)建方式。 該組合體由底板、凸臺、加強(qiáng)筋三部分組成。底板可采用拉伸方式來創(chuàng)建。凸臺部分由于上下截面形狀和尺寸均不相同，無法采用前述的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描方式來創(chuàng)建，但可以采用混合特征來生成。加強(qiáng)筋部分可以采用拉伸的方式來創(chuàng)建，也可以直接采用加強(qiáng)筋構(gòu)造特征來創(chuàng)建，本節(jié)采用構(gòu)造加強(qiáng)筋特征來實現(xiàn)?！玖慵煨头治觥勘?-11 組合體的三維數(shù)字化建模過程1混合特征 混合特征是由兩個或兩個以上剖面在其邊角處用過渡曲面連接而成的一個連續(xù)特征。

9、混合特征可以實現(xiàn)在一個實體中出現(xiàn)多個不同的截面的要求?！鞠嚓P(guān)知識點】表4-12 混合特征的類型2.加強(qiáng)筋特征 筋特征是在兩個或兩個以上的相鄰平面間添加加強(qiáng)筋，該特征是一種特殊的增料特征。根據(jù)相鄰平面的類型不同，生成的筋分為直筋和旋轉(zhuǎn)筋兩種形式。相鄰的兩個面均為平面時，生成的筋稱為直筋，即筋的表面是一個平面；相鄰的兩個面中有一個為弧面或圓柱面時，草繪筋的平面必須通過圓柱面或弧面的中心軸，生成的筋為旋轉(zhuǎn)筋，其表面為圓錐曲面，如表所示?！净旌咸卣骼斫庠煨褪纠吭嚱D4-89所示五角星的三維數(shù)字化模型?！救の督?】愛心的三維數(shù)字化建模【趣味建模2】茶壺的三維數(shù)字化建模試建立圖4-90所示茶壺的三維

10、數(shù)字化模型。表4-16 茶壺的三維數(shù)字化建模過程創(chuàng)建圖4-96所示容器的三維數(shù)字化模型。【工程案例練習(xí)】場景5：構(gòu)造特征在數(shù)字化建模中的綜合應(yīng)用落料凹模端蓋 支座 戒指某模具制造有限公司生產(chǎn)圖4-97所示落料凹模，試建立其三維數(shù)字化模型 。【工程案例六】落料凹模的三維數(shù)字化建?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)孔特征的創(chuàng)建方式 該落料凹模的造型較為簡單，除了兩個螺紋孔外，其余部分均可采用拉伸方式來創(chuàng)建。本案例的目的在于訓(xùn)練特征孔的創(chuàng)建過程，包括一般孔與螺紋孔?！玖慵煨头治觥勘?-17 落料凹模的三維數(shù)字化建模過程【相關(guān)知識點】1孔特征的操作面板2孔特征的類型簡單孔：創(chuàng)建一般的直孔。標(biāo)準(zhǔn)孔：創(chuàng)建具有基本形狀

11、的螺紋孔。它是基于相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，可帶有不同的末端形狀、標(biāo)準(zhǔn)沉孔和埋頭孔等。草繪孔：由草繪截面定義的旋轉(zhuǎn)特征，可用旋轉(zhuǎn)去除材料來代替。表4-18 孔特征的主要類型3孔特征的定位方式 線性孔：通過給點兩個距離尺寸定位。 徑向孔：通過給定極半徑和角度的方式來定位。 直徑孔：與徑向孔類似，只是將半徑改為直徑。 其它（同軸孔）：與某圓柱面或某軸心同軸。表4-19 孔特征的定位方式某機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)圖4-113所示端蓋零件，試建立其三維模型?！竟こ贪咐摺慷松w的三維數(shù)字化建模1.學(xué)習(xí)特征陣列（軸陣列）的創(chuàng)建方式。2.學(xué)習(xí)圓角、倒角特征的創(chuàng)建方式?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】 端蓋零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，主體部分可以通

12、過拉伸或旋轉(zhuǎn)的方式來創(chuàng)建，三個孔可以通過創(chuàng)建一個孔特征，然后使用特征陣列的方式來創(chuàng)建，當(dāng)然也可以通過拉伸去除材料的方式來創(chuàng)建。此外該零件還具有圓角和倒角特征，這些可分別通過創(chuàng)建圓角和倒角特征來實現(xiàn)。建模主要步驟如表4-20所示。表4-20 端蓋的三維數(shù)字化建模主要步驟【零件造型分析】1特征陣列陣列是指在一次特征操作中生成多個按規(guī)律排列的副本，相當(dāng)于一次產(chǎn)生多個復(fù)制特征，設(shè)計效率非常高。而且在特征陣列中修改原始模型，陣列特征都隨之自動更新。特征陣列有多種類型，最常用的有尺寸陣列（相當(dāng)于矩形陣列）、軸陣列（相當(dāng)于環(huán)形陣列）、填充陣列等。表4-21 特征陣列的類型【相關(guān)知識點】2圓角特征 在零件設(shè)計

13、過程中，倒圓角有著極其重要的作用，它不僅可以增加造型變化與美化外形，也可以優(yōu)化產(chǎn)品的性能。倒圓角是一種邊處理特征，通過向一條或多條邊、邊鏈或在曲面之間添加半徑形成。3倒角特征 倒角是處理模型周圍棱角的方式之一，與倒圓角功能類似。某機(jī)械制造廠生產(chǎn)如圖4-124所示法蘭盤，試建立其三維數(shù)字化模型?！九e一反三】表4-22 法蘭盤的三維數(shù)字化建模關(guān)鍵步驟某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-125所示支座零件，試建立其三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐恕恐ё娜S數(shù)字化建模1.學(xué)習(xí)特征尺寸陣列的操作方式。2.學(xué)習(xí)特征鏡像的操作方式。2.學(xué)習(xí)基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸的創(chuàng)建方法。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 整個支座零件由底板、立柱、前凸、筋板四部分組

14、成。底板有個槽，可以通過拉伸去除材料的方式來創(chuàng)建。底板上的孔可以通過拉伸方式來創(chuàng)建，也可以通過打孔方式來創(chuàng)建?！局ёＰ驮煨头治觥勘?-23 支座的三維數(shù)字化建模過程1特征鏡像 使用鏡像方式復(fù)制特征可以對模型的一個或多個特征進(jìn)行鏡像復(fù)制。該命令常用來建立相互對稱的特征模型，使用這種方式可以很方便地創(chuàng)建特征，并且創(chuàng)建的對稱特征約束關(guān)系準(zhǔn)確。2.基準(zhǔn)平面 在新建一個零件文件時，如果選擇系統(tǒng)默認(rèn)的模板，則出現(xiàn)三個相互正交的基準(zhǔn)平面，即TOP、RIGHT、FRONT平面，通常建模時要以它們作為參照。有時還需要除默認(rèn)基準(zhǔn)平面以外的其它基準(zhǔn)平面作為參照，此時就需要新建基準(zhǔn)平面，即作輔助平面。新建基準(zhǔn)平面的

15、名稱由系統(tǒng)自動定義為DTM1、DTM2等。基準(zhǔn)平面是一個無限大的面，它以一個四邊形的形式顯示在畫面上，用戶可以調(diào)整基準(zhǔn)平面的顯示輪廓的高度和寬度。基準(zhǔn)平面有多種作用，可以作為草繪平面進(jìn)行草繪，可以作為放置特征的平面，可以作為尺寸標(biāo)注的參照，可以作為視角方向的參考等。【相關(guān)知識點】表4-24 基準(zhǔn)平面的創(chuàng)建類型3.基準(zhǔn)軸 基準(zhǔn)軸常用作尺寸標(biāo)注的參照、基準(zhǔn)平面的穿過參照、孔特征的中心參照、同軸特征的參照，特征陣列的參照等?；鶞?zhǔn)軸是一個無限長的直線，它以一段虛線的形式顯示在畫面上，基準(zhǔn)軸以棕色中心線標(biāo)識，由系統(tǒng)自動給出軸的名稱，如A_1、A_2等。在生成由拉伸產(chǎn)生圓柱特征、旋轉(zhuǎn)特征和孔特征時，系統(tǒng)會

16、自動產(chǎn)生基準(zhǔn)軸。表4-21 基準(zhǔn)軸的創(chuàng)建類型某機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)如圖4-143所示殼體，試建立其三維數(shù)字化模型。【舉一反三】表4-22 殼體的三維數(shù)字化建模過程某模具制造有限公司生產(chǎn)圖4-144所示戒指零件，試建立其三維數(shù)字化模型。 1.學(xué)習(xí)拔模特征的創(chuàng)建方法。2.學(xué)習(xí)戒指的造型方法?！竟こ贪咐拧拷渲傅娜S數(shù)字化建模【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 戒指零件的造型難點在于其多個表面都是傾斜的，盡管可以通過拉伸去除材料的方式來創(chuàng)建傾斜表面，但這種方法較為繁瑣，需要多次用到拉伸命令。最好的方式是創(chuàng)建拔模曲面來實現(xiàn)傾斜表面的創(chuàng)建，其建模思路圖表4-23所示。表4-23 戒指的三維數(shù)字化建模思路【戒指造型分析】1拔模

17、特征注塑件和鑄件往往需要一個拔模斜面，才能從模具型腔中順利取出，因此在設(shè)計零件時需要在零件側(cè)面上添加一定角度的脫模斜度，而這可以用拔模特征來實現(xiàn)造型。 在Pro/Engineer軟件中建立拔模特征需要確定拔模曲面、拔模樞軸、拔模方向、拔模角度等幾個參數(shù)。其中拔模曲面是要生成拔模斜度的曲面；拔模樞軸即中間部分尺寸不變的平面或曲線；拔模方向確定拔模曲面的收縮方向；拔模角度用于指定拔模面的斜度值，范圍為-3030。場景6：基準(zhǔn)特征在數(shù)字化建模中的綜合應(yīng)用【基準(zhǔn)特征創(chuàng)建基礎(chǔ)示例】試建立圖4-156所示（a）、（b）兩個零件的三維數(shù)字化模型。1.學(xué)習(xí)基準(zhǔn)點的創(chuàng)建方法。2.學(xué)習(xí)斜孔的創(chuàng)建方法。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

18、 該零件的主要造型難點在于兩個斜孔的創(chuàng)建。孔創(chuàng)建步驟中一般要先選擇一個與孔垂直的平面，而這里創(chuàng)建的是斜孔，現(xiàn)有長方體中沒有哪個面與斜孔垂直，因此需要創(chuàng)建一個與孔垂直的輔助平面。創(chuàng)建此輔助平面的思路是先創(chuàng)建基準(zhǔn)點，然后創(chuàng)建基準(zhǔn)軸，最后創(chuàng)建與基準(zhǔn)軸垂直的基準(zhǔn)平面?！驹煨头治觥?基準(zhǔn)點 基準(zhǔn)點的用途非常廣泛，即可用于輔助建立其它基準(zhǔn)特征，如基準(zhǔn)軸等，也可輔助定義特征的位置，用作模型計算和分析的參考點。Pro/Engineer Wildfire提供了四種類型的基準(zhǔn)點。圖4-157 基準(zhǔn)點的四種創(chuàng)建方法 【相關(guān)知識點】【工程案例十】固定座的三維數(shù)字化建模1學(xué)習(xí)草繪孔的創(chuàng)建方法。2學(xué)習(xí)基準(zhǔn)特征的綜合運用方

19、法。3學(xué)習(xí)特征刪除、隱含與恢復(fù)、隱藏與取消隱藏操作方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】 該零件的主要造型難點在于傾斜圓柱與孔的創(chuàng)建，根據(jù)該零件尺寸定位的方式，需要確定拉伸或旋轉(zhuǎn)截面的空間位置，而這需要作一些輔助基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)平面來實現(xiàn)。為了講解基準(zhǔn)特征在零件造型中的作用，本案例采用創(chuàng)建拉伸特征的方式來創(chuàng)建斜圓柱。除了此方法外，該零件造型有更簡單的方法，學(xué)員可自行思考。表4-24 固定座的三維數(shù)字化建模過程【固定座造型分析】1特征刪除、隱含與恢復(fù)特征刪除是將已經(jīng)建立的特征從模型樹和繪圖區(qū)中刪除，特征刪除后無法再恢復(fù)。特征隱含是將暫時用不到的特征隱藏起來，以簡化零件模型，加快零件的顯示過程，特征隱含后可以通過特征恢復(fù)命令重新顯示出來。2特征隱藏與取消隱藏特征的隱藏和取消隱藏主要是針對基準(zhǔn)特征的，例如基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸，而對其它特征無效。3草繪孔的創(chuàng)建 草繪孔特征是通過草繪的孔截