SOLIDWORKS 2022 基礎(chǔ)與實(shí)例教程 課件 第3章 基礎(chǔ)特征建模

第3章基礎(chǔ)特征建模3.1SOLIDWORKS設(shè)計(jì)思路二維設(shè)計(jì)技術(shù)還不能算是一種輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，只能說(shuō)是一種輔助繪圖技術(shù)，將工程設(shè)計(jì)人員從繁重的手工繪圖工作中解放出來(lái)，并且大大提高了繪圖質(zhì)量。對(duì)于復(fù)雜的投影線生成，設(shè)計(jì)模型修改和圖紙的更新、構(gòu)件與產(chǎn)品的質(zhì)量分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、產(chǎn)品的受力與受熱分析等這些工作，二維設(shè)計(jì)技術(shù)是無(wú)法做到的，更談不上從設(shè)計(jì)到制造的無(wú)圖紙化產(chǎn)生過(guò)程全部利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來(lái)完成。3.1.1三維設(shè)計(jì)的基本概念1.三維建?；A(chǔ)一般來(lái)說(shuō)，基本的三維模型是具有長(zhǎng)、寬（或直徑、半徑等）、高的三維幾何體。如右圖所示簡(jiǎn)單的三維模型，它是由三維空間的幾個(gè)面拼成的實(shí)體模型，這些面形成的基礎(chǔ)是線，線構(gòu)成的基礎(chǔ)是點(diǎn)，要注意三維幾何圖形中的點(diǎn)是三維概念點(diǎn)，也就是說(shuō)，點(diǎn)需要由三維坐標(biāo)中的X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)來(lái)定義。3.1.1三維設(shè)計(jì)的基本概念2.參數(shù)化建模任何新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程都是一個(gè)不斷修改、不斷滿足約束的反復(fù)過(guò)程。設(shè)計(jì)過(guò)程的上述特點(diǎn)，要求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的表達(dá)方式應(yīng)具有易于修改的特性。在傳統(tǒng)CAD中，平面圖形或三維模型中各幾何元素的關(guān)系相對(duì)固定，不能根據(jù)設(shè)計(jì)意圖施加必要的約束。由于沒(méi)有足夠約束，當(dāng)尺寸變化時(shí)容易引起形狀失真。因此，修改模型需要使用大量的編輯、刪除命令。所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)，就是允許設(shè)計(jì)之初進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求逐漸在草圖上施加幾何和尺寸約束，并根據(jù)約束變化驅(qū)動(dòng)模型變化。因此參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種“基于約束”的、并能用尺寸驅(qū)動(dòng)模型變化的設(shè)計(jì)3.1.1三維設(shè)計(jì)的基本概念3.參數(shù)化設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)需要多次反復(fù)修改，進(jìn)行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化。對(duì)于定型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要形成系列，以便針對(duì)用戶的生產(chǎn)特點(diǎn)提供不同噸位、功率、規(guī)格的產(chǎn)品型號(hào)。參數(shù)化設(shè)計(jì)可使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動(dòng)修改圖形。參數(shù)化設(shè)計(jì)一般是指設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來(lái)約束尺寸關(guān)系。參數(shù)的求解較為簡(jiǎn)單，參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有著明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受到尺寸的驅(qū)動(dòng)。3.1.1三維設(shè)計(jì)的基本概念4.特征建模特征建模技術(shù)采用具有工程意義的拉伸、制孔、倒圓、倒角等作為建模的基礎(chǔ)單元，在設(shè)計(jì)與制造之間建立一種共同的信息規(guī)范和交流的橋梁。特征建模是面向整個(gè)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的，不僅支持CAD系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、CAM系統(tǒng)，還要支持繪制工程圖、有限元分析、數(shù)控編程、仿真模擬等多個(gè)環(huán)節(jié)。因此，必須能夠完整地、全面地描述零件生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)的信息以及這些信息之間的關(guān)系。除了實(shí)體建模中已有的幾何、拓?fù)湫畔⒅猓€要包含特征信息、精度信息、材料信息、技術(shù)要求和其它有關(guān)信息。除靜態(tài)信息之外，還應(yīng)支持設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息，如有限元的前、后置處理，零件加工過(guò)程中工序圖的生成，工序尺寸的計(jì)算等。3.1.2設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件（如SOLIDWORKS、NX等），創(chuàng)建產(chǎn)品的全參數(shù)化三維實(shí)體模型，進(jìn)行干涉和碰撞檢查、裝配規(guī)劃等。包括由三維模型轉(zhuǎn)化建立完全關(guān)聯(lián)的二維工程圖；建立描述產(chǎn)品的物理數(shù)據(jù)，如基本屬性、明細(xì)表信息等，為PDM管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在SOLIDWORKS系統(tǒng)中，零件設(shè)計(jì)是核心，特征設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，草圖設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)。草圖指的是二維輪廓或橫截面。對(duì)草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣或沿某一路徑掃描等操作后即生成特征。3.1.3設(shè)計(jì)方法SOLIDWORKS系統(tǒng)的零件設(shè)計(jì)的構(gòu)造過(guò)程類似于真實(shí)制造環(huán)境下的生產(chǎn)過(guò)程。裝配件是若干零件的組合，是SOLIDWORKS系統(tǒng)中的對(duì)象，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的設(shè)計(jì)功能。在SOLIDWORKS系統(tǒng)中，用戶先設(shè)計(jì)好所需的零件，然后根據(jù)配和關(guān)系和約束條件將零件組裝在一起，生成裝配件。使用配合關(guān)系，可相對(duì)于其他零部件來(lái)精確地定位零部件，還可定義零部件如何相對(duì)于其他的零部件移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。通過(guò)繼續(xù)添加配合關(guān)系，還可以將零部件移到所需的位置。配合會(huì)在零部件之間建立幾何關(guān)系，例如共點(diǎn)、垂直、相切等。3.2參考幾何體參考幾何體是SOLIDWORKS中的重要概念，又被稱為基準(zhǔn)特征，是創(chuàng)建模型的參考基準(zhǔn)。參考幾何體工具按鈕集中在【參考幾何體】工具欄中，主要有【點(diǎn)】、【基準(zhǔn)軸】、【基準(zhǔn)面】、【坐標(biāo)系】4種基本參考幾何體類型。3.2.1參考基準(zhǔn)面1．參考基準(zhǔn)面的屬性設(shè)置選擇【插入】|【參考幾何體】|【基準(zhǔn)面】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【參考幾何體】下拉菜單的【基準(zhǔn)面】按鈕，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【基準(zhǔn)面】屬性管理器。3.2.1參考基準(zhǔn)面2．修改參考基準(zhǔn)面雙擊基準(zhǔn)面，顯示等距距離或角度。雙擊尺寸或角度數(shù)值，在彈出的【修改】對(duì)話框中輸入新的數(shù)值；也可在【FeatureManager設(shè)計(jì)樹(shù)】中選取需要編輯的基準(zhǔn)面，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇【編輯特征】命令，系統(tǒng)彈出【基準(zhǔn)面】屬性管理器。在【基準(zhǔn)面】屬性管理器中的相關(guān)的選項(xiàng)組中輸入新數(shù)值以定義基準(zhǔn)面，然后單擊【確定】按鈕。3.2.2參考基準(zhǔn)軸參考基準(zhǔn)軸的用途較多，概括起來(lái)有以下三項(xiàng)。（1）參考基準(zhǔn)軸作為中心線?；鶞?zhǔn)軸可作為圓柱體、圓孔、回轉(zhuǎn)體的中心線。通常情況下，拉伸一個(gè)草圖繪制的圓得到一個(gè)圓柱體，或通過(guò)旋轉(zhuǎn)得到一個(gè)回轉(zhuǎn)體時(shí)，SOLIDWORKS會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)臨時(shí)軸，但生成圓角特征時(shí)系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)生成臨時(shí)軸。（2）作為參考軸，輔助生成圓周陣列等特征。（3）基準(zhǔn)軸作為同軸度特征的參考軸。當(dāng)兩個(gè)均包含基準(zhǔn)軸的零件需要生成同軸度特征時(shí)，可選擇各個(gè)零件的基準(zhǔn)軸作為幾何約束條件，使兩個(gè)基準(zhǔn)軸在同一軸上3.2.2參考基準(zhǔn)軸1．臨時(shí)軸臨時(shí)軸是由模型中的圓錐和圓柱隱含生成的，臨軸常被設(shè)置為基準(zhǔn)軸?？梢栽O(shè)置隱藏或顯示所有臨時(shí)軸。選擇【視圖】|【隱藏/顯示】|【臨時(shí)軸】菜單命令，如左圖所示，表示臨時(shí)軸可見(jiàn)，繪圖窗口顯示如右圖所示。3.2.2參考基準(zhǔn)軸2．參考基準(zhǔn)軸的屬性設(shè)置選擇【插入】|【參考幾何體】|【基準(zhǔn)軸】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【參考幾何體】下拉菜單的【基準(zhǔn)軸】按鈕，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【基準(zhǔn)軸】屬性管理器。3.2.3參考坐標(biāo)系SOLIDWORKS使用帶原點(diǎn)的坐標(biāo)系，零件文件包含原有原點(diǎn)。當(dāng)用戶選擇基準(zhǔn)面或者打開(kāi)一個(gè)草圖并選擇某一面時(shí)，將生成一個(gè)新的原點(diǎn)，與基準(zhǔn)面或者這個(gè)面對(duì)齊。原點(diǎn)可用作草圖實(shí)體的定位點(diǎn)，有助于定向軸心透視圖。三維視圖引導(dǎo)可使用戶快速定向到零件和裝配體文件中的X、Y、Z軸方向。在SOLIDWORKS2022中，可以輸入位置和方向的絕對(duì)數(shù)值來(lái)定義坐標(biāo)系統(tǒng)，這使得定位在設(shè)計(jì)中變得更加靈活3.2.3參考坐標(biāo)系1．原點(diǎn)零件原點(diǎn)顯示為藍(lán)色，代表零件的(0，0，0)坐標(biāo)。當(dāng)草圖處于激活狀態(tài)時(shí)，草圖原點(diǎn)顯示為紅色，代表草圖的(0，0，0)坐標(biāo)。（1）：藍(lán)色，表示零件原點(diǎn)，每個(gè)零件文件中均有一個(gè)零件原點(diǎn)。（2）：紅色，表示草圖原點(diǎn)，每個(gè)新草圖中均有一個(gè)草圖原點(diǎn)。（3）：表示裝配體原點(diǎn)。（4）：表示零件和裝配體文件中的視圖引導(dǎo)。3.2.3參考坐標(biāo)系2．參考坐標(biāo)系的屬性設(shè)置選擇【插入】|【參考幾何體】|【坐標(biāo)系】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【參考幾何體】下拉菜單的【坐標(biāo)系】按鈕，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【坐標(biāo)系】屬性管理器。3.2.3參考坐標(biāo)系3．修改和顯示參考坐標(biāo)系（1）將參考坐標(biāo)系平移到新的位置。在【FeatureManager設(shè)計(jì)樹(shù)】中，選擇已創(chuàng)建的坐標(biāo)系，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇【編輯特征】命令，系統(tǒng)彈出【坐標(biāo)系】屬性管理器。在【選擇】選項(xiàng)組中，單擊【原點(diǎn)】選擇框，在繪圖窗口中單擊想將原點(diǎn)平移到的點(diǎn)或者頂點(diǎn)處，單擊【確定】按鈕，原點(diǎn)被移動(dòng)到指定的位置上。（3）切換參考坐標(biāo)系的顯示。要切換坐標(biāo)系的顯示，可以選擇【視圖】|【隱藏/顯示】|【基準(zhǔn)軸】菜單命令。3.2.4參考點(diǎn)選擇【插入】|【參考幾何體】|【點(diǎn)】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【參考幾何體】下拉菜單的【點(diǎn)】按鈕，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【點(diǎn)】屬性管理器。3.3基體特征和除料特征在SOLIDWORKS中，特征建模一般分為基礎(chǔ)特征建模和附加特征建模兩類?；A(chǔ)特征建模是三維實(shí)體最基本的生成方式，是單一的命令操作，可以構(gòu)成三維實(shí)體的基本造型?；A(chǔ)特征建模相當(dāng)于二維草圖中的基本單元，是最基本的三維實(shí)體繪制方式?；A(chǔ)特征建模主要包括拉伸特征、拉伸切除特征、旋轉(zhuǎn)特征、旋轉(zhuǎn)切除特征、掃描特征與放樣特征等3.3.1拉伸凸臺(tái)/基體1.拉伸屬性如果事先沒(méi)有繪制好草圖，選擇【插入】|【凸臺(tái)／基體】|【拉伸】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【拉伸凸臺(tái)／基體】按鈕，系統(tǒng)彈出如左圖所示的【拉伸】屬性管理器，提示需要選擇一個(gè)平面作為草圖平面，此時(shí)，選取一個(gè)平面直接進(jìn)入草圖環(huán)境，繪制草圖后退出草圖環(huán)境，退出草圖環(huán)境后的【凸臺(tái)-拉伸】屬性管理器如右圖所示。3.3.1拉伸凸臺(tái)/基體2.拉伸要生成拉伸特征，可以采用下面的步驟：（1）利用草圖繪制命令生成將要拉伸的草圖，并將其處于激活狀態(tài)。（2）選擇【插入】|【凸臺(tái)／基體】|【拉伸】菜單命令，系統(tǒng)彈出【凸臺(tái)-拉伸】屬性管理器。（3）在【方向１】選項(xiàng)組中執(zhí)行按下面的步驟進(jìn)行：1）在【終止條件】下拉列表框中選擇拉伸的終止條件。2）在右面的圖形區(qū)域中檢查預(yù)覽。如果需要，單擊【反向】按鈕，向另一個(gè)方向拉伸。3）【深度】文本框中輸入拉伸的深度。4）如果要給特征添加一個(gè)拔模，單擊【拔模開(kāi)／關(guān)】按鈕，然后輸入拔模角度。（4）根據(jù)需要，選擇【方向２】選項(xiàng)組將拉伸應(yīng)用到第二個(gè)方向，方法同上。（5）單擊【確定】按鈕，即可完成基體／凸臺(tái)的生成。3.3.2拉伸切除特征【切除-拉伸】屬性管理器中的各個(gè)選項(xiàng)與【凸臺(tái)-拉伸】屬性管理器中的各個(gè)選項(xiàng)設(shè)置相同。選擇【插入】|【切除】|【拉伸】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【拉伸切除】按鈕，系統(tǒng)彈出【切除-拉伸】屬性管理器。3.3.3旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體選擇【插入】|【凸臺(tái)／基體】|【旋轉(zhuǎn)】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)／基體】按鈕，選取一個(gè)平面或者基準(zhǔn)面作為草圖平面，利用草圖繪制工具繪制一條中心線和旋轉(zhuǎn)輪廓，退出草圖繪制環(huán)境，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【旋轉(zhuǎn)】屬性管理器。3.4高級(jí)特征SOLIDWORKS的掃描特征遵循以下規(guī)則：（1）掃描路徑可以為開(kāi)環(huán)或閉環(huán)。（2）路徑可以是一張草圖中包含的一組草圖曲線、一條曲線或一組模型邊線。（3）路徑的起點(diǎn)必須位于輪廓的基準(zhǔn)面上。（4）對(duì)于【凸臺(tái)／基體掃描】特征，輪廓必須是閉環(huán)的；對(duì)于曲面掃描特征，則輪廓可以是閉環(huán)的也可以是開(kāi)環(huán)的。（5）不論是截面、路徑或所形成的實(shí)體，都不能出現(xiàn)自相交叉的情況。3.4.1掃描特征3.4.1掃描特征選擇【插入】|【凸臺(tái)／基體】|【掃描】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【掃描】按鈕，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【掃描】屬性管理器。3.4.2放羊特征選擇【插入】|【凸臺(tái)／基體】|【放樣】菜單命令或者單擊【特征】選項(xiàng)卡中的【放樣凸臺(tái)／基體】按鈕，系統(tǒng)彈出如右圖所示的【放樣】屬性管理器。3.4.2放羊特征如表所示是放樣相切選項(xiàng)樣例。3.4.3筋特征選擇【插入】|【特征】|【筋】菜單命令或者單擊【特征】選