UG NX 12.0三维建模及自动编程项目教程 课件 任务1.2 阶梯轴零件建模及工程图制作

03020104通过对阶梯轴零件建模及工程图制作的任务实施，使读者熟练掌握圆柱、键槽、环形槽、倒斜角、倒圆角等基本建模特征的使用方法，以及工程图中局部放大视图和尺寸标注等工具的用法，掌握三维建模的基本技巧，培养读者建立分析模型结构的思路，学习三维建模的方法步骤，体会模型分析过程与建模的内在关联，熟悉零件建模及工程图相关国家标准。图1-2-1阶梯轴（1）知识目标圆柱、圆锥、长方体等体素工具。键槽、环形槽、倒斜角、倒圆角及基准面工具。工程图环境进入，图纸、模板、常用视图工具。全剖及局部放大视图工具。工程图尺寸标注工具。（2）技能目标熟练使用体素工具进行传动轴零件造型。能合理创建轴类零件工程图。掌握基本视图、投影视图、全剖视图、局部放大视图的创建方法。能进行工程图尺寸标注。通过实施阶梯轴任务，培养学生逻辑思维和空间思维能力，学习运用UGNX12.0基本体工具进行零件建模的方法，理解组合体思想，建立分析模型结构的思路，学习UGNX12.0零件工程图基本环境，常用工具的用法，理解建模及工程图的常用国家标准。培养学生学习标准，运用标准的职业习惯。圆柱体工具可以根据需要由已知的基准点、轴线方向和圆柱形状尺寸快速创建圆柱体，是进行轴、盘、套类零件建模的简易方法之一。1）菜单项：【菜单】

【插入】

【设计特征】

【圆柱体】。2）工具按钮：“特征”工具栏“设计特征下拉菜单”|“圆柱体”工具按钮

。温馨提示：“圆柱体”工具按钮默认状态下处于隐藏状态，使用前需要先显示出来。激活圆柱体命令后，系统弹出“圆柱”对话框，如图a）所示。（1）命令位置（2）圆柱体创建过程以“轴、直径和高度”方式创建

17mm

22mm圆柱。结果如图b）所示。图a）圆柱对话框图b）圆柱体图1-2-2创建圆柱体UGNX12.0圆锥体命令提供了“直径和高度”“直径和半角”“底部直径，高度和半角”“顶部直径，高度和半角”和“两个共轴的圆弧”5种创建圆锥体或圆锥台的方式。1）菜单项：【菜单】

【插入】

【设计特征】

【圆锥体】。2）工具按钮：“特征”工具栏“设计特征下拉菜单”|“圆锥体”工具按钮

。温馨提示：圆锥体工具按钮默认是隐藏的，需要用户手动调出。激活圆锥体命令后，系统弹出“圆锥体”对话框，如图a）所示。（1）命令位置（2）圆锥体创建过程

以“直径和高度”方式创建

50mm-20mm

30mm圆锥台。结果如图b）所示。图a）圆锥体对话框图b）圆锥体图1-2-3创建圆锥体UGNX12.0长方体命令提供了“长、宽、高”、“两点和高度”、“对角点”3种创建长方体的方式。1）菜单：【菜单】

【插入】

【设计特征】

【长方体】。2）工具按钮：“特征”工具栏“设计特征下拉菜单”|“长方体”工具按钮

。温馨提示：长方体工具按钮默认是隐藏的，需要用户手动调出。激活长方体命令后，系统弹出“长方体”对话框，如图a）所示。（1）命令位置（2）长方体创建过程创建尺寸为275mm

100mm

10mm，基准点为-75，-50，-10的长方体，结果如图b）所示。图a）长方体对话框图b）长方体图1-2-4创建圆锥体键槽特征可以创建矩形槽、球形端槽、U形槽、T形槽和燕尾槽等多种形式的长槽，如图a）所示。1）菜单：【菜单】

【插入】

【设计特征】

【键槽（原有）】。2）工具按钮：“主页”选项卡“键槽（原有）”工具按钮

。温馨提示：

“键槽（原有）”工具按钮默认是隐藏的，需要用户手动调出。激活“键槽（原有）”命令后，系统弹出“槽”对话框，如图b）所示。（1）命令位置（2）键槽创建过程在长方体（150mm

100mm

20mm）上创建如图c）所示80mm

20mm

10mm键槽和10mm

15mm通槽。图a）槽对话框图b）键槽的型式图c）键槽示例图1-2-5键槽UGNX12.0中创建细节特征如键槽、槽、腔体、凸台、垫块等特征时都要用到特征的定位，不同的特征，定位对话框的内容会略有不同，但基本功能和选项一致，常用的定位方式如图1-2-6所示。各定位尺寸的含义如表1-2-1所示。工具图标命

令用

法水平选择两点确定在水平参考方向上的定位尺寸。竖直选择两点来确定和水平参考方向垂直的定位尺寸。平行以目标点和工具点在特征放置面上投影的距离作为定位尺寸。垂直通过指定目标边和工具点，系统以点到线距离方式创建定位尺寸。按一定距离平行在目标边和工具边之间生成距离尺寸，要求目标边和工具边平行。斜角创建目标边和工具边之间的角度尺寸进行特征的定位。点落在点上使选择的工具点落到目标点上。点落在线上使工具点落到选择的目标边上。线落在线上使工具边和目标边重合。温馨提示：（1）目标边或点：指已经存在对象上的线或点，在确定定位尺寸选择对象时，首先应该选择的就是目标边或点。（2）工具边或点：当前创建特征上的边或点，一般确定定位尺寸时，后选的对象就是工具边或点。（3）水平和竖直两种定位方式必须确定水平参考。图1-2-6“定位”对话框表1-2-1定位图标含义及用法槽特征可以在外回转面或内回转面上创建矩形、球形端槽或U形沟槽结构，如图a）所示。1）菜单：【菜单】

【插入】

【设计特征】

【槽】。2）工具按钮：“特征”工具栏“设计特征下拉菜单”|“槽”工具按钮

。激活槽命令后，系统弹出“槽”对话框，如图b）所示。（1）命令位置（2）槽创建过程在

30mm圆柱面上创建

20mm

10mm矩形槽，创建结果如图c）所示。图a）槽的型式图b）槽对话框图c）创建槽图1-2-7环形槽（1）工程图环境的进入方法（2）创建工程图纸进入工程图界面后，工程图的视图工具都是灰色的，只有创建图纸以后才能进行视图操作。工程图环境的进入方法有两种：1）按下快捷键Ctrl+Shift+D，系统进入工程图界面。2）单击“应用模块”选项卡“设计”工具栏“制图”工具按钮

进入工程图界面。在工程图界面中如果想返回建模环境，可使用快捷键Ctrl+M返回建模环境，或者单击“设计”工具栏“建模”工具按钮

就可以返回。

1）创建图纸命令位置1）菜单项：工程图环境中【菜单】

【插入】

【图纸页】。2）工具按钮：单击“图纸”工具栏“新建图纸页”工具按钮

。

2）创建图纸页过程激活“图纸页”命令，系统弹出“工作表”对话框开始创建工程图纸。图纸的大小确定型式有使用模板、标准尺寸和定制尺寸三种，如图1-2-8所示。运用第一角投影模式创建A3图纸，视图默认比例1：1，图纸名称为A3图纸。图1-2-8创建图纸1）菜单项：工程图环境中【菜单】

【插入】

【视图】

【基本】。2）工具按钮：工具栏中“基本视图”工具按钮

。部件导航器右键菜单：在“部件导航器”中对应图纸页上选择右键菜单【添加基本视图】。激活命令后，系统显示“基本视图”对话框。如图a）所示。（1）命令位置（2）创建基本视图过程使用基本视图工具创建如图b）所示阶梯轴主视图。基本视图是也就是可以作为其它视图父视图的视图，基本视图没有父视图。图a）基本视图对话框图b）阶梯轴图1-2-9创建基本视图1）菜单项：工程图环境中【菜单】

【插入】

【视图】

【剖视图】。2）工具按钮：“图纸”工具栏中“剖视图”工具按钮

。部件导航器右键菜单：在“部件导航器”中对应视图上选择右键菜单【添加剖视图】，或者绘图区选中对应视图后选择右键菜单【添加剖视图】。激活命令后，系统显示“剖视图”对话框。如图a）所示。（1）命令位置（2）剖视图创建过程使用剖视图工具创建如图b）所示阶梯轴截面图。全剖视图是在已经存在的视图的基础上创建一个全剖视图。图a）剖视图对话框图b）截面图图1-2-10创建截面图1）菜单项：工程图环境中【菜单】

【插入】

【视图】

【局部放大视图】。2）工具按钮：“图纸”工具栏中“局部放大剖视图”工具按钮

。部件导航器右键菜单：在“部件导航器”中对应视图上选择右键菜单【添加局部放大视图】，或者绘图区选中对应视图后选择右键菜单【添加局部放大视图】。激活命令后，系统显示“局部放大图”对话框。如图a）所示。（1）命令位置（2）局部放大视图创建过程使用局部放大视图工具创建如图b）所示阶梯轴局部放大视图。局部放大图用于表达零件上的细节结构，必须在已经存在的视图基础上进行创建。图a）局部放大图对话框图b）局部放大视图图1-2-11创建局部放大视图1）菜单项：工程图环境中【菜单】

【插入】

【尺寸】

【快速】。2）工具按钮：“图纸”工具栏中“快速”工具按钮

。激活命令后，系统显示“快速尺寸”对话框。如图1-2-12所示。（1）命令位置尺寸是工程制图的重要内容，用于标识对象的形状大小和位置。快速尺寸标注命令可以使用它标注除坐标、厚度、弧长、周长、倒角和注释之外的所有尺寸。图1-2-12快速尺寸对话框（2）尺寸类型含义通过选择“快速尺寸”对话框中“方法”选项列表中不同选项，可以标注不同类型尺寸，各选项的含义如表1-2-2所示。图标命

令含

义自动判断根据选择的对象和尺寸放置位置判断尺寸标注的类型。水平标注所选对象在水平方向上的投影尺寸。竖直标注所选对象在竖直方向上的投影尺寸。点到点标注点到点之间的最短距离尺寸。垂直标注点到直线的垂直尺寸。圆柱式标注非圆投影的直径尺寸。斜角在两条不平行的直线之间创建角度尺寸。径向创建圆形对象的半径尺寸。直径创建圆形对象的直径尺寸。（3）快速尺寸标注示例使用快速尺寸标注工具标注如图1-2-13所示阶梯轴尺寸。表1-2-2快速尺寸对话框标注的尺寸类型图1-2-13快速尺寸标注示例阶梯轴零件图样如图1-2-14所示，属于典型轴类零件，主要结构有圆柱面、键槽、圆角、斜角和退刀槽等。从零件的形状看，是由若干段圆柱累加形成阶梯轴的主体，然后在此基础上切槽和倒圆角、斜角。（1）阶梯轴零件图样分析图1-2-14阶梯轴任务图依据阶梯轴的结构分析可见阶梯轴零件由圆柱面、键槽、圆角、斜角等规则的基本体素组成，特别适合使用体素工具圆柱、键槽、槽、边圆角、斜角进行布尔组合，形成轴零件的三维模型。具体建模方案如表1-2-3所示。（2）阶梯轴零件建模实施方案设计——参考圆柱体

15

154圆柱体

17×80圆柱体

22×33圆柱体

20×16圆柱体

30×5圆柱体

22×10圆柱体

17×23和XY距离7.5面键槽19

5

3和XY距离11面键槽25×6×3.5槽

15×2其它槽斜角C1圆角R1和R0.75表1-2-3阶梯轴造型方案要求：依据读者自己的任务分析，参考1）方案设计形式，设计自己的可实施零件建模方案。要求图表清晰，按老师要求提交到指定位置。温馨提示：a.参考分析是以组合体的思想进行，请读者以工艺思想进行任务图样分析。如主体为一圆柱，然后用槽形成外形。b.参考分析从左端开始造型，读者也可以从轴向尺寸的主基准开始分析结构。（3）阶梯轴零件建模实施方案设计——学生依据阶梯轴工程图样分析，阶梯轴工程图样由主视图、两个截面图、一个局部放大视图，尺寸标注仅有直径尺寸和轴向尺寸，图纸使用标准的A3图纸和图框，按照工程图绘制规范进行制作，工程图样创建方案如表1-2-4所示。（4）阶梯轴工程图实施方案设计——参考创建图纸和标题栏创建主视图创建截面图创建局部放大视图标注尺寸图纸大小：A3边框和标题栏：GB要求：依据阶梯轴工程图样，参考“工程图样制作方案设计—参考”的形式，制定自己的工程图样制作方案，按老师要求提交到指定位置。（5）阶梯轴工程图实施方案设计——学员表1-2-4阶梯轴工程图方案1）新建文件。使用快捷键Ctrl+N激活“新建文件”对话框。选择“模型”标签页，单位：mm，模板：模型，文件名：传动轴.prt，文件夹G：\。（1）任务实施操作步骤——参考2）使用“特征”工具栏“圆柱体”工具按钮

创建

15mm×154mm圆柱。使用“特征”工具栏“圆柱体”工具按钮

激活“圆柱”对话框。指定矢量：+XC，指定点（坐标）：0，0，0。尺寸：直径15mm，长度154mm。布尔选项组布尔：无，单击“应用”按钮，结果如图1-2-15所示。图1-2-15创建

15mm×154mm圆柱3）创建圆柱

17mm×80mm。续步骤2），在“圆柱”对话框中指定矢量：-XC，指定点（坐标）：142，0，0。尺寸：直径17mm，长度80mm，布尔选项组布尔：合并，单击“应用”按钮，结果如图a）所示4）创建特征

22mm×33mm。续步骤3），在“圆柱”对话框中指定矢量：+XC，指定点选圆柱

17mm×80mm左端面圆心。尺寸：直径22mm，长度33mm，布尔选项组布尔：合并，单击“应用”按钮，结果如图b）所示。图a）创建圆柱

17×80（mm）图b）创建圆柱22×33（mm）图1-2-16创建

17和22圆柱5）创建圆柱

20mm×16mm。续步骤4），在“圆柱”对话框中指定矢量：+XC，指定点选

22×33（mm）圆柱右端面圆心。尺寸：直径20mm，长度16mm，布尔选项组布尔：合并，单击“应用”按钮，结果如图a）所示。6）创建圆柱

30mm×5mm。续步骤5），指定矢量：-XC，指定点选

22mm×33mm圆柱左端圆心。尺寸：直径30mm，长度5mm，布尔选项组布尔：合并，单击“应用”按钮，结果如图b）所示。图a）创建圆柱20×16（mm）图b）创建圆柱30×5（mm）图1-2-17创建

20和30圆柱7）创建圆柱

22mm×10mm。续步骤6），在“圆柱”对话框中指定矢量：-XC，指定点选

22×33（mm）圆柱左端面圆心。尺寸：直径22mm，长度10mm，布尔选项组布尔：合并，单击“应用”按钮，结果如图a）所示。8）创建圆柱17mm×23mm。续步骤7），指定矢量：-XC，指定点选

22mm×10mm圆柱左端圆心。尺寸：直径17mm，长度23mm，布尔选项组布尔：合并，单击“应用”按钮，结果如图b）所示。图a）创建圆柱22×10（mm）图b）创建圆柱17×23（mm）图1-2-18创建

22和17圆柱9）创建距XY平面距离为7.5mm的基准平面。使用“特征”工具栏“基准平面”工具按钮

激活“基准平面”对话框。类型：自动判断，在绘图区选择XY平面。偏置选项组距离选项：7.5mm，单击“确定”结果如图1-2-19所示。图1-2-19创建基准平面10）在轴左端

15mm圆柱面创建键槽19×5×3（mm）。使用“特征”工具栏“键槽”工具按钮

激活“键槽”对话框。键槽类型：矩形。放置面：步骤9）创建的基准面，放置侧向下，水平参考方向：XC轴。键槽尺寸：长19mm，宽5mm，深3mm。定位方式选择“线落到线上

”和“点到线垂直距离

”，距离为7mm，如图1-2-20所示

。

温馨提示：先选目标对象（即已经存在的对象）上的边，后选正在创建特征（键槽）上的边。图1-2-20创建键槽19×5×3（mm）11）创建与圆柱面

22mm×33mm相切的基准平面。使用“特征”工具栏“基准平面”工具按钮

激活“基准平面”对话框，如图a）所示。类型：自动判断，在绘图区选择XY平面。偏置选项组距离选项：11mm，使用鼠标按住基准面四边控制句柄拖动调整基准平面的范围到如图b）所示，单击“确定”结果如图c）所示。图a）基准平面对话框图b）调整基准平面图c）基准平面创建结果图1-2-21创建基准平面12）使用“键槽”工具按钮

在

22

33（mm）面上创建25

6

3.5（mm）键槽。使用“特征”工具栏“键槽”工具按钮

激活“槽”对话框。键槽类型：矩形。放置面：步骤11）创建的基准面，放置侧向下，水平参考方向：XC轴。键槽尺寸：长25mm，宽6mm，深3.5mm。定位方式：“点到点水平距离

”尺寸5mm，“点到点铅垂距离

”尺寸0mm，分别选择如图所示对象。隐藏基准平面，结果如图1-2-22所示。图1-2-22创建键槽25×6×3.5（mm）13）在左端

17mm圆柱面上创建

15

2（mm）槽。使用“特征”工具栏“槽”工具按钮

激活“槽”。槽类型：矩形，放置面：如图所示圆柱面。槽尺寸：直径15mm，宽度2mm。按照如图所示选择目标边和工具边，定位尺寸：0mm。单击“应用”按钮，结果如图1-2-23所示。图1-2-23创建槽

15

2（mm）14）在参考步骤13）在轴右侧

22mm、

20mm和

15mm圆柱面分别创建矩形槽20mm

2mm、18mm

2mm、14mm

2mm，结果如图a）所示。15）使用“特征”工具栏“倒斜角”工具按钮

对如图b）所示的三条边倒斜角，横截面使用“对称”，距离为1mm。16）使用“特征”工具栏“边倒圆”工具按钮

创建“倒圆角”特征。如图c）所示。17）保存文件。

图a）

创建其它槽

图b）

倒斜角

图c）

倒圆角图1-2-24创建槽、斜角、圆角18）进入工程图界面。使用快捷键Ctrl+Shift+D方式进入工程图界面，使用Ctrl+M返回建模环境。单击“应用模块”选项卡“设计”工具栏“制图”工具按钮

进入工程图界面。19）创建和删除图纸。使用菜单项【插入】

【图纸页】，新建图纸“A3-无视图”，并取消“图纸页”对话框中“始终启动视图创建”选项。使用“部件导航器”删除新建的图纸页“SHT1”。使用“新建图纸页”工具按钮

新建图纸“A4-无视图”，并选中“图纸页”对话框中“始终启动视图创建”选项，选择“视图创建向导”对话框中按钮【取消】，完成创建图纸“SHT1”，然后删除“SHT1”。使用“新建图纸页”工具按钮

新建图纸“A3-无视图”，选择“视图创建向导”对话框中【完成】，完成创建图纸“SHT1”并删除图纸“SHT1”。使用“新建图纸页”工具按钮

新建图纸“A3-无视图”，尝试使用“视图创建向导”按提示完成视图创建图纸“SHT1”。使用“新建图纸页”工具按钮

新建图纸“A3-无视图”，创建图纸“SHT2”。使用“部件导航器”将图纸“SHT1”设为“工作的”。20）替换模板。使用【菜单】

【GC工具箱】

【制图工具】

【替换模板】，选择“SHT1（A3-297×420）”，单击“确定”，为图纸添加标题栏和边框，要求完成后标题栏如图a）所示。使用快捷键“Ctrl+L”打开“图层设置”对话框。将图层170的状态由可见

改为可编辑双击标题栏中“西门子产品管理软件（上海）有限公司”，将文字改为“学生用标题栏”，结果如图b）所示。将图层170的状态改为可见图a）编辑前标题栏图a）编辑后标题栏图1-2-25替换模板及编辑标题栏21）创建基本视图。分别使用“视图”工具栏“视图创建向导”、“基本视图”和“标准视图”工具按钮

、

和

创建阶梯轴的主视图（模型视图是“俯视图”），结果如图所示。删除所创建的传动轴主视图。使用部件导航器为图纸“SHT2”创建传动轴的俯视图，结果如图1-2-26所示。图1-2-26创建主视图22）创建A-A截面图。使用“剖视图”工具按钮

激活“剖视图”对话框。在步骤21）所创建主视图中，左侧键槽合适位置选择一点，向主视图正右方移动到合适位置，单击鼠标左键创建剖视图，结果如图a）所示。调整截面文字A靠近剖切符号。修改文字“SECTIONA-A”为“剖面