SOLIDWORKS 2022 基础与实例教程 课件 第3章 基础特征建模

第3章基础特征建模3.1SOLIDWORKS设计思路二维设计技术还不能算是一种辅助设计技术，只能说是一种辅助绘图技术，将工程设计人员从繁重的手工绘图工作中解放出来，并且大大提高了绘图质量。对于复杂的投影线生成，设计模型修改和图纸的更新、构件与产品的质量分析、机构的运动分析、产品的受力与受热分析等这些工作，二维设计技术是无法做到的，更谈不上从设计到制造的无图纸化产生过程全部利用计算机辅助技术来完成。3.1.1三维设计的基本概念1.三维建模基础一般来说，基本的三维模型是具有长、宽（或直径、半径等）、高的三维几何体。如右图所示简单的三维模型，它是由三维空间的几个面拼成的实体模型，这些面形成的基础是线，线构成的基础是点，要注意三维几何图形中的点是三维概念点，也就是说，点需要由三维坐标中的X、Y、Z三个坐标来定义。3.1.1三维设计的基本概念2.参数化建模任何新产品的设计过程都是一个不断修改、不断满足约束的反复过程。设计过程的上述特点，要求产品结构的表达方式应具有易于修改的特性。在传统CAD中，平面图形或三维模型中各几何元素的关系相对固定，不能根据设计意图施加必要的约束。由于没有足够约束，当尺寸变化时容易引起形状失真。因此，修改模型需要使用大量的编辑、删除命令。所谓参数化设计，就是允许设计之初进行草图设计，再根据设计要求逐渐在草图上施加几何和尺寸约束，并根据约束变化驱动模型变化。因此参数化设计是一种“基于约束”的、并能用尺寸驱动模型变化的设计3.1.1三维设计的基本概念3.参数化设计新产品的开发设计需要多次反复修改，进行零件形状和尺寸的综合协调和优化。对于定型产品的设计，需要形成系列，以便针对用户的生产特点提供不同吨位、功率、规格的产品型号。参数化设计可使产品的设计图随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而自动修改图形。参数化设计一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约束尺寸关系。参数的求解较为简单，参数与设计对象的控制尺寸有着明显的对应关系，设计结果的修改受到尺寸的驱动。3.1.1三维设计的基本概念4.特征建模特征建模技术采用具有工程意义的拉伸、制孔、倒圆、倒角等作为建模的基础单元，在设计与制造之间建立一种共同的信息规范和交流的桥梁。特征建模是面向整个设计、制造过程的，不仅支持CAD系统、CAPP系统、CAM系统，还要支持绘制工程图、有限元分析、数控编程、仿真模拟等多个环节。因此，必须能够完整地、全面地描述零件生产过程的各个环节的信息以及这些信息之间的关系。除了实体建模中已有的几何、拓扑信息之外，还要包含特征信息、精度信息、材料信息、技术要求和其它有关信息。除静态信息之外，还应支持设计、制造过程中的动态信息，如有限元的前、后置处理，零件加工过程中工序图的生成，工序尺寸的计算等。3.1.2设计过程应用三维设计软件（如SOLIDWORKS、NX等），创建产品的全参数化三维实体模型，进行干涉和碰撞检查、装配规划等。包括由三维模型转化建立完全关联的二维工程图；建立描述产品的物理数据，如基本属性、明细表信息等，为PDM管理提供基础数据。在SOLIDWORKS系统中，零件设计是核心，特征设计是关键，草图设计是基础。草图指的是二维轮廓或横截面。对草图进行拉伸、旋转、放样或沿某一路径扫描等操作后即生成特征。3.1.3设计方法SOLIDWORKS系统的零件设计的构造过程类似于真实制造环境下的生产过程。装配件是若干零件的组合，是SOLIDWORKS系统中的对象，通常用来实现一定的设计功能。在SOLIDWORKS系统中，用户先设计好所需的零件，然后根据配和关系和约束条件将零件组装在一起，生成装配件。使用配合关系，可相对于其他零部件来精确地定位零部件，还可定义零部件如何相对于其他的零部件移动和旋转。通过继续添加配合关系，还可以将零部件移到所需的位置。配合会在零部件之间建立几何关系，例如共点、垂直、相切等。3.2参考几何体参考几何体是SOLIDWORKS中的重要概念，又被称为基准特征，是创建模型的参考基准。参考几何体工具按钮集中在【参考几何体】工具栏中，主要有【点】、【基准轴】、【基准面】、【坐标系】4种基本参考几何体类型。3.2.1参考基准面1．参考基准面的属性设置选择【插入】|【参考几何体】|【基准面】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【参考几何体】下拉菜单的【基准面】按钮，系统弹出如右图所示的【基准面】属性管理器。3.2.1参考基准面2．修改参考基准面双击基准面，显示等距距离或角度。双击尺寸或角度数值，在弹出的【修改】对话框中输入新的数值；也可在【FeatureManager设计树】中选取需要编辑的基准面，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【编辑特征】命令，系统弹出【基准面】属性管理器。在【基准面】属性管理器中的相关的选项组中输入新数值以定义基准面，然后单击【确定】按钮。3.2.2参考基准轴参考基准轴的用途较多，概括起来有以下三项。（1）参考基准轴作为中心线。基准轴可作为圆柱体、圆孔、回转体的中心线。通常情况下，拉伸一个草图绘制的圆得到一个圆柱体，或通过旋转得到一个回转体时，SOLIDWORKS会自动生成一个临时轴，但生成圆角特征时系统不会自动生成临时轴。（2）作为参考轴，辅助生成圆周阵列等特征。（3）基准轴作为同轴度特征的参考轴。当两个均包含基准轴的零件需要生成同轴度特征时，可选择各个零件的基准轴作为几何约束条件，使两个基准轴在同一轴上3.2.2参考基准轴1．临时轴临时轴是由模型中的圆锥和圆柱隐含生成的，临轴常被设置为基准轴。可以设置隐藏或显示所有临时轴。选择【视图】|【隐藏/显示】|【临时轴】菜单命令，如左图所示，表示临时轴可见，绘图窗口显示如右图所示。3.2.2参考基准轴2．参考基准轴的属性设置选择【插入】|【参考几何体】|【基准轴】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【参考几何体】下拉菜单的【基准轴】按钮，系统弹出如右图所示的【基准轴】属性管理器。3.2.3参考坐标系SOLIDWORKS使用带原点的坐标系，零件文件包含原有原点。当用户选择基准面或者打开一个草图并选择某一面时，将生成一个新的原点，与基准面或者这个面对齐。原点可用作草图实体的定位点，有助于定向轴心透视图。三维视图引导可使用户快速定向到零件和装配体文件中的X、Y、Z轴方向。在SOLIDWORKS2022中，可以输入位置和方向的绝对数值来定义坐标系统，这使得定位在设计中变得更加灵活3.2.3参考坐标系1．原点零件原点显示为蓝色，代表零件的(0，0，0)坐标。当草图处于激活状态时，草图原点显示为红色，代表草图的(0，0，0)坐标。（1）：蓝色，表示零件原点，每个零件文件中均有一个零件原点。（2）：红色，表示草图原点，每个新草图中均有一个草图原点。（3）：表示装配体原点。（4）：表示零件和装配体文件中的视图引导。3.2.3参考坐标系2．参考坐标系的属性设置选择【插入】|【参考几何体】|【坐标系】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【参考几何体】下拉菜单的【坐标系】按钮，系统弹出如右图所示的【坐标系】属性管理器。3.2.3参考坐标系3．修改和显示参考坐标系（1）将参考坐标系平移到新的位置。在【FeatureManager设计树】中，选择已创建的坐标系，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【编辑特征】命令，系统弹出【坐标系】属性管理器。在【选择】选项组中，单击【原点】选择框，在绘图窗口中单击想将原点平移到的点或者顶点处，单击【确定】按钮，原点被移动到指定的位置上。（3）切换参考坐标系的显示。要切换坐标系的显示，可以选择【视图】|【隐藏/显示】|【基准轴】菜单命令。3.2.4参考点选择【插入】|【参考几何体】|【点】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【参考几何体】下拉菜单的【点】按钮，系统弹出如右图所示的【点】属性管理器。3.3基体特征和除料特征在SOLIDWORKS中，特征建模一般分为基础特征建模和附加特征建模两类。基础特征建模是三维实体最基本的生成方式，是单一的命令操作，可以构成三维实体的基本造型。基础特征建模相当于二维草图中的基本单元，是最基本的三维实体绘制方式。基础特征建模主要包括拉伸特征、拉伸切除特征、旋转特征、旋转切除特征、扫描特征与放样特征等3.3.1拉伸凸台/基体1.拉伸属性如果事先没有绘制好草图，选择【插入】|【凸台／基体】|【拉伸】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【拉伸凸台／基体】按钮，系统弹出如左图所示的【拉伸】属性管理器，提示需要选择一个平面作为草图平面，此时，选取一个平面直接进入草图环境，绘制草图后退出草图环境，退出草图环境后的【凸台-拉伸】属性管理器如右图所示。3.3.1拉伸凸台/基体2.拉伸要生成拉伸特征，可以采用下面的步骤：（1）利用草图绘制命令生成将要拉伸的草图，并将其处于激活状态。（2）选择【插入】|【凸台／基体】|【拉伸】菜单命令，系统弹出【凸台-拉伸】属性管理器。（3）在【方向１】选项组中执行按下面的步骤进行：1）在【终止条件】下拉列表框中选择拉伸的终止条件。2）在右面的图形区域中检查预览。如果需要，单击【反向】按钮，向另一个方向拉伸。3）【深度】文本框中输入拉伸的深度。4）如果要给特征添加一个拔模，单击【拔模开／关】按钮，然后输入拔模角度。（4）根据需要，选择【方向２】选项组将拉伸应用到第二个方向，方法同上。（5）单击【确定】按钮，即可完成基体／凸台的生成。3.3.2拉伸切除特征【切除-拉伸】属性管理器中的各个选项与【凸台-拉伸】属性管理器中的各个选项设置相同。选择【插入】|【切除】|【拉伸】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【拉伸切除】按钮，系统弹出【切除-拉伸】属性管理器。3.3.3旋转凸台/基体选择【插入】|【凸台／基体】|【旋转】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【旋转凸台／基体】按钮，选取一个平面或者基准面作为草图平面，利用草图绘制工具绘制一条中心线和旋转轮廓，退出草图绘制环境，系统弹出如右图所示的【旋转】属性管理器。3.4高级特征SOLIDWORKS的扫描特征遵循以下规则：（1）扫描路径可以为开环或闭环。（2）路径可以是一张草图中包含的一组草图曲线、一条曲线或一组模型边线。（3）路径的起点必须位于轮廓的基准面上。（4）对于【凸台／基体扫描】特征，轮廓必须是闭环的；对于曲面扫描特征，则轮廓可以是闭环的也可以是开环的。（5）不论是截面、路径或所形成的实体，都不能出现自相交叉的情况。3.4.1扫描特征3.4.1扫描特征选择【插入】|【凸台／基体】|【扫描】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【扫描】按钮，系统弹出如右图所示的【扫描】属性管理器。3.4.2放羊特征选择【插入】|【凸台／基体】|【放样】菜单命令或者单击【特征】选项卡中的【放样凸台／基体】按钮，系统弹出如右图所示的【放样】属性管理器。3.4.2放羊特征如表所示是放样相切选项样例。3.4.3筋特征选择【插入】|【特征】|【筋】菜单命令或者单击【特征】选