《机械CAD-CAM上机指导及练习教程》课件第1章

第1章机械CAD/CAM系统软件1.1UGNX系统1.2Pro/E系统1.3其它典型机械CAD/CAM软件简介1.4思考题

20世纪90年代以后，随着改革开放的深入和经济全球化步伐的加快，我国在CAD/CAM领域与世界迅速接轨。UG、CATIA、Pro/E、I-DEAS、Solidworks、Solidage、Cimatron等世界领先的CAD/CAM软件纷纷进入我国，并在国内的生产领域得到广泛应用。本章主要介绍几款目前国内应用较广泛又各具特色的软件。1.1UGNX系统1.1.1UGNX系统的特点及组成模块

1．UGNX的主要特点

UGNX是UGS公司的新一代CAD/CAM产品开发系统。其主要特点为：

(1)提供无缝集成的产品开发环境。UG是一个集CAD/CAE/CAM于一体的集成化系统，应用UG可以完成产品从概念设计、外观造型、详细设计、图纸生成、运动与受力受热分析、零件数控自动编程到文档建立的全过程。整个系统采用统一的数据库，使得各模块能完全相关地共享零件和产品模型的数据，减少了同类型数据的重复存取，也为协同工作提供了基础。

(2)支持自顶向下的产品设计。该系统从整体的产品概念出发开始产品的设计过程。它从产品总体设计入手，通过应用主模型技术、自顶向下的设计方法和上下文设计，逐步设计出每一个零件。小到家庭用品，大到复杂的机械，UG都可以为用户提供产品级的解决方案。

(3)支持协同工作。设计过程在Internet技术的支持下，可以多人异地协同工作，每人负责自己的设计任务。在各自的设计任务与访问权限下，同一产品的设计阶段甚至加工阶段可以同时进行，由系统完成产品的自动更新。不同的设计人员和工程师都可以在同一时间对产品范围内的不同零件、不同组件和不同子装配进行工作，这就意味着某个设计人员在产品下的改动可以立即被所有的产品相关人员捕捉和获得。同一模型文件中，各几何对象之间保持完全的相关性。

(4)提供了基于知识的专家设计模块。该系统利用知识驱动的方法，集合了设计专家的智慧，针对具有通用性的不同产品设计，提供了多个智能化的模块。目前已经开发的智能模块有主要针对塑料模具设计的模具向导(MoldWizard)、主要针对齿轮传动装置设计的齿轮工程向导(GearEngineering)、主要针对金属冲压模具的冲模工程向导(DieEngineeringWizard)等，并且这些模块还在逐步增加。

(5)提供了开放式接口。UG提供了方便而先进的用户开发工具，供用户进行二次开发。其主要工具除了GRIP脚本设计语言外，还有OpenAPI和Open++工具。它们支持用户通过C++和Java语言进行二次开发，支持面向对象程序设计的全部技术。同时，UG还提供了所有现行工业通用图形标准格式的数据交换接口，支持如IGES、STEP、SAT、DXF、STL等流行的数据交换标准。

2．UGNX的组成模块及其功能

(1)产品外观造型(ShapeStudio)：为工业设计师或汽车造型师等提供了一个在概念设计阶段自由表达设计意图和创造性改进设计的集成化设计环境。

(2)产品装配(Assemblies)：即产品的虚拟装配模块，支持“自顶向下”和“自底向上”的装配建模方法，可以快速跨越装配层来直接访问任何组件或子装配的设计模型；支持装配过程中的“上下文设计”方法，因而在装配模块中可改变组件的设计模型。

(3)零件建模(Modeling)：用于产品部件的三维实体特征建模，支持实体建模(SolidModeling)、特征建模(FeatureModeling)、自由形状建模(Free-FormModeling)、钣金特征建模(SheerMetalFeatureModeling)和用户自定义特征(User-DefinedFeatures)等。

(4)工程制图(Drafting)：根据已经建立的三维模型自动生成平面工程图，也可以利用曲线功能绘制平面工程图。

(5)数控加工(Manufacturing)：用于数控加工自动编程，支持2轴、2.5轴、4轴和5轴的加工编程；提供车削加工、铣削加工、线切割加工等多种加工方式。

(6)产品分析(Analysis)：包括结构分析模块(Structures，即有限元分析工具)、运动分析模块(Motion)和注塑模分析(MoldflowPartAdviser)等。

(7)其它模块：钣金(SheetMetal)，用于钣金件的设计和编程技术；管道布线(Routing＆WireHarness)，为设计好的产品实体装配模型设计并规划各种管路和线路，包括水管、气管、油管、电气线路等；照片(UGPhoto)模块，用于产生模型的真实感照片，通过反射、透明、着色、纹理等技术，使产品模型的照片更接近于实际产品的照片。1.1.2UGNX用户界面

1．用户界面

UGNX(这里以NX4.0为例)用户界面如图1.1所示。其用户界面大致由标题栏、菜单栏、工具栏、工作区、坐标系、快捷菜单、资源工具条、提示栏和状态栏等9个部分构成，各部分的功能见表1.1。UG的主要应用程序(图标)如图1.2所示。图1.1UGNX用户界面表1.1UGNX用户界面各部分的功能图1.2UG应用程序

2．动态导航器

UGNX的动态导航器放在整个软件的右边，对于不同模块都有各自不同的动态导航器，如图1.3所示。在模型(部件)导航器上显示建模的先后顺序和父子关系；在装配导航器上显示装配的层次关系。最重要的是，对于每一种导航器，都可以直接在相应的项目上用鼠标右键单击，在弹出的快捷菜单中快速地进行各种操作。另外，还有显示依附关系和细节尺寸的两个附加窗口，借助这两个窗口，可以很方便地修改相应的尺寸和父子关系。图1.3动态导航器

3．工具栏定制在UG中，可以由用户根据自己的习惯定制风格独特的工具栏。在菜单栏中执行“工具”→“自定义”命令，或者在工具栏空白处的任意位置单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择“自定义”项，就可以打开“自定义”对话框，如图1.4(a)所示。该对话框中有5个功能标签：工具条、命令、选项、布局和角色。单击相应的标签后，对话框会随之显示对应的选项卡，即可进行工具栏的定制。图1.4(b)所示为“命令”选项卡。定制完成后，执行对话框下方的“关闭”命令，即可退出对话框。图1.4工具栏定制对话框1.1.3UGNX的基本操作

UGNX中的基本操作有点构造、矢量构造、类选择、构造坐标系、图层操作等。下面介绍它们的使用方法和功能。

1.点构造点构造是UGNX使用过程中最常遇到的操作。“点构造器”对话框如图1.5所示，利用该对话框可以构造和选择各类点。“点构造器”对话框中各图标的功能如表1.2所示。表1.2“点构造器”对话框中各图标的功能注：在使用“点构造器”时，可以通过偏置的方法建立点，就是在已经存在的点的基础上，通过给出其偏置值建立新的点。图1.5“点构造器”对话框图1.6“矢量构造器”对话框

2.矢量构造矢量构造器是UGNX用来完成矢量构造的常用工具。例如，在将要讲到的拉伸操作中，在“拉伸”对话框中单击“方向”按钮，系统将弹出如图1.6所示的“矢量构造器”对话框，对话框中各个图标的功能如表1.3所示。在“矢量构造器”对话框中，可分别选择“笛卡尔”和“球形”单选按钮。矢量可以用它在X，Y，Z三个坐标方向上的分量I，J，K来表示，它们分别代表矢量对各坐标轴夹角的方向余弦，例如I=cosA，A为矢量在XC-YC平面上的投影与XC轴的夹角。I，J，K的参数取值范围为实数。同时，可用图标确定矢量的方向。表1.3“矢量构造器”对话框中各图标的功能

3．类选择“类选择”对话框如图1.7所示。在该对话框中，通过各种过滤方式和选择方式可以快速地选择对象，然后对对象进行操作。选择对象的常用方式有3种：

(1)在“名称”文本框中输入对象名称来选择对象。

(2)用鼠标直接选择对象，系统会将选择的对象加亮显示。

(3)在“过滤方式”栏中，可采用“类型”过滤方式，也可采用“图层”过滤方式和“颜色”过滤方式等。图1.7“类选择”对话框

4．构造坐标系在UG系统中主要采用的是工作坐标系(WCS)。工作坐标系是用户当前使用的坐标系，其坐标原点的位置和坐标轴的方位是可改变的。在系统中可以存在多个坐标系，但是只能有一个是工作坐标系。坐标系的操作方法如下：选择“格式”→“WCS”菜单，系统将弹出“显示WCS”下拉菜单，如图1.8所示。选择系统菜单中的选项，可以完成坐标原点位置和坐标轴方位的设置，从而完成对坐标系的操作。

坐标系平移(变化坐标系原点)：选择“格式”→“WCS”→“WCS原点”命令，系统将弹出“点构造器”对话框，如图1.9所示。在该对话框中选择或者建立点，坐标系的坐标原点将移动到该点，但是坐标轴方位不变。图1.8WCS下拉菜单图1.9“点构造器”对话框(设置坐标原点)

旋转工作坐标系：选择“格式”→“WCS”→“旋转WCS”命令，系统将弹出“旋转WCS绕…”对话框，如图1.10所示。在该对话框中，可以将当前的坐标系绕某一轴旋转一定的角度后定义新的坐标系。例如，在图1.10中选择“-ZC轴：YC→XC”，则表示原坐标系绕-ZC轴进行旋转，旋转方向为从YC轴到XC轴，旋转角度为对话框下方“角度”文本框中的设定值。图1.10旋转工作坐标系对话框

动态坐标系：选择“格式”→“WCS”→“动态WCS”命令，系统将出现如图1.11所示的“动态坐标系”。选择动态坐标系中的移动或旋转把手，可进行坐标系的移动或旋转。图1.11动态坐标系

5．图层操作在UG中最多可以设置256个层，在每个层上可以包含任意数量的对象，所有的对象也可以位于同一个层。但是，在所有的层中，只有一个层是工作层。通过设置，可以改变其他图层是否可见、是否可选择等属性。层的设置可以方便操作和管理结构比较复杂而耗时较长的大型项目的设计。

1)建立层组选择“格式”→“层设置”命令，系统将弹出“图层的类别”对话框，如图1.12所示。建立层组的操作步骤如下：

(1)在图1.12的“类别”文本框中，输入新建层组的名称。设置层组的目的是为了分类管理和提高操作效率。因此，为层组命名时，应尽量选择具有特定意义的名称。

(2)单击“创建/编辑”按钮，系统将弹出如图1.13所示的“图层的类别”对话框，在该对话框中选择层组所要包括的层，单击“添加”→“确定”按钮，新建层组完成。

图1.12“图层的类别”对话框图1.13选择层组所要包括的层

2)设置层组选择“格式”→“层设置”命令，系统将弹出“图层的设置”对话框，如图1.14所示。在该对话框中可以对层进行设置，可以查询层的信息，还可以对层组进行编辑，如层的选择、层的状态设置等。层的状态有4种，分别为“可选”、“作为工作层”、“不可见”、“只可见”。同时，可以通过移动或复制到层操作，将所选对象在不同层之间进行移动或复制。图1.14“图层的设置”对话框图1.15“新建布局”对话框

6．视图布局视图布局是指按照用户定义的方式在图形区域显示的视图集合。一个视图布局最多允许同时排列9个视图，用户可以在布局中的任意视图内选择对象，并且视图可以随同部件文件一起保存。“新建布局”对话框如图1.15所示。

7．观察对象

UG各模块在使用过程中，常需要改变观察对象的方法和角度，以便进行操作和分析研究，这时可用“视图”工具条图标(如图1.16所示)来变换观察对象的方式。图标的主要功能介绍如表1.4所示(也可在绘图区中按下鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择相同的功能)。图1.16“视图”工具条表1.4“视图”工具条中各图标的功能1.2Pro/E系统1.2.1Pro/E系统的特点及组成模块

1．Pro/E的特点以Pro/E为代表的软件体现了机械设计参数化、基于特征造型的概念，给机械设计自动化带来了新的观念和手段。

Pro/E具有以下特点：

(1)基于特征。特征是Pro/E软件的基本设计单元，Pro/E以用户每次创建一个特征的方式进行三维造型，如拉伸(Extrude)、旋转(Revolve)、孔(Hole)、切除材料(Cut)、圆角(Round)等；同时，用户可以对特征进行顺序调整(Regulate)、插入(Insert)、重定义(Redefine)等编辑操作。

(2)参数化。实体特征或曲面特征一般是基于一个或几个剖面创建起来的。一个剖面就是一个二维几何图形，它包括图形元素、尺寸、几何约束或尺寸参数关系式等，修改剖面尺寸会产生新的特征形状。

(3)数据关联。三维实体模型和二维工程图是关联的，不论是对三维实体模型还是对二维工程图修改了尺寸，其相关的二维工程图或三维实体模型均自动修改，同时，零件装配、零件加工等其他相关数据也会自动改变，从而保证了图形数据的准确性。因此，Pro/E又被称为基于特征的、参数化的三维实体建模软件。

2．Pro/E的组成模块及其功能

Pro/E是由多个功能模块组成的大型软件，常用模块有5个，每个模块都有其独立的功能。

(1)草图模块：用于绘制和编辑二维平面草图。在进行零件三维特征造型时，需要进行草图轮廓绘制。

(2)零件设计模块：用于创建三维模型。这是Pro/E在产品设计时进行参数化实体造型最基本也是最核心的模块。

Pro/E建模方法模仿真实的机械加工过程：首先创建基础特征，这就相当于在机械加工之前生产毛坯；然后在基础特征之上创建放置特征，如创建圆孔、倒角、筋特征等，每添加一个放置特征，就相当于进行一道机械加工工序。使用Pro/E进行三维模型创建的过程，实际上就是使用零件模块依次创建各种类型特征的过程。这些特征之间可以彼此独立，也可以相互之间存在一定的参考关系，例如特征之间存在的父子关系等。在设计中，特征之间的相互联系不可避免，建议读者应尽量减少特征之间复杂的参考关系，这样可以方便地对某一特征进行独立的编辑修改。

(3)零件装配模块：使用Pro/E装配模块可以轻松完成零件的虚拟装配。在装配过程中，按照装配要求还可以临时修改零件的尺寸参数。另外，系统可使用爆炸图的方式来显示所有零件相互之间的位置关系，效果非常直观。

(4)曲面模块：用于创建各种类型的曲面特征。曲面模块创建曲面特征的基本方法和步骤与使用零件设计模块创建三维实体特征的方法非常类似。

(5)工程图模块：该模块可以直接由三维实体模型生成二维工程图。系统提供的二维工程图包括：一般视图(即通常所说的三视图)、局部视图、剖视图和正投影视图等8种视图类型。设计者可以根据零件的表达需要灵活选取相应的视图类型。

(6) Pro/E的其他模块。Pro/E软件作为功能强大的大型集成软件，其内容覆盖产品从设计到生产加工的全过程。软件套件中还有其他十多个模块可供选用，其中最常用的两个模块是：① Pro/MANUFACTURING(制造)模块：用于数控加工编程。② Pro/MECHANICA(仿真)模块：为运行于PRO/E系统的分析工具，能够与第三方分析应用程序紧密连接，也可以单独使用。此外还有Pro/ModelCHECK(模型检查)、Pro/CABBLING(布线系统)、Pro/DEVELOP(二次开发)、Pro/ASSEMBLY(装配管理)、Pro/MOLDESIGN(模具设计)等模块。这些功能模块大多属于选用模块，需要用户另外购买后才能安装使用。1.2.2Pro/E系统用户界面

1．Pro/E软件用户界面(以Wildfire3.0为蓝本)启动Pro/E后的用户界面如图1.17所示。用户界面的区域组成及其含义如表1.5所示。图1.17Pro/E软件用户界面表1.5Pro/E软件用户界面的区域组成及其含义

1)主菜单文件(F)编辑(E)视图(V)插入(I)分析(A)信息(N)应用程序(P)工具(T)窗口(W)帮助(H)主菜单的各菜单命令如图1.18所示，包含了用户进行特征创建、修改、复制等操作所需的命令。图1.18Pro/E软件的主菜单图1.18Pro/E软件的主菜单

2)模型树模型树按特征创建的先后顺序显示当前零件、装配或制造中所包含的特征，如图1.19所示。

3)界面定制用户可根据自己的需要和习惯对用户界面进行设置。设置的操作为：选择下拉菜单中的“工具”/“定制屏幕”，将弹出“定制”对话框(如图1.20所示)，用户可对工具栏内容、模型树位置及大小、信息区显示位置等进行设置。图1.19模型树图1.20“定制”对话框1.2.3Pro/E的基本操作

1．Pro/E的造型操作流程应用Pro/E软件进行零件造型，主要采用的方式是通过二维的剖面图生成三维实体特征。采用该方式进行零件造型的操作过程如图1.21所示。图1.21Pro/E的造型操作流程图1.22模型树中的基准

2．Pro/E中的常用特征

1)基准特征基准特征包括基准面、基准轴、基准曲线、基准坐标系和基准点五类。图1.22所示为模型树中的基准。基准面是Pro/E零件造型中最常用的基准特征之一，缺省的三个基准面为RIGHT、TOP、FRONT。其中：RIGHT相当于侧面，其正方向指向X轴正方向；TOP相当于桌面，其正方向指向Y轴正方向；FRONT相当于屏幕，其正方向指向Z轴正方向。正确判断基准面方向对于零件造型和数控加工来说是非常重要的。

2)实体特征实体特征包括加材料、减材料、孔、圆角、倒角、筋板、壳体、管道、扭拉等特征。其中，加材料、减材料特征又分为若干个子特征。

3)曲面特征曲面特征包括拉伸、旋转、扫描、混合、平整等。1.2.4Pro/E操作实例在Pro/E中进行零件造型时，零件是由一个或多个特征组成的，根据特征构造的顺序和方式不同，可采用多种不同的造型过程。因此，首先要分析特征组成和创建顺序，并先创建主特征，再逐步创建各种辅助特征。图1.23连杆零件特征创建的过程可应用各种基准特征和实体特征，如Extrude(拉伸，加材料)，Extrude(拉伸，减材料)，Round(圆角)，Shell(倒角)，Hole(孔)，Pattern(排列)等。下面通过连杆零件(如图1.23所示)的造型设计来说明Pro/E的基本造型过程。

1．新建零件造型文件在命令菜单中依次点击“文件”→“新建”命令，将弹出“新建”对话框。在“类型”选项组中选中“零件”单选按钮，在“子类型”选项组中选中“实体”单选按钮，在“名称”文本框中输入文件名prt0002(对话框的其他选项按系统的缺省值设置)，如图1.24所示，然后单击“确定”按钮或按回车键即可。图1.24“新建”对话框

2．创建主特征

1)创建底板特征

(1)单击操控板中的“草绘”按钮，将弹出如图1.25所示的“草绘”对话框，选取TOP平面为草绘平面，系统以箭头提示拉伸的生成方向，如图1.26所示。单击“反向”按钮可以使拉伸方向反向，这里采用默认的正向方式。当系统提示选取草图放置平面时，这里选择RIGHT平面，该名称显示在“参照”文本框中。在“方向”下拉列表中可选择该参照的方向，在此不做任何选择。

图1.25“草绘”对话框

图1.26底板的生成方向

(2)开始草图设计。单击“草绘”工具栏中的创建圆按钮，绘制两个圆，圆心对齐基准中心；单击创建直线按钮，绘制两条直线与两个圆相交。结果如图1.27所示。图1.27绘制圆和直线

(3)单击“草绘”工具栏中的约束按钮，将弹出“约束”对话框，如图1.28所示。单击该对话框中的相切按钮，系统要求选取两个相切的图形元素。分别选取直线和圆，使它们相切。此时，在切点处会出现表示相切的符号T，如图1.29所示。

(4)单击“草绘”工具栏中的创建定义尺寸按钮，分别单击两个圆心，然后在适当的位置单击鼠标中键；再分别选择两个圆，标注其尺寸。

(5)单击“草绘”工具栏中的修改尺寸按钮，按下Ctrl键，分别选取3个尺寸，在弹出的“修改尺寸”对话框中输入新的尺寸值。

图1.28“约束“对话框图1.29相切后的图形

(6)为生成底板，须保留草图轮廓的外边界。单击“草绘”工具栏中的裁剪按钮，选择两个圆的内侧进行裁剪操作，结果如图1.30所示。

(7)单击“草绘”工具栏中的确定按钮，完成草图设计。

(8)在操控板中选取“拉伸”选项，在“输入深度值”文本框中输入3，单击按钮，生成的底板特征如图1.31所示。图1.30修剪后的图形图1.31生成底板特征

2)生成圆柱体生成圆柱体的方法同生成底板一样，先绘制草图圆，再以“拉伸”命令生成圆柱体特征，圆柱体高度为3mm，结果如图1.32所示。图1.32生成圆柱体

3)生成大、小通孔

(1)单击“特征”工具栏中的孔按钮，显示“孔”操控板，选择“创建直孔”、“简单”类型，在“直径”下拉列表框中输入孔的直径值15，在“深度”下拉列表框中选择“穿过所有”方式。

(2)单击【放置】按钮，将弹出“放置”下拉菜单，首先选择“主参照”，选取零件表面。然后在其右侧的“放置类型”下拉列表框中选择“同轴”选项，随后在“次参照”列表框中选取圆柱体的轴线A_2，所有的设置完成后再次单击“设置”按钮。单击“特征预览”按钮，对生成的孔特征进行预览。单击“建造特征”按钮，完成孔特征，如图1.33所示。图1.33生成大通孔特征1.3其它典型机械CAD/CAM软件简介1.3.1Solidworks系统简介

Solidworks是世界上第一个在Windows操作平台下开发的CAD/CAE/CAM组合软件，它集设计、加工、分析功能于一身，能方便地进行三维实体设计、加工制造以及动力学和热力学的各项分析。它包括Solidworks本身的CAD模块、CAMWork的加工模块以及DesignWork的分析模块等；另外还提供实体上色、选择材质以及曲面贴图(如Photowork模块)等功能。Solidworks的智能化程度高，参数化功能强，操作起来非常简便，是最容易学习的CAD软件之一。

(1)提供了友好、易操作的用户界面。Solidworks“全动感”的全中文用户界面，使设计过程变得非常轻松；图形区域动态预览、动态控标以及丰富的右键菜单使得设计操作过程更加方便；利用特征树管理器和属性管理器可非常方便地查看和修改特征属性，减少了图形区域的对话框，使设计界面简捷、明快，提高了设计效率。

(2)提供了灵活的草图绘制和检查功能。绘制草图过程中的动态反馈和推理，可以自动添加几何约束，使得绘图操作非常清楚和简单；草图中采用不同的颜色来显示草图的不同状态；拖动草图的图元，可以快速改变草图形状、几何关系或尺寸值；可以绘制用于管道设计或扫描特征的3D草图；可以检查草图的合理性。

(3)提供了强大的基于特征的实体建模功能和零件与装配的控制功能。通过对草图的拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列等操作，可方便地实现特征和零件设计，并可对特征和草图进行动态修改；利用零件和装配体的配置可以(利用现有的设计)建立企业的产品库，方便系列产品的设计；具有智能的装配设计功能，使装配体操作简便、高效，并可进行动态装配干涉检查和间隙检测以及静态干涉检查。

(4)提供了丰富的数据交换接口，可以很方便地与其他三维CAD软件(如UG、Pro/E等)进行数据交换；dxf/dwg文件转换向导可以将用户通过其他软件建立的工程图文件转换成Solidworks的工程图文件。另外，Solidworks提供了自由、开放、功能完整的API开发工具接口，用户可以根据实际情况利用VC、VB、VBA或其他OLE开发程序对Solidworks进行二次开发。启动Solidworks后的用户界面(以Solidworks2005为蓝本)如图1.34所示。该软件用户界面的区域组成及其含义如表1.6所示。图1.34Solidworks软件用户界面表1.6界面的区域组成及其含义

1)主菜单

Solidworks的主菜单是标准的下拉式菜单，各项命令分类放在不同的菜单下，供用户随时调用。例如图1.35是“插入”项中各类特征的主功能下拉菜单与二级菜单。图1.35Solidworks主菜单中“插入”项的各下拉菜单与二级菜单

2)工具栏使用工具栏中的图标可以快速访问常用的命令。图1.36所示为一些常见的特征工具栏。图1.36Solidworks常见工具栏

3)模型树模型树按特征创建的先后顺序显示当前零件、装配或制造中所包含的特征，如图1.37所示。图1.37Solidworks模型树

4)界面定制用户可根据自己的需要和习惯对用户界面进行设置。在下拉菜单中选择“工具”、“自定义”项，将弹出“自定义”对话框，如图1.38所示，在这里，用户可对工具栏内容以及菜单内容、位置和大小等进行设置。图1.38“自定义”对话框

1.3.2Solidworks的基本操作

1．Solidworks的基本操作流程应用Solidworks软件进行零件造型的方法与Pro/E基本相同，即通过二维剖面图生成三维实体特征。Solidworks的造型操作流程如图1.39所示。图1.39Solidworks的造型操作流程

2．Solidworks三维建模基本操作举例下面以简单的三维零件“盒盖”为例(如图1.40所示)，以Solidworks2005为蓝本介绍Solidworks的建模过程。图1.40盒盖零件

1)新建文件单击“新建”图标，系统将弹出如图1.41所示的“新建SolidWorks文件”对话框。该对话框中有3个选项，分别为用户提供新建零件、装配体及工程图等文件的功能。单击“零件”图标，并单击“确定”按钮完成设置，系统即可建立新零件文件。图1.41“新建Solidworks文件”对话框

2)建立矩形实体特征

(1)选择基准面。Solidworks系统默认的基准面为前视基准面、上视基准面和右视基准面，对应于直角坐标系的三个坐标平面，其含义与视图投影观察方向一致。

(2)进入草图模式。草图绘制在指定的工作平面上，因此首先要选择或建立基准面。在此单击上视基准面，再单击“草图绘制”图标，进入草图绘制模式。

(3)绘制矩形草图。单击“矩形”图标，选取图1.42中矩形的左上角，并将鼠标指针拖至矩形右下角，系统即显示矩形线框。

(4)尺寸约束。单击“标注尺寸”图标，选取图中矩形的左边线，接着单击矩形右边线，系统即在该处显示水平方向的尺寸标注对话框，输入“80”，点击图标，接着标注垂直方向的长度及坐标原点到各边的尺寸数据，如图1.43所示。图1.42草图绘制

图1.43草图尺寸约束

(5)编辑尺寸。如需修改尺寸，可直接双击欲编辑的尺寸，将弹出尺寸标注对话框，输入新的尺寸数据，单击图标，系统即可改变该尺寸的标注，同时自动更新草图。

(6)绘制圆角。单击“圆角”图标，在对话框中输入圆角半径，并分别单击矩形四个顶点附近的两边线，系统即可将该直角改为圆弧，如图1.44所示。图1.44绘制圆角

(7)退出草图。完成草图绘制后，点击绘图区右上角的“接受并退出草图”按钮，即可退出草图状态。

(8)拉伸实体。单击“拉伸凸台/基体”图标，出现“拉伸”对话框和拉伸预览，如图1.45所示。首先确认拉伸方向是否正确，然后可在“拉伸”对话框中选择拉伸终止类型为“给定深度”，在拉伸距离微调框中输入“40.00mm”，即指定拉伸基体的高度为40mm，系统将显示预览的拉伸高度。若预览的结果显示拉伸方向错误，则可在对话框的右上方选取反方向成型的选项，系统即在草图平面的另一侧形成拉伸基体。单击按钮完成拉伸，系统将显示拉伸实体上色的模型。该对话框中还提供了“方向2”、“拉伸拔模角”及“薄壁特征”等选项，以供设置。

图1.45“拉伸”对话框和拉伸预览

3)建立圆柱凸台

(1)指定实体上表面为工作平面。单击选取图1.46所示的实体上表面为工作平面，选取完成后，系统以绿色显示该实体表面。

(2)绘制草图。单击图标，进入草图绘制模式，使用“绘制圆”图标绘制草图，如图1.46所示，并在弹出的尺寸对话框中标注圆的直径为50mm。完成后退出草图。

(3)指定拉伸凸台的高度。单击图标，在“拉伸”对话框中，指定终止类型为“给定深度”，在拉伸距离微调框中输入“25.00mm”，即指定拉伸凸台的高度为25mm，单击按钮，完成拉伸凸台特征，如图1.47所示。图1.46凸台草图绘制

图1.47凸台拉伸特征

4)建立圆角特征单击“圆角”图标，在“圆角”参数对话框中指定圆角半径为5.00mm，如图1.48(a)所示。用鼠标依次选取圆柱凸台实体上、下边线为倒圆边线，如图1.48(b)所示。完成后点击按钮。重复上述过程，完成矩形实体上表面各边的倒圆角，圆角半径为2mm。倒圆角完成之后，显示的实体模型如图1.48(c)所示。图1.48圆角特征操作“圆角”对话框中还提供了不同的选项，如圆角类型可以是等半径或变半径的圆角等。

5)抽壳单击“抽壳”图标，在“抽壳特征”参数对话框中指定抽壳的厚度为1mm，如图1.49(a)所示。用鼠标指定抽壳完成时将要挖除的平面，如图1.49(b)所示。单击按钮，完成抽壳并退出，如图1.49(c)所示。“抽壳”对话框中还提供了不同的选项，可对不同平面指定不同的抽壳厚度，也可指定壳厚度为朝内或朝外。

6)创建孔特征

(1)绘制草图。指定圆台表面为工作平面，单击图标，进入草图绘制模式，绘制直径为15mm的圆，如图1.50所示。完成后退出草图绘制模式。

(2)拉深切除孔实体。单击“切除-拉伸”图标，在“切除-拉伸”对话框(如图1.51所示)中，指定“终止类型”为“完全贯穿”，单击按钮，完成创建并退出。图1.50绘制草图圆图1.51“切除-拉深”对话框至此，盒盖零件的三维实体模型已完成，如图1.52所示。图1.52盒盖零件的三维实体模型1.3.3CimatronE系统简介

1. CimatronE概述

Cimatron软件是由以色列Cimatron软件公司开发的著名的CAD/CAM软件。Cimatron软件在一个统一的系统环境下，使用统一的数据库，集成了一系列功能模块。用户可以用它完成产品的装配设计、零件设计、设计图纸输出、NC加工编程、模具设计和电极设计等工作。该软件被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗、光学仪器和玩具等多个行业。

CimatronE版本软件是Cimatron公司在Windows环境下开发的最新版本，与原先在DOS环境下的Cimatronit版本相比，其操作界面更友好，更便于操作，是目前Cimatron公司主推的版本。

CimatronE的主要功能有：

1)零件设计

CimatronE的零件造型采用混合建模技术，融合了线框、曲面和实体造型的功能，结合参数化技术和特征技术，提供了一个高效的、参数化的造型设计模块用于零件模型的建立。

2)数控加工系统提供了智能化2～5轴数控加工编程功能，支持数控铣削、车削、钻、镗、线切割的加工编程，具有基于残留毛坯、曲面轮廓、等高分层、环绕等距、曲面流线、角落清根等多种刀具轨迹控制方式。同时，系统提供了刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理等功能。

3)工程绘图工程绘图功能用于将三维几何模型转换成二维工程图(包括零件图和装配图)。系统提供了装配树管理、自动BOM表单生成、坐标标注等功能。

4)模具设计系统提供了具有特色的专业模具设计功能，利用拆模向导可快速完成零件造型的分模设计，同时提供了强大的参数化设计的标准件生成工具及通用的标准模架库。

5)电极设计系统提供的快速电极设计功能使用户可以在电极向导工具的引导下，简便地制作进行复杂模具型腔加工所需的电极，并生成电极工程图。

6)数据接口系统支持所有现行的工业通用图形格式标准，如IGES、VDA、SAT、DXF、STEP以及STL等多种数据格式，并且具有包括CATIA、UG、AutoCAD/DWG等在内的专用格式文件数据接口。

2．CimatronE软件用户界面(以CimatronE5.0为蓝本)

CimatronE的系统工作界面是典型的Windows风格的用户界面。其造型设计、工程图、装配设计与数控加工等模块的工作界面的风格一样，只是部分显示内容及菜单工具条有所不同。零件造型设计的工作界面如图1.53所示。工作界面中各部分的说明如表1.7所示。图1.53CimatronE工作界面表1.7CimatronE系统界面的功能说明

3．功能菜单

1)主功能菜单

CimatronE的主菜单是标准的Windows风格下拉式菜单，各项命令分类放在不同的菜单下，供用户随时调用。图1.54分别是“曲线”、“实体”和“曲面”等菜单。图1.54CimatronE的主功能菜单

2)工具栏使用工具栏中的图标可以快速访问常用的命令，下面简单介绍常用的一些工具栏。

(1)草图设计工具栏。草图设计工具栏提供了各种草图工具，大部分工具图标比较直观，如图1.55所示，部分工具说明如表1.8所示。图1.55草图设计工具栏表1.8草图设计工具栏部分图标说明

(2)草图通用工具。草图通用工具提供了特有的草图工具，如图1.56所示，其中各工具的含义如表1.9所示。图1.56草图通用工具表1.9草图通用工具栏部分图标说明

3)特征向导构建一个特征时通常需要一系列的步骤，如选择对象、定义参数、定义方向等。特征向导用来指导用户完成每一个步骤，如选择实体→添加→圆角命令构建一个圆角特征时，将弹出相应的特征向导对话框，如图1.57所示。该对话框中提供了建立圆角特征所必需的步骤，用户可在该向导的提示下进行操作。图1.57特征向导

4)坐标系在CimatronE的任何模块中，几何数据都是定义在某个坐标系下的。系统允许用户采取各种灵活的方法自定义坐标系，这种由用户定义的坐标系称为UCS(用户坐标系)。在某个模块下进行工作时，如果存在多个坐标系，则其中只有一个是被激活的当前坐标系，当前的各种操作及模型数据都是相对于该坐标系来定义的。在如图1.54所示的“环境”下拉菜单中的坐标系二级菜单中单击“UCS”命令，可进行用户坐标系的建立。

5)文件操作CimatronEExplorer

CimatronEExplorer是CimatronE附带的一个功能，在管理文件方面非常有效而方便。它的功能与MicrosoftWindowsExplorer相似，只是增加了管理文件方面的功能，可以很方便地浏览文件。此操作界面简单易用，其用法与MicrosoftWindows的资源管理器大致相同。1.3.4CimatronE的基本操作

1．CimatronE基本操作过程

CimatronE零件造型过程与目前流行的基于特征的参数化三维造型过程一致，即通过草图设计或曲线功能构成基本轮廓曲线或曲线线框，再通过拉伸、旋转等扫掠产生三维实体或曲面，并通过特征工具(如圆角等)进行细节设计。在此不再赘述。

2．CimatronE零件造型基本操作举例下面通过建立一个带型腔板零件(如图1.58所示)的三维模型来说明CimatronE的基本操作。图1.58带型腔板零件

1)进入零件设计界面进入Cimatron程序的启动界面后，单击新建文档菜单或图标，将打开“新增文件”对话框，如图1.59所示。选择“工件”图标，设置单位为毫米，单击“确定”按钮，进入CimatronE零件设计界面。图1.59“新增文件”对话框

2)绘制底座截面草图

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