3.1 三维特征设计

三维特征简称特征。特征是零件中最小、最基本的几何单元。任何一个零件都是由若干个特征组成的,如拉伸凸台特征、孔特征、圆角特征、倒角特征、拔模特征等。零件设计的关键就是要掌握各种特征设计工具。下面具体介绍SOLIDWORKS中常用三维特征设计工具,为零件设计做准备。

3.1.1　拉伸凸台

在“特征”选项卡中单击“拉伸凸台/基体”按钮创建拉伸凸台特征。创建拉伸凸台特征就是将一个二维草图沿着一定的方向(默认与草图平面垂直的方向)拉出一定的高度(SOLIDWORKS中称为深度)形成三维特征,一般用来创建零件中的板块状结构。以如图3⁃1所示的连接板模型为例介绍拉伸凸台特征的创建过程。

步骤1　选择命令。在“特征”选项卡中单击“拉伸凸台/基体”按钮,系统弹出如图3⁃2所示的“拉伸”对话框,提示用户要么选择平面绘制拉伸截面来创建拉伸凸台,要么选择已有的草图创建拉伸凸台。本例使用第一种方法。

步骤2　选择草图平面。创建拉伸凸台必须要有拉伸截面草图,在图形区选择上视基准面为草图平面,表示要在该平面上绘制拉伸截面草图。

步骤3　绘制拉伸截面草图。选择草图平面后,系统进入草图环境,创建如图3⁃3所示的草图作为拉伸凸台截面草图,完成草图绘制后,在图形区右上角单击按钮。

步骤4　定义拉伸凸台参数。完成草图绘制后,系统弹出如图3⁃4所示的“凸台⁃拉伸”对话框,在该对话框中定义拉伸凸台参数。

① 定义拉伸开始位置。在对话框中的“从”下拉列表中定义拉伸开始位置,用于定义拉伸是从哪里开始的,默认选择“草图基准面”选项。本例采用系统默认设置,表示将从选择的草图平面开始创建拉伸凸台。

② 定义拉伸深度。在对话框“方向1”区域定义拉伸深度参数,在其下的下拉列表中定义拉伸深度方式。本例选择“给定深度”选项,表示将按照给定的深度值进行拉伸,在其下的“深度”文本框中输入拉伸深度值为10mm,如图3⁃5所示。

步骤5　完成拉伸凸台创建。在对话框中单击按钮,完成拉伸凸台创建。

3.1.2　拉伸切除

在“特征”选项卡中单击“拉伸切除”按钮创建拉伸切除。创建拉伸切除与创建拉伸凸台类似,主要区别是拉伸凸台是做“加材料”特征的,而“拉伸切除”是做“减材料”特征的,就是将拉伸出来的几何体从已有的实体中减去,一般用来创建零件中的切槽结构。如图3⁃6所示的基体模型,需要在该基体模型上创建如图3⁃7所示的V形槽结构,下面以此为例介绍拉伸切除的创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\拉伸切除ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“拉伸切除”按钮,系统弹出如图3⁃8所示的“拉伸”对话框,提示用户要么选择平面绘制拉伸截面来创建拉伸切除,要么选择已有的草图创建拉伸切除。本例使用第一种方法。

步骤3　选择草图平面。创建拉伸切除必须要有拉伸截面草图,在图形区选择如图3⁃9所示的模型表面为草图平面,表示要在该平面上绘制拉伸截面草图。

步骤4　绘制拉伸截面草图。选择草图平面后,系统进入草图环境,创建如图3⁃10所示的草图作为拉伸切除截面草图。完成草图绘制后,在图形区右上角单击按钮。

步骤5　定义拉伸切除参数。完成草图绘制后,系统弹出如图3⁃11所示的“切除⁃拉伸”对话框,在该对话框中定义拉伸切除参数。

① 定义拉伸开始位置。在对话框中的“从”下拉列表中定义拉伸开始位置,用于定义拉伸是从哪里开始的,默认选择“草图基准面”选项。本例采用系统默认设置,表示将从选择的草图平面开始创建拉伸切除。

② 定义拉伸深度。在对话框“方向1”区域下拉列表中选择“完全贯穿”选项,表示将沿着指定方向完全切除材料,如图3⁃12所示。

步骤6　完成拉伸切除创建。在对话框中单击按钮,完成拉伸切除创建。

3.1.3　旋转凸台

在“特征”选项卡中单击“旋转凸台/基体”按钮创建旋转凸台。创建旋转凸台特征就是将一个二维草图绕着一根轴线(SOLIDWORKS中绘制的中心线或直线)旋转一定的角度形成三维特征,一般用来创建零件中的回转主体结构。以如图3⁃13所示的手柄模型为例介绍旋转凸台特征的创建过程。

步骤1　选择命令。在“特征”选项卡中单击“旋转凸台/基体”按钮,系统弹出如图3⁃14所示的“旋转”对话框,提示用户选择平面绘制旋转截面来创建旋转凸台。

步骤2　选择草图平面。创建旋转凸台必须要有旋转截面草图,在图形区选择前视基准面为草图平面,表示要在该平面上绘制旋转截面草图。

步骤3　绘制旋转截面草图。选择草图平面后,系统进入草图环境,首先创建如图3⁃15所示的草图作为旋转凸台截面草图,草图中必须要有旋转轴线(中心线),旋转中心线还可以作为草图中标注直径尺寸的参考,完成尺寸标注后使用直线将草图封闭,如图3⁃16所示,完成草图绘制后,在图形区右上角单击按钮。

步骤4　定义旋转凸台参数。完成草图绘制后,系统弹出如图3⁃17所示的“旋转”对话框,在该对话框中定义旋转凸台参数。

① 定义旋转轴。在对话框中的“旋转轴”区域定义旋转轴,系统默认选择草图中的中心线作为旋转轴,另外,用户也可以选择一般直线作为旋转轴。

② 定义旋转角度。在对话框“方向1”区域中定义第一个方向的旋转角度,本例选择默认的“给定深度”选项,表示将按照给定的角度值进行旋转,在其下文本框中采用默认的360°,如图3⁃18所示。

步骤5　完成旋转凸台创建。在对话框中单击按钮,完成旋转凸台创建。

3.1.4　旋转切除

在“特征”选项卡中单击“旋转切除”按钮创建旋转切除。创建旋转切除与创建旋转凸台类似,主要区别是旋转凸台是做“加材料”特征的,而“旋转切除”是做“减材料”特征的,就是将旋转出来的几何体从已有的实体中减去,一般用来创建零件中的回转腔体结构。如图3⁃19所示的固定支座模型,需要在该模型上创建如图3⁃20所示的回转腔体结构,腔体内部结构如图3⁃21所示,下面以此介绍旋转切除的创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\旋转切除ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“旋转切除”按钮。

步骤3　选择草图平面。创建旋转切除必须要有旋转截面草图,在模型树中选择前视基准面为草图平面,表示要在该平面上绘制旋转截面草图。

步骤4　绘制旋转截面草图。选择草图平面后,系统进入草图环境,创建如图3⁃22所示的草图作为旋转切除截面草图,注意草图中必须要有旋转轴线(中心线)而且要封闭,完成草图绘制后,在图形区右上角单击按钮。

步骤5　定义旋转切除参数。完成草图绘制后,系统弹出如图3⁃23所示的“切除⁃旋转”对话框,在该对话框中采用系统默认设置。定义旋转切除参数,如图3⁃24所示。

步骤6　完成旋转切除创建。在对话框中单击按钮,完成旋转切除创建。

3.1.5　倒角特征

在“特征”选项卡中单击“倒角”按钮创建倒角特征。倒角特征就是在两个面的连接部位或端部创建斜面连接结构。设计倒角特征主要有以下几个方面的考虑:

① 为了去除零件上因机加工产生的毛刺;

② 尖锐的棱角结构容易磕碰而损毁结构;

③ 方便产品的装配和拆卸。

如图3⁃25所示的连接轴模型,需要在轴两端创建如图3⁃26所示的倒角结构,倒角尺寸为5mm,角度为45°,下面以此为例介绍倒角特征创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\倒角特征ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“倒角”按钮,系统弹出如图3⁃27所示的“倒角”对话框,用于定义倒角参数。

步骤3　定义倒角参数。

① 定义倒角类型。在对话框的“倒角类型”区域定义倒角类型,采用默认的设置,也就是距离和角度类型,表示通过给定距离和角度确定倒角尺寸。

② 选择倒角边线。选择如图3⁃28所示轴两端的边线为倒角对象。

③ 定义倒角参数。在对话框的“倒角参数”区域设置倒角距离为5mm,角度为45°。

步骤4　完成倒角特征创建。在对话框中单击按钮,完成倒角特征创建。

3.1.6　圆角特征

在“特征”选项卡中单击“圆角”按钮创建圆角特征。圆角特征就是在两个面的连接部位或者端部创建圆弧面连接。设计圆角特征主要有以下几个方面的考虑:

① 为了去除零件上因机加工产生的毛刺;

② 减少结构上的应力集中,提高零件强度;

③ 尖锐的棱角结构容易磕碰而损毁结构;

④ 方便产品的装配和拆卸;

⑤ 在结构上通过倒角能够使结构看上去更美观。

如图3⁃29所示的基体模型,需要在模型各棱边位置创建圆角,圆角结果如图3⁃30所示,圆角半径均为3mm,下面以此介绍圆角特征创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\圆角特征ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“圆角”按钮,系统弹出如图3⁃31所示的“圆角”对话框,用于定义圆角参数。

步骤3　创建圆角一。

① 定义圆角类型。在对话框的“圆角类型”区域定义圆角类型,采用系统默认类型,表示创建恒定半径的圆角。

② 选择圆角边线。选择如图3⁃32所示的模型边线为圆角对象。

③ 定义圆角参数。在对话框的“圆角参数”区域设置圆角半径为3mm。

④ 完成圆角特征创建。在对话框中单击按钮,完成圆角特征创建。

步骤4　创建圆角二。参照以上步骤及参数选择如图3⁃33所示的边线创建圆角二。

步骤5　创建圆角三。参照以上步骤及参数选择如图3⁃34所示的边线创建圆角三。

注意:本例圆角位置比较多,在创建圆角时一定要注意倒圆角的先后顺序,以便提高倒圆角效率并保证倒圆角质量,这也是零件设计中一定要注意的一个设计问题。

3.1.7　参考几何体

参考几何体也叫参考特征(或基准特征)。在零件设计中参考特征属于一种辅助特征工具,主要是用来辅助三维特征的创建,不属于零件结构中的一部分。在零件设计中使用参考特征(如图3⁃35所示)就像盖一栋大楼要使用脚手架(如图3⁃36所示)等建筑工具作为辅助工具一样。

在SOLIDWORKS中选择如图3⁃37所示的参考几何体工具创建参考特征。参考特征主要包括基准面、基准轴、坐标系及基准点等。零件设计中基准面和基准轴应用比较广泛,下面主要介绍基准面和基准轴的创建。

(1)基准面

在SOLIDWORKS中新建一个零件文件并进入零件设计环境。系统提供了三个原始基准平面——前视基准面、上视基准面和右视基准面。任何一个零件的设计都是以这三个基准面为基础设计的。但是,如果零件结构比较复杂时,仅使用这三个基准面是无法满足零件设计需要的,这时就需要用户自己根据设计需要创建合适的基准面。

在“特征”选项卡中的“参考几何体”下拉菜单中单击“基准面”按钮,用于创建基准面,如图3⁃38所示的定位板模型,需要创建如图3⁃39所示的斜凸台,而创建该斜凸台的关键是首先创建如图3⁃40所示的基准面,该基准面与定位板平面之间的夹角为30°,下面以此为例介绍基准面的创建。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\圆角特征ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中的“参考几何体”下拉菜单中单击“基准面”按钮,系统弹出如图3⁃41所示的“基准面”对话框,用于定义基准面参数。

步骤3　定义基准面参数。

① 选择基准面参考。直接在模型上选择如图3⁃42所示的模型边线和模型表面为基准面参考,表示根据选择的模型边线和表面创建基准面。

② 定义基准面参数。在对话框中选择模型表面的区域单击“角度”按钮,表示创建与所选择的模型表面呈一定夹角的基准面,设置角度值为30。

③ 完成基准面创建。在对话框中单击按钮,完成基准面创建。

步骤4　创建斜凸台。在“特征”选项卡中单击“拉伸凸台/基体”按钮,选择以上创建的基准面为草图平面绘制如图3⁃43所示的拉伸截面草图,在“凸台⁃拉伸”对话框中的“方向1”下拉列表中选择“成形到下一面”选项,如图3⁃44所示,表示从草图平面开始,到离该面最近的下一个面创建拉伸凸台,如图3⁃45所示。

(2)基准轴

在“特征”选项卡中的“参考几何体”下拉菜单中单击“基准轴”按钮,用于创建基准轴。如图3⁃46所示的阀体模型,需要通过模型中“8字形”凸台两个圆弧面中心轴创建如图3⁃47所示的基准面,这种情况下需要先创建如图3⁃48所示的两个圆弧面基准轴,下面以此为例介绍基准轴的创建。

　　步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\基准轴ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中的“参考几何体”下拉菜单中单击“基准轴”按钮,系统弹出如图3⁃49所示的“基准轴”对话框,用于定义基准轴参数。

步骤3　创建如图3⁃50所示的基准轴1。在模型上选择如图3⁃51所示的圆弧面为参考,表示通过圆弧面中心创建基准轴。

步骤4　参照上一步操作选择如图3⁃52所示的圆弧面为参考创建基准轴2。

步骤5　创建基准面。完成以上基准轴的创建后,就可以根据这些基准轴创建基准面。选择“基准面”命令,依次选择如图3⁃53所示的“基准轴1”和“基准轴2”为参考,创建通过两个轴的基准面,结果如图3⁃54所示。

3.1.8　异形孔向导

孔结构是零件设计中非常常见的一种结构,在零件中主要起到定位、安装与紧固的作用。在“特征”选项卡中单击“异形孔向导”按钮,用于创建各种孔结构。

如图3⁃55所示的安装板模型,需要在安装板斜面上创建沉头孔,如图3⁃56所示,要求沉头孔与斜面圆柱面同轴,而且是贯通的,如图3⁃57所示。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\异形孔向导ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“异形孔向导”按钮,系统弹出如图3⁃58所示的“孔规格”对话框,用于定义孔特征参数。

步骤3　定义孔位置。在“孔规格”对话框中单击“位置”选项卡,弹出“孔位置”对话框(图3⁃59),用于定义孔位置,选择如图3⁃60所示的斜面为打孔平面,表示在该面上打孔。为了确定孔位置与斜面圆弧边同心,可以在如图3⁃60所示的圆弧边上晃一下鼠标,此时会出现圆弧中心标记,然后选择圆弧中心,将孔位置定位到圆弧中心位置,如图3⁃61所示。

步骤4　定义孔类型参数。在“孔规格”对话框中单击“类型”选项卡,如图3⁃62所示,用于定义孔标准类型、孔规格参数及终止条件等参数。

① 定义孔类型。在对话框中“孔类型”区域中单击“沉头孔”按钮,表示要创建沉头孔,然后在“标准”下拉列表中选择“GB”选项,在其下的“类型”下拉列表中选择“内六角花形圆柱头螺钉”类型,如图3⁃62所示。

② 定义孔规格。在对话框中“孔规格”区域的“大小”下拉列表中选择“M20”,表示创建M20的标准沉头孔。

③ 定义孔终止条件。在对话框“终止条件”区域的下拉列表中选择“完全贯穿”选项,表示创建完全贯通的沉头孔。

步骤5　完成孔特征创建。在对话框中单击按钮,完成孔特征创建。

3.1.9　装饰螺纹线

零件设计中经常需要设计各种螺纹结构。螺纹结构主要包括外螺纹与内螺纹。外螺纹指的是在圆柱面上设计的螺纹结构,内螺纹指的是在孔圆柱面上设计的螺纹结构。在SOLIDWORKS中添加螺纹线,将来可以在工程图中显示螺纹线标注。选择下拉菜单“插入”→“注解”→“装饰螺纹线”命令,用于添加装饰螺纹线。

如图3⁃63所示的接头模型,需要在模型小端创建外螺纹,如图3⁃64所示,在模型大端创建内螺纹,如图3⁃65所示,下面介绍具体创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\装饰螺纹线ex。

步骤2　选择命令。选择下拉菜单“插入”→“注解”→“装饰螺纹线”命令,系统弹出“装饰螺纹线”对话框,用于添加装饰螺纹线。

步骤3　在模型小端创建外螺纹。选择如图3⁃66所示的圆柱边线为螺纹参考,表示在该圆柱边线所在的圆柱面上且以该圆柱边线为起始位置创建螺纹线,然后在“装饰螺纹线”对话框中定义螺纹具体参数,包括螺纹线标准类型、大小及深度,如图3⁃67所示。

步骤4　在模型大端创建内螺纹。选择如图3⁃68所示的圆孔边线为螺纹参考,表示在该圆孔边线所在的圆柱面上且以该圆孔边线为起始位置创建螺纹线,然后在“装饰螺纹线”对话框中定义螺纹具体参数,包括螺纹线标准类型、大小及深度,如图3⁃69所示。

　　步骤5　编辑螺纹线。创建的螺纹线特征将显示在模型树中相应特征节点下,如图3⁃70所示,选中螺纹线,单击鼠标右键,选择如图3⁃71所示的“编辑特征”命令进行编辑操作。

3.1.10　抽壳特征设计

抽壳特征就是在实体表面上选择一个或多个移除面,系统将这些移除面删除,然后将内部掏空,形成均匀或不均匀壁厚的壳体。在“特征”选项卡中单击“抽壳”按钮,用来创建抽壳特征,在零件设计中用来设计各种壳体结构。

如图3⁃72所示的塑料盖模型,目前模型全部是实心的,如图3⁃73所示,需要创建如图3⁃74所示的壳体,下面以此为例介绍抽壳特征创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\抽壳ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“抽壳”按钮,系统弹出如图3⁃75所示的“抽壳”对话框,在该对话框中定义抽壳具体参数。

步骤3　定义抽壳。选择如图3⁃76所示的模型表面为移除面,在“抽壳”对话框中的厚度文本框中输入抽壳厚度值2,单击按钮,完成抽壳。

3.1.11　拔模特征设计

在一些产品的设计中,需要将一些结构的表面设计成斜面结构,特别是注塑件或铸造件,在这些产品适当位置设计斜面结构方便产品在完成注塑或铸造后能够顺利从模具中取出来,保证产品的最终成型,这些斜面结构在工程中称为拔模。

在“特征”选项卡中单击“拔模”按钮创建拔模特征。创建拔模特征需要注意拔模特征的四个要素:拔模固定面、拔模面、脱模方向、拔模角度,如图3⁃77所示,这些要素一定要根据设计情况正确选择。

如图3⁃78所示的基础模型,需要在模型四周壁面上创建如图3⁃79所示的拔模结构,拔模角度为15°,下面以此为例介绍拔模特征创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\拔模特征ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“拔模”按钮,系统弹出如图3⁃80所示的“拔模”对话框,用于定义拔模参数。

步骤3　定义拔模参数。

① 定义拔模类型。在对话框的“拔模类型”区域选择“中性面”选项,表示通过选择中性面进行拔模,其他类型还有“分型线”和“阶梯拔模”类型。

② 定义拔模角度。在对话框“拔模角度”区域定义拔模角度为15°。

③ 定义拔模中性面(拔模中的固定面)及脱模方向。在模型中选择模型底面为中性面,如图3⁃81所示,表示该面在拔模前后不会发生任何变化,包括位置和角度都不变;单击“中性面”区域的“方向”按钮调整箭头向上,表示模型上部为脱模方向。

④ 定义拔模面。选择模型四周壁面为拔模面进行拔模,如图3⁃82所示。

步骤4　完成拔模特征创建。在对话框中单击按钮,完成拔模特征创建。

3.1.12　筋特征设计

筋特征也称加强筋,在零件中主要起支撑作用,用来提高零件结构的强度。特别在一些起支撑作用的零件上,都会在相应的位置设计加强筋,如箱体零件中安装轴承的孔位置,还有支架或拨叉类零件上一般都设计有加强筋,还有一些塑料盖类零件,因为塑料的强度本身有限,所以为了提高塑料盖的强度,一般都会设计加强筋结构。

加强筋类型主要包括两种:一种是“轮廓筋”,指在零件中的开放区域设计的加强筋,在SOLIDWORKS中称为平行于草图的加强筋;另一种是网格筋,指在封闭区域设计的加强筋,在SOLIDWORKS中称为垂直于草图的加强筋。在“特征”选项卡中单击“筋”按钮创建这两种加强筋,下面介绍具体操作。

(1)轮廓筋(平行于草图的加强筋)

如图3⁃83所示的支架模型,需要在模型中间位置创建如图3⁃84所示的加强筋,这种加强筋是在模型开放区域创建的,也就是轮廓筋,下面介绍其具体设计过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\轮廓筋ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“筋”按钮。

步骤3　选择草图平面。创建轮廓筋需要选择合适的平面绘制轮廓筋截面草图。本例选择如图3⁃85所示的“前视基准面”为草图平面。

步骤4　创建轮廓筋草图。选择草图平面后进入草图环境绘制如图3⁃86所示的轮廓筋草图,完成草图绘制后,在图形区右上角单击按钮。

步骤5　定义轮廓筋参数。完成轮廓筋草图绘制后,系统弹出如图3⁃87所示的“筋1”对话框,在对话框中单击“平行于草图”按钮,表示加强筋沿着平行于草图平面的方向生成,也就是创建轮廓筋,在对话框中设置厚度方式为“对称加厚”,如图3⁃88所示,设置轮廓筋厚度为10mm,其他参数采用系统默认设置。

步骤6　完成轮廓筋创建。在对话框中单击按钮,完成轮廓筋特征创建。

(2)网格筋(垂直于草图加强筋)

如图3⁃89所示的壳体模型,需要在模型内部创建如图3⁃90所示的加强筋,这种加强筋是在模型封闭区域创建的,也就是网格筋,下面介绍其具体设计过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\网格筋ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“筋”按钮。

步骤3　选择草图平面。创建网格筋需要选择合适的平面绘制网格筋骨架草图,本例选择如图3⁃91所示的“基准面1”为草图平面(基准面1已提前做好)。

步骤4　创建网格筋骨架草图。选择草图平面后进入草图环境绘制如图3⁃92所示的筋草图,完成草图绘制后,在图形区右上角单击按钮。

步骤5　定义网格筋参数。完成网格筋草图绘制后,系统弹出如图3⁃93所示的“筋1”对话框,在对话框中单击“垂直于草图”按钮,表示加强筋沿着垂直于草图平面的方向生成,也就是创建网格筋,在对话框中设置厚度方式为“对称加厚”,如图3⁃94所示,设置轮廓筋厚度为1,其他参数采用系统默认设置。

步骤6　完成网格筋创建。在对话框中单击按钮,完成网格筋特征创建。

3.1.13　扫描凸台特征

扫描凸台特征就是将一个平面截面沿着一条轨迹曲线扫掠,在空间形成的一种几何特征。创建扫描凸台特征需要具备两大要素:一个是扫描路径,一个是扫描轮廓,两者缺一不可。

在“特征”选项卡中单击“扫描”按钮,创建扫描凸台特征。如图3⁃95所示的基础模型,需要在两个圆形凸台之间创建如图3⁃96所示的扫描凸台将其连接,创建这种扫描凸台关键要准备如图3⁃97所示的扫描路径与轮廓,下面介绍其具体设计过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\扫描凸台ex。

步骤2　创建扫描路径。在“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮,选择前视基准面为草图平面,绘制如图3⁃98所示的草图作为扫描路径。

步骤3　创建扫描轮廓。在“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮,选择圆形凸台上表面为草图平面,绘制如图3⁃99所示的草图作为扫描轮廓。

步骤4　创建扫描凸台。在“特征”选项卡中单击“扫描”按钮,系统弹出如图3⁃100所示的“扫描”对话框,在对话框中选中“草图轮廓”选项,表示使用创建的草图作为扫描轮廓,然后选择以上创建的扫描路径和扫描轮廓,如图3⁃101所示。

步骤5　完成扫描凸台特征创建。在对话框中单击按钮,完成扫描凸台特征创建。

在创建扫描凸台时,如果扫描轮廓是圆形的,可以不用单独草绘扫描轮廓,直接在“扫描”对话框中选中“圆形轮廓”选项,然后在直径文本框中输入扫描轮廓圆的直径,如图3⁃102所示,同样可以得到圆形轮廓扫描凸台。

3.1.14　扫描切除特征

扫描切除特征操作与扫描凸台特征的创建是类似的,主要区别是扫描凸台是做“加材料”特征的,而“扫描切除”是做“减材料”特征的,就是将扫描出来的几何体从已有的实体中减去。在“特征”选项卡中单击“扫描切除”按钮,创建扫描切除特征。如图3⁃103所示的机盖模型,需要在机盖模型边缘位置创建如图3⁃104所示的机盖密封槽,可以使用扫描切除特征来创建,下面介绍其具体设计过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\扫描切除ex。

步骤2　创建如图3⁃105所示的扫描切除路径。在“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮,选择如图3⁃105所示的模型表面为草图平面,绘制如图3⁃106所示的草图作为扫描切除路径。

步骤3　创建扫描切除。在“特征”选项卡中单击“扫描切除”按钮,系统弹出如图3⁃107所示的“切除⁃扫描”对话框,选中“圆形轮廓”选项,然后在直径文本框中输入扫描轮廓圆的直径值10。

步骤4　完成扫描切除特征创建。在对话框中单击按钮,完成扫描切除特征创建。

3.1.15　螺旋扫描特征

零件设计中经常需要设计一些螺旋结构,如弹簧、丝杠等,这种结构需要使用螺旋扫描特征进行设计。在SOLIDWORKS中并没有专门创建螺旋扫描特征的工具,还是使用“扫描凸台”和“扫描切除”工具来创建,需要注意的是螺旋扫描特征是一种特殊的扫描特征,创建的关键是螺旋曲线,下面具体介绍螺旋扫描特征设计。

(1)螺旋扫描凸台

如图3⁃108所示的弹簧属于典型的螺旋扫描凸台,首先需要创建如图3⁃109所示的螺旋曲线,因为弹簧截面轮廓是圆形,可以直接使用“圆形轮廓扫描”方式创建。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\螺旋扫描凸台ex。

步骤2　创建如图3⁃109所示的螺旋曲线。

① 选择命令。在“特征”选项卡中的“曲线”下拉菜单中单击“螺旋线/涡状线”按钮,系统弹出如图3⁃110所示的“螺旋线/涡状线”对话框,提示用户要么选择平面绘制螺旋线截面圆,要么直接选择已有的草图作为螺旋线截面圆。

② 绘制截面圆。创建螺旋线必须要绘制一个圆以确定螺旋截面大小,本例选择上视基准面为草图平面,然后绘制如图3⁃111所示的草图圆作为螺旋线截面圆。

③ 定义螺旋线参数。完成螺旋线截面圆绘制后,系统弹出如图3⁃112所示的“螺旋线/涡状线”对话框,在对话框中定义螺旋线参数,在“定义方式”下拉列表中选择“螺距和圈数”选项,在“参数”区域选中“恒定螺距”选项,定义螺距为15,圈数为5,起始角度为270°,其余参数采用系统默认值。

④ 完成螺旋线创建。在对话框中单击按钮,完成螺旋线创建。

步骤3　创建螺旋扫描凸台。在“特征”选项卡中单击“扫描”按钮,系统弹出“扫描”对话框,选中“圆形轮廓”选项,输入扫描轮廓圆直径值5,如图3⁃113所示。

步骤4　完成螺旋扫描凸台创建。在对话框中单击按钮,完成螺旋扫描凸台创建。

(2)螺旋扫描切除

如图3⁃114所示的螺杆模型,创建如图3⁃115所示的螺旋切除结构。首先需要创建如图3⁃116所示的螺旋曲线,然后在螺旋线末端绘制三角形扫描轮廓进行扫描切除,下面具体介绍创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\螺旋扫描切除ex。

步骤2　创建如图3⁃116所示的螺旋曲线。

① 选择命令。在“特征”选项卡中的“曲线”下拉菜单中单击“螺旋线/涡状线”按钮,系统弹出“螺旋线/涡状线”对话框。

② 绘制截面圆。选择如图3⁃117所示的模型端面为草图平面,绘制如图3⁃118所示的圆(直径与螺杆外径相等)作为螺旋线截面圆。

③ 定义螺旋线参数。完成螺旋线截面圆绘制后,系统弹出“螺旋线/涡状线”对话框,在对话框中定义螺旋线参数,在“定义方式”下拉列表中选择“高度和螺距”选项,在“参数”区域选中“可变螺距”选项,定义螺旋线参数如图3⁃119所示。

④ 完成螺旋线创建。在对话框中单击按钮,完成螺旋线创建。

说明:本步骤创建的螺旋曲线为“可变螺距”螺旋线,参数表中输入了三行数据,表示将螺旋线在高度方向上分成了两端,从第一行数据到第二行数据,表示螺旋线高度从0到65,螺距都是3,直径都是20;从第二行数据到第三行数据,表示螺旋线高度从65到70,螺距都是3,直径从20变成25,说明直径在变大。螺旋线直径为20时,与螺杆直径一致,相当于“缠绕”在螺杆上,直径由20变成25说明螺旋线慢慢“离开”了螺杆,这样做的目的是使最后的螺旋扫描切除逐渐离开螺杆,这是一种常用的螺纹收尾处理方法,符合实际螺旋结构设计要求。

步骤3　创建扫描轮廓。在“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮,选择前视基准面为草图平面,绘制如图3⁃120所示的草图作为扫描轮廓。

　　步骤4　创建螺旋扫描切除。在“特征”选项卡中单击“扫描切除”按钮,系统弹出“扫描”对话框,选中“草图轮廓”选项,选择以上创建的三角形轮廓草图为扫描轮廓,选择螺旋线为扫描路径进行扫描切除。

3.1.16　放样凸台

放样凸台特征是根据一组二维截面(至少两个截面),经过连续两截面间的拟合在空间形成的几何体特征。如图3⁃121所示的放样凸台特征,说明了两个截面经过拟合得到放样凸台特征的创建原理。放样凸台特征应用非常广泛,主要用于设计不规则的零件结构,而且很难用其他的特征设计工具代替。

在“特征”选项卡中单击“放样凸台/基体”按钮,用来创建放样特征。如图3⁃122所示的花瓶基础模型,可以在模型上用

一些假想的切割面去切割模型,如图3⁃123所示,在每个切割面与模型相交位置取一个模型截面,如图3⁃124所示。反过来要创建这样的模型,可以先创建这些切割面,然后在每个切割面上创建模型截面,使用放样凸台工具生成模型。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\放样凸台ex。

步骤2　创建如图3⁃125所示的基准面。以上视基准面为基准,向上依次创建三个基准面(一共四个基准面),每两个基准面之间的距离为50。

步骤3　创建放样截面。本例需要创建四个截面,下面从下到上依次创建。

① 选择上视基准面,创建如图3⁃126所示的截面1。

② 选择基准面1,创建如图3⁃127所示的截面2(将截面向外等距15)。

③ 选择基准面2,创建如图3⁃128所示的截面3(将截面向内等距3)。

④ 选择基准面3,创建如图3⁃129所示的截面4(与截面1一样大)。

步骤4　创建放样凸台。在“特征”选项卡中单击“放样凸台/基体”按钮,系统弹出如图3⁃130所示的“放样”对话框,从下到上依次选择前面创建的四个截面,如图3⁃131所示,在对话框中单击按钮,完成放样凸台创建。

说明:在选择每个放样截面时,如果鼠标点击的位置不对应,如图3⁃132所示,放样凸台会出现扭曲,如图3⁃133所示,甚至无法生成放样凸台,这一点要特别注意。

3.1.17　放样切除

放样切除特征操作与放样凸台特征的创建类似,主要区别是放样凸台是做“加材料”特征的,而“放样切除”是做“减材料”特征的,就是将放样出来的几何体从已有的实体中减去。在“特征”选项卡中单击“放样切除”按钮,用来创建放样切除特征。如图3⁃134所示的基体模型,现在已完成了如图3⁃135所示线框模型创建,需要根据这些线框模型创建如图3⁃136所示的放样切除特征,下面具体介绍其设计过程。

步骤1　打开练习文件ch03part\3.1\放样切除ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“放样切除”按钮,系统弹出“切除⁃放样”对话框,用于定义放样切除参数。

步骤3　选择轮廓曲线。在对话框中的“轮廓”区域用来定义轮廓曲线,如图3⁃137所示,在如图3⁃138所示的模型上选择两条圆弧曲线为轮廓曲线。

步骤4　选择引导线。在如图3⁃139所示的“引导线”区域定义引导线。

① 选择第一条引导线。在对话框“引导线”区域列表中单击鼠标右键,在如图3⁃140所示快捷菜单中选择“SelectionManager (B)”命令,系统弹出如图3⁃141所示的快捷工具条,选择如图3⁃142所示曲线为第一条引导线,在快捷工具条中单击按钮结束选择。

② 选择第二条引导线。参照以上步骤选择如图3⁃143所示曲线为第二条引导线。

步骤5　完成放样切除特征创建。在对话框中单击按钮,完成放样切除特征创建。

3.1.18　镜向特征

镜向特征就是将特征沿着一个平面做对称复制。使用镜向特征能够大大减少工作量,避免不必要的重复性工作。在“特征”选项卡中单击“镜向”按钮,用于对特征进行镜向操作。如图3⁃144所示的电气盖模型,需要对模型中的圆柱凸台进行镜向操作,得到如图3⁃145所示的模型,下面以此为例介绍镜向特征操作。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\镜向特征ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“镜向”按钮,系统弹出如图3⁃146所示的“镜向”对话框,用于镜向特征操作。

　　步骤3　选择镜向平面。选择前视基准面为镜向平面。

步骤4　选择镜向特征。在模型树中选择“凸台⁃拉伸2”和“M5螺纹孔”为镜向对象,系统将选中对象沿着前视基准面进行镜向,如图3⁃147所示。

步骤5　完成镜向特征。在对话框中单击按钮,完成镜向特征创建。

3.1.19　阵列特征

零件设计中经常需要设计一些具有一定排列规律的零件结构。这些结构如果采用常规方法一个一个设计会花费大量时间,严重影响产品设计效率,最行之有效的方法就是使用阵列特征工具进行设计。SOLIDWORKS中提供了多种阵列特征工具,如图3⁃148所示,方便用户进行各种阵列操作,下面介绍几种常用的阵列特征工具。

(1)线性阵列

使用线性阵列可以将特征沿着直线方向进行规律复制。线性阵列关键是确定线性阵列方向选择合适的方向参考。线性阵列方向参考可以是模型上的边线或基准轴,也可以是模型表面或基准面平面,还可以是模型中的尺寸。如果选择边线或轴,系统将沿着边线或轴的线性方向进行线性阵列,如果选择模型表面或基准平面作为方向参考,系统将沿着模型表面或基准面的垂直方向进行线性阵列。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“线性阵列”按钮,用来对特征进行线性阵列。

如图3⁃149所示的面板盖模型,需要将其中的直槽口模型进行阵列得到如图3⁃150所示的效果,下面以此为例介绍线性阵列创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\线性阵列ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“线性阵列”按钮,系统弹出“线性阵列”对话框。

步骤3　选择阵列特征。在对话框中选中“特征和面”区域,表示对特征或面进行阵列,在特征区域单击,选择“直槽口”(切除⁃拉伸1)为阵列特征,如图3⁃151所示。

步骤4　定义阵列方向1参数。在对话框中“方向1”区域定义方向1阵列参数,选择如图3⁃152所示的边线为方向1参考,表示沿着该边线方向进行阵列。选中“间距与实例数”选项,然后定义阵列间距为4,阵列个数为19,如图3⁃153所示。

步骤5　定义阵列方向2参数。在对话框中“方向2”区域定义方向2阵列参数,选择如图3⁃152所示的边线为方向2参考,表示沿着该边线方向进行阵列。选中“间距与实例数”选项,然后定义阵列间距为10,阵列个数为4,如图3⁃154所示。

步骤6　定义可跳过实例。完成阵列操作后,每个阵列副本称为阵列的一个实例。在对话框中展开如图3⁃155所示的“可跳过的实例”区域,用来定义不需要显示出来的阵列实例。在模型上单击不需要显示的实例点,使其变成白色,如图3⁃156所示,这些变成白色的位置将不显示阵列实例,结果如图3⁃157所示。

步骤7　完成线性阵列。在对话框中单击按钮,完成线性阵列操作。

(2)圆周阵列

使用圆周阵列可以将特征绕着圆柱面中心轴或基准轴进行圆形阵列,圆周阵列特征分布在以中心轴为圆心的圆周上。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“圆周阵列”按钮,用来对特征进行圆周阵列。

如图3⁃158所示的带轮模型,需要将其中的扇形孔进行圆周阵列,得到如图3⁃159所示的结果,下面以此为例介绍圆周阵列创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\圆周阵列ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“圆周阵列”按钮,系统弹出“圆周阵列”对话框。

步骤3　选择阵列特征。在对话框中选中“特征和面”区域,然后选择“切除⁃拉伸2”和“圆角2”为阵列特征,如图3⁃160所示。

步骤4　定义阵列参数。选择带轮模型中心圆柱面为阵列参考,表示绕该面中心轴进行阵列,选中“等间距”选项,角度为默认的360度,个数为5,如图3⁃161所示。

步骤5　完成圆周阵列。在对话框中单击按钮,完成圆周阵列操作。

(3)曲线驱动阵列

使用曲线驱动阵列可以将特征沿着曲线进行规律复制。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“曲线驱动的阵列”按钮,用来对特征进行曲线驱动阵列。

如图3⁃162所示的垫圈模型,需要将垫圈上的孔沿着如图3⁃163所示的曲线进行阵列,得到如图3⁃164所示的阵列结果,下面以此为例介绍曲线阵列创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1曲线驱动阵列ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“曲线驱动的阵列”按钮,系统弹出“曲线驱动的阵列”对话框。

步骤3　选择阵列特征。选择垫圈模型上的孔特征为阵列特征。

步骤4　定义阵列参数。在如图3⁃165所示的“曲线驱动的阵列”对话框中单击“方向1”下的选取区域,在模型上选择如图3⁃166所示的曲线为参考曲线,表示将特征沿着该曲线进行阵列,输入个数为20,选中“等间距”选项,表示在曲线上等间距阵列20个实例,如图3⁃166所示。

步骤5　完成曲线阵列。在对话框中单击按钮,完成曲线阵列操作。

(4)草图驱动阵列

使用草图驱动阵列可以将特征按照草图点位置进行阵列。草图驱动阵列主要用于设计一些无规则的阵列结构,在零件设计中应用非常广泛。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“由草图驱动的阵列”按钮,用来对特征进行草图驱动阵列。

如图3⁃167所示的机盖模型,需要将模型中的螺纹孔创建到其他各个圆柱凸台上,如图3⁃168所示。因为各个圆柱凸台的分布是无规律的,需要使用草图驱动阵列来设计,关键是要用草图点来确定孔的阵列位置,下面以此为例介绍草图驱动阵列过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\草图驱动阵列ex。

步骤2　创建草图点。草图驱动阵列的关键是创建草图点,选择如图3⁃169所示的模型表面为草图平面创建如图3⁃170所示的草图点。

步骤3　选择命令。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“由草图驱动的阵列”按钮,系统弹出“由草图驱动的阵列”对话框。

步骤4　选择阵列特征。选择机盖模型上的M18螺纹孔特征为阵列特征。

步骤5　定义阵列参数。在如图3⁃171所示的“由草图驱动的阵列”对话框中单击“选择”下的选择区域,选择以上创建的草图点为阵列参考,如图3⁃172所示。

步骤6　完成草图驱动阵列。在对话框中单击按钮,完成草图驱动阵列操作。

(5)填充阵列

使用填充阵列可以将特征在一个封闭的区域里按照一定的排列方式进行复制。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“填充阵列”按钮,用来对特征进行填充阵列。填充阵列排列方式包括穿孔、圆形、方形和多边形四种。

如图3⁃173所示的防尘盖模型,现在已经完成了如图3⁃174所示孔及椭圆边界曲线的创建,需要将孔在椭圆曲线边界内部进行阵列,得到如图3⁃175所示的结果,下面以此为例介绍填充阵列过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\填充阵列ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中的“阵列”下拉菜单中单击“填充阵列”按钮,系统弹出“填充阵列”对话框。

步骤3　定义阵列边界。在对话框中“填充边界”区域单击,选择模型中的椭圆曲线为填充阵列边界,如图3⁃176所示。

步骤4　选择阵列对象。在对话框中选中“特征和面”区域,然后选择模型中的孔(模型顶部的小孔)为阵列特征,如图3⁃176所示。

步骤5　定义阵列参数。在对话框中“阵列布局”区域单击“阵列方向”区域,选择如图3⁃177所示的模型边线为阵列方向参考,定义阵列间距为4,角度为0度,距离边界的尺寸为1,如图3⁃178所示。

步骤6　完成填充阵列。在对话框中单击按钮,完成填充阵列操作。

3.1.20　包覆特征

使用包覆特征可以将二维草图图形缠绕到回转面上生成“浮雕”“蚀刻”及“刻画”效果。在“特征”选项卡中单击“包覆”按钮,用来创建包覆特征。

如图3⁃179所示的回转主体,现在已经完成了如图3⁃180所示草图图形(平面图形)的绘制,需要在回转主体表面(圆柱面)上创建如图3⁃181所示的“浮雕”效果,下面以此为例介绍包覆特征创建过程。

步骤1　打开练习文件ch03 part\3.1\包覆特征ex。

步骤2　选择命令。在“特征”选项卡中单击“包覆”按钮。

步骤3　选择包覆图形。在图形区选择草图3为包覆草图,此时系统弹出如图3⁃182所示的“包覆1”对话框,用于定义包覆特征参数。

步骤4　定义包覆特征。选择回转主体中要生成包覆的圆柱面为包覆面,在“包覆1”对话框的“包覆类型”区域中选择第一种类型(浮雕类型),定义深度为0.5。

步骤5　完成包覆特征。在对话框中单击按钮,完成包覆特征创建。

在如图3⁃182所示的“包覆1”对话框中的“包覆类型”区域可以设置三种包覆类型:选择第一种“浮雕”类型在回转表面创建凸台效果;选择第二种“蚀刻”类型在回转表面创建凹坑效果,如图3⁃183所示;选择第三种“刻画”类型在回转表面创建刻画效果,如图3⁃184所示。