1、本章重点内容第4讲 草图 本讲将介绍草图，主要内容有：草图的作用、草图与特征、草图参数预设置、约束草图、草图操作、草图管理和草图设计中常见的问题。 本章学习目标掌握草图在三维造型中的作用 掌握草图与其他功能之间的切换 掌握草图与特征，草图与层的关系 掌握草图参数的预设置 掌握绘制草图的一般步骤 掌握约束草图 掌握草图操作和草图管理 概述 草图是组成轮廓曲线的二维图形的集合，通常与实体模型相关联。草图命令与第6讲介绍的曲线命令功能相似，都是用来创建二维轮廓曲线的工具。草图最大的特征是绘制二维图时只需要先绘制出一个大致的轮廓，然后通过约束条件来精确定义图形，因而使用草图功能可以快速完整地表达设计者
2、的意图。 此外，草图是参数化的二维成形特征，具有特征的操作性和可修改性，因此可以方便的对曲线进行参数化控制。 草图的作用 草图是部件内部的二维几何形状。每个草图都是驻留于指定平面的 2D 曲线和点的命名集合。在三维造型中，草图的主要作用有： 通过扫掠、拉伸或旋转草图到实体或片体以创建部件特征； 创建有成百上千个草图曲线的大型 2D 概念布局； 创建构造几何体，如运动路径或间隙圆弧，而不仅是定义某个部件特征。草图与其他功能模块的切换 在任何模块中，只要点击【特征】工具条上的【草图】命令，或者单击菜单条中的【插入】|【草图】，都能进入【草图】模块。 此外，若模型中包含草图对象，则双击草图对象也能进
3、入草图环境。 草图与特征 草图在UG中被视为一种特征，每创建一个草图，【部件导航器】都将添加一个对应的草图特征。如下图所示，在绘图区中的草图（三角形）与左边【部件导航器】中的【草图(1)“SKETCH_000”】相对应。因此，部件导航器所支持的任何编辑功能对草图同样有效。 草图与层 NX设计了关联到图层的草图的行为。草图位于创建草图时的工作层上，一个草图必须且只能位于一个图层上，草图对象不会横跨多个图层。草图和图层按以下方法交互。（1）选择草图使其活动时，草图所驻图层自动成为工作图层。（2）停用某一草图时，草图图层的状态由【草图首选项】对话框上的【保存图层状态】选项决定。（3）如有需要，当添加
4、曲线到活动草图时，它们会自动移到与草图相同的图层。（4）停用草图时，不是草图图层上的所有几何体和尺寸都会移到草图图层上。 草图功能简介 草图功能总体上可以分为四类：创建草图对象、约束草图、对草图进行各种操作和草图管理。其实，这四项功能本质上就是应用【草图生成器】和【草图工具】工具条上的命令进行的一系列操作。如利用【草图工具】上的命令在草图中创建草图对象（如一个多边形）、设置尺寸约束和几何约束等。当用户需要修改草图对象时，可以用【草图工具】中的命令进行一些操作（如镜像、拖曳等）。另外，还要用到“草图管理”（一般通过【草图生成器】上的各种命令）对草图进行定位、显示和更新等。 草图参数预设置 【草图
5、参数预设置】是指在绘制草图之前，设置一些操作规定。这些规定可以根据用户自己的要求而个性化设置，但是建议这些设置能体现一定的意义，如曲线的前缀名最好能体现出曲线的类型。 草图参数预设置 【草图样式草图样式】选项卡选项卡 表达式 名称 值 草图参数预设置 草图参数预设置 【部件设置部件设置】选项卡选项卡 绘制草图的一般步骤 新建或打开部件文件 检查和修改草图参数预设置 创建草图，进入草图环境 创建和编辑草图对象 定义约束 完成草图，退出草图生成器。 创建草图 在平面上在平面上 在轨迹上在轨迹上 创建草图对象 草图对象是指草图中的曲线和点。建立草图工作平面以后，可以在草图工作平面上建立草图对象。建立
6、草图对象的方法大致有两种： 在草图平面内直接利用各种绘图命令绘制草图。 将绘图区中已经存在的曲线或点添加到草图中。 配置文件 该命令是草图中最常用的命令。使用该命令可以绘制直线和圆弧。在绘制过程中，可以在直线和圆弧之间相互转换。 直线直线圆弧圆弧坐标模式坐标模式参数模式参数模式 直线、圆弧、圆 这三个对话框都提供了【输入模式】选项，含义与【配置文件】中相同。而【圆弧】和【圆】对话框还提供了【创建方法】选项，可以选择不同的创建方法和不同的输入模式来创建圆弧或圆。 三点定圆弧 中心和端点定圆弧 中心和半径定圆 三点定圆 派生直线 通过该命令可以根据现有直线创建新的直线，有三种创建方式： 以现有直线
7、为参考直线创建偏置直线 根据两条平行直线创建其中心线 根据两条相交直线创建角平分线。快速修剪、快速延伸 快速修剪：通过该命令可以对草图中的曲线进行快速修剪。如果待修剪的曲线与其它草图曲线相交，则系统自动默认交点为修剪的断点；如果不相交，则删除选取的曲线。 快速延伸：通过该命令可以将曲线延伸到另一临近的曲线或选定的边界。 快速修剪快速修剪快速延伸快速延伸制作拐角 通过该命令可以将两条输入曲线延伸和/或修剪到一个交点来制作拐角 延伸两条曲线 延伸一条曲线并修剪另一条曲线 修剪两条曲线 圆角 使用该命令可以在两条或三条曲线之间创建一个圆角。 修剪修剪取消修剪取消修剪删除第三条曲线删除第三条曲线 创建
8、备选圆角创建备选圆角 拖拽轨迹 生成的圆角 矩形 用2点 ：通过两个对角点确定宽度和高度来创建矩形，所创建矩形的四边分别平行于 XC 和 YC 轴的。 按3点 ：创建与XC 轴、YC 轴成角度的矩形，前两个选择的点指示宽度和矩形的角度，第三个点指示高度。 从中心 ：通过中心点、第二个点来指定角度和宽度，用第三个点来指定高度以创建矩形。 约束草图 在绘制草图之初不必考虑草图曲线的精确位置与尺寸，待完成草图对象的绘制之后，再统一对草图对象进行约束控制。对草图进行合理的约束是实现草图参数化的关键所在。因此，在完成草图绘制以后，应认真分析，到底需要加入哪些约束。 草图的约束状态分为欠约束、完全约束和过
9、约束三种。约束草图 点点：有两个自由度，即沿X和Y方向移动 直线直线：四个自由度，每端两个 圆圆：三个自由度，圆心两个，半径一个 圆弧圆弧：五个自由度，圆心两个，半径一个，起始角度和终止角度两个 椭圆椭圆：五个自由度，两个在中心，一个用于方向，主半径和次半径两个 部分椭圆部分椭圆：七个自由度，两个在中心，一个用于方向，主半径和次半径两个，起始角度和终止角度两个 二次曲线二次曲线：六个自由度，每个端点有两个，锚点有两个 极点样条极点样条：四个自由度，每个端点有两个 过点样条过点样条：在它的每个定义点处有两个自由度 一般对象的自由度（尚未添加约束）一般对象的自由度（尚未添加约束） 点 直线 圆 圆
10、弧 椭圆 部分椭圆 二次曲线 极点样条 过点样条 约束的概念和作用 对草图曲线指定条件，草图曲线就会随指定条件的变化而变化，这些指定的条件就称之为约束。约束可以精确控制草图中的对象。 草图约束有两种类型：几何约束和尺寸约束。 尺寸约束 打开尺寸打开尺寸对话框对话框将活动尺寸转换为将活动尺寸转换为参考尺寸，参考尺参考尺寸，参考尺寸只能看看，不能寸只能看看，不能驱动几何体驱动几何体在进行角度尺寸约在进行角度尺寸约束时，可以再锐角束时，可以再锐角和补角之间进行切和补角之间进行切换换几何约束 几何约束的作用在于限定草图中各个对象之间的位置与形状关系。 常用的几何约束常用的几何约束几何约束 几何约束的作
11、用在于限定草图中各个对象之间的位置与形状关系。 常用的几何约束常用的几何约束草图操作 【草图工具】工具条上包含许多草图操作命令。利用这些命令能方便地对草图进行操作，常用的有【动画尺寸】、【转换至/自参考对象】、【备选解】、【编辑曲线】、【编辑定义线串】、【添加现有曲线】、【投影曲线】、【偏置曲线】和【镜像曲线】等。 镜像曲线 该命令是较常用的草图操作命令。在绘制对称图形时，只需绘制一半的曲线，然后通过该命令生成关于中心直线对称的曲线，最后对曲线进行镜像约束。 镜像约束 偏置曲线 可以用于生成偏置一定距离的曲线，并且生成偏置约束。修改原先的曲线，将会更新偏置的曲线。 编辑定义线串 草图一般用于拉
12、伸、旋转等扫掠特征，因此多数草图本质是定义特征截面线。通过【编辑定义线串】可以增加或去掉某些曲线，从而改变截面形状。 编辑对象 转换至/自参考对象 可以将活动曲线转换为参考曲线、将活动尺寸转换为参考尺寸、将参考曲线转换为活动曲线或者将参考尺寸转换为活动尺寸。参考曲线显示为双点划线。 选择此线 参考曲线 拖曳草图 指用户通过鼠标的拖动来更改草图。在完全约束的草图中，用户只能拖动尺寸，但不能拖动对象。但在欠约束的草图中，用户可以拖动草图对象和尺寸。用户可以一次选择多个对象，但对于尺寸只能单独选中进行拖动。 如下图所示的矩形，选择矩形的上边并进行拖动，整个矩形将跟着移动，相当于框选整个矩形后移动矩形
13、的效果。选择矩形的左边并拖动，矩形的长度将发生变化。此外，还可以拖动尺寸，从而改变尺寸的位置。 备选解 在约束了一个草图对象以后，同一个约束有可能存在多种解算方案，使用【备选解】命令可以切换不同的解法。 草图动画 能动态显示指定尺寸在给定的范围内发生变化的效果。受这一选定尺寸影响的任一几何体也将同时被动画。与拖曳不同，动画不更改草图尺寸，动画完成之后，草图会恢复到原先的状态。 尺寸列表框 添加现有曲线 将已有的曲线和点，以及椭圆、抛物线和双曲线等二次曲线添加到当前草图。 注意注意 曲线和点必须与草图共面 系统不向增加的曲线或几何体之间的封闭间隙应用约束。要应用几何约束，可使用【自动约束】命令
14、用这个选项无法将“展开”或“关联”曲线添加到草图中 如果曲线已被用于拉伸、旋转、扫掠等操作，则不能添加到草图。 投影曲线 使曲线按照草图平面的法线方向进行投影，从而成为草图对象，并且原曲线仍然存在。可以投影的曲线包括所有的二维曲线、实体或片体边缘。 草图管理 草图管理主要是指利用【草图生成器】工具条上的一些命令进行操作。如下图所示，用于草图管理的命令主要有【完成草图】、【草图名】、【定向视图到草图】、【定向视图到模型】、【重新附着】、【创建定位尺寸】和【更新模型】。 草图管理 完成草图完成草图：使用此命令退出“草图”任务环境并返回到使用草图生成器之前的应用模块或命令。 定向视图到草图定向视图到
15、草图：将视图定向到草图平面，便于观察和草绘。单击鼠标右键，在快捷菜单中也有此选项。 定向视图到模型定向视图到模型：定向视图到当前的建模视图，右键快捷菜单中也有此选项。 重新附着重新附着：可以更改草图的类型、附着平面等参数。【重新附着】和【创建草图】对话框十分相似，【重新附着】过程类似创建草图。 创建定位尺寸创建定位尺寸：将草图固定到草图平面的特定位置。 更新模型更新模型：用于更新模型，使其反映用户对草图进行的更改。 草图设计中常见的问题 一旦遇到过约束或发生冲突的约束状态，应该通过删除某些尺寸或约束的方法以解决问题。 不要使用负值尺寸。在计算草图时，“草图生成器”仅使用尺寸的绝对值。 尽量避免零值尺寸。用零值尺寸会导致相对其他曲线位置不明确的问题。零值尺寸在更改为非零尺寸时，会引起意外的结果。 避免链式尺寸。尽可能尝试基于同一对象创建基准线尺寸。 用直线而不是线性样条来模拟线性草图片段。尽管它们从几何角度看上去是相同的，但是直线和线性样条在草图计算时是不同的。
