1、第3章 特征建模l 3.1 零件建模的基本概念l SolidWorks是基于特征的实体造型软件。“基于特征”这个术语的意思是零件模型的构造是由各种特征来生成的，零件的设计过程就是特征的累积过程。l 所谓特征是指可以用参数驱动的实体模型。通常，特征应满足如下条件：l 1.特征必须是一个实体或零件中的具体构成之一l 2.特征能对应于某一形状l 3.特征应该具有工程上的意义l 4.特征的性质是可以预料的l 改变与特征相关的形状与位置的定义，可以改变与模型相关的那些形位关系。对于某个特征既可以将其与某个已有的零件相联结，也可以把它从某个已有的零件中删除掉，还可以与其他多个特征共同组合创建新的实体。3.
2、2 零件特征分析l 任何复杂的机械零件，从特征的角度看，都可以看成是由一些简单的特征所组成，所以可以把它们叫做组合体。l 组合体按其组成方式可以分为特征叠加、特征切割和特征相交3种基本形式。l 在零件建模前，一般应进行深入的特征分析，搞清零件是由哪几个特征组成，明确各个特征的形状，它们之间的相对位置和表面连接关系；然后按照特征的主次关系，按一定的顺序进行建模。l 一个复杂的零件，可能是由许多个简单特征经过相互之间的叠加、切割或相交组合而成。零件建模时，特征的生成顺序很重要。不同的建模过程虽然可以构造出同样的实体零件，但其造型过程及实体的造型结构却直接影响到实体模型的稳定性、可修改性、可理解性及
3、实体模型的应用。3.3 零件三维实体建模的基本过程l 一个零件的建模过程，实际上就是许多个简单特征相互之间叠加、切割或相交的操作过程。按照特征的创建顺序，构成零件的特征可分为基本特征和构造特征，因此一个零件的实体建模的基本过程可以由如下几个步骤组成：l 1.进入零件设计模式，分析零件特征，并确定特征创建顺序。l 2.创建与修改基本特征。l 3.创建与修改其他构造特征。l 4.所有特征完成之后，存储零件模型。3.4 基础特征建模l 基础特征建模是三维实体最基本的绘制方式，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图元。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
4、切除特征、扫描特征与放样特征等。l 3.4.1 拉伸特征l 拉伸特征是SolidWorks中最基础的特征之一，也是最常用的特征建模工具。拉伸特征是将一个二维平面草图，按照给定的数值沿与平面垂直的方向拉伸一段距离形成的特征。l 1拉伸特征的操作步骤l（1）执行拉伸命令。l 在草图编辑状态下，利用“插入”“凸台/基体”“拉伸”菜单命令，或者单击“特征”工具栏上的“拉伸凸台/基体”图标按钮 ，此时系统出现“拉伸”属性管理器；l（2）设置属性管理器。l 按照设计需要对“拉伸”属性管理器进行参数设置，然后单击属性管理器中的“确定”图标按钮 。l 2拉伸特征的终止条件l 不同的终止条件，拉伸效果是不同的。
5、SolidWorks提供了8种形式的终止条件，在“终止条件”一栏的下拉菜单中可以选用需要的拉伸类型。l（1）给定深度l 从草图的基准面以指定的距离拉伸特征。l（2）完全贯穿l 从草图的基准面拉伸特征直到贯穿视图中所有现有的几何体。l（3）成形到下一面l 从草图的基准面拉伸特征到相邻的下一面，以生成特征。下一面必须在同一零件上，该面既可以可以是平面也可以是曲面。l（4）成形到一顶点l 从草图基准面拉伸特征到一个平面，这个平面平行于草图基准面且穿越指定的顶点。l（5）成形到一面l 从草图的基准面拉伸特征到所选的面以生成特征，该面既可以可以是平面也可以是曲面。l（6）到指定面指定距离l 从草图的基准
6、面拉伸特征到距离某面特定距离处以生成特征，该面既可以可以是平面也可以是曲面。l（7）成形到实体l 从草图的基准面拉伸特征到指定的实体。l（8）两侧对称l 从草图的基准面向两个方向对称拉伸特征。l 3拔模拉伸l 在拉伸形成特征时，SolidWorks提供了拉伸为拔模特征的功能。单击“拔模开关”图标按钮，在“拔模角度”一栏中输入需要的拔模角度。还可以利用“向外拔模”复选框，选择是向外拔模还是向内拔模。l 4薄壁特征拉伸l 在拉伸形成特征时，SolidWorks提供了拉伸为薄壁特征的功能。如果选中“拉伸”属性管理器中的“薄壁特征”复选框，可以拉伸为薄壁特征，否则拉伸为实体特征。薄壁特征基体通常用作钣
7、金零件的基础。3.4.2 拉伸切除特征l 拉伸切除特征是SolidWorks中最基础的特征之一，也是最常用的特征建模工具。拉伸切除是在给定的基体上，按照设计需要进行拉伸切除。l 拉伸切除特征的操作步骤如下：l（1）执行拉伸切除命令l 在草图编辑状态下，利用“插入”“切除”“拉伸”菜单命令，或者单击“特征”工具栏上的“拉伸切除”图标按钮，此时系统出现“切除-拉伸”属性管理器。l（2）设置属性管理器l 按照设计需要对“拉伸”属性管理器进行参数设置，然后单击属性管理器中的“确定”图标按钮。3.4.3 旋转特征l 旋转特征命令是通过绕中心线旋转一个或多个轮廓来生成特征。旋转轴和旋转轮廓必须位于同一个草
8、图中，旋转轴一般为中心线，旋转轮廓必须是一个封闭的草图，不能穿过旋转轴，但是可以与旋转轴接触。l 旋转特征应用比较广泛，是比较常用的特征建模工具。l 1旋转特征的操作步骤l（1）绘制旋转轴和旋转轮廓l 在草图绘制状态下，绘制旋转轴和旋转轮廓草图。l（2）执行旋转命令l 利用“插入”“凸台/基体”“旋转”菜单命令，或者单击“特征”工具栏上的“旋转凸台/基体”图标按钮 ，此时系统出现“旋转”属性管理器，各栏的注释。l（3）设置属性管理器l 按照设计需要对“拉伸”属性管理器中的各栏参数进行设置。l（4）确认旋转图形l 单击属性管理器中的“确定”图标按钮 ，实体旋转完毕。l 2旋转类型l 不同的旋转类
9、型，旋转效果是不同的。SolidWorks提供了3种形式的终止条件，在“旋转类型”一栏的下拉菜单中可以选用需要的旋转类型。l（1）单向l 从草图基准面以单一方向生成旋转特征。l（2）两侧对称l 从草图基准面以顺时针和逆时针两个方向生成旋转特征，两个方向的旋转角度相同，旋转轮廓草图位于旋转角度的中央。l（3）双向l 从草图基准面以顺时针和逆时针两个方向生成旋转特征，两个方向旋转角度为属性管理器中设定的值。l 3薄壁特征旋转l 在旋转形成特征时，SolidWorks提供了旋转为薄壁特征的功能。如果选中“旋转”属性管理器中的“薄壁特征”复选框，可以旋转为薄壁特征，否则旋转为实体特征。3.4.4 旋转
10、切除特征l 旋转切除特征是在给定的基体上，按照设计需要进行旋转切除。旋转切除与旋转特征的基本要素、参数类型和参数含义完全相同，旋转切除特征的操作步骤：l（1）设置基准面并绘制草图l 在左侧的“FeatureManager设计树”中用鼠标选择“前视基准面”作为绘制图形的基准面。l（2）拉伸图形。l 利用“插入”“凸台/基体”“拉伸”菜单命令，或者单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”图标 ，将上一步绘制的草图拉伸为深度为60的圆柱体。l（3）再次设置基准面并绘制草图l 在左侧的“FeatureManager设计树”中用鼠标选择“上视基准面”作为绘制图形的基准面。l（4）执行旋转切除命令。l 利
11、用“插入”“切除”“旋转”菜单命令，或者单击“特征”工具栏中的“旋转切除”图标 。l（5）设置属性管理器l 此时系统弹出“切除-旋转”属性管理器，按照图示进行设置。l 确认旋转切除特征，单击“切除-旋转”属性管理器中的“确定”图标按钮 。3.4.5 扫描特征l 扫描特征是指通过沿着一条路径移动轮廓或者截面来生成基体、凸台与曲面。扫描特征遵循以下规则：l 1.对于基体或者凸台扫描特征，扫描轮廓必须是闭环的；对于曲面扫描特征轮廓可以是闭环的，也可以是开环的。l 2.路径可以为开环或闭环。路径可以是一张草图、一条曲线或者一组模型边线中包含的一组草图曲线。l 3.路径的起点必须位于轮廓的基准面上。l
12、4.扫描特征包括三个基本参数：扫描轮廓、扫描路径与引导线。其中扫描轮廓与扫描路径是必须的参数。l 5.扫描方式通常有：不带引导线的扫描方式、带引导线的扫描方式与薄壁特征的扫描方式。3.4.6 放样特征l 放样特征是通过两个或者多个轮廓按一定顺序过渡生成实体征。放样可以是基体、凸台、切除或曲面。l 在生成放样特征时，可以使用两个或多个轮廓生成放样，仅第一个或最后一个轮廓可以是“点”，也可以这两个轮廓均为“点”。对于实体放样，第一个和最后一个轮廓必须是由分割线生成的模型面或面、或是平面轮廓或曲面。l 放样特征与扫描特征不同的是，放样特征不需要有路径，就可以生成实体。l 放样特征遵循以下规则：l 1
13、.创建放样特征，至少需要两个以上的轮廓。放样时，对应的点不同，产生的效果也不同。如果要创建实体特征，轮廓必须是闭合的。l 2.创建放样特征时，引导线可有可无。需要引导线时，引导线必须与轮廓接触。加入引导线的目的，是为了控制轮廓根据引导线的变化，有效的控制模型的外形。l 3.放样特征包括两个基本参数：轮廓与引导线。3.5 附加特征建模l 附加特征建模是指对已经构建好的模型实体，对其进行局部修饰，以增加美观并避免重复性的工作。l 在SolidWorks中附加特征建模主要包括：圆角特征、倒角特征、抽壳特征、筋特征、圆顶特征、拔模特征、特型特征、圆周阵列特征、线性阵列特征、镜像特征、孔特征与异型孔特征
14、等。l 3.5.1 圆角特征l 圆角特征用于在零件上生成一个内圆角或外圆角面。使用该命令可以为一个面的所有边线、所选的多组面、所选的边线或边线环生成圆角。l 圆角主要有几下几种类型：等半径圆角、多半径圆角、圆形角圆角、逆转圆角、变半径圆角、面圆角、完整圆角。l 生成圆角特征遵循以下规则：l 1.在添加小圆角之前添加较大圆角。当有多个圆角会聚于一个顶点时，先生成较大的圆角。l 2.在生成圆角前先添加拔模。如果要生成具有多个圆角边线及拔模面的铸模零件，在大多数的情况下，应在添加圆角之前添加拔模特征。l 3.最后添加装饰用的圆角。在大多数其它几何体定位后再添加装饰圆角。如果先添加装饰圆角，则系统需要
15、花费比较长的时间重建零件。l 4.尽量使用一个单一圆角操作来处理需要相同半径圆角的多条边线，这样可以加快零件重建的速度。3.5.2 倒角特征l 倒角特征是在所选的边线、面或顶点上生成一倾斜面。在设计中是一种工艺设计，为了去除锐边。l 1“角度距离”倒角l“角度距离”倒角是指通过设置倒角一边的距离和角度来对边线和面进行倒角。在绘制倒角的过程中，箭头所指的方向为倒角的距离边。l 2“距离距离”倒角l“距离距离”倒角是指通过设置倒角两侧距离的长度，或者通过“相等距离”复选框指定一个距离值进行倒角的方式。l 3“顶点”倒角l“顶点”倒角是指通过设置每侧的三个距离值，或者通过“相等距离”复选框指定一个距
16、离值进行倒角的方式。3.5.3 拔模特征l 拔模特征是以指定的角度斜削模型中所选的面。拔模特征是模具设计中常采用的方式，其应用之一可使型腔零件更容易脱出模具。可以在现有的零件上插入拔模，或者在拉伸特征时进行拔模，也可以将拔模应用到实体或曲面模型。l 1中性面拔模l 在中性面拔模中，中性面不仅是确定拔模的方向，而且也是作为拔模的参考基准。使用中性面拔模可拔模一些外部面、所有外部面、一些内部面、所有内部面、相切的面或者内部和外部面组合。l 2分型线拔模l 分型线拔模可以对分型线周围的曲面进行拔模，分型线可以是空间曲线。如果要在分型线上拔模，可以首先插入一条分割线来分离要拔模的面，也可以使用现有的模
17、型边线，然后再指定拔模方向，也就是指定移除材料的分型线一侧。l 3阶梯拔模l 阶梯拔模为分型线拔模的变体。阶梯拔模用为拔模方向的基准面旋转而生成一个面，这将产生小面，代表阶梯。3.5.4 抽壳特征l 抽壳特征用来掏空零件，使所选择的面敞开，在剩余的面上生成薄壁特征。如果执行抽壳命令时没有选择模型上的任何面，可以生成一闭合、掏空的实体模型，也可使用多个厚度来抽壳模型。l 1去除模型面抽壳l 去除模型面抽壳是指执行抽壳命令时，将所选择的模型面去除并生成薄壁特征。l 2空心闭合抽壳l 空心闭合抽壳是指执行抽壳命令时，不去除模型面而生成一个空心的薄壁实体。l 3多厚度抽壳l 多厚度抽壳是指执行抽壳命令
18、时，生成不同面具有不同厚度的薄壁实体。3.5.5 筋特征l 筋是零件上增加强度的部分，它是一种从开环或闭环草图轮廓生成的特殊拉伸实体，它在草图轮廓与现有零件之间添加指定方向和厚度的材料。l 3.5.6 圆顶特征l 圆顶特征是对模型的一个面进行变形操作，生成圆顶型凸起特征。l 3.5.7 特型特征l 特型特征与圆顶特征类似，也是针对模型表面进行变形操作，但是具有更多的控制选项。特型特征通过展开、约束或拉紧所选曲面在模型上生成一个变形曲面。变形曲面灵活可变，很象一层膜。可以使用“特型特征”属性管理器中“控制”标签上的滑块将之展开、约束或拉紧。3.5.8 阵列特征l 阵列是指按照一定的方式复制源特征
19、，阵列方式可以分为线性阵列、圆周阵列、曲线驱动的阵列、草图驱动的阵列与表格驱动的阵列等。l 1线性阵列l 线性阵列是指按照指定的方向、线性距离和实例数将源特征进行一维或者二维的复制。l 2圆周阵列l 圆周阵列绕一旋转中心按照指定的实例总数及实例的角度间距，生成一个或者多个特征实体的阵列方式。l 3曲线驱动的阵列l 曲线驱动的阵列是指沿平面曲线或者空间曲线生成的阵列实体。l 4草图驱动的阵列l 草图驱动的阵列是指将源特征按照草图中的草图点进行阵列。l 5表格驱动的阵列l 草图驱动的阵列是指添加或检索以前生成的X-Y坐标，在模型的面上增添源特征。l 3.5.9 镜像特征l 镜像特征是指对称于基准面
20、镜像所选的特征。按照镜像对象的不同，可以分为镜像特征和镜像实体。l 1镜像特征l 镜像特征是指以某一平面或者基准面作为参考面，对称复制一个特征或者多个特征。l 2镜像实体l 镜像特征是指以某一平面或者基准面作为参考面，对称复制视图中的整个模型实体。3.5.10 钻孔特征l 钻孔特征是指在已有的零件上生成各种类型的孔特征。SolidWorks提供了两种生成孔特征的方法：简单直孔和异型孔向导。l 1简单直孔l 简单直孔是指在确定的平面上，设置孔的直径和深度。孔深度的“终止条件”类型与拉伸切除的“终止条件”类型基本相同。l 2异型孔向导l 异型孔向导由于生成具有复杂轮廓的孔，主要包括柱孔、锥孔、孔、螺纹孔、管螺纹孔和旧制孔等六种类型的孔。异型孔的类型和位置都是在“孔”规格属性管理器中完成。3.5.11 比例缩放l 比例缩放是指相对于零件或者曲面模型的重心或模型原点来进行缩放。比例缩放仅缩放模型几何体，常在数据输出、型腔等中使用。它不会缩放尺寸、草图或参考几何体。对于多实体零件，可以缩放其中一个或多个模型的比例。l 比例缩放分为统一比例缩放和非等比例缩放，统一比例缩放即等比例缩放，该缩放比较简单。3.6.1 传动轴的创建3.6 实例3.6.2 圆锥齿轮
