2.3 特征设计_SolidWorks 2014三维设计及应用教程-QQ阅读男生玄幻网

书名：SolidWorks 2014三维设计及应用教程
作者名：曹茹商跃进等
本章字数：5820字
更新时间：2025-02-27 00:58:22

2.3 特征设计

2.3.1 引例：圆柱销建模

销主要用于零件间的联接或定位，常用的销有圆柱销、圆锥销和销轴。下面以图2-8所示圆柱销为例，简要说明特征的类型及其建模方法。

图2-8 圆柱销

1．建模流程分析

参照圆柱销的加工工艺确定其建模流程为：首先绘制横断面的草图轮廓，然后利用拉伸工具生成基本特征，最后添加倒角特征。

2．圆柱销造型过程

1）生成新的零件文档

单击“标准”工具栏上的“新建”按钮，出现新建SolidWorks文件对话框。选择“零件”选项，然后单击“确定”按钮，出现新零件窗口。

（2）拉伸特征

1）绘草图。选择右视基准面。在CommandManager中单击“草图”→“草图绘制”→“圆”按钮，在绘图区捕捉草图原点，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”按钮，选择圆线，将直径设置为6mm，单击“确定”按钮。

2）造特征。在CommandManager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在“拉伸”对话框中设为20mm，单击“确定”按钮。单击“视图”工具栏上的“整屏显示全图”按钮以显示整个矩形的全图并使其在图形区居中，如图2-9所示。

图2-9 拉伸凸台/基体

3）倒角特征

在CommandManager的“特征”工具栏中单击“倒角”按钮，如图2-10所示，选择两条倒角边线，在“倒角”对话框中设为0.5mm，设为45°并单击“确定”按钮，则生成销零件模型，如图2-8所示。

图2-10 倒角设置

2.3.2 特征设计基础

特征造型技术是当今三维CAD的主流技术，它面向整个设计、制造过程，不仅支持CAD和CAPP系统，还支持绘制工程图、有限元分析、数控编程、仿真模拟等多个环节。

1．特征定义

正如装配体是由许多单独的零件组成的一样，零件模型是由许多独立的三维元素组成，这些元素被称为特征。特征对应于零件上的一个或多个功能，能被固定的方法加工成型。零件建模时，常用的特征包括凸台、切除、孔、筋、圆角、倒角、拔模等，如图2-11所示。

图2-11 常用特征

2．特征类型

三维CAD软件中的特征类型包括以下几种。

1）基础特征。由二维草图轮廓经过特征操作生成的。如引例中圆柱销的拉伸、旋转、切除、扫描、放样等类型的特征。上述特征创建时，在模型上添加材料的称为“凸台”；在模型上去除材料的称为“切除”。

2）附加特征。对已有特征进行附加操作生成，如引例中的0.5×45°倒角等特征。

3）参考特征。是建立其他特征的基准，也叫定位特征，如引例中选用的右视等基准面、坐标系等。

4）操作特征。是针对基础特征以及附加特征的整体操作，对其进行整体的阵列、复制以及移动等操作。

3．SolidWorks常用特征

SolidWorks中将由草图通过拉伸、旋转、扫描或放样等获得的特征称为草图特征；将直接在已有特征上创建的特征称为应用特征，如圆角和倒角等。常用草图特征和应用特征见表2-3和表2-4。

表2-3 SolidWorks中常用草图特征

表2-4 SolidWorks中常用应用特征

4．SolidWorks常用特征创建步骤草图特征创建过程可归纳为：选草图→指起点→取路径→定目标。如图2-12所示，指明将草图从草图基准平面开始，沿草图平面法线方向拉伸10mm生成拉伸特征。

图2-12 拉伸设置

应用特征的创建过程可归纳为：选对象→选方式→设参数。如图2-13所示，指明倒角对象为边线＜1＞，倒角方式为“角度距离”，倒角参数为10×45°。

图2-13 倒角设置

5．特征树

特征树是指记录组成零件的所有特征的类型及其相互关系的树形结构，通过右击特征树中的特征名称可对特征进行编辑操作。SolidWorks的特征树和常用特征编辑方法如图2-14所示，常用特征编辑方法的含义见表2-5。

图2-14 特征树及常用特征编辑方法

表2-5 SolidWorks常用特征编辑方法

2.3.3 特征综合设计实例

本节通过多个实例详细介绍拉伸等草图特征的操作过程。

1．拉伸特征—垫片设计

垫片是具有一定厚度的中空实体，其建模流程为：首先，绘制横断面草图轮廓，并利用拉伸工具生成基本特征；然后，绘制中间孔并利用拉伸切除工具生成孔特征。

（1）生成新的零件文档单击标准工具栏中的“新建”按钮弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击零件，然后单击“确定”按钮，弹出“新零件”窗口。

（2）下料

1）绘制垫片外圆。选择上视基准面。单击“草图”工具栏中的“草图绘制”→“圆”按钮，将指针移到草图原点，指针变为时，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。

2）添加尺寸。单击“智能尺寸”按钮。选择圆，移动指针单击放置该直径尺寸，将直径设置为40mm，单击“确定”按钮。

3）拉伸基体特征：在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，如图2-15所示，在“拉伸”对话框中设为3mm，单击“确定”按钮创建垫片基体。单击“视图”工具栏中的“整屏显示全图”按钮，以显示整个矩形的全图并使其在图形区居中。

图2-15 下料

（3）冲孔

1）绘制垫片内圆。选择基体特征的上面。单击草图工具栏中的“圆”按钮，指针变为将指针移到草图原点，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制，单击“智能尺寸”按钮将圆的直径设置为20mm，单击“确定”按钮。

2）拉伸切除特征。在CommandManager的特征工具栏中单击“拉伸切除”按钮，如图2-16所示，在“拉伸”对话框中设为“完全贯穿”，单击“确定”按钮。单击视图工具栏上的“整屏显示全图”按钮，以显示整个矩形的全图并使其在图形区居中。

图2-16 冲孔

4）改料厚

在特征树中右击“拉伸1”，选择“编辑特征”命令，在“拉伸“对话框中改变下料厚度，对比分析用“完全贯穿”和给定深度为3mm进行冲孔的区别，理解特征之间的关系对设计意图的影响。

2．旋转特征—手柄建模

如图2-17所示，手柄一般由棒料车削加工，参照加工过程其建模流程为：首先用拉伸凸台工具生成棒料，然后用反侧拉伸切除工具生成安装座，最后用旋转切除工具生成手把。

图2-17 手柄

1）生成新的零件文档单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击零件，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。

（2）生成棒料

1）绘制棒料圆。选择右视基准面，单击“草图”工具栏中“草图绘制”→“圆”按钮，将指针移到草图原点，指针变为时，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。

2）标注尺寸。单击“智能尺寸”按钮。选择圆，移动指针单击放置该直径尺寸，将直径设置为22mm，单击“确定”按钮。

3）拉伸棒料特征。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在“拉伸”对话框中设为116mm，单击“确定”按钮创建棒料基体。

3）车安装座

1）绘制安装座圆。选择棒料特征的右端面，单击“草图”工具栏中“草图绘制”→“圆”按钮，将指针移到草图原点，指针变为时，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。</ID=14>。

2）标注尺寸。单击“智能尺寸”按钮将圆的直径设置为12mm，单击“确定”按钮。

3）拉伸切除特征：在CommandManager的特征工具栏中单击“拉伸切除”按钮，弹出如图2-18所示对话框，在“切除—拉伸”对话框中设为20mm，并选中“反侧切除”复选框，最后单击“确定”按钮。

图2-18 “切除—拉伸”对话框

（4）车手把

1）绘制手把草图。选择前视基准面，按照先绘制3条短直线，然后绘制两条长直线，再依次绘制R5的圆弧→R120的圆弧→R15的圆弧的顺序，绘制如图2-19所示的手把草图。

图2-19 手把旋转切除草图

2）旋转切除特征。在CommandManager的特征工具栏中单击“旋转切除”按钮，如图2-20所示，单击手把草图左侧的短直线作为旋转轴，单击“确定”按钮。

图2-20 旋转切除设置

5）添材料

在图2-21所示的特征树中，右击“材质”，在弹出的菜单中选择“红铜”。

图2-2 材料设置

3．扫描特征—传动带建模

图2-22所示传动带建模流程为：首先生成传动带轮廓草图，然后生成传动带截面草图，最后用扫描特征使断面草图沿传动带轮廓草图扫描成传动带零件。

图2-22 传动带

（1）生成新的零件文档

单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。

（2）生成传动带轮廓草图

选择前视基准面，单击“草图”工具栏中的“草图绘制”按钮后，按照2.2.1草图设计引例的步骤完成传动带轮廓草图绘制，单击工具栏中的“退出草图”。

（3）生成传动带断面草图

1）改视向。如图2-23所示，单击视图工具栏上的“视向选择”并从下拉菜单中选择“轴测图”以显示整个矩形的全图并使其居中于图形区。

图2-23 视向设置

2）绘形状。选择右视基准面，单击“草图”工具栏中的“草图绘制”→“圆”按钮，如图2-24所示。在传动带轮廓草图上方，单击并移动指针，再次单击完成圆的绘制。单击“草图绘制”→“直线”按钮，在绘图区捕捉圆上的两个直径点绘制直径直线。

图2-24 传动带断面形状

3）裁多余。在CommandManager的“草图”工具栏中单击“剪裁实体”按钮，用方式，裁剪掉下部圆弧。

4）定位置。按〈Ctrl〉键，单击传动带断面草图圆心和传动带轮廓草图上方的直线，按图2-25所示，添加“穿透”关系。

图2-25 穿透关系设置

5）标半径。在CommandManager的“草图”工具栏中单击“智能尺寸”按钮，单击圆弧线标注半径为50mm。单击绘图区右上角的按钮，退出草图。

（4）扫传动带

在CommandManager的特征工具栏中单击“扫描”按钮，如图2-26所示，单击传动带截面草图作为扫描轮廓，单击传动带轮廓草图作为扫描路径，单击“确定”按钮。

图2-26 扫描特征设置

（5）添材料

在特征树中右击“材质”，在弹出的菜单中选择“橡胶”。

4．放样特征—扁铲建模

图2-27所示扁铲建模流程为：首先生成5个控制断面的草图，然后用放样特征生成矩形断面的铲面，最后用放样特征生成由矩形断面逐步过渡到圆断面的铲头。

图2-27 扁铲

1）生成新的零件文档单击标准工具栏中的“新建”按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。

（2）绘制95×10矩形草图

选择右视基准面，在CommandManager的“草图”工具栏中单击“草图绘制”按钮后，如图2-28所示，选择“矩形”“中心矩形”捕捉坐标原点，拖动鼠标绘制矩形。单击“智能尺寸”按钮，标注矩形尺寸为95×10mm。单击绘图区右上角的按钮，退出草图。选择“视图”工具栏中的“视向选择”→“轴测图”以显示整个矩形的全图并使其在图形区居中。

图2-28 中心矩形工具选择

（3）绘制135×50矩形草图

1）插基准。选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”命令，如图2-29所示，在打开的特征树中选择“右视基准面”作为第一参考，在“基准面”对话框中将两者距离设为250mm，单击“确定”按钮插入基准面1。

图2-29 插入基准面设置

2）绘形状。选择基准面1，在CommandManager的“草图”工具栏中单击“草图绘制”按钮后，选择“矩形工具”→“中心矩形”，捕捉坐标原点，拖动鼠标绘制矩形。单击“智能尺寸”按钮，标注矩形尺寸为135×50mm。单击绘图区右上角的按钮，退出草图。

（4）绘制φ50的圆草图

1）插基准。选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”命令，在打开的特征树中选择“基准面1”作为第一参考，在“基准面”对话框中将两者距离设为50mm，单击“确定”按钮插入基准面2。

2）绘形状。选择基准面2，在CommandManager的“草图”工具栏中单击“草图绘制”按钮后，单击“圆”按钮，捕捉坐标原点，拖动鼠标绘制圆。单击“智能尺寸”按钮，标注直径为50mm。单击绘图区右上角的按钮，退出草图。

（5）绘制φ90的圆草图

1）插基准。选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”命令，在打开的特征树中选择“基准面2”作为第一参考，在“基准面”对话框中将两者距离设为20mm，单击“确定”按钮插入基准面3。

2）绘形状。选择基准面3，在CommandManager的“草图”工具栏中单击“草图绘制”按钮后，单击“圆”按钮，捕捉坐标原点，拖动鼠标绘制圆。单击“智能尺寸”按钮，标注直径为90mm。单击绘图区右上角的按钮，退出草图。

6）绘制φ80的圆草图

1）插基准。选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”命令，在打开的特征树中选择“基准面3”作为第一参考，在“基准面”对话框中将两者距离设为70mm，单击“确定”按钮插入基准面4。

2）绘形状。选择基准面3，在CommandManager的“草图”工具栏中单击“草图绘制按钮后，单击“圆”按钮，捕捉坐标原点，拖动鼠标绘制圆。单击“智能尺寸”按钮，标注直径为80mm。单击绘图区右上角的按钮，退出草图。完成5个控制断面草图绘制，见图2-30。

图2-30 5个控制断面草图

（7）放样铲面

在CommandManager的“特征”工具栏中单击“放样”按钮，如图2-31所示，单击铲面两个矩形断面草图中对应的定点，选择两者作为放样轮廓，单击“确定”按钮完成铲面放样。

图2-31 铲面放样设置

8）放样铲头

在CommandManager的特征工具栏中单击“放样”按钮，如图2-32所示，在铲面135×50矩形中心附近单击，再依次单击各个圆的圆心，将其选为放样轮廓，单击“确定”按钮完成铲头放样。

图2-32 铲头放样设置

（9）添材料

在特征树中右击“材质”，在弹出的菜单中选择“黄铜”。为了清理图形显示，选择“视图”→“隐藏所用类型”，隐藏基准面和坐标原点等辅助内容。

5．阵列与倒角—法兰盘

图2-33所示法兰盘，参照其加工工艺确定其建模流程为：首先用拉伸凸台特征完成法兰盘下料，然后用拉伸切除命令钻孔，用倒角特征对孔边倒角，最后用圆周阵列特征钻其他孔。

图2-33 法兰盘

1）新建零件

单击标准工具栏上的“新建”按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击零件，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。

（2）下料

选择上视基准面，单击“草图”工具栏中的“草图绘制”→“圆”按钮，单击捕捉坐标原点，移动指针并单击完成圆的绘制。在CommandManager的“草图”工具栏中单击“智能尺寸”按钮，单击圆弧线标注直径为200mm。在CommandManager的特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”按钮，在“拉伸”对话框中设为厚度10mm，单击“确定”按钮创建圆盘。