學(xué)習(xí)情景4三維零件數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、學(xué)習(xí)情景4 三維零件數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 場(chǎng)景7：特征的編輯與修改拉伸特征旋轉(zhuǎn)特征掃描特征混合特征構(gòu)造特征基準(zhǔn)特征零件創(chuàng)建方式特征編輯場(chǎng)景1場(chǎng)景2場(chǎng)景3場(chǎng)景4場(chǎng)景5場(chǎng)景6場(chǎng)景7認(rèn)知1：特征與參數(shù)化特征造型 Pro/Engineer軟件采用基于特征的參數(shù)化造型技術(shù)。每個(gè)零件均由一個(gè)或多個(gè)特征組成。所謂特征就是具有一定形狀和尺寸的幾何體，它能夠區(qū)別于其它事物存在。如同人主要由頭、手、腳、軀干等幾部分組成，其中手、腳就是其主要的特征。一、 Pro/Engineer軟件的特征構(gòu)成 二、 零件特征造型實(shí)例 場(chǎng)景1：以拉伸方式創(chuàng)建三維零件模型 某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-5所示軸承座，要求建立其三維數(shù)字化模型?！竟こ贪?/p>

2、例一】軸承座的三維數(shù)字化建?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)拉伸特征的創(chuàng)建方式。 整個(gè)軸承座由底座和支撐板構(gòu)成，而底座和支撐板均可通過截面拉伸方式創(chuàng)建而成。其創(chuàng)建過程如表4-1所示?！玖慵煨头治觥勘?-1 軸承座的三維造型過程 1拉伸特征的定義 將二維截面沿指定方向延伸指定距離而形成的一種三維特征。它是創(chuàng)建三維模型的最基本方法。2拉伸特征在零件造型中的作用 拉伸特征主要應(yīng)用于截面相等且拉伸方向與截面垂直的場(chǎng)合?！鞠嚓P(guān)知識(shí)點(diǎn)】圖4-6 拉伸操控板 創(chuàng)建拉伸特征需要確定一些主要參數(shù)，如拉伸方向，拉伸長(zhǎng)度等，這些均通過拉伸操作面板來確定，如圖4-6所示。3拉伸特征的操作面板1拉伸特征創(chuàng)建失敗的原因及處理方法

3、在截面拉伸過程中，當(dāng)出現(xiàn)【不完整截面】對(duì)話框時(shí)，此時(shí)應(yīng)利用系統(tǒng)在截面上的提示點(diǎn)檢查所創(chuàng)建的截面是否存在以下問題：（1）截面不封閉；（2）截面輪廓中存在多余的線條；（3）截面線條相互交叉?！拘〗Y(jié)】2拉伸特征的編輯修改方法 當(dāng)特征創(chuàng)建完成后，用戶可以隨時(shí)對(duì)它進(jìn)行修改，如圖4-25所示。 圖4-25 軸承座底座的編輯修改 創(chuàng)建圖示零件的三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐毩?xí)】 創(chuàng)建圖示零件的三維數(shù)字化模型。【工程案例練習(xí)】場(chǎng)景2：以旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建三維零件定位軸 花瓶某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-32所示定位軸，要求建立其三維數(shù)字化模型 ?！竟こ贪咐慷ㄎ惠S的三維數(shù)字化建模 1.學(xué)習(xí)旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建方式。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

4、從結(jié)構(gòu)上來看，該零件屬于回轉(zhuǎn)類零件，可以看作某截面沿中心軸旋轉(zhuǎn)而成。從造型的角度來看，除了圓頭部分必須采用旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建外，其余部分均可采用創(chuàng)建拉伸特征的方式來構(gòu)造。不過最直接的構(gòu)造方法就是創(chuàng)建一個(gè)二維截面，然后繞一中心軸旋轉(zhuǎn)而成，如表4-3所示。【零件造型分析】表4-3 定位軸的三維造型過程 1旋轉(zhuǎn)特征的定義 旋轉(zhuǎn)特征就是將二維草繪截面繞著一條中心線旋轉(zhuǎn)一定角度而形成的特征。2旋轉(zhuǎn)特征在零件造型中的作用 主要適用于創(chuàng)建回轉(zhuǎn)體實(shí)體。 注：要?jiǎng)?chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征，旋轉(zhuǎn)截面必須包含一條旋轉(zhuǎn)軸，而且截面必須處在旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)?！鞠嚓P(guān)知識(shí)點(diǎn)】3旋轉(zhuǎn)特征的操作面板1旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建失敗的原因及處理方法（1）沒有繪制旋轉(zhuǎn)

5、中心線；（2）截面穿過中心線，即旋轉(zhuǎn)截面位于中心線的兩側(cè)；（3）截面不完整，當(dāng)創(chuàng)建的旋轉(zhuǎn)特征為實(shí)體時(shí)其旋轉(zhuǎn)截面要封閉?！拘〗Y(jié)】【趣味建?！炕ㄆ康娜S數(shù)字化建模。表4-5 花瓶的三維數(shù)字化建模過程創(chuàng)建圖所示軸零件的三維數(shù)字化模型。 【工程案例練習(xí)】場(chǎng)景3：以掃描方式創(chuàng)建三維零件工字鋼茶杯愛心某鋼鐵廠生產(chǎn)如圖所示彎曲工字鋼型材，要求建立其三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐繌澢ぷ咒撔筒娜S建模 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)掃描特征的創(chuàng)建方式。 彎曲工字鋼型材是一種典型的掃描特征實(shí)體。由于其掃描軌跡是彎曲的，無法用前面所講的拉伸和旋轉(zhuǎn)特征來實(shí)現(xiàn)。但由于其掃描截面形狀與尺寸均相同，且始終與軌跡路線相垂直，故可以采

6、用掃描方式來創(chuàng)建，如表4-6所示?！玖慵煨头治觥?掃描特征的定義 掃描特征是草繪截面沿著草繪軌跡掃掠而形成的一種特征。2掃描特征在零件造型中的作用 掃描特征用于創(chuàng)建掃描截面形狀與尺寸均相同，且始終與軌跡路線相垂直的一類零件。【相關(guān)知識(shí)點(diǎn)】某瓷器廠生產(chǎn)如圖4-54所示茶杯，要求建立其三維數(shù)字化模型。 【工程案例四】茶杯的三維數(shù)字化建模 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.鞏固掃描特征的創(chuàng)建方式。 茶杯由杯體和杯柄兩部分組成。杯體屬于回轉(zhuǎn)體類零件，可以通過旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建而成。杯柄由于各截面形狀、尺寸均一樣，可以看著是橢圓截面沿軌跡掃描而成，因此可采用掃描方式來構(gòu)造，如表4-7所示。【茶杯造型分析】表4-8 杯體的三種

7、創(chuàng)建方法比較 “合并終點(diǎn)”與“自由端點(diǎn)”選項(xiàng)的造型區(qū)別： （a）“合并終點(diǎn)”的造型結(jié)果 （b）“自由端點(diǎn)”的造型結(jié)果圖4-60 “合并終點(diǎn)”與“自由端點(diǎn)”選項(xiàng)的造型區(qū)別某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-61所示撥叉零件，要求建立其三維數(shù)字化模型。 【舉一反三】表4-9 撥叉的三維造型過程 試建立圖4-62所示愛心的三維數(shù)字化模型?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.鞏固掃描特征的創(chuàng)建方式。 【趣味建?！繍坌牡娜S數(shù)字化建模表4-10 愛心的三維數(shù)字化建模過程1. 創(chuàng)建圖4-63所示鏈輪的三維數(shù)字化模型 ?！揪C合案例練習(xí)】2. 創(chuàng)建圖4-64所示杯子的三維數(shù)字化模型，其尺寸自定。場(chǎng)景4：以截面混合方式創(chuàng)建三維零件 組合體茶壺五角

8、星某木工機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-65所示組合體模型，要求建立其三維數(shù)字化模型 ?！竟こ贪咐濉拷M合體模型的三維建模 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)混合特征的創(chuàng)建方式。 2.學(xué)習(xí)加強(qiáng)筋特征的創(chuàng)建方式。 該組合體由底板、凸臺(tái)、加強(qiáng)筋三部分組成。底板可采用拉伸方式來創(chuàng)建。凸臺(tái)部分由于上下截面形狀和尺寸均不相同，無法采用前述的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描方式來創(chuàng)建，但可以采用混合特征來生成。加強(qiáng)筋部分可以采用拉伸的方式來創(chuàng)建，也可以直接采用加強(qiáng)筋構(gòu)造特征來創(chuàng)建，本節(jié)采用構(gòu)造加強(qiáng)筋特征來實(shí)現(xiàn)。【零件造型分析】表4-11 組合體的三維數(shù)字化建模過程1混合特征 混合特征是由兩個(gè)或兩個(gè)以上剖面在其邊角處用過渡曲面連接而成的一個(gè)連續(xù)特征。

9、混合特征可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)實(shí)體中出現(xiàn)多個(gè)不同的截面的要求?！鞠嚓P(guān)知識(shí)點(diǎn)】表4-12 混合特征的類型2.加強(qiáng)筋特征 筋特征是在兩個(gè)或兩個(gè)以上的相鄰平面間添加加強(qiáng)筋，該特征是一種特殊的增料特征。根據(jù)相鄰平面的類型不同，生成的筋分為直筋和旋轉(zhuǎn)筋兩種形式。相鄰的兩個(gè)面均為平面時(shí)，生成的筋稱為直筋，即筋的表面是一個(gè)平面；相鄰的兩個(gè)面中有一個(gè)為弧面或圓柱面時(shí)，草繪筋的平面必須通過圓柱面或弧面的中心軸，生成的筋為旋轉(zhuǎn)筋，其表面為圓錐曲面，如表所示。【混合特征理解造型示例】試建立圖4-89所示五角星的三維數(shù)字化模型?！救の督?】愛心的三維數(shù)字化建模【趣味建模2】茶壺的三維數(shù)字化建模試建立圖4-90所示茶壺的三維

10、數(shù)字化模型。表4-16 茶壺的三維數(shù)字化建模過程創(chuàng)建圖4-96所示容器的三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐毩?xí)】場(chǎng)景5：構(gòu)造特征在數(shù)字化建模中的綜合應(yīng)用落料凹模端蓋 支座 戒指某模具制造有限公司生產(chǎn)圖4-97所示落料凹模，試建立其三維數(shù)字化模型 ?！竟こ贪咐柯淞习寄５娜S數(shù)字化建模【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)孔特征的創(chuàng)建方式 該落料凹模的造型較為簡(jiǎn)單，除了兩個(gè)螺紋孔外，其余部分均可采用拉伸方式來創(chuàng)建。本案例的目的在于訓(xùn)練特征孔的創(chuàng)建過程，包括一般孔與螺紋孔。【零件造型分析】表4-17 落料凹模的三維數(shù)字化建模過程【相關(guān)知識(shí)點(diǎn)】1孔特征的操作面板2孔特征的類型簡(jiǎn)單孔：創(chuàng)建一般的直孔。標(biāo)準(zhǔn)孔：創(chuàng)建具有基本形狀

11、的螺紋孔。它是基于相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，可帶有不同的末端形狀、標(biāo)準(zhǔn)沉孔和埋頭孔等。草繪孔：由草繪截面定義的旋轉(zhuǎn)特征，可用旋轉(zhuǎn)去除材料來代替。表4-18 孔特征的主要類型3孔特征的定位方式 線性孔：通過給點(diǎn)兩個(gè)距離尺寸定位。 徑向孔：通過給定極半徑和角度的方式來定位。 直徑孔：與徑向孔類似，只是將半徑改為直徑。 其它（同軸孔）：與某圓柱面或某軸心同軸。表4-19 孔特征的定位方式某機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)圖4-113所示端蓋零件，試建立其三維模型?！竟こ贪咐摺慷松w的三維數(shù)字化建模1.學(xué)習(xí)特征陣列（軸陣列）的創(chuàng)建方式。2.學(xué)習(xí)圓角、倒角特征的創(chuàng)建方式?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】 端蓋零件的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主體部分可以通

12、過拉伸或旋轉(zhuǎn)的方式來創(chuàng)建，三個(gè)孔可以通過創(chuàng)建一個(gè)孔特征，然后使用特征陣列的方式來創(chuàng)建，當(dāng)然也可以通過拉伸去除材料的方式來創(chuàng)建。此外該零件還具有圓角和倒角特征，這些可分別通過創(chuàng)建圓角和倒角特征來實(shí)現(xiàn)。建模主要步驟如表4-20所示。表4-20 端蓋的三維數(shù)字化建模主要步驟【零件造型分析】1特征陣列陣列是指在一次特征操作中生成多個(gè)按規(guī)律排列的副本，相當(dāng)于一次產(chǎn)生多個(gè)復(fù)制特征，設(shè)計(jì)效率非常高。而且在特征陣列中修改原始模型，陣列特征都隨之自動(dòng)更新。特征陣列有多種類型，最常用的有尺寸陣列（相當(dāng)于矩形陣列）、軸陣列（相當(dāng)于環(huán)形陣列）、填充陣列等。表4-21 特征陣列的類型【相關(guān)知識(shí)點(diǎn)】2圓角特征 在零件設(shè)計(jì)

13、過程中，倒圓角有著極其重要的作用，它不僅可以增加造型變化與美化外形，也可以優(yōu)化產(chǎn)品的性能。倒圓角是一種邊處理特征，通過向一條或多條邊、邊鏈或在曲面之間添加半徑形成。3倒角特征 倒角是處理模型周圍棱角的方式之一，與倒圓角功能類似。某機(jī)械制造廠生產(chǎn)如圖4-124所示法蘭盤，試建立其三維數(shù)字化模型。【舉一反三】表4-22 法蘭盤的三維數(shù)字化建模關(guān)鍵步驟某機(jī)械廠生產(chǎn)如圖4-125所示支座零件，試建立其三維數(shù)字化模型?！竟こ贪咐恕恐ё娜S數(shù)字化建模1.學(xué)習(xí)特征尺寸陣列的操作方式。2.學(xué)習(xí)特征鏡像的操作方式。2.學(xué)習(xí)基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸的創(chuàng)建方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】 整個(gè)支座零件由底板、立柱、前凸、筋板四部分組

14、成。底板有個(gè)槽，可以通過拉伸去除材料的方式來創(chuàng)建。底板上的孔可以通過拉伸方式來創(chuàng)建，也可以通過打孔方式來創(chuàng)建?！局ёＰ驮煨头治觥勘?-23 支座的三維數(shù)字化建模過程1特征鏡像 使用鏡像方式復(fù)制特征可以對(duì)模型的一個(gè)或多個(gè)特征進(jìn)行鏡像復(fù)制。該命令常用來建立相互對(duì)稱的特征模型，使用這種方式可以很方便地創(chuàng)建特征，并且創(chuàng)建的對(duì)稱特征約束關(guān)系準(zhǔn)確。2.基準(zhǔn)平面 在新建一個(gè)零件文件時(shí)，如果選擇系統(tǒng)默認(rèn)的模板，則出現(xiàn)三個(gè)相互正交的基準(zhǔn)平面，即TOP、RIGHT、FRONT平面，通常建模時(shí)要以它們作為參照。有時(shí)還需要除默認(rèn)基準(zhǔn)平面以外的其它基準(zhǔn)平面作為參照，此時(shí)就需要新建基準(zhǔn)平面，即作輔助平面。新建基準(zhǔn)平面的

15、名稱由系統(tǒng)自動(dòng)定義為DTM1、DTM2等?；鶞?zhǔn)平面是一個(gè)無限大的面，它以一個(gè)四邊形的形式顯示在畫面上，用戶可以調(diào)整基準(zhǔn)平面的顯示輪廓的高度和寬度。基準(zhǔn)平面有多種作用，可以作為草繪平面進(jìn)行草繪，可以作為放置特征的平面，可以作為尺寸標(biāo)注的參照，可以作為視角方向的參考等?！鞠嚓P(guān)知識(shí)點(diǎn)】表4-24 基準(zhǔn)平面的創(chuàng)建類型3.基準(zhǔn)軸 基準(zhǔn)軸常用作尺寸標(biāo)注的參照、基準(zhǔn)平面的穿過參照、孔特征的中心參照、同軸特征的參照，特征陣列的參照等?；鶞?zhǔn)軸是一個(gè)無限長(zhǎng)的直線，它以一段虛線的形式顯示在畫面上，基準(zhǔn)軸以棕色中心線標(biāo)識(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)給出軸的名稱，如A_1、A_2等。在生成由拉伸產(chǎn)生圓柱特征、旋轉(zhuǎn)特征和孔特征時(shí)，系統(tǒng)會(huì)

16、自動(dòng)產(chǎn)生基準(zhǔn)軸。表4-21 基準(zhǔn)軸的創(chuàng)建類型某機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)如圖4-143所示殼體，試建立其三維數(shù)字化模型?！九e一反三】表4-22 殼體的三維數(shù)字化建模過程某模具制造有限公司生產(chǎn)圖4-144所示戒指零件，試建立其三維數(shù)字化模型。 1.學(xué)習(xí)拔模特征的創(chuàng)建方法。2.學(xué)習(xí)戒指的造型方法?！竟こ贪咐拧拷渲傅娜S數(shù)字化建?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】 戒指零件的造型難點(diǎn)在于其多個(gè)表面都是傾斜的，盡管可以通過拉伸去除材料的方式來創(chuàng)建傾斜表面，但這種方法較為繁瑣，需要多次用到拉伸命令。最好的方式是創(chuàng)建拔模曲面來實(shí)現(xiàn)傾斜表面的創(chuàng)建，其建模思路圖表4-23所示。表4-23 戒指的三維數(shù)字化建模思路【戒指造型分析】1拔模

17、特征注塑件和鑄件往往需要一個(gè)拔模斜面，才能從模具型腔中順利取出，因此在設(shè)計(jì)零件時(shí)需要在零件側(cè)面上添加一定角度的脫模斜度，而這可以用拔模特征來實(shí)現(xiàn)造型。 在Pro/Engineer軟件中建立拔模特征需要確定拔模曲面、拔模樞軸、拔模方向、拔模角度等幾個(gè)參數(shù)。其中拔模曲面是要生成拔模斜度的曲面；拔模樞軸即中間部分尺寸不變的平面或曲線；拔模方向確定拔模曲面的收縮方向；拔模角度用于指定拔模面的斜度值，范圍為-3030。場(chǎng)景6：基準(zhǔn)特征在數(shù)字化建模中的綜合應(yīng)用【基準(zhǔn)特征創(chuàng)建基礎(chǔ)示例】試建立圖4-156所示（a）、（b）兩個(gè)零件的三維數(shù)字化模型。1.學(xué)習(xí)基準(zhǔn)點(diǎn)的創(chuàng)建方法。2.學(xué)習(xí)斜孔的創(chuàng)建方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】

18、 該零件的主要造型難點(diǎn)在于兩個(gè)斜孔的創(chuàng)建?？讋?chuàng)建步驟中一般要先選擇一個(gè)與孔垂直的平面，而這里創(chuàng)建的是斜孔，現(xiàn)有長(zhǎng)方體中沒有哪個(gè)面與斜孔垂直，因此需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)與孔垂直的輔助平面。創(chuàng)建此輔助平面的思路是先創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)，然后創(chuàng)建基準(zhǔn)軸，最后創(chuàng)建與基準(zhǔn)軸垂直的基準(zhǔn)平面?！驹煨头治觥?基準(zhǔn)點(diǎn) 基準(zhǔn)點(diǎn)的用途非常廣泛，即可用于輔助建立其它基準(zhǔn)特征，如基準(zhǔn)軸等，也可輔助定義特征的位置，用作模型計(jì)算和分析的參考點(diǎn)。Pro/Engineer Wildfire提供了四種類型的基準(zhǔn)點(diǎn)。圖4-157 基準(zhǔn)點(diǎn)的四種創(chuàng)建方法 【相關(guān)知識(shí)點(diǎn)】【工程案例十】固定座的三維數(shù)字化建模1學(xué)習(xí)草繪孔的創(chuàng)建方法。2學(xué)習(xí)基準(zhǔn)特征的綜合運(yùn)用方

19、法。3學(xué)習(xí)特征刪除、隱含與恢復(fù)、隱藏與取消隱藏操作方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】 該零件的主要造型難點(diǎn)在于傾斜圓柱與孔的創(chuàng)建，根據(jù)該零件尺寸定位的方式，需要確定拉伸或旋轉(zhuǎn)截面的空間位置，而這需要作一些輔助基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)平面來實(shí)現(xiàn)。為了講解基準(zhǔn)特征在零件造型中的作用，本案例采用創(chuàng)建拉伸特征的方式來創(chuàng)建斜圓柱。除了此方法外，該零件造型有更簡(jiǎn)單的方法，學(xué)員可自行思考。表4-24 固定座的三維數(shù)字化建模過程【固定座造型分析】1特征刪除、隱含與恢復(fù)特征刪除是將已經(jīng)建立的特征從模型樹和繪圖區(qū)中刪除，特征刪除后無法再恢復(fù)。特征隱含是將暫時(shí)用不到的特征隱藏起來，以簡(jiǎn)化零件模型，加快零件的顯示過程，特征隱含后可以通過特征恢復(fù)命令重新顯示出來。2特征隱藏與取消隱藏特征的隱藏和取消隱藏主要是針對(duì)基準(zhǔn)特征的，例如基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸，而對(duì)其它特征無效。3草繪孔的創(chuàng)建 草繪孔特征是通過草繪的孔截