2.2 特征造型

本部分介紹特征創建的流程、特征的類型及其創建方法、特征編輯工具的使用方法等。

2.2.1 特征造型快速入門

1. 引例：法蘭盤建模

圖2-12所示為法蘭盤建模流程，其加工工藝為：首先，用拉伸凸臺特征完成法蘭盤下料；然后，用拉伸切除命令鉆孔，用倒角特征對孔邊倒角；最后，用圓周陣列特征創建其他孔。

（1）建零件

單擊“標準”工具欄上的“新建”按鈕，在“新建SolidWorks文件”對話框中單擊“零件”，然后單擊“確定”按鈕。

（2）下坯料

選擇上視基準面，單擊“草圖”工具欄中的“圓”按鈕，單擊捕捉坐標原點完成圓的繪制。在“草圖”工具欄中單擊“智能尺寸”按鈕，單擊圓弧線標注其直徑為200mm。在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“拉伸凸臺/基體”按鈕，在“拉伸”對話框中設“厚度”為10mm，單擊“確定”按鈕創建圓盤。

（3）打通孔

●繪制定位圓：選擇圓盤上表面，單擊“正視于”按鈕，單擊“草圖”工具欄上的“圓”按鈕，捕捉到原點后單擊，移動指針并單擊即完成圓的繪制，如圖2-13a所示。在“圓”對話框中選擇“作為構造線”復選框。單擊“智能尺寸”按鈕設置直徑為140mm，單擊“確定”按鈕。

●繪制孔截面圓：單擊“草圖”工具欄上的“圓”按鈕，單擊捕捉定位圓線上的定位點，移動指針并單擊即完成圓的繪制。單擊“智能尺寸”按鈕將圓的直徑設置為20mm，單擊“確定”按鈕。

●拉伸切除特征：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“拉伸切除”按鈕，如圖2-13b所示，在“切除-拉伸”對話框中設為“完全貫穿”，單擊“確定”按鈕。

（4）倒角

如圖2-14所示，在CommandManager的“特征”工具欄中選擇“圓角”→“倒角”，單擊選擇孔的圓柱面為倒角對象；在“倒角”對話框中選擇“角度距離”單選按鈕，倒角參數為2×45°，單擊“確定”按鈕。

（5）陣列孔

在CommandManager的“特征”工具欄中選擇“陣列”→“圓周陣列”，選擇圓盤的圓柱面，以其軸線為圓周陣列的軸線，如圖2-15所示。設陣列個數為6，選擇“等間距”復選框，打開特征樹，從中選擇“切除-拉伸”和“倒角”特征，單擊“確定”按鈕，如圖2-16所示。

（6）添材料

在特征樹中，右擊“材質”，在彈出的快捷菜單中選擇“黃銅”。

（7）看多變

如圖2-16所示，在特征樹中右擊“陣列”（圓周），在彈出的快捷菜單中選擇“特征”命令，在“陣列”對話框中修改陣列個數（如3個），觀察零件變化。

對比上述建模方法與直接用一個草圖拉伸建模方法的優缺點，體會草圖盡量簡單的好處。

2. 特征創建步驟

由引例中法蘭盤建模過程，可總結出特征建模的步驟為：先草圖→次附加→再操作。即先建立拉伸等草圖特征，再在其上添加倒角等附加特征，最后對上述特征進行陣列等操作，形成操作特征。

2.2.2 特征基本操作

1. 特征定義

特征是構成零件模型的三維基本單元，它對應于零件上的一個或多個功能，能被固定的方法加工成型。正確創建特征是三維設計的關鍵。

2. 特征類型

零件建模時，常用的特征包括凸臺/切除、圓角/倒角、筋等。具有關聯關系的特征，被參考的特征稱為父特征，參考父特征生成的特征的則稱為子特征。SolidWorks中的常用特征（見表2-4）按其建立特點分為以下4種類型。

1）草圖特征：由草圖經過拉伸、旋轉、切除、掃描、放樣等操作生成的特征。上述特征創建時，在模型上添加材料的稱為“凸臺”，如：引例中法蘭盤的下坯料；在模型上去除材料的稱為“切除”，如：引例中法蘭盤的打通孔。

2）附加特征：對已有特征局部進行附加操作生成的特征，如引例中法蘭盤的倒角。

3）操作特征：是針對基礎特征以及附加特征的整體陣列、復制以及移動等操作獲得的特征，如：引例中法蘭盤的陣列孔角。

4）參考特征：是建立其他特征的基準，也叫定位特征，如：引例中選用的上視基準面。

3. 特征創建步驟

由引例中法蘭盤建模過程，可總結出特征建模的步驟為：先草圖→次附加→再操作。

●先草圖：先創建草圖特征，建模過程為：選草圖→指起點→取路徑→定目標。如法蘭盤中的打通孔，即草圖圓由坯料上表面沿其法線貫穿到坯料底面，如圖2-17a所示。

●次附加：對草圖特征進行附加操作，建模過程為：選位置→定方式→設參數→添附加。如法蘭盤中的倒角，即在孔圓柱面端線上按角度距離方式倒2×45°的角，如圖2-17b所示。

●再操作：對草圖特征和附加特征進行整體操作，建模過程為：選對象→定方式→設參數→加操作。如法蘭盤中的陣孔角，即將通孔和倒角，按照圓周方式陣列6個，如圖2-17c所示。

4. 特征編輯方法

特征樹是指記錄組成零件的所有特征的類型及其相互關系的樹形結構，通過右擊特征樹中的特征名稱，從彈出的快捷菜單中選擇相應命令可對特征進行編輯操作，如圖2-18所示。常用特征編輯方法見表2-5。

2.2.3 SolidWorks特征實踐

1. 拉伸特征——墊片設計

（1）基本流程

墊片是具有一定厚度的中空實體，其建模流程：首先，繪制橫斷面草圖輪廓，并利用拉伸工具生成基本特征；然后，繪制中間孔并利用拉伸切除工具生成孔特征。

（2）操作步驟

1）生成新的零件文檔。

單擊“標準”工具欄上的“新建”按鈕，彈出“新建SolidWorks文件”對話框，單擊“零件”，然后再單擊“確定”按鈕，新零件窗口出現。

2）下料。

●繪制墊片外圓：選擇上視基準面。單擊“草圖”工具欄中的“草圖控制”按鈕后，單擊“圓”按鈕，將指針移到草圖原點，當指針變為時，單擊并移動指針，再次單擊即完成圓的繪制。

●添加尺寸：單擊“智能尺寸”按鈕，選擇圓，移動指針單擊放置該直徑尺寸，將直徑設置為40mm，單擊“確定”按鈕。

●拉伸基體特征：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“拉伸凸臺/基體”，如圖2-19所示，在“拉伸”對話框中設為3mm，單擊“確定”按鈕創建墊片基體。單擊“視圖”工具欄上的“整屏顯示全圖”以顯示整個矩形的全圖并使其居中于圖形區域。

3）沖孔。

●繪制墊片內圓：選擇基體特征的上面。單擊“草圖”工具欄上的“圓”按鈕，指針變為。將指針移到草圖原點，單擊并移動指針，再次單擊即完成圓的繪制；單擊“智能尺寸”按鈕將圓的直徑設置為20mm，單擊“確定”按鈕。

●拉伸切除特征：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“拉伸切除”按鈕，如圖2-20所示，在“切除-拉伸”對話框中設為“完全貫穿”，單擊“確定”按鈕。單擊“視圖”工具欄上的“整屏顯示全圖”以顯示整個矩形的全圖并使其居中于圖形區域。

4）改料厚。

在特征樹中右擊“拉伸1”，在彈出的快捷菜單中選擇“編輯特征”，在“拉伸”對話框中通過改變下料厚度，來對比分析用“完全貫穿”和給定深度為3mm進行沖孔的區別，理解特征之間的關聯關系對設計意圖的影響。

2. 旋轉特征——手柄建模

（1）基本流程

如圖2-21所示，手柄一般由棒料車削加工，參照加工過程其建模流程為：首先用拉伸凸臺工具生成棒料；然后用反側拉伸切除工具生成安裝座；最后用旋轉切除工具生成手把。

（2）操作步驟

1）生成新的零件文檔。

單擊“標準”工具欄上的“新建”按鈕，彈出“新建SolidWorks文件”對話框。單擊“零件”，然后單擊“確定”按鈕，新零件窗口出現。

2）生成棒料。

●繪制棒料圓：選擇右視基準面，單擊“草圖”工具欄中的“草圖繪制”按鈕后，單擊“圓”按鈕，將指針移到草圖原點，當指針變為時，單擊并移動指針，再次單擊即完成圓的繪制。

●標注尺寸：單擊“智能尺寸”，選擇圓，移動指針單擊放置該直徑尺寸，將直徑設置為22，單擊“確定”按鈕。

●拉伸棒料特征：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“拉伸凸臺/基體”，

在“拉伸”對話框中設為116，單擊“確定”按鈕創建棒料基體。

3）車安裝座。

●繪制安裝座圓：選擇棒料特征的右端面，選擇上視基準面，單擊“草圖”工具欄中的“草圖繪制”按鈕后，單擊“圓”按鈕，將指針移到草圖原點，當指針變為時，單擊并移動指針，再次單擊即完成圓的繪制。

●標注尺寸：單擊“智能尺寸”，將圓的直徑設置為12，單擊“確定”按鈕。

●拉伸切除特征：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“拉伸切除”，如圖2-22所示，在“切除-拉伸”對話框中設為20，并選擇“反側切除”復選框，單擊“確定”按鈕。

4）車手把。

●繪制手把草圖：先繪制三條短直線，然后繪制兩條長直線，再依次繪制圓弧R5→圓弧R120→圓弧R15，手把草圖如圖2-23所示。

●旋轉切除特征：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“旋轉切除”，如圖2-24所示，單擊手把草圖左側的短直線作為旋轉軸，單擊“確定”按鈕。

5）添材料。

在如圖2-25所示的特征樹中，右擊“材質”，在彈出的快捷菜單中選擇“紅銅”。

對比上述建模方法與用整個斷面旋轉凸臺建模方法的優缺點，體會草圖盡量簡單的好處。

3. 掃描特征——皮帶建模

（1）基本流程

圖2-26所示皮帶的建模流程為：首先，生成皮帶輪廓草圖；然后，生成皮帶截面草圖；最后，用掃描特征使皮帶截面草圖沿皮帶輪廓草圖掃描生成皮帶零件。

（2）操作步驟

1）生成新的零件文檔。

單擊“標準”工具欄上的“新建”按鈕，彈出“新建SolidWorks文件”對話框。單擊“零件”，然后單擊“確定”按鈕，新零件窗口出現。

2）生成皮帶輪廓草圖。

選擇前視基準面，單擊“草圖”工具欄中的“草圖繪制”按鈕后，按照2.1.1節中草圖設計引例的步驟完成皮帶輪廓草圖的繪制。

3）生成皮帶截面草圖。

●改視向：如圖2-27所示，單擊“視圖”工具欄上的“視向選擇”→“等軸測”按鈕，以顯示整個矩形的全圖并使其居中于圖形區域。

●繪形狀：選擇右視基準面，單擊“草圖”工具欄中的“草圖繪制”按鈕后，單擊“圓”按鈕；如圖2-28所示，在皮帶輪廓草圖上方，單擊并移動指針，再次單擊完成圓的繪制。單擊“草圖”工具欄的“直線”按鈕，在繪圖區捕捉圓上的兩個直徑點繪制直徑直線。

●裁多余：在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“剪裁實體”按鈕，選擇“剪裁到最近端”命令，裁剪掉下部圓弧。

●定位置：按〈Ctrl〉鍵，單擊皮帶截面草圖圓心和皮帶輪廓草圖上方的直線；按圖2-29所示，添加“穿透”關系。

●標半徑：在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“智能尺寸”按鈕，單擊圓弧線標注半徑為50mm。單擊繪圖區右上角的按鈕，退出草圖。

4）掃皮帶。

在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“掃描”按鈕，如圖2-30所示，單擊皮帶截面草圖作為掃描輪廓，單擊皮帶輪廓草圖作為掃描路徑，單擊“確定”按鈕。

5）添材料。

在特征樹中，右擊“材質”，在彈出的快捷菜單中選擇“橡膠”。

4. 放樣特征——扁鏟建模

（1）基本流程

圖2-31所示，扁鏟的建模流程為：首先，生成5個控制截面的草圖；然后，用放樣特征生成矩形斷面的鏟面；最后，用放樣特征生成由矩形斷面逐步過渡到圓截面的鏟頭。

（2）操作步驟

1）生成新的零件文檔。

單擊“標準”工具欄上的“新建”按鈕，彈出“新建SolidWorks文件”對話框。單擊“零件”，然后單擊“確定”按鈕，新零件窗口出現。

2）繪制95mm×10mm矩形草圖。

選擇右視基準面，在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“草圖繪制”按鈕后，如圖2-32所示，選擇“矩形”→“中心矩形”，捕捉坐標原點，拖動鼠標繪制矩形。單擊“智能尺寸”按鈕，標注矩形尺寸為95mm×10mm。單擊繪圖區右上角的“退出草圖”按鈕。單擊“視圖”工具欄上的“視向選擇”→“等軸測”按鈕，以顯示整個矩形的全圖并使其居中于圖形區域。

3）繪制135mm×50mm矩形草圖。

●插基準：選擇“插入”→“參考幾何體”→“基準面”命令，如圖2-33所示，在打開的特征樹中選擇“右視基準面”作為第一參考，在“基準面”對話框中將兩者距離設為250mm，單擊“確定”按鈕插入基準面1。

●繪形狀：選擇基準面1，在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“草圖繪制”按鈕后，單擊“矩形”→“中心矩形”，捕捉坐標原點，拖動鼠標繪制矩形。單擊“智能尺寸”按鈕，標注矩形尺寸為135mm×50mm。單擊繪圖區右上角的“退出草圖”按鈕。

4）繪制圓?50的草圖。

●插基準：選擇“插入”→“參考幾何體”→“基準面”命令，在打開的特征樹中選擇“基準面1”作為第一參考，在“基準面”對話框中將兩者距離設為50mm，單擊“確定”按鈕插入基準面2。

●繪形狀：選擇基準面2，在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“草圖繪制”按鈕后，單擊“圓”按鈕，捕捉坐標原點，拖動鼠標繪制圓。單擊“智能尺寸”按鈕，標注直徑為50mm。單擊繪圖區右上角的“退出草圖”。

5）繪制圓?90的草圖。

●插基準：選擇“插入”→“參考幾何體”→“基準面”命令，在打開的特征樹中選擇“基準面2”作為第一參考，在“基準面”對話框中將兩者距離設為20mm，單擊“確定”按鈕插入基準面3。

●繪形狀：選擇基準面3，在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“草圖繪制”“確定”按鈕后，單擊“圓”按鈕，捕捉坐標原點，拖動鼠標繪制圓。單擊“智能尺寸”按鈕，標注直徑為90mm。單擊繪圖區右上角的“退出草圖”按鈕。

6）繪制圓?80的草圖。

●插基準：選擇“插入”→“參考幾何體”→“基準面”命令，在打開的特征樹中選擇“基準面3”作為第一參考，在“基準面”對話框中將兩者距離設為70mm，單擊“確定”按鈕插入基準面4。

●繪形狀：選擇基準面3，在CommandManager的“草圖”工具欄中單擊“草圖繪制”按鈕后，單擊“圓”按鈕，捕捉坐標原點，拖動鼠標繪制圓。單擊“智能尺寸”按鈕，標注直徑為80mm。單擊繪圖區右上角的“退出草圖”按鈕。完成5個控制截面草圖繪制，如圖2-34所示。

7）扁鏟放樣。

●鏟面放樣：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“放樣”按鈕，如圖2-35所示，單擊鏟面兩個矩形截面草圖中對應的定點，單擊“確定”按鈕完成鏟面放樣。

●鏟頭放樣：在CommandManager的“特征”工具欄中單擊“放樣”按鈕，如圖2-36所示，在鏟面135×50矩形中心附近單擊，再依次單擊各個圓的圓心，將其選為放樣輪廓，單擊“確定”按鈕完成鏟頭放樣。

8）添材料。

在特征樹中，右擊“材質”，在彈出的快捷菜單中選擇“黃銅”。為了清理圖形顯示，選擇“視圖”→“隱藏所用類型”命令，隱藏基準面和坐標原點等輔助內容。

5. 草圖特征造型方法選用技巧——圓柱特征建模對比

三維實體可以用多種特征造型方法實現，按照提高建模效率的目的可歸納出草圖特征的選用順序依次是先拉伸、次旋轉、再掃描、后放樣。具體原因可由表2-6中圓柱造型進行分析和理解。

由表2-6可見，拉伸特征僅有一個草圖圓和一個直徑尺寸，旋轉有一個矩形草圖和兩個線性尺寸，掃描和放養均需要兩個草圖，而且放樣還需要插入參考平面。