第3章　零件設計

3.1　SolidWorks零件設計的一般方法

用SolidWorks系統創建零件模型的方法十分靈活，主要有以下幾種。

1. “積木”式的方法

這是大部分機械零件的實體三維模型的創建方法。這種方法是先創建一個反映零件主要形狀的基礎特征，然后在這個基礎特征上創建其他的一些特征，如拉伸、旋轉、倒角和圓角特征等。

2. 由曲面生成零件的實體三維模型的方法

這種方法是先創建零件的曲面特征，然后把曲面轉換成實體模型。

3. 從裝配體中生成零件的實體三維模型的方法

這種方法是先創建裝配體，然后在裝配體中創建零件。

本章將主要介紹用第一種方法創建零件模型的一般過程，其他的方法將在后面章節中陸續介紹。

下面以一個簡單實體三維模型為例，說明用SolidWorks 2019創建零件三維模型的一般過程，同時介紹拉伸特征的基本概念及其創建方法。三維模型如圖3.1.1所示。

3.1.1　零件文件的新建步驟

操作步驟如下：

選擇下拉菜單命令（或在“標準（S）”工具欄中單擊按鈕），此時系統彈出“新建SolidWorks文件”對話框。

選擇文件類型。在對話框中選擇文件類型為“零件”，然后單擊按鈕。

3.1.2　創建一個拉伸特征作為零件的基礎特征

基礎特征是一個零件的主要結構特征，創建什么樣的特征作為零件的基礎特征比較重要，一般由設計者根據產品的設計意圖和零件的特點靈活掌握。本例中的三維模型的基礎特征是一個圖3.1.2所示的拉伸特征。拉伸特征是最基本且最常用的零件造型特征，它是通過將橫斷面草圖沿著垂直方向拉伸而形成的。

1. 選取拉伸特征命令

選取特征命令一般有如下兩種方法。

方法一：從下拉菜單中獲取特征命令。如圖3.1.3所示，選擇下拉菜單命令。

方法二：從工具欄中獲取特征命令。本例可以直接單擊“特征（F）”工具欄中的命令按鈕。

2. 定義拉伸特征的橫斷面草圖

定義拉伸特征橫斷面草圖的方法有兩種：一是選擇已有草圖作為橫斷面草圖；二是創建新草圖作為橫斷面草圖。本例中，以第二種方法介紹定義拉伸特征的橫斷面草圖，具體定義過程如下。

定義草圖基準面。

對草圖基準面的概念和有關選項介紹如下：

草圖基準面是特征橫斷面或軌跡的繪制平面。

選擇的草圖基準面可以是前視基準面、上視基準面和右視基準面中的一個，也可以是模型的某個表面或新創建的基準面。

完成上步操作后，系統彈出圖3.1.5所示的“拉伸”對話框（一），在系統的提示下，選取上視基準面作為草圖基準面，進入草繪環境。

繪制橫斷面草圖?；A拉伸特征的橫斷面草繪圖形如圖3.1.6所示。繪制特征橫斷面草圖的一般步驟如下。

（1）設置草圖環境，調整草繪區。

操作提示與注意事項：

◆ 進入草繪環境后，系統不會自動調整草圖視圖方位，此時應單擊“標準視圖（E）”工具欄中的“正視于”按鈕，調整到正視于草圖的方位（即使草圖基準面與屏幕平行）。

◆ 除可以移動和縮放草繪區外，如果用戶想在三維空間繪制草圖或希望看到模型橫斷面草圖在三維空間的方位，可以旋轉草圖區，方法是按住鼠標的中鍵并移動鼠標，此時可看到圖形跟著鼠標旋轉。

（2）創建橫斷面草圖。

① 繪制橫斷面草圖的大體輪廓。

操作提示與注意事項：

繪制草圖時，開始沒有必要很精確地繪制橫斷面草圖的幾何形狀、位置和尺寸，只要大概的形狀與圖3.1.7相似就可以。

繪制直線時，可直接建立水平約束和垂直約束，詳細操作可參見第2章中草繪的相關內容。

② 建立幾何約束。建立圖3.1.8所示的相切、水平、豎直、對稱和同心約束。

③ 建立尺寸約束。單擊“草圖”工具欄中的按鈕，標注圖3.1.9所示的尺寸，建立尺寸約束。

④ 修改尺寸。將尺寸修改為設計要求的尺寸，如圖3.1.10所示。其操作提示與注意事項如下：

尺寸的修改應安排在建立完約束以后進行。

注意修改尺寸的順序，先修改對橫斷面外觀影響不大的尺寸。

完成草圖繪制后，選擇下拉菜單命令，退出草繪環境。

繪制實體拉伸特征的橫斷面時，應該注意如下要求：

◆ 橫斷面的圖形通常應閉合，可以包含一個或多個封閉環，生成特征后，外環以實體填充，內環則為孔。

◆ 拉伸特征的橫斷面可以是開放的，此時系統自動按照薄壁特征來創建。

◆ 橫斷面通常應避免出現圖3.1.12所示的缺口、有線頭、環與環相切和環與環相連等情況，此時可能得到非預期的結果。

3. 定義拉伸類型

退出草繪環境后，系統彈出圖3.1.13所示的“凸臺—拉伸”對話框（二），在對話框中不進行選項操作，創建系統默認的實體類型。

◆ 在“拉伸”對話框的區域中單擊“拔模開/關”按鈕，可以在創建拉伸特征的同時對實體進行拔模操作，拔模方向分為內外兩種，由是否選中選項決定，圖3.1.16所示即為拉伸時的拔模操作。

4. 定義拉伸深度屬性

定義拉伸深度方向。采用系統默認的深度方向。

定義拉伸深度類型。

在“凸臺-拉伸”對話框（三）的區域下拉列表中選擇選項，在區域下拉列表中選擇選項，如圖3.1.18所示。

對圖3.1.18所示“凸臺-拉伸”對話框（三）各選項的說明如下。

◆ 如圖3.1.18所示，“凸臺-拉伸”對話框的區域下拉列表中表示的是拉伸深度的起始元素，各元素說明如下。

? 選項：表示特征從草圖基準面開始拉伸。

? 選項：若選取此選項，需選擇一個面作為拉伸起始面。

? 選項：若選取此選項，需選擇一個頂點，頂點所在的面即為拉伸起始面（此面與草圖基準面平行）。

? 選項：若選取此選項，需輸入一個數值，此數值代表的含義是拉伸起始面與草繪基準面的距離。必須注意的是當拉伸為反向時，可以單擊下拉列表中的按鈕，但不能在文本框中輸入負值。

◆ 如圖3.1.18所示，打開“凸臺-拉伸”對話框（三）中區域的下拉列表，特征的各拉伸深度類型選項說明如下。

? 選項：可以創建確定深度尺寸類型的特征，此時特征將從草圖平面開始，按照所輸入的數值（即拉伸深度值）向特征創建的方向一側進行拉伸。

? 選項：特征在拉伸方向上延伸，直至與指定頂點所在的面相交（此面必須與草圖基準面平行）。

? 選項：特征在拉伸方向上延伸，直到與指定的平面相交。

? 選項：若選擇此選項，需先選擇一個面，并輸入指定的距離，特征將從拉伸起始面開始到所選面指定距離處終止。

? 選項：特征將從拉伸起始面沿拉伸方向延伸，直到與指定的實體相交。

? 選項：可以創建對稱類型的特征，此時特征將在拉伸起始面的兩側進行拉伸，輸入的深度值被拉伸起始面平均分割，起始面兩邊的深度值相等。

◆ 選擇拉伸類型時，要考慮下列規則：

? 如果特征要終止于其到達的第一個曲面，需選擇選項。

? 如果特征要終止于其到達的最后曲面，需選擇選項。

? 使用選項時，可以選擇一個基準平面作為終止面。

? 穿過特征可設置有關深度參數，修改偏離終止平面（或曲面）的特征深度。

? 圖3.1.19顯示了凸臺特征的拉伸深度選項。

定義拉伸深度值。在“凸臺-拉伸”對話框區域的文本框中輸入數值10.0，并按Enter鍵，完成拉伸深度值的定義。

5. 完成凸臺特征的定義

特征的所有要素被定義完畢后，單擊對話框中的 按鈕，預覽所創建的特征，以檢查各要素的定義是否正確。

預覽完成后，單擊“凸臺-拉伸”對話框中的按鈕，完成特征的創建。

3.1.3　創建其他特征

1. 創建第二個凸臺拉伸特征

在創建零件的基本特征后，可以增加其他特征?，F在要創建圖3.1.20所示的凸臺拉伸特征，操作步驟如下：

選擇命令。選擇下拉菜單命令（或單擊“特征（F）”工具欄中的命令按鈕），系統彈出圖3.1.21所示的“拉伸”對話框（一）。

創建橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準面。選取圖3.1.22所示的模型表面作為草繪基準面，進入草繪環境。

（2）繪制特征的橫斷面草圖。繪制圖3.1.23所示的橫斷面草圖，完成草圖繪制后，選擇下拉菜單命令，退出草繪環境。

定義拉伸深度屬性。選擇默認的拉伸方向，在區域的下拉列表中選擇選項，在區域的文本框中輸入深度值40.0。

單擊“凸臺-拉伸”對話框中的按鈕，完成特征的創建。

2. 創建第三個凸臺拉伸特征

現在要創建圖3.1.24所示的凸臺拉伸特征，具體操作步驟如下：

選擇命令。選擇下拉菜單命令（或單擊“特征（F）”工具欄中的命令按鈕），系統彈出“拉伸”對話框。

創建特征的橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準面。選取前視基準面作為草圖基準面。

（2）繪制橫斷面草圖。在草繪環境中創建圖3.1.25所示的橫斷面草圖，完成草圖繪制后，選擇下拉菜單命令，退出草繪環境。

定義拉伸深度屬性。選擇默認的拉伸方向，在區域的下拉列表中選擇選項，在區域的文本框中輸入深度值25.0。

單擊“凸臺-拉伸”對話框中的按鈕，完成特征的創建。

3. 創建第一個切除拉伸特征

切除拉伸特征的創建方法與凸臺拉伸特征基本一致，只不過凸臺拉伸是增加實體，而切除拉伸則是減去實體。

現在要創建圖3.1.26所示的切除拉伸特征，具體操作步驟如下：

選擇命令。選擇下拉菜單命令（或單擊“特征（F）”工具欄中的命令按鈕），系統彈出“拉伸”對話框。

創建特征的橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準面。選取圖3.1.27所示的模型表面1作為草圖基準面。

（2）繪制橫斷面草圖。在草繪環境中創建圖3.1.28所示的橫斷面草圖，完成草圖繪制后，選擇下拉菜單命令，退出草繪環境，此時系統彈出圖3.1.29所示的“切除-拉伸”對話框。

定義拉伸深度。

（1）選取深度方向。采用系統默認的深度方向。

（2）選取深度類型。在“切除-拉伸”對話框區域的下拉列表中選擇選項。

單擊“切除-拉伸”對話框中的按鈕，完成特征的創建。

4. 創建第二個切除拉伸特征

現在要創建圖3.1.30所示的切除拉伸特征，具體操作步驟如下：

選擇命令。選擇下拉菜單命令（或單擊“特征（F）”工具欄中的命令按鈕），系統彈出“拉伸”對話框。

創建特征的橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準面。選取圖3.1.31所示的模型表面1作為草圖基準面。

（2）繪制橫斷面草圖。在草繪環境中創建圖3.1.32所示的橫斷面草圖，完成草圖繪制后，選擇下拉菜單命令，退出草繪環境，此時系統彈出“切除-拉伸”對話框。

定義拉伸深度。采用系統默認的深度方向，在區域的下拉列表中選擇選項。

單擊“切除-拉伸”對話框中的按鈕，完成特征的創建。

保存模型文件。選擇下拉菜單命令，文件名稱為link_base。