第3章　零件設(shè)計(jì)

3.1　SolidWorks零件設(shè)計(jì)的一般方法

用SolidWorks系統(tǒng)創(chuàng)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(jī)械零件的實(shí)體三維模型的創(chuàng)建方法。這種方法是先創(chuàng)建一個(gè)反映零件主要形狀的基礎(chǔ)特征，然后在這個(gè)基礎(chǔ)特征上創(chuàng)建其他的一些特征，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角和圓角特征等。

2. 由曲面生成零件的實(shí)體三維模型的方法

這種方法是先創(chuàng)建零件的曲面特征，然后把曲面轉(zhuǎn)換成實(shí)體模型。

3. 從裝配體中生成零件的實(shí)體三維模型的方法

這種方法是先創(chuàng)建裝配體，然后在裝配體中創(chuàng)建零件。

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

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體三維模型為例，說明用SolidWorks 2019創(chuàng)建零件三維模型的一般過程，同時(shí)介紹拉伸特征的基本概念及其創(chuàng)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(biāo)準(zhǔn)（S）”工具欄中單擊按鈕），此時(shí)系統(tǒng)彈出“新建SolidWorks文件”對(duì)話框。

選擇文件類型。在對(duì)話框中選擇文件類型為“零件”，然后單擊按鈕。

3.1.2　創(chuàng)建一個(gè)拉伸特征作為零件的基礎(chǔ)特征

基礎(chǔ)特征是一個(gè)零件的主要結(jié)構(gòu)特征，創(chuàng)建什么樣的特征作為零件的基礎(chǔ)特征比較重要，一般由設(shè)計(jì)者根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖和零件的特點(diǎn)靈活掌握。本例中的三維模型的基礎(chǔ)特征是一個(gè)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(chuàng)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(zhǔn)面。

對(duì)草圖基準(zhǔn)面的概念和有關(guān)選項(xiàng)介紹如下：

草圖基準(zhǔn)面是特征橫斷面或軌跡的繪制平面。

選擇的草圖基準(zhǔn)面可以是前視基準(zhǔn)面、上視基準(zhǔn)面和右視基準(zhǔn)面中的一個(gè)，也可以是模型的某個(gè)表面或新創(chuàng)建的基準(zhǔn)面。

完成上步操作后，系統(tǒng)彈出圖3.1.5所示的“拉伸”對(duì)話框（一），在系統(tǒng)的提示下，選取上視基準(zhǔn)面作為草圖基準(zhǔn)面，進(jìn)入草繪環(huán)境。

繪制橫斷面草圖。基礎(chǔ)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(shè)置草圖環(huán)境，調(diào)整草繪區(qū)。

操作提示與注意事項(xiàng)：

◆ 進(jìn)入草繪環(huán)境后，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)調(diào)整草圖視圖方位，此時(shí)應(yīng)單擊“標(biāo)準(zhǔn)視圖（E）”工具欄中的“正視于”按鈕，調(diào)整到正視于草圖的方位（即使草圖基準(zhǔn)面與屏幕平行）。

◆ 除可以移動(dòng)和縮放草繪區(qū)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(zhuǎn)草圖區(qū)，方法是按住鼠標(biāo)的中鍵并移動(dòng)鼠標(biāo)，此時(shí)可看到圖形跟著鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)。

（2）創(chuàng)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(xiàng)：

繪制草圖時(shí)，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(shí)，可直接建立水平約束和垂直約束，詳細(xì)操作可參見第2章中草繪的相關(guān)內(nèi)容。

② 建立幾何約束。建立圖3.1.8所示的相切、水平、豎直、對(duì)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(biāo)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(shè)計(jì)要求的尺寸，如圖3.1.10所示。其操作提示與注意事項(xiàng)如下：

尺寸的修改應(yīng)安排在建立完約束以后進(jìn)行。

注意修改尺寸的順序，先修改對(duì)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(huán)境。

繪制實(shí)體拉伸特征的橫斷面時(shí)，應(yīng)該注意如下要求：

◆ 橫斷面的圖形通常應(yīng)閉合，可以包含一個(gè)或多個(gè)封閉環(huán)，生成特征后，外環(huán)以實(shí)體填充，內(nèi)環(huán)則為孔。

◆ 拉伸特征的橫斷面可以是開放的，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)按照薄壁特征來創(chuàng)建。

◆ 橫斷面通常應(yīng)避免出現(xiàn)圖3.1.12所示的缺口、有線頭、環(huán)與環(huán)相切和環(huán)與環(huán)相連等情況，此時(shí)可能得到非預(yù)期的結(jié)果。

3. 定義拉伸類型

退出草繪環(huán)境后，系統(tǒng)彈出圖3.1.13所示的“凸臺(tái)—拉伸”對(duì)話框（二），在對(duì)話框中不進(jìn)行選項(xiàng)操作，創(chuàng)建系統(tǒng)默認(rèn)的實(shí)體類型。

◆ 在“拉伸”對(duì)話框的區(qū)域中單擊“拔模開/關(guān)”按鈕，可以在創(chuàng)建拉伸特征的同時(shí)對(duì)實(shí)體進(jìn)行拔模操作，拔模方向分為內(nèi)外兩種，由是否選中選項(xiàng)決定，圖3.1.16所示即為拉伸時(shí)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(tǒng)默認(rèn)的深度方向。

定義拉伸深度類型。

在“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框（三）的區(qū)域下拉列表中選擇選項(xiàng)，在區(qū)域下拉列表中選擇選項(xiàng)，如圖3.1.18所示。

對(duì)圖3.1.18所示“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框（三）各選項(xiàng)的說明如下。

◆ 如圖3.1.18所示，“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框的區(qū)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(xiàng)：表示特征從草圖基準(zhǔn)面開始拉伸。

? 選項(xiàng)：若選取此選項(xiàng)，需選擇一個(gè)面作為拉伸起始面。

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

? 選項(xiàng)：若選取此選項(xiàng)，需輸入一個(gè)數(shù)值，此數(shù)值代表的含義是拉伸起始面與草繪基準(zhǔn)面的距離。必須注意的是當(dāng)拉伸為反向時(shí)，可以單擊下拉列表中的按鈕，但不能在文本框中輸入負(fù)值。

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

? 選項(xiàng)：可以創(chuàng)建確定深度尺寸類型的特征，此時(shí)特征將從草圖平面開始，按照所輸入的數(shù)值（即拉伸深度值）向特征創(chuàng)建的方向一側(cè)進(jìn)行拉伸。

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

? 選項(xiàng)：特征在拉伸方向上延伸，直到與指定的平面相交。

? 選項(xiàng)：若選擇此選項(xiàng)，需先選擇一個(gè)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(xiàng)：特征將從拉伸起始面沿拉伸方向延伸，直到與指定的實(shí)體相交。

? 選項(xiàng)：可以創(chuàng)建對(duì)稱類型的特征，此時(shí)特征將在拉伸起始面的兩側(cè)進(jìn)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(shí)，要考慮下列規(guī)則：

? 如果特征要終止于其到達(dá)的第一個(gè)曲面，需選擇選項(xiàng)。

? 如果特征要終止于其到達(dá)的最后曲面，需選擇選項(xiàng)。

? 使用選項(xiàng)時(shí)，可以選擇一個(gè)基準(zhǔn)平面作為終止面。

? 穿過特征可設(shè)置有關(guān)深度參數(shù)，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(tái)特征的拉伸深度選項(xiàng)。

定義拉伸深度值。在“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框區(qū)域的文本框中輸入數(shù)值10.0，并按Enter鍵，完成拉伸深度值的定義。

5. 完成凸臺(tái)特征的定義

特征的所有要素被定義完畢后，單擊對(duì)話框中的 按鈕，預(yù)覽所創(chuàng)建的特征，以檢查各要素的定義是否正確。

預(yù)覽完成后，單擊“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框中的按鈕，完成特征的創(chuàng)建。

3.1.3　創(chuàng)建其他特征

1. 創(chuàng)建第二個(gè)凸臺(tái)拉伸特征

在創(chuàng)建零件的基本特征后，可以增加其他特征。現(xiàn)在要?jiǎng)?chuàng)建圖3.1.20所示的凸臺(tái)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(tǒng)彈出圖3.1.21所示的“拉伸”對(duì)話框（一）。

創(chuàng)建橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準(zhǔn)面。選取圖3.1.22所示的模型表面作為草繪基準(zhǔn)面，進(jìn)入草繪環(huán)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(huán)境。

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

單擊“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框中的按鈕，完成特征的創(chuàng)建。

2. 創(chuàng)建第三個(gè)凸臺(tái)拉伸特征

現(xiàn)在要?jiǎng)?chuàng)建圖3.1.24所示的凸臺(tái)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(tǒng)彈出“拉伸”對(duì)話框。

創(chuàng)建特征的橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準(zhǔn)面。選取前視基準(zhǔn)面作為草圖基準(zhǔn)面。

（2）繪制橫斷面草圖。在草繪環(huán)境中創(chuàng)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(huán)境。

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

單擊“凸臺(tái)-拉伸”對(duì)話框中的按鈕，完成特征的創(chuàng)建。

3. 創(chuàng)建第一個(gè)切除拉伸特征

切除拉伸特征的創(chuàng)建方法與凸臺(tái)拉伸特征基本一致，只不過凸臺(tái)拉伸是增加實(shí)體，而切除拉伸則是減去實(shí)體。

現(xiàn)在要?jiǎng)?chuàng)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(tǒng)彈出“拉伸”對(duì)話框。

創(chuàng)建特征的橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準(zhǔn)面。選取圖3.1.27所示的模型表面1作為草圖基準(zhǔn)面。

（2）繪制橫斷面草圖。在草繪環(huán)境中創(chuàng)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(huán)境，此時(shí)系統(tǒng)彈出圖3.1.29所示的“切除-拉伸”對(duì)話框。

定義拉伸深度。

（1）選取深度方向。采用系統(tǒng)默認(rèn)的深度方向。

（2）選取深度類型。在“切除-拉伸”對(duì)話框區(qū)域的下拉列表中選擇選項(xiàng)。

單擊“切除-拉伸”對(duì)話框中的按鈕，完成特征的創(chuàng)建。

4. 創(chuàng)建第二個(gè)切除拉伸特征

現(xiàn)在要?jiǎng)?chuàng)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(tǒng)彈出“拉伸”對(duì)話框。

創(chuàng)建特征的橫斷面草圖。

（1）選取草圖基準(zhǔn)面。選取圖3.1.31所示的模型表面1作為草圖基準(zhǔn)面。

（2）繪制橫斷面草圖。在草繪環(huán)境中創(chuàng)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(huán)境，此時(shí)系統(tǒng)彈出“切除-拉伸”對(duì)話框。

定義拉伸深度。采用系統(tǒng)默認(rèn)的深度方向，在區(qū)域的下拉列表中選擇選項(xiàng)。

單擊“切除-拉伸”對(duì)話框中的按鈕，完成特征的創(chuàng)建。

保存模型文件。選擇下拉菜單命令，文件名稱為link_base。