2.6 二維草圖設(shè)計(jì)方法與技巧

二維草圖設(shè)計(jì)最重要的就是掌握草圖設(shè)計(jì)方法與技巧,即處理好二維草圖輪廓繪制、幾何約束處理及草圖尺寸標(biāo)注的問(wèn)題。只有理解了二維草圖設(shè)計(jì)方法與技巧,才能夠更高效、更規(guī)范地完成二維草圖繪制,才能提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

2.6.1　二維草圖繪制一般過(guò)程

二維草圖的繪制貫穿整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。為了規(guī)范而高效地繪制草圖,一定要熟悉在SOLIDWORKS中進(jìn)行二維草圖繪制的一般過(guò)程。在SOLIDWORKS二維草圖設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行二維草圖繪制的一般過(guò)程如下。

① 分析草圖。分析草圖的形狀、草圖中的約束關(guān)系以及草圖中的尺寸標(biāo)注。

② 繪制草圖大體輪廓。以最快的速度繪制草圖大體輪廓,不需要繪制過(guò)于細(xì)致。

③ 處理草圖中的幾何約束。先刪除無(wú)用的約束,然后添加有用的約束。

④ 標(biāo)注草圖尺寸。按照設(shè)計(jì)要求或者圖紙中的尺寸標(biāo)注,標(biāo)注草圖中的尺寸。

⑤ 整理草圖。按照機(jī)械制圖的規(guī)范整理草圖中的尺寸標(biāo)注。

2.6.2　分析草圖

在開(kāi)始任何一項(xiàng)工作或項(xiàng)目之前,一定要對(duì)這項(xiàng)工作或項(xiàng)目做一定的分析,而不要急于開(kāi)始工作或項(xiàng)目。這是一個(gè)很好的工作習(xí)慣,待我們將工作或項(xiàng)目分析清楚了再開(kāi)始,定會(huì)達(dá)到事半功倍的效果!

草圖設(shè)計(jì)亦是如此,而且對(duì)草圖的前期分析直接關(guān)系到后面草圖繪制過(guò)程的順利進(jìn)行。對(duì)草圖的分析主要從以下幾個(gè)方面入手。

(1)分析草圖的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

分析草圖的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)草圖做到心中有數(shù),胸有成竹,能夠幫助我們快速得出一個(gè)可行的草圖繪制方案,同時(shí)也能夠幫助我們快速完成草圖大體輪廓的繪制。

(2)分析草圖的形狀輪廓

分析草圖的輪廓形狀時(shí)需要特別注意草圖中的一些典型結(jié)構(gòu)。如圓角,有“直線?圓弧?直線相切”“圓弧?圓弧?圓弧相切”以及“直線?圓弧?圓弧相切”結(jié)構(gòu)等,這些典型的草圖結(jié)構(gòu)都具有獨(dú)特的繪制方法與技巧,靈活運(yùn)用這些方法與技巧,能夠大大提高草圖輪廓繪制效率。

(3)分析草圖中的幾何約束

草圖中的幾何約束就是草圖中各圖元之間的幾何關(guān)系。一般比較常見(jiàn)的幾何關(guān)系有:對(duì)稱、平行、相等、共線、等半徑、相切、豎直和水平等。分析清楚了草圖中的幾何約束關(guān)系才能更快更好地處理草圖中的約束問(wèn)題。

草圖中的幾何約束往往是最難分析也最難把握的。因?yàn)椴輬D中的幾何約束屬于草圖中的一種隱性屬性,不像草圖輪廓和草圖尺寸那么明顯,需要繪制草圖的人自行分析與判斷。一般根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求、草圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及草圖中標(biāo)注的尺寸來(lái)分析草圖中的幾何約束,而且分析的結(jié)果因人而異。將草圖約束到需要的狀態(tài),可能有多種添加約束的方法。

在分析草圖約束時(shí),逐個(gè)分析每個(gè)圖元的約束關(guān)系,當(dāng)然也要注意一些方法和技巧。例如,一般情況下,圓角不用去考慮其約束,因?yàn)閳A角的約束是固定的,就是兩個(gè)相切,除此以外就看圓角半徑值是多少就行了。對(duì)于一般圓弧,主要看三點(diǎn):一是圓弧與圓弧相連接的圖元之間的關(guān)系,一般情況下相切的情況比較多;二是要看圓弧的圓心位置;最后就是圓弧的半徑值。掌握這幾點(diǎn)就很容易分析草圖約束了。

(4)分析草圖中的尺寸

首先,通過(guò)尺寸分析,能夠直觀觀察出草圖整體尺寸大小,便于幫助我們?cè)诶L制輪廓時(shí)確定輪廓比例。其次,看看草圖中哪些地方需要標(biāo)注尺寸,方便我們快速標(biāo)注草圖尺寸?？傊?分析草圖的最終目的就是要對(duì)草圖非常了解,做到胸有成竹,也是為下一步做好鋪墊。

2.6.3　繪制草圖大體輪廓

草圖大體輪廓是指草圖的大概形狀輪廓。開(kāi)始繪制草圖時(shí),往往不需要繪制得很細(xì)致,只需要繪制一個(gè)大概的形狀。因?yàn)樵诋a(chǎn)品最初的設(shè)計(jì)階段,工程師一般是沒(méi)有很精確的形狀及尺寸的,有的只是一個(gè)大概的圖形,甚至一個(gè)大概的“想法”,所以,繪制草圖時(shí)先繪制草圖大體輪廓。

(1)草圖繪制效率

實(shí)際上,做產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其中的70%~80%(甚至更多)的時(shí)間都是在繪制二維草圖。所以,只要二維草圖繪制快,那么產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自然就快。要想提高設(shè)計(jì)效率,就一定要提高草圖繪制速度。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,影響草圖繪制速度最主要的原因就是草圖輪廓的繪制以及草圖約束的處理,其中最能夠有效提高草圖繪制速度的就是草圖輪廓的繪制。所以在繪制草圖輪廓時(shí)一定要快,不要繪制得過(guò)于細(xì)致,因?yàn)椴徽摬輬D輪廓繪制多么細(xì)致,后面的工作還是要一步一步去做的,所以繪制細(xì)致的草圖輪廓就沒(méi)有太大的意義,反而浪費(fèi)了很多時(shí)間。熟練的設(shè)計(jì)人員對(duì)于草圖大體輪廓的繪制通?？刂圃跀?shù)秒以內(nèi)。

(2)繪制草圖基準(zhǔn)及輔助參考線

首先確定草圖的尺寸大小基準(zhǔn)。這一點(diǎn)對(duì)于草圖的繪制非常重要,特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的草圖。繪制草圖輪廓時(shí)不注意尺寸大小,會(huì)對(duì)后面的工作帶來(lái)很大的影響。

快速確定尺寸大小基準(zhǔn)的方法:先在草圖中找一個(gè)比較有代表性的圖元,根據(jù)草圖中標(biāo)注的尺寸(或者估算的尺寸)將其繪制在草圖平面相應(yīng)的位置(相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置),然后以此基準(zhǔn)作為參照繪制草圖的大體輪廓。

繪制草圖基準(zhǔn)參照盡量選擇草圖中的完整圖元,如圓、橢圓、矩形等,并且要注意該基準(zhǔn)參照?qǐng)D元相對(duì)于坐標(biāo)軸的位置關(guān)系,同時(shí)要按照設(shè)計(jì)草圖標(biāo)注基準(zhǔn)參照?qǐng)D元的尺寸。如圖2?174所示的連接片截面草圖,在繪制大體輪廓時(shí)就應(yīng)該選擇草圖中直徑為55的圓為基準(zhǔn)參照?qǐng)D元,如圖2?175所示,然后在該基準(zhǔn)參照?qǐng)D元的基礎(chǔ)上繪制草圖大體輪廓,結(jié)果如圖2?176所示。

　　如果草圖中沒(méi)有合適的較為完整的圖元作為基準(zhǔn)參照?qǐng)D元使用,可以根據(jù)草圖尺寸大小估算一個(gè)草圖圖元作為基準(zhǔn)參考圖元。如圖2?177所示的玩具蓋截面草圖,在繪制大體輪廓時(shí)可以根據(jù)草圖整體寬度為依據(jù)繪制如圖2?178所示的直線(長(zhǎng)度為70)作為基準(zhǔn)參照?qǐng)D元,然后在該基準(zhǔn)參照?qǐng)D元的基礎(chǔ)上繪制草圖大體輪廓,如圖2?179所示。

為了輔助草圖輪廓的繪制或?qū)Σ輬D進(jìn)行特殊尺寸的標(biāo)注,需要在草圖中繪制一些輔助參考線。這個(gè)時(shí)候就需要先繪制這些輔助參考線,在這個(gè)輔助參考線基礎(chǔ)上再去繪制草圖中的其他結(jié)構(gòu),這樣能夠大大提高草圖輪廓的準(zhǔn)確性,也為后續(xù)工作做好鋪墊。

如圖2?180所示的吊擺草圖,草圖中半徑為135的圓弧的主要作用是對(duì)草圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位。像這種對(duì)草圖起定位作用的圖元一般稱為輔助線。在繪制草圖時(shí),應(yīng)該先繪制這些輔助線,如圖2?181所示,將輔助圖元變成構(gòu)造線,如圖2?182所示。

(3)草圖大體輪廓的把握

雖然是草圖的大體輪廓,但是也不能繪制得太“大體”、太“隨意”了,否則會(huì)給后面的操作帶來(lái)不必要的麻煩,也會(huì)嚴(yán)重影響后面草圖的繪制,從而影響草圖繪制效率。在繪制草圖大體輪廓時(shí)一定要注意以下兩點(diǎn):

① 一定要控制草圖輪廓相對(duì)于草圖坐標(biāo)軸或草圖主要參考對(duì)象之間的位置關(guān)系。如圖2?183所示的墊片截面草圖,在繪制該草圖大體輪廓時(shí),要注意草圖輪廓相對(duì)于坐標(biāo)軸的位置關(guān)系。如圖2?184所示的草圖輪廓相對(duì)于水平和豎直坐標(biāo)軸之間的位置關(guān)系偏差太大,對(duì)草圖后期的處理影響很大,而圖2?185所示的位置關(guān)系就比較好。

② 一定要把握好草圖大體輪廓與草圖最終結(jié)構(gòu)的相似性。如圖2?186所示的吊鉤截面草圖,在繪制該草圖大體輪廓時(shí),要注意草圖輪廓的相似性,相似性越高,繪制草圖就會(huì)越順利。所以在繪制圖2?187所示的草圖大體輪廓時(shí)要時(shí)刻注意草圖與設(shè)計(jì)草圖之間的相似性,如果不注意相似性,草圖后期處理會(huì)比較困難,如無(wú)法添加約束、無(wú)法修改標(biāo)注的尺寸等,特別是圓弧結(jié)構(gòu)比較多的草圖。如圖2?188所示的草圖相似性控制不是很好,這樣會(huì)嚴(yán)重影響草圖后期的處理。

(4)對(duì)稱與非對(duì)稱結(jié)構(gòu)草圖的繪制

如果不是對(duì)稱結(jié)構(gòu)的草圖,按照一般的方法來(lái)繪制。如果是對(duì)稱結(jié)構(gòu)的,那么在繪制草圖大體輪廓時(shí)就有兩種方法繪制:一種是使用對(duì)稱方式來(lái)繪制;另一種就是使用一般的方法來(lái)繪制。這一點(diǎn)分析很重要,直接關(guān)系到草圖繪制的總體把握,而且,草圖對(duì)稱與不對(duì)稱這兩種繪制方法存在很大區(qū)別。

需要注意的是,對(duì)于對(duì)稱草圖,不一定非要按照對(duì)稱方式來(lái)繪制。一般對(duì)于復(fù)雜的對(duì)稱草圖,特別是圓弧結(jié)構(gòu)比較多或者對(duì)稱性比較高的草圖最好使用對(duì)稱方式繪制,這樣能夠大大減少草圖繪制工作量,提高草圖繪制速度。如圖2?189所示的墊片截面草圖,草圖結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,而且草圖對(duì)稱性比較好(上下左右分別關(guān)于水平中心線和豎直中心線對(duì)稱),在繪制草圖輪廓時(shí)就應(yīng)該使用對(duì)稱的方式來(lái)繪制,先繪制如圖2?190所示的草圖四分之一,然后對(duì)草圖進(jìn)行鏡向得到完整草圖輪廓,結(jié)果如圖2?191所示。

而對(duì)于一些簡(jiǎn)單的對(duì)稱草圖,一般是直接來(lái)繪制的,然后通過(guò)幾何約束使草圖對(duì)稱。對(duì)簡(jiǎn)單的草圖使用對(duì)稱方式繪制反而使草圖繪制復(fù)雜化。如圖2?192所示的燕尾槽滑蓋截面草圖,屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的草圖,不用使用對(duì)稱方式來(lái)繪制,應(yīng)該直接繪制如圖2?193所示的大體輪廓,然后使用幾何約束使草圖對(duì)稱,結(jié)果如圖2?194所示。

另外,對(duì)于對(duì)稱結(jié)構(gòu)的草圖,有時(shí)根據(jù)草圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),還會(huì)采用局部對(duì)稱的方式來(lái)繪制。在繪制如圖2?195所示的墊片截面草圖輪廓過(guò)程中,可以先繪制如圖2?196所示的局部結(jié)構(gòu),然后對(duì)該局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行鏡向得到如圖2?197所示的整個(gè)草圖輪廓。總之,草圖的繪制一定要活學(xué)活用。

(5)典型草圖結(jié)構(gòu)的繪制

繪制草圖輪廓時(shí)需要特別注意草圖中的一些典型結(jié)構(gòu),如“直線?圓弧?直線相切”“圓弧?圓弧?圓弧相切”以及“直線?圓弧?圓弧相切”等結(jié)構(gòu)。

對(duì)于“直線?圓弧?直線相切”結(jié)構(gòu),如圖2?198所示,一般是直接繪制成折線樣式(圖2?199),最后使用倒圓角命令繪制中間的圓弧結(jié)構(gòu),如圖2?200所示。

“圓弧?圓弧?圓弧相切”(圖2?201)和“直線?圓弧?圓弧相切”(圖2?202)結(jié)構(gòu)也是如此。先繪制兩邊的結(jié)構(gòu),中間部分的圓弧使用倒圓角工具來(lái)繪制,如圖2?203和2?204所示。這樣既省去了繪制圓弧的麻煩,同時(shí)也省去了添加兩個(gè)相切約束的麻煩,提高了繪制效率。

2.6.4　處理草圖中的幾何約束

處理草圖中的幾何約束就是按照設(shè)計(jì)要求或者圖紙要求,根據(jù)之前對(duì)草圖約束的分析,處理草圖中圖元與圖元之間的幾何關(guān)系,主要包括以下兩部分內(nèi)容。

(1)刪除無(wú)用的草圖約束

在快速繪制草圖大體輪廓時(shí),系統(tǒng)難免會(huì)自動(dòng)捕捉一些約束,這些自動(dòng)捕捉的約束有些是有用的約束,有些可能是無(wú)用的。對(duì)于無(wú)用的約束一定要?jiǎng)h除干凈,一個(gè)不能留!因?yàn)檫@些無(wú)用的約束保留在草圖中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)結(jié)果:一個(gè)是將來(lái)有用的約束加不上去;另外一個(gè)是有用的尺寸加不上去。總之,會(huì)使最終的草圖無(wú)法完全約束!

(2)添加正確的幾何約束

無(wú)用的約束處理干凈后,就要根據(jù)之前分析的結(jié)果正確添加有用的幾何約束。這一部分可以說(shuō)是草圖繪制過(guò)程中最靈活、也最難掌控的一個(gè)環(huán)節(jié)。這一部分處理的好壞也直接影響草圖繪制效率的高低,因?yàn)椴輬D中的幾何約束都是各人根據(jù)自己的分析判斷出來(lái)的,同一個(gè)草圖可能有很多種添加約束的方法,完全因人而異。總之,只要將草圖正確約束到我們需要的狀態(tài)就可以。這一部分一定要處理好,否則后期會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)檢查草圖約束的問(wèn)題,從而影響草圖繪制效率。

實(shí)際上,在處理草圖約束時(shí),有時(shí)草圖中的約束實(shí)在是確定不了,這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該暫時(shí)放下,繼續(xù)后面的操作。一定不要添加沒(méi)有把握的約束,一旦這個(gè)約束錯(cuò)誤,對(duì)后面的影響就大了?？傊?對(duì)于沒(méi)有把握的約束要放在草圖的最后去處理。

另外,如果在繪制草圖輪廓時(shí)繪制了參考輔助線,那么草圖中的參考輔助線也要完全約束,否則軟件會(huì)認(rèn)為草圖沒(méi)有完全約束。雖然說(shuō)參考輔助線是否完全約束并不影響草圖結(jié)果,但是會(huì)給審核草圖的人員造成誤解。

2.6.5　標(biāo)注草圖尺寸

草圖繪制的最后是標(biāo)注草圖尺寸,這一步是草圖繪制過(guò)程中最簡(jiǎn)單的一個(gè)步驟,主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求或者圖紙尺寸要求,在相應(yīng)的位置添加尺寸標(biāo)注,尺寸標(biāo)注一般流程如圖2?205所示,下面具體介紹尺寸標(biāo)注流程。

① 首先快速標(biāo)注所有尺寸,而不要急于修改尺寸值,如果標(biāo)注一個(gè),修改一個(gè),這樣效率比較低,而且容易使草圖發(fā)生很大變化,影響草圖進(jìn)一步的繪制。

② 其次一定要判斷完成所有尺寸標(biāo)注后的草圖是否是完全約束的草圖。如果是完全約束草圖就繼續(xù)下一步操作,如果草圖還沒(méi)有完全約束,那么一定不要繼續(xù)下一步的操作,一定要停下來(lái)檢查草圖沒(méi)有完全約束的原因,解決草圖完全約束的問(wèn)題后再繼續(xù)下一步操作。

③ 最后按照設(shè)計(jì)要求或圖紙要求修改草圖中的尺寸。修改草圖尺寸時(shí)一定要注意修改的先后順序,否則會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)其他尺寸的修改。在修改草圖尺寸時(shí),主要要遵循的一個(gè)原則就是避免草圖因?yàn)樾薷某叽缍l(fā)生太大的變化,以至無(wú)法觀察草圖的形狀輪廓。

如圖2?206所示的燕尾槽滑軌截面草圖,在繪制該草圖過(guò)程中,完成尺寸標(biāo)注后如圖2?207所示,如果首先修改草圖中的1335.27尺寸(修改為120),此時(shí)草圖結(jié)構(gòu)變化成如圖2?208所示的結(jié)果,因?yàn)檫@個(gè)修改使草圖變化很大,嚴(yán)重影響對(duì)草圖的后續(xù)操作,所以先修改1335.27尺寸是不對(duì)的。

一般的,如果繪制的草圖整體尺寸都比目標(biāo)草圖尺寸大,這時(shí)應(yīng)該先修改小的尺寸;如果繪制的草圖比目標(biāo)草圖小,就需要先修改大的尺寸,這樣才能保證尺寸的修改不致使草圖形狀輪廓發(fā)生太大的變化。

如圖2?207所示的草圖,現(xiàn)在需要修改草圖中的尺寸至圖2?206所示的結(jié)果,因?yàn)閳D2?207所示草圖中的尺寸比設(shè)計(jì)尺寸都大,就需要先修改草圖中較小的尺寸,所以正確的修改順序是先修改角度尺寸60.68、豎直方向的175.13和347.75,最后修改水平方向的656.63和1335.27,最后修改半徑尺寸2000。

另外,如果在修改尺寸過(guò)程中遇到修改不了的尺寸,可以先放下來(lái)去修改其他能夠修改的尺寸,將這些暫時(shí)不能修改的尺寸放在最后去修改;如果草圖中的尺寸實(shí)在是修改不了,可以采用逐步修改的方法來(lái)修改,逐步將尺寸修改到最終目標(biāo)尺寸。

最后草圖尺寸標(biāo)注完成后,還需要整理草圖中各尺寸的位置。各尺寸要擺放整齊、緊湊,而且各尺寸位置要和圖紙尺寸位置對(duì)應(yīng),這樣有一個(gè)好處就是便于以后對(duì)草圖進(jìn)行檢查與修改,如果不按照?qǐng)D紙位置放置草圖尺寸,那么別人在檢查或者審核時(shí)容易給檢查者造成漏標(biāo)草圖尺寸的錯(cuò)覺(jué)。