分析机械零件三维模型造型过程

对组合体模型进行三维造型设计时，要遵循先分析组合体模型各部分的特征形状，以及由这些特征形状生成各简单形体后再进行布尔运算的先后次序。

机械零件造型设计和一般组合体模型设计的主要区别是：在造型设计过程中需要考虑零件的工艺特征和实用功能，为了有效地形成零件造型经验，将零件分为轴类、盘盖类、箱体类、支架类和常用件等分别加以介绍。

1.3.2.1 轴类零件的造型

轴类零件的基本形状是同轴回转体，如图1-11所示。轴类零件主要在车床上加工。因此，它的轴线呈水平位置。轴类零件主要由同轴回转体和其他结构如孔、槽等（螺纹退刀槽、砂轮越程槽）等组成。根据轴的结构形状，设计轴的基础特征形状如图1-12所示（注意，右端螺纹其空间形状应该是螺旋体，此处是用近似的表达方法，即将锯齿形平面图形旋转所得形体代替螺纹）。将基础特征绕轴线旋转，即可得到轴零件的毛坯，再在毛坯轴上加工其他结构。这一过程在几何造型上可以先造出毛坯轴，再造出键、销钉、螺钉、顶针圆柱等实体，如图1-13所示，最后将毛坯轴与键、销钉、螺钉、顶针圆柱等做差运算，生成图1-11所示的轴。通过选择[1-18]，[1-19]二维码号可以观看。

图1-11 轴零件

图1-12 轴的基础特征形状

图1-13 轴造型的各个部分

1.3.2.2 盘类零件的造型

盘类零件的基本形状是扁平的盘状。这类零件一般有法兰、端盖、阀盖、齿轮等，它们的主要形状大体上是回转体，通常还带有各种形状的凸缘，均布的圆孔和肋等局部结构。图1-14是一个法兰零件。由法兰零件的结构形状可知其基础特征形状如图1-15所示。当基础特征绕轴旋转时，就生成法兰零件的毛坯，再造出螺孔圆柱、密封槽等实体，然后用法兰毛坯减去螺孔圆柱、密封槽实体，就完成了法兰零件的造型，如图1-16所示。通过选择[1-20]，[1-21]二维码号可以观看。

图1-14 法兰零件

图1-15 法兰的基础特征形状

图1-16 法兰造型的各个部分

1.3.2.3 支架类零件的造型

支架类零件结构形状较复杂，常有倾斜、弯曲的结构。图1-17（a）为一支架零件，分析支架结构形状，可知支架的基础特征有上、下两部分，如图1-17（b）（c）所示。根据基础特征分别造出支架的上、下两部分形状，将下部形状与上部大圆柱作并运算后与上部小圆柱作差运算，即得支架零件的毛坯。再做出底部竖板圆孔的柱体和上部圆筒上的圆孔柱体，如图1-18所示。

图1-17 支架零件与其基础特征(www.xing528.com)

图1-18 组成支架的毛坯和细节部分

然后用支架零件毛坯减去这些柱体，最后对支架中间连接板的边缘进行倒圆角加工，即完成支架的造型。通过选择[1-22]二维码号可以观看。

1.3.2.4 箱体类零件造型

箱体类零件主要用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，其结构特点如下：

（1）根据其作用常有内腔、轴承孔、凸台和肋等结构；

（2）为了安装零件后再将箱体安装到机座上，箱体上常有安装底板、安装孔、螺孔和销孔等；

（3）箱壁部分常有安装箱盖、轴承盖等零件的凸台、凹坑、螺孔等结构。

图1-19是蜗轮蜗杆箱体零件，分析该零件的结构形状，蜗轮蜗杆箱由箱体和底座组成，另外再加上两个圆柱形凸台和一个8字形突台。箱体和底座基础特征形状分别见图1-20（a）（b）。应用拉伸造型和差、并运算即可得到对应的形体，如图1-21（a）（b）所示。通过选择[1-23]二维码号可以观看。

图1-19 蜗轮蜗杆箱体零件

图1-20 主体基础特征形状

图1-21 主体形状

从上述内容可知，对各类零件进行三维造型时，要抓住零件的特征形状，因为实体造型是特征形状的集合，用什么特征来构成零件，以及这些特征生成简单形体后进行布尔运算的先后次序都很重要。所以在用特征形状生成零件前，先要构思零件的生成方案，方案构思得好，生成零件既简单又方便，还便于修改。考虑不当生成就复杂，甚至无法生成。构思方案一般以模块化、简单化为原则。构思方案的一般步骤如下：

（1）分析零件，分析零件由哪几部分组成，进一步分析每部分又由哪些几何形体组成。

对某些复杂零件先把它分解成一些简单形体，分别生成各简单形体后，通过移动、旋转等三维操作及布尔运算，将各简单形体合并成一个零件。例如，对复杂的对称零件，只生成一半，镜像生成与它对称的部分，然后将两部分通过布尔运算合并成一个零件。大多数的零件要分析其由哪些几何体组成，然后思考用哪些特征来生成，以及生成特征的次序，构思一个优化的生成方案。

（2）寻找合适的基础特征，作为创建零件时生成的第一个特征，以后生成的特征可以基

础特征展开。选择基础特征有两条原则，即尽可能简单或者它能形成零件具有代表性的特征。选择好基础特征就选好了生成零件的基础。

（3）在基础特征的基础上先粗略地生成零件，即先生成一个零件的毛坯。

（4）最后细致处理零件，相当于在毛坯上做精加工以生成零件的细节，一般打孔、倒圆、倒角在最后做。