ISO 8000数据质量标准之拉伸特征

拉伸特征是三维设计中最常用的特征之一,所形成的实体一般具有沿轴向垂直于截面的特点,凡是等截面且指定长度的实体一般都可以用拉伸特征来建模。利用拉伸特征可以建立拉伸凸台(加材料)特征和拉伸切除(减材料)特征。

1.拉伸凸台

拉伸凸台特征是将整个草图或草图中的某个轮廓沿一定方向移动一定距离后,该草图扫过的空间区域所形成的特征。只要实体具有相同的横截面,且其“轴线”是直的,如长方体、圆柱体等,基本上都可以使用拉伸特征来建模。

使用SolidWorks软件绘制一个φ50 mm×200 mm的圆柱,可以先利用草图绘制一个φ50 mm的圆,这个圆沿着垂直方向移动200 mm的距离所扫过的空间正好就形成一个圆柱。

(1)使用拉伸凸台特征的基本操作步骤如下。

①编辑草图,如图3-2(a)所示。

②在不退出草图编辑的状态下单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台”按钮,或者选择菜单栏“插入”→“凸台/基体”→“拉伸”命令,进入拉伸凸台特征编辑状态。在属性管理器的“深度”文本框中输入拉伸长度值,如图3-2(b)所示。单击属性管理器的中“确定”按钮,完成拉伸凸台特征的绘制,其效果如图3-2(c)所示。

图3-2　拉伸特征

(2)属性管理器详解。在第1章的介绍中,读者已经接触到了SolidWorks软件的属性管理器,对其有了一个初步的认识。在SolidWorks软件中,所有的特征都是通过属性管理器来显示并操作的,因而掌握属性管理器的基本操作对后续的学习至关重要。

图3-2(b)所示为特征操作非常典型的属性管理器结构,其主要由以下几部分组成。

①最顶端显示的是当前正在建立的特征的名称,最后的“?”按钮为显示帮助按钮。

②第二行显示的是3个按钮,其功能类似于Windows窗口的标题栏。第一个按钮为“确定”按钮,其功能为接受属性管理器中参数的设定,并关闭属性管理器。第二个按钮为“取消”按钮,其功能为不接受修改,直接关闭属性管理器。第三个按钮为“细节预览”按钮,其功能为控制特征的预览选项。单击一次,将出现“细节预览”的相关选项;再次单击该按钮,则关闭“细节预览”的相关选项。

③不同的特征操作,在属性管理器中显示的标签也不同。每个标签的右侧都有“展开标签”按钮,或“收起标签”按钮。当属性管理器中的标签太多时,可以通过“展开标签”按钮和“收起标签”按钮将有用的标签展开,暂时不用的标签收起。在建立特征时,属性管理器会自动将常用的标签展开,将不常用的标签收起,如图3-2(b)所示。另外,某些标签的名称前面带有一个复选框,如图3-3(a)所示。这种标签的特点是该功能可以选择性地开启。在默认情况下,该标签的功能是被禁止的,是无法输出参数或调整的。如要开启本功能,则需勾选复选框,激活状态如图3-3(b)所示。

图3-3　标签

(3)设计案例1。根据图3-4所示的尺寸以及三维模型效果,进行支架建模。

图3-4　支架

建模步骤如下。

①根据图3-4,结合给出的轴测图,分析该模型的形体。该形体可以想象成由三部分组成,即一个主体与两个耳板叠加,如图3-5所示。主体的截面是相同的,都是类似于一个“L”形,两个耳板的截面都相同,都是三角形。

图3-5　支架建模思路

②新建文件。打开SolidWorks软件后,单击快捷工具栏“新建”按钮,在弹出的对话框中双击“零件”按钮,进入零件编辑状态,软件的界面如图3-6所示。

图3-6　新建零件界面

③建立“主体”草图。为了让建模最终形成的零件轴测图与给定的轴测图相同,要特别注意基准面的选取。这里选择“前视基准面”进行草图的绘制。绘制的草图轮廓如图3-7(a)所示。标注尺寸,当草图完全定义后,草图中所有的元素将变成黑色,如图3-7(b)所示。

图3-7　“主体”草图

④拉伸凸台特征。在“特征”工具栏中,单击“拉伸凸台/基体”按钮,或者选择菜单栏“插入”→“凸台/基体”→“拉伸”命令,在软件界面的左侧将显示“拉伸”属性管理器。为了形成主体,根据图3-4所给尺寸,需要将这个草图截面拉伸130 mm,在“方向1”标签中的“深度”文本框中输入“130”后按〈Enter〉键,注意绘图区域的预览,绘图区域中会用透明色展示输入该参数后形体的变化,如图3-8(a)所示。此时,如果单击“确定”按钮,则说明参数输入正确,用透明色填充的区域将直接变成实体,如图3-8(b)所示。

注意:在绘图区域显示预览时,可以使用鼠标拖动预览中的箭头控制拉伸深度,但是此法无法实现精确的控制,建议直接在“深度”文本框中输入深度的数值。

图3-8　“主体”预览及模型

⑤检查结构布局。为了不至于整个零件模型建立完成后才发现方向不对,绘制第一个结构特征时,就需要检查模型的布局是否与要求一致。单击“视图定向”按钮,单击“等轴测”按钮,让“主体”模型呈现等轴测状态显示,检查其摆放位置是否与图3-4一致。如果不一致则尽快修改。

注意:初学者对所建立的模型的方向感不是特别好,建议此步骤一定不要省略,如果发现建模方向错误,一定第一时间修改。当对软件掌握熟练之后,为了提高绘图速度,该步骤可以省略。

⑥建立“耳板”草图。选择“主体”的左侧面作为基准面绘制草图,单击“视图定向”按钮,单击“正视于”按钮,选中的基准面就会正视于我们。绘制草图,同样要求完全定义,即草图中的所有的元素都变成黑色,如图3-9所示。(www.xing528.com)

图3-9　“耳板”草图

⑦拉伸凸台特征。在“特征”工具栏中,单击“拉伸凸台/基体”按钮,从预览中可以看出,默认的拉伸方向并不是我们想要的拉伸方向。单击“方向1”标签中的“反向”按钮,可以看到拉伸方向发生了变化,然后输入拉伸的深度“20”,单击“确定”按钮即可。单边耳板绘制完毕,其效果如图3-10所示。采用同样的方法绘制另外一边的耳板,最终效果如图3-11所示。

图3-10　单边耳板

图3-11　最终效果

⑧保存零件。在使用SolidWorks软件的过程中,需要养成及时保存的习惯。防止因为断电等突发事件造成不必要的损失。

图3-12　草图

技巧:在进行图3-4所示支架建模的过程中,有一些可以提高绘图速度的小技巧。例如,在绘制图3-7所示草图时,仔细观察可以发现,该图形存在对称轴,沿着45°方向对称,因此在绘制草图时,可以只绘制一半,如图3-12所示,之后进行草图镜向操作即可获得图3-7(b)所示草图。熟练掌握这些小技巧之后,有助于学习者建模速度的提升。

2.拉伸切除

与拉伸凸台的作用相反,拉伸切除的作用是将草图截面通过的空间区域内的材料去除。

(1)拉伸切除特征使用的基本步骤与拉伸凸台特征基本相同,这里不再赘述。

(2)设计案例2。根据图3-13所示的尺寸以及三维模型效果,建立底座三维模型。

图3-13　底座

建模步骤如下:

①分析图3-13。该形体可以想象成由一个主体被切掉3个圆柱形成,其形成过程如图3-14所示。

图3-14　底座建模思路

②新建文件。

③未切掉3个圆柱的底座建模的基本步骤为:选择上视基准面绘制长方形草图,对草图拉伸即可完成底板建模。再在长方体的后面绘制长圆形,拉伸即可得到底座基体。

④建立草图1。在立板上绘制草图,绘制一个与圆弧头的圆弧同心的圆,其直径为圆孔的直径φ15 mm,如图3-15所示。

⑤拉伸切除特征。在未退出草图状态,单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,或者选择菜单栏“插入”→“切除”→“拉伸”命令,在软件界面的左侧将会显示“拉伸切除”属性管理器。其参数设置与“拉伸凸台”属性管理器类似,只需要在“方向1”标签中的“深度”文本框中输入“15”后按〈Enter〉键。同样,会在绘图区域中用透明色展示预览。透明色的预览是要切除材料的部分。如果单击“确定”按钮,则说明参数输入正确,用透明色来切除实体,单击“确定”按钮后的效果如图3-16所示。

图3-15　草图1

图3-16　单孔底座

注意:在切除孔类特征时,对于通孔,有时无法计算孔深,或者孔深计算起来比较麻烦,可以至直接将“拉伸切除”属性管理器中的“方向1”标签中的“终止条件”通过下拉菜单调节为“完全贯穿”,如图3-17所示。

图3-17　完全贯穿

图3-18　底板孔

⑥建立草图。选择底板的上表面作为基准面进行草图的绘制并标注尺寸,如图3-18(a)所示。在绘图过程中也可以使用“镜向草图”命令进行圆的绘制以提高绘图速度。

⑦拉伸切除特征。通过拉伸切除特征同时生成底板上的两个φ15 mm的通孔,效果如图3-18(b)所示。