汽车活塞建模步骤及参数

活塞及活塞环的建模参数如表4-1 所示。

表4-1　活塞及活塞环的建模参数

活塞建模的操作步骤如下。

(1)双击SolidWorks 图标进入工作界面, 在菜单栏单击“新建”图标或者按<Ctrl+N>键,选择“零件”图标, 再单击“确定”按钮, 进入SolidWorks 零件设计界面。在设计树中选择“前视基准面”选项, 在弹出的对话框中, 单击“正视于”图标, 以前视基准面为参考平面, 然后单击“草图”栏中的“草图绘制”图标, 即可进入草图绘制界面, 如图4-1 所示。

图4-1　进入草图绘制界面

(2)绘制轮廓线。单击“直线”图标, 画出水平中心线和垂直中心线, 然后画出活塞半剖面轮廓线, 如图4-2 所示。单击“智能尺寸”图标, 定义半径为40 mm, 活塞厚度为6 mm,凹坑深为20 mm, 活塞高度为100 mm 等。凹坑的半径为40 mm+6 mm-20 mm=26 mm, 如图4-3 所示。

图4-2　绘制轮廓

图4-3　约束轮廓

(3)单击“点”图标, 选择适当的5 个点, 再单击“智能尺寸”图标, 给5 个点定义尺寸。单击“样条曲线”图标, 画出活塞顶部凹坑剖面的5 个点的连线。单击“显示/删除几何关系”图标中的“下三角”符号, 选择“添加几何关系”选项。在所选实体中选择“样条曲线1”和“直线7”选项, 在添加几何关系栏中选择“相切”, 单击“确定”按钮, 退出草图绘制环境, 至此已经完成活塞轮廓曲线的绘制, 如图4-4 所示。

图4-4　轮廓曲线

(4)用旋转特征生成活塞实体。单击“特征”栏中的“旋转凸台/基体”图标, 弹出“旋转凸台/基体”对话框。在工作区中选择垂直中心线直线1 作为旋转体的旋转轴, 在“方向”选项组中设置旋转类型为“给定深度”, 方向角度为“360.00 度”, 在所选轮廓栏中以草图3 作为轮廓, 如图4-5 所示。预览无误后单击“确定”按钮, 返回主界面, 完成旋转特征生成实体, 旋转体如图4-6 所示。

图4-5　定义旋转体

图4-6　旋转体

旋转的类型及注意事项如下。

旋转特征有3 种形式: 实体、曲面和薄板特征。对于初次生成的旋转实体来说, 截面必须是全封闭的, 而对于曲面和薄板特征来说, 截面可以是开放的。曲面和薄板一般可以互换, 只是壁厚不同。

(5)制作活塞环槽。单击上视图, 选择“正视于”选项, 以上视基准面为参考面。单击“特征”栏中的“参考几何体”图标, 弹出“参考几何体”选项栏, 选择“基准面”选项, 如图4-7 所示。在基准面的属性框中选择“上视基准面”为第一参考面, 设置偏移距离为“100.00 mm”, 基准面属性框如图4-8 所示, 基准面如图4-9 所示。

图4-7　“参考几何体”选项栏

图4-8　基准面属性框

图4-9　基准面

作为三维建模过程中最常见的参考, 基准面的用途如下。

①作为放置特征的平面。

②作为尺寸标注的参考。

③作为视角方向的参考。

④作为定义组件的参考。

⑤放置标签注释。

⑥产生剖视图。

(6)活塞环槽宽5 mm, 深3 mm, 选择基准面1“正视于”选项。单击“草图”栏中的“圆”图标, 以草图的上视图中心作为圆心, 作半径为43 mm 和46 mm 的圆。单击“特征”栏中的“拉伸切除”图标, 弹出“拉伸切除”选项栏, 在方向1 中的终止条件给定深度, 选择Y 轴正方向, 设置给定深度为“5.00 mm”, 如图4-10 所示。在工作区中选择两圆所围成的圆环作为拉伸切除的轮廓, 预览无误后单击“确定”按钮。或者, 直接选择以前视基准面为参考面, 单击“草图绘制”图标, 进入草图绘制环境。绘制活塞槽的轮廓线, 单击“确定”按钮, 退出草图绘制环境。单击“特征”栏中的“旋转切除”图标, 在工作区选择中心线作为旋转轴, 方向1 中设置旋转类型为给定深度, 方向1 角度属性框中设置为“360.00 度”。在工作区中选择活塞槽的轮廓线作为所选轮廓。预览无误后单击“确定”按钮。至此, 完成第一道环槽的绘制。(www.xing528.com)

图4-10　第一道环槽

(7)单击“特征”栏中的“线性阵列”图标, 对活塞环槽进行线性阵列特征设置, 在方向1 栏中选中“面<1>”, 即活塞裙部为阵列方向, 设置间距为“7.00 mm”, 实例数为“3”, 在工作区选中“切除-拉伸1”为特征, 预览无误后单击“确定”按钮。至此, 便完成了对活塞环槽的绘制, 如图4-11 所示。

图4-11　定义线性阵列

(8)选择前视基准面, 弹出前视基准面设置栏, 选择“正视于”选项。打开草图, 在第三道环槽绘制油环槽孔, 槽孔半径为1 mm, 如图4-12 所示。单击“特征”栏中的“拉伸切除”图标, 弹出拉伸切除设置栏, 在设置栏的终止条件中选中“完全贯穿-两者”选项, 选择所要拉伸切除的草图, 预览无误后, 单击“确定”按钮, 如图4-13 所示。再右击“特征”栏中的“线性阵列”图标, 弹出阵列选项栏, 选择圆周阵列, 进入圆周阵列设置环境, 选择第三环槽为阵列轴, 设置角度为“360.00 度”, 设置实例数为“8”, 选择要阵列的特征, 在工作区选择槽孔为阵列对象, 预览无误后单击“确定”按钮, 如图4-14 所示。

图4-12　画槽孔

图4-13　切除拉伸定义

图4-14　圆周阵列定义

阵列操作在零件设计中比较重要, 是一种快速且容易用来复制多个特征的方式, 它能够在很大程度上提高操作者的工作效率。在进行零件设计时, 有时需要产生多个相同或相似的特征, 且特征分布的相对位置具有一定的规律性。例如, 在底座上要产生许多个相同的螺栓孔, 为了减少操作步骤、节约时间、提高效率, 就需要一次性复制这些相同的特征。

阵列是创建一个特征的多个单元, 通过改变或者复制特征的一个或多个参数尺寸的方法得到。在创建阵列时, 通过改变某些指定尺寸, 可创建选定特征的复制特征。除了描述阵列特征放置的阵列尺寸外, 阵列的每个特征都与阵列原特征相同。

线性阵列是以选择的实体特征为样本, 按照指定的方向和距离以线段(线性或圆形边线、平面或圆柱面、线条、轴或基准面)重复应用生成造型。线性阵列有第一和第二两个方向, 可以随意地按照线段轨迹进行阵列。“实例”是包括阵列对象在内的总数量。

圆周阵列将选择对象绕参考元素按圆周排列的方式进行复制和排列。

(9)绘制活塞销座部分。创建基准平面, 选择前视基准面。单击“特征”栏“参考几何体”图标中的“下三角”符号, 选择“基准面”选项, 弹出基准面设置栏。选择“前视基准面”为第一参考平面, 设置偏移距离为“15.00 mm”, 单击“确定”按钮, 如图4-15 所示。单击“草图绘制”图标, 进入草图绘制环境, 右击“直线”图标, 弹出直线选择项, 选择中心线,画出垂直中心线。让垂直中心线左偏移2 mm, 在偏移直线上作一点为圆心, 该点距底面60 mm, 设置半径为11 mm, 单击“确定”按钮, 退出草图绘制环境。单击“特征”栏中的“拉伸切除”图标, 进入切除-拉伸特征设置栏, 在方向1 中选择“完全贯穿”为终止条件。单击所选轮廓设置框, 在工作区选择所画圆为轮廓。预览无误后单击“确定”按钮, 如图4-16 所示。

图4-15　定义基准面

图4-16　定义切除-拉伸

(10)在设计树中右击基准面2, 选择“正视于”选项。单击“草图”栏中的“草图绘制”图标, 进入草图绘制环境, 选择“绘制圆”图标, 并在圆心处画半径为11 mm 和半径为14 mm 的圆, 退出草图绘制环境。单击“特征”栏中的“凸台拉伸”图标, 弹出凸台拉伸特征设置栏, 方向1 的终止条件选择“成形到下一面”, 预览无误后单击“确定”按钮, 如图4-17 所示。单击选中前视基准面, 再单击“特征”栏中的“镜像”图标, 弹出镜像特征设置栏, 选择前视基准面为镜像面(也称为基准面), 单击要镜像的特征, 在工作区选择凸台拉伸为要镜像的特征, 预览无误后单击“确定”按钮, 如图4-18 所示。

图4-17　凸台拉伸

图4-18　镜像

SolidWorks 中拉伸操作的技巧如下。

①绘出草图线, 选择“拉伸凸台”选项, 直接指定拉伸长度即可拉伸出草图形状的实体, 还可选择拔模角度从而拉伸成锥体特征, 或者改变拔模的方向生成反方向的锥体。

②选择方向2 可以生成另一端的特征, 同样可以拉伸成草图形状或者拉伸成锥体。方向1 和方向2 的特征可以相同, 也可以不同。

③选择薄壁特征可以生成套类特征, 可以选择单向、双向、两侧对称三种薄壁方式。选择顶端加盖会产生一个封闭的空心体。选择单向时可直接设置壁厚尺寸。

④采用拉伸切除命令, 可以对原来的实体进行切除, 同样可以选择拔模、薄壁特征,生成不同的特征体。

拉伸是实体建模中使用最多的功能, 我们要了解各个选项的功能, 才能掌握更多的设计技巧。

镜像是实体对象相对于基准平面产生的镜像特征, 使用该放置方法时, 必须指定一个基准平面作为镜像参照。使用此工具将简单零件镜像到较为复杂的零件中可以节省时间。

(11)对裙部进行拔模处理。单击“特征”栏中的“拔模”图标, 进入拔模设置环境。单击中性面设置框, 在工作区中选择活塞裙部顶端表面为中性面, 设置拔模的角度为“2.00 度”。单击拔模面设置框, 在工作区选择活塞裙部外表面为拔模面, 定义拔模方向朝向裙部。预览无误后单击“确定”按钮, 如图4-19 所示。

图4-19　活塞模型

(12)单击“保存”按钮, 完成活塞模型的绘制。