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solidworks教程资料:
 第1部分曲线设计
  在复杂曲面的产品开发中,经常会用到曲线、曲面造型技术,SolidWorks提供的曲线功能包括投彭曲线、螺旋线、组合曲线、通过参考点的曲线和通过XYZ点的曲线等。曲线可以用来建立实体特征或曲面特征。SolidWorks提供了曲面建模技术,能够完成绝大部分工业产品的曲面造型设计需求,可以生成拉伸曲面、旋转曲面、扫描曲面、放样曲面、平面区域、等距曲面和中间曲面等特征。
 SolidWorks 2014曲线设计
课程讲解
    本部分主要介绍曲线的基本功能,其中曲线部分主要介绍常用的几种曲线的生成方法。
在SolidWorks 2014中,可以使用以下方法来生成三维曲线:投影曲线、组合曲线、螺旋线和
涡状线、分割线、通过模型点的样条曲线、通过XYZ点的曲线等。
 
课时区间,:曲线、曲面概述
    曲线可以用来生成实体模型特征,主要命令有【投影曲线】、【组合曲线】、【螺旋线/涡状线]、I分割线1、111通过参考点的曲线】和I通过XYZ点的曲线】等。曲线的绘制方式有两种:一种方式是直接单击【曲线】工具栏各种曲线图标来绘制各种曲线:另一种方式是通过菜单的方式来绘制,选择【插入】【曲线】命令可以选择绘制曲线的各个命令。
    曲面是一种可用来生成实体特征的几何体.生成曲面的主要命令有【拉伸曲面】、【旋转曲面】、【扫描曲面】、【放样曲面】、【等距曲面】和【延展曲面】等。可以对生成的曲面进行编辑,编辑曲面的主要命令有【缝合曲面】、【延伸曲面】、【剪裁曲面】、【填充曲面】、【移动
/复制缝合曲面】等。
    曲面的绘制方式有两种:一种是单击【曲线】或【曲面】绘图工具栏,如图4-1和图4-2所示,绘制哪种曲面直接单击该图标即可:另一种方式是选择【插入】~【曲面】命令,选择各种曲面绘制的命令,如图4-3和图4-4所示。
 
 
 
图4-1  【曲线】工具栏    图4.2  【曲面】工具栏
   图4-3  【曲线】菜单    图44  【曲面】菜单
 
课时区间2:三维草图
 三维草图的绘制是生成曲线、曲面造型的基础,在学习曲线造型之前,需先掌握三维草
图的绘制方法。三维草图可以作为扫描路径、扫描引线、放样路径或放样的中心线等。在
SolidWorks中可以直接绘制三维草图。
    三维草图与二维草图的不同之处在于以下几个方面。
    ●  在3D中绘制草图时,可以捕捉主要方向(X、Y或Z),并且绘制过程中通过右键选项可以分别应用约束沿X、沿Y和沿Z,这些是对整体体系的约束。
    ●  在基准面上绘制草图时,,可以捕捉到基准面的水平或垂直方向,并且约束将应用于水平和垂直。这些是对基准面、平面等的约束。
    ●  在2D草图中,可绘制一条平行于模型边线的线,并添加几何关系。但是,平行和
    重合指的是投影边线,而不是实际边线,直线的端点与实际模型边线不重合,也不是其平行线。而在3D草图绘制中,没有这种投影。如果用户添加平行关系到红色的3D草图中,则它在3D空间中平行
    1.建立坐标系
    新建或打开一个文件。在绘制三维草图时,首先要建立自定义坐标系,然后才开始草图的绘制。
    建立坐标系,操作步骤如下。
Step 01单击【参考几何体】工具栏中的坐标系.PNG【坐标系】按钮,或选择【插入】 【参考几何体】 【坐标系】命令,会弹出如图4—5所示的【坐标系】特征属性面板
Step 02在【坐标系】属性面板中,单击图标右侧的【原点】显示框,然后在零件或装配体中选择一个点或系统默认的原点,实体的名称就显示在【原点】显示框中。
Step 03在X. Y.Z轴的显示框中选择【X/Y/Z轴参考方向】,然后选定实体作为所选轴的方向,此时所选的项目显示在对应的方框中。
Step 04如果要反转轴的方向,单击【反向】按钮即可
Step 05如果没有选择轴的方向,则系统会使用默认的方向作为坐标轴的方向。
 
图4-5  【坐标系】属性面板
 
Step 06单击确定.PNG【确定】按钮,完成坐标系的建立。
  在设置坐标系时,X轴、Y轴和Z轴的参考方向可以选以下实体。
  ●  顶点、点或中点:轴的参考方向与所选点对齐。
  ●  线性边线或草图直线:轴的参考方向与所选边线或直线甲行。
  ●  非线性边线或草图实体:轴的参考方向与所选实体所选位置对齐。
  ●  轴的参考方向与所选面的垂直方向对齐。
 
  2.绘制步骤
  绘制三维草图的操作步骤如下:
Step 01在开始绘制三维草图之前,打开【标准视图】工具栏,单击等轴测.PNG【等轴测】按钮,如图4-6所示。原因是在此方向中X、Y和Z方向均可见,可以方便生成3D草图。或者单击绘图区域上部【前导视图】.工具栏中视图方向.PNG【视图定向】按钮,在其下拉列表中单击等轴测.PNG【等轴测】按钮,如图4-7所示,亦可将视图的X、Y、Z方向可见。
 
图4-6  【标准视图】工具栏    图4.7  【前导视图】工具栏
 
Step 02单击【草图绘制】工具栏中的3D草图.PNG【3D草图】按钮,进行三维草图的绘制。或者选择一个基准面,然后单击【草图】选项卡中的【3D草图】按钮,或者选择【选择】【插入】【3D草图】命令,添加一个3D草图。
Step 03在使用三维草图绘制工具在基准面上绘图时,系统会提供一个图形化的助手(即空问控标)帮助保持方向。
Step 04在空间绘制直线或样条曲线时,空间控标就会显示出来。使用空间控标也可以沿坐标轴的方向进行绘制,如果要更改空间控标的坐标系,按【Tab】键即可。
Step 05再次单击【草图】绘制工具栏中的三维草图.PNG【三维草图】按钮,即可关闭三维草图,三维草图在特征管理器设计树中以图标图标.PNG·的形式来表示,如图4-8所示。
 
注意所有的2D绘图工具都可以用来生成2D草图,而有些工具只有在3D中可用。
3. 3D点/直线/圆角/样条曲线的绘制
1) 3D点
●  单击【草图】选项卡中的3D草图.PNG【3D草图】按钮,进入3D草图绘制。
●  单击【草图】选项卡中的点.PNG【点】按钮,此时鼠标指针形状变为如图49所示的形状。在【属性管理器】窗口弹出【点】属性面板,如图4-10所示,在【参数】选项
    区中分别设置点的X、Y、Z轴的坐标值。
 

 图4-8特征管理器设计树    图4-9  鼠标指针的形状    图4-10  【点】属性面板

 
●  单击确定.PNG【确定】按钮,绘制完一点后,【点】命令仍保持激活状态,可以继续绘制点。
2)3D直线
●  单击【草图】选项卡中的3D草图.PNG【3D草图】按钮进入3D草图绘制状态。
●  单击【草图】选项卡中的直线.PNG【直线】按钮,在【属性管理器】窗口弹出【插入线条】属性面板,如图4-11所示。在图形区域中单击开始绘制直线,此时出现空间控标,
    以便于在不同的基准面上绘制草图。如果想改变基准面,按【Tab】键变换。
●  拖动鼠标指针直至完成,然后释放鼠标。
3) 3D圆角
●  单击【草图】选项卡中的3D草图.PNG【3D草图】按钮,进入3D草图绘制状态。
●  单击【草图】选项卡中的绘制圆角.PNG【绘制圆角】按钮,在【属性管理器】窗口弹出【绘制圆角】属性面板,如图4-12所示。在【圆角参数】选项区中设置【半径】数值。
●  选择两条相交的线段,即可绘制出圆角。
4)样条曲线
●  单击【草图】选项卡中【3D草图】按钮进入3D草图绘制状态。
●   单击【草图】选项卡中【样条曲线】按钮。
●  在图形区域单击确定第一点,拖动鼠标定义曲线,在【属性管理器】窗口弹出【样
条曲线】属性面板,如图4-13所示。
 
图4-11【插入线条】属性而板  图4-12【绘制圆角】属性面板  图4-13【样条曲线】属性面板
 
● 单击鼠标,都会出现空间控标来帮助在不同的基准面上绘制草图。按【Tab】键改
    变基准面。
●  完成样条曲线的绘制,双击鼠标,单击【确定】按钮。
 
培训师提醒
用户可在3D草图中使用转换实体草图工具。
 
课时区间3:曲线造型
    曲线造型是曲面造型的基础,常用的几种生成曲线的方法有【投影曲线】、【组合曲线】、
【螺旋线/涡状线】、【分割线】、【通过参考点的曲线】和【通过XYZ点的曲线】等。
    在SolidWorks绘制曲线可以通过单击曲线工具栏和菜单两种方式,选择【插入】【曲
线】命令,或在【曲线】工具栏上选择相应的图标,如图4-14和图4-15所示
 
图4-14  【曲线】菜单    图4-15  【曲线】工具栏
1.投影曲线
    将所绘制的曲线投影到曲面上的方式,生成一个三维曲线。SolidWorks有两种方式生成投影曲线:
    ●  在两个相交的基准面上分别绘制草图,利用两个相交基准面上的曲线草图投影到曲面而生成三维曲线(即草图到草图)。
    ●  将草图绘制的曲线投影到模型面上得到三维曲线(即草图到面)o
    (1)将草图曲线投影到模型面(即草图到面)o
    ●  单击【新建】按钮,新建一个文件,在左侧设计树中选择前视基准面作为草图绘制的基准面。
    ●  单击【样条曲线】按钮,绘制样条曲线,如图4-16 (a)所示。
    ●  单击【曲面】工具栏中【曲面-拉伸】按钮,弹出【曲面-拉伸】属性管理器,如图4-18所示,设置好各项参数,单击【确定】按钮,生成拉伸曲面,如图4-16 (b)所示。
    ●  以上视基准面为参考面添加基准面,如图4-16 (c)所示,在基准面上绘制样条曲线,如图4-16 (d)和图4-16 (e)所示,绘制完退出草图绘制状态。
    ●  单击【曲线】工具栏中【投影曲线】按钮,弹出【投影曲线】属性面板,如图 4-19所示。
    ●  勾选【面上草图】复选框,在【要投影的草图】框中,选择在基准面上绘制的样条曲线,在【投影面】框中,选择先前拉伸的曲面。观察投影曲线是否投影到曲
    面上,若没有可勾选【反转投影】复选框使曲线投影到曲面上,如图4-16 (f)所示。
●  单击【确定】按钮,完成投影曲线的操作。
 

图4-16  【草图到面】投影曲线生成
  
(2)利用两个相交的基准面上的曲线生成投影曲线(即草图到草图)。
●  单击【新建】按钮,新建一个文件,选择前视基准面作为草绘基准面。
●  单击【样条曲线】按钮,绘制样条曲线并退出草绘状态。
●  选择上视基准面作为草绘基准面,绘制样条曲线,如图4-20 (a)所示。
●  单击【曲线】工具栏中【投影曲线】按钮,弹出【投影曲线】属性面板,如图4-20 (b)所示。
●  选中【草图上草图】单选按钮,在【要投影的草图】框中.选择先前绘制的两条样条曲线。
●  单击【确定】按钮,生成投影曲线,如图4-20(c)所示
 
图4-17  【基准面】属性面板    图4-18  【曲面-拉伸】属性面板  图4-19  【投影曲线】属性面板
 
 
 
     图4-20  【草图到草图】投影曲线的生成
2.组合曲线
组合曲线就是指将所绘制的曲线、模型边线或者草图几何进行组合,使之成为单一曲线。组合曲线可以作为生成放样特征或扫描的引导曲线或轮廓线。组合曲线的生成操作步骤如下:
 ●  打开一个文件。单击【曲线】工具栏中的【组合曲线】按钮,弹出如图4-2l所示属性面板。
●  在图形区域选择要组合的曲线、直线或模型边线(必须是连续的),如图4-22所示。
●  单击【确定】按钮,完成生成组合曲线的操作,在特征设计树中就会显示组合曲线,如图4-23所示。
 
图4-21  【组合曲线】属性框    图4-22选择组合的线    图4-23特征设计树
 
培训师注意
    注意组合曲线是一条连续的曲线,可以是开环的,也可以是闭环的,但在选择组合曲线的连接实体必须是连续的,中间不能有间隔而选择的顺序没有区别。
 
    3.螺旋线/涡状线
    螺旋线/涡状线通常在零件中生成,用来生成螺纹、弹簧、蚊香片及发条等零部件,可以应用由螺旋线/涡状线工具生成的螺旋或涡状曲线作为路径或引导线。
    用于生成空间的螺旋线或者涡状线的草图必须只包含一个圆,该圆的直径将控制螺旋线的直径和涡状线的起始位置。
    生成一条螺旋线/涡状线,可以采用如下操作步骤。
 Step 01单击【草图】选项卡中【草图绘制】按钮,打开一个草图并绘制一个圆,该圆的直径决定了螺旋线的直径.如图4-24所示。
 Step 02单击【曲线】工具栏中【螺旋线/涡状线】按钮,弹出【螺旋线/涡状线】属性面板,如图4-25所示。其属性面板中各选项的含义如下。
    ①【定义方式】,如图4-25所示。
    ●  螺距和圈数:创建由螺距和圈数所定义的螺旋线,选择该项时,下面的参数相应发生变化。
    ●  高度和圈数:创建由高度和圈数所定义的螺旋线,同样选择该项时,下面参数也会 发生变化。
    ●  高度和螺距:创建由高度和螺距所定义的螺旋线,选择此项时,参数发生相应的改变。
    ● 涡状线:生成一个涡状线。
②在【定义方式】下拉列表框中选择【螺距和圈数】时,如图4-26所示,其各选项参数含义如下(选择其他定义方式时,其基本参数的设置基本相同,不再赘述)。
    当选中【恒定螺距】(在螺旋线中生成恒定螺距)单选按钮时。
    ●  螺距:为每个螺距设定半径更改比率。
    ●  反向:勾选此复选框,螺旋线延伸的方向变为相反方向。
    ●  圈数:设定旋转数。
    ●  起始角度:设定在绘制的圆上在什么位置开始旋转。
    ●  顺时针:设定旋转方向为顺时针。
    ●  逆时针:设定旋转方向为逆时针。
    ●  锥形螺纹线:用于设置生成锥形螺纹线,其设定及效果如图4-27所示。
 
图4-24草绘圆    图4-25  属性面板    图4-26  定义方式图4-27锥形螺纹线
 

 
    当选中【可变螺距】(按设定的参数生成可变的螺距,如图4-28所示)单选按钮时。
    ●  区域参数:设定可变螺距螺旋线生成的圈数、高度、直径及螺距。在设定完最后一行时,会自动增加一行空格。
    ●  起始角度:设定第一圈螺旋线的起始角度。
    ●  顺时针:设定旋转方向为顺时针。
    ●  逆时针:设定旋转方向为逆时针。
    ③当【定义方式】选择【涡状线】时,其各项参数的设置与螺旋线基本一样,如图4-29和图4-30所示。
 
图4-28选中【可变螺距】单选按钮  图4-29选择【涡状线】  图4-30勾选【反向】复选框效果
 
 设置完成后单击【确定】按钮,即完成操作。
    4.分割线
    分割线是通过将实体投影到曲面或平面上生成的。将所选的面分割为多个分离的面,从
而可以选择其中一个分离面进行操作.分割线也可以通过将草图投影到曲面实体而生成。投影的实体可以是草图、曲面、面、基准面、模型实体或者曲面样条曲线。利用分割线可创建拔模特征、棍和面圆角,并可延展曲面来切除模具。创建分割线有下面几种方式。
    ●投影:将一条草图直线投影到一表面上。
    ●侧影轮廓线:在一个圆柱形零件_卜生成一条分割线。
    ●交叉:以交叉实体、曲面、面、基准面或曲面样条曲线分割面.
    生成分割线,其具体操作步骤如下:
Step 01首先选择【插入】 【参考几何体】 【基准面】命令,添加一个新的基准面利用草图绘制工具在此基准面内绘制一条要投影为分割线的线,退出草图绘制状态。
Step 02单击【曲线】工具栏中的只【分割线】按钮,或选择【插入】 【曲线】 【分割线】命令,此时会出现【分割线】属性面板,分割线一共有3种分割类型,现分别介绍如下
   ●轮廓:在圆柱形零件上生成分割线,如图4-31所示.
   ●投影:将草图线投影到表面上生成分割线,如图4-32所示。
   ●交叉点:以交叉实体、曲面、面、基准面或者曲面样条曲线分割面,如图4-33所示。
Step 03若选中【轮廓】单选按钮,其属性面板各选项含义如下
   ●拔模方向:在图形区域或者在【特征管理器设计树】中选择一个通过模型轮廓投影的基准面。
   ●要分割的面:选择一个或者多个要分割的面(注意分割的面必须是曲面,不能是平面)。
   ●反向:设置拔模方向.若勾选此复选框,则以反方向拔模。角度:设置拔模角度,主要用于制造工艺的考虎。
 
图4-31  【轮廓】分割线    图4-32  【投影】分割线    图4-33  【交叉点】分割线
  单击【拔模方向】按钮,在特征管理器中或图形区域内选择一个通过模型轮廓投影的基准面,如图4-34 (a)所示。然后在【要分割的面】下,选择一个或多个要分割的面,注意不能是平面.得到效果如图4-34 (b)和图4-34 (c)所示。

 图4-34  以【轮廓】生成分割线
Step 04若选中【投影】单选按钮,其属性面板如图4-32所示.
●要投影的草图:在图形区域或【特征管理器设计树】中选择草图作为要投影的草图。
●要分割的面:选择要分割的面。
●单向:以单方向进行分割以生成分割线.
●反向:以反向投影生成分割线。
生成【投影】类型的分割线,如图4-35所示.

    图4-35  生成投影分割线
   
    注意,在生成【投影】类型的分割线时,要投影的草图在投影面上的投影必须穿过要投影的面,否则不能生成分割线。
Step 05若选中【交叉点】单选按钮,其属性面板如图4-33所示。
  ●  分割所有:分割线分割所有可以分割的曲面。
  ●  自然:按照曲面的形状进行分割。
  ●  线性:按照线性方向进行分割。
  在【属性管理器】对话框中,单击【分割实体/面/基准面】按钮,在图形区域或【特征管理器设计树】中选择分割实体/面/基准面,单击【要分割的面/实体】按钮,选择要分割的面/实体,单击【确定】按钮,生成分割线。
 
培训师注意
 注意,生成分割线时,如选用【交叉点】类型时,分割实体和目标实体必须有相交处,否则不能生成分割线。
 
5.通过参考点的曲线
Step 01通过参考点的曲线是通过一个或多个平面上的点而生成的曲线,其操作步骤如下:
单击【曲线】工具栏中的【通过参考点的曲线】按钮,或选择【插入】 【曲线】 【通过参考点的曲线】命令,在【属性管理器】窗口弹出【通过参考点的曲线】属性面板,如图4-36所示。
    ●  通过点:选择通过一个或多个平面上的点。
    ● 闭环曲线:勾选此复选框,表示生成的曲线自动闭合,否则没有闭合。
Step 02在图形区域中选择曲线通过的点,如图4-37所示。
Step 03如果想要将曲线封闭,勾选【闭环曲线】复选框。
Step 04单击【确定】按钮,即可生成模型点的曲线,如图4-38所示。
 
图4-36属性面板    图4-37选择参考点    图4-38生成曲线
 
培训师注意
注意,在生成通过参考点的曲线时,选择的点可以是草图中的点,也可以是模型实体中的点。
 
    6.通过XYZ点的曲线
    样条曲线在数学上指的是一条连续、可导而且光滑的曲线。  【通过XYZ点的曲线】就是通过用户定义的点生成样条曲线。在SolidWorks中,用户可以自定义样条曲线通过的点,也可以利用点坐标文件生成样条曲线。
    生成通过XYZ点的曲线,可采用下面的操作:
    Step 01单击【曲线】工具栏中的【通过XYZ点的曲线】按钮,或选择【插入】 【曲线】 【通过XYZ点的曲线】命令。
    Step 02在弹出的如图4-39所示【曲线文件】对话框中,输入自由点空间坐标,同时在图形区域中可以预览生成的样条曲线。单击【确定】按钮,完成操作,如图4-40所示。
    ●  点、X、Y、Z:  【点】的列坐标定义生成曲线的点的顺序;【X】、  【Y】、  【Z】的列坐标对应点的坐标值,双击后即可输入数值。
    ●  浏览:单击该按钮,弹出如图4-41所示【打开】对话框,打开曲线文件,根据曲文件直接生成曲线。
    ●  保存:单击该按钮,弹出如图4-42所示的对话框,选择要保存的位置,然后输入文件名,最后单击【保存】按钮即可完成保存操作。该按钮主要用于将设置好的曲线文件保存下来。
    ●  插入:用于插入新行。如果要在某一行之上插入新行,只要单击该行,然后单击【插入】按钮。要删除某一行坐标,单击该行,然后按Delete键删除即可。
  Step 04在弹出的如图4-39所示【曲线文件】对话框中,单击【浏览】按钮,弹出如图4-41所示的【打开】对话框,选择需要选择的曲线文件,单击【确定】按钮。
 
 图4-40  生成的曲线图4-39  【曲线文件】对话框   图4-41  打开曲线文件    图4-42保存曲线文件
 
注意:
●  当在最后一行的单元格中双击时,系统会自动增加一行。如果要在一行的上面再插入一个新的行,只要在该行单击,然后单击【插入】按钮即可。
 ●  如果对刚刚编辑的曲线不太满意,可以根据需要编辑坐标,直到满意为止。
●  除了在【曲线文件】对话框中输入坐标来定义曲线外,SolidWorks还可以将在文本编辑器、Excel等应用程序中生成的坐标文件(扩展名为.sldxrv或.txt)导入到系统,
从而生成样条曲线。
 
课程任务一曲线造型
  目标   
    完成课堂任务后,读者将熟练掌握通过曲线来进行实体造型的技巧和方法。
  假定背景
    为了巩固前面学习的曲线造型的方法,本次课堂任务将以丝杠设计的案例来学习和巩固
曲线造型。
  任务:丝杠的设计
Step 01打开SolidWorks软件,进入界面以后单击【新建】按钮,单击新建【零件】按钮,新建零件文件。
Step 02草图绘制,选择前视基准面,进入草图绘制界面。在草图上绘制直径为l00mm的圆,如图4-43所示,使用拉伸命令,拉伸深度为250mm,并以前视基准面绘制直径为l00mm的圆以用于在圆柱上产生螺旋线。
Step 03选择【插入】【曲线】【螺旋线】命令,或单击曲线工具栏中【螺旋线/涡状线】,弹出如图4-44所示的属性面板,设置螺距为20mm,圈数为10,起始角度设为0度。形成的螺旋线如图4-45所示。
 
图4-43  拉伸形成的圆柱
 
 Step 04选择上视基准面,绘制直径为12mm的小圆,并添加约束,使小圆的圆心与螺
旋线的起点重合,如图4-46所示。
 
   图444属性面板    图4-45  生成的螺旋线    图446绘制的草图
 
Step 05单击【特征】选项卡中的溘【扫描切除】按钮,轮廓选择R10的小圆,路径选择螺旋线,生成如图4-47所示的丝杠。
 
图4-47  丝杠的生成
 
Step 06选择丝杠的另一端面为基准面,绘制直径为40mm的圆,如图4-48所示。 
 
    图4-48  丝杠端部的生成
Step 07拉伸,深度设置为80mm。
Step 08建立基准面,选择【插入】 【参考几何体】 【基准面】命令,或直接单击【参考几何体】工具栏中的【基准面】按钮,建立基准面,其属性面板如图4-49所示。
 
    图4-49添加基准面
 
Step 09以建立的基准面绘制键槽,标注尺寸,如图4-50所示。
Step 10单击【特征】选项卡中的【拉伸切除】按钮,拉伸深度设置为15mm,观察切除方向是否正确,不正确可单击属性面板中的【反向】按钮。
Step 11单击【确定】按钮,完成丝杠的设计,如图4-51所示。
 
图4-50绘制键槽草图    图4-51  键槽的生成
 
任务总结
成功完成本次任务后,用户将:
●  学会利用【拉伸】命令创建拉伸实体。
●  学会利用曲线造型建立螺旋线。
●  学会建立基准面并绘制键槽。
 



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