第3章 基礎(chǔ)特征建模

第3章基礎(chǔ)特征建模主講教師：××××××大學(xué)××學(xué)院3基礎(chǔ)特征建模

Pro/E是以特征為基礎(chǔ)進(jìn)行參數(shù)化造型的軟件。它將一些具有代表性的幾何形體定義為特征，并將其所有尺寸作為可變參數(shù)。特征的本質(zhì)是由二維截面進(jìn)行基本的三維幾何操作，產(chǎn)品的生成過程實質(zhì)上就是多個特征的疊加過程?；A(chǔ)特征是基本的實體及曲面的構(gòu)建方法。在Pro/E中，基礎(chǔ)特征包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、螺旋掃描、掃描混合等造型方法。利用基礎(chǔ)特征進(jìn)行造型，首先要在三維空間中的任何一個平面內(nèi)建立草圖平面，然后在該平面內(nèi)繪制草圖，對繪制好的草圖進(jìn)行特征操作。

3.1拉伸特征建模3.2旋轉(zhuǎn)特征建模3.3掃描特征建模3.4混合特征建模3.5綜合練習(xí)3.6習(xí)題本章節(jié)目錄

拉伸特征的操作步驟如下:1．選擇拉伸類型Pro/E將類似的實體造型和曲面造型命令融合在一起，因此拉伸特征既可以建立拉伸實體，也可以建立拉伸曲面，用戶可以在“拉伸特征”操控面板中選取不同的命令進(jìn)行操作，其中薄壁厚度和薄壁延伸方向在選擇薄壁按鈕后出現(xiàn)。3.1拉伸特征建模2．繪制拉伸截面建議用戶盡量在拉伸模式下進(jìn)行草繪，不建議選擇草繪基準(zhǔn)曲線作為拉伸的草圖。這種方法的缺點是草繪的基準(zhǔn)曲線和拉伸特征之間沒有關(guān)聯(lián)性，針對草繪基準(zhǔn)曲線的修改不會引起拉伸特征的變化。3．設(shè)定拉伸特征高度4．改變拉伸方向3.1拉伸特征建模

3.1.2拉伸特征示例使用拉伸特征，完成如圖3.1所示的10號工字鋼零件模型。具體操作步驟如下。（1）設(shè)置工作目錄，選取“文件”→“設(shè)置工作目錄”選單命令，出現(xiàn)“選取工作目錄”對話框，如圖3.2所示，選取合適的工作目錄以保存文件，然后單擊“確定”按鈕。3.1拉伸特征建模3.1拉伸特征建模

（2）新建零件文件，選取“文件”→“新建”選單命令，出現(xiàn)“新建”對話框，在“類型”框架中選取“零件”單選按鈕，在“子類型”框架中選取“實體”單選按鈕，環(huán)境默認(rèn)的選項就是這兩個選項，在名稱文本框內(nèi)輸入“GZG-001”，取消系統(tǒng)默認(rèn)的“使用缺省模板”復(fù)選框的選擇，如圖3.3所示，單擊“確定”按鈕。（3）在新文件選項列表框中選取“mmns_part_solid”作為模板，如圖3.4所示，單擊“確定”按鈕。3.1拉伸特征建模3.1拉伸特征建模注意：Pro/E缺省的零件模板是inlbs_part_solid（英寸-磅-秒），中國采用公制，因此，在使用時需要把模板設(shè)定為mmns_part_solid（毫米-牛頓-秒）。除了上述的修改方法外，還可以選擇“工具”→“選項”選單命令，在“選項”對話框中輸入“template_solidpart”，單擊“瀏覽”命令按鈕，選擇Pro/E安裝目錄下的templates文件夾中的“mmns_part_solid.part”文件，將其作為缺省模板，最好的方法是配置“C”文件。另外需要注意的是，Pro/E的文件名不支持漢字，也不允許有空格。（4）在零件模式中，單擊“工程特征”工具條中的圖標(biāo)，打開“拉伸特征”操控面板，如圖3.5所示。（5）單擊“放置”按鈕，在彈出的上滑面板中，如圖3.6所示，單擊“定義”按鈕。3.1拉伸特征建模（6）系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，在“模型樹”面板中選取“FRONT”平面作為草繪平面，其他選項采用系統(tǒng)默認(rèn)，如圖3.7所示，然后單擊“確定”按鈕。（7）草繪截面，在草繪環(huán)境中繪制工字鋼的截面圖形，繪制好的截面圖形如圖3.8所示。3.1拉伸特征建模3.1拉伸特征建模注意：草繪過程中，草繪圖形截面必須是閉合面域，初學(xué)者容易忽略圖元連接處的細(xì)節(jié)問題，要注意圖元連接處多余圖元的刪除。（8）單擊“”按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，此時如果信息欄提示“此特征的截面必須閉合”，同時出現(xiàn)“不完整截面”對話框，如圖3.9所示，說明該草繪圖形有誤，用戶需要對草繪圖形做仔細(xì)檢查，比較多的錯誤是有多余圖元出現(xiàn)在不同圖元的連接處，修改完成以后單擊“”按鈕。（9）在“拉伸特征”操控面板中輸入拉伸深度值，本例為300，如圖3.10所示，然后單擊““按鈕，應(yīng)用并保存在工具中所做的所有更改，關(guān)閉工具操控板，即可生成如圖3.11所示的工字鋼零件圖。3.1拉伸特征建模

注意：“拉伸特征”操控面板的選項有拉伸為實體、拉伸為曲面、拉伸方式選項、輸入深度值文本框、反向拉伸、去除材料、加厚草繪、加厚草繪厚度、加厚草繪選項，用戶可根據(jù)具體設(shè)計意圖選擇不同的操作。（10）此時，如果需要修改草繪圖形的參數(shù)，可以在“模型樹”面板中選取“拉伸1”圖標(biāo)節(jié)點下的“”草繪圖標(biāo)，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出式選單中選取“編輯定義”命令，如圖3.11所示，則可進(jìn)入前面的草繪環(huán)境中對草繪圖形進(jìn)行編輯。如果選取編輯選單，此時環(huán)境中顯示三維模式下的尺寸值，這些尺寸值是用于創(chuàng)建驅(qū)動尺寸的注釋元素，也就是Pro/E的三維標(biāo)注。3.1拉伸特征建模

（11）如果需要修改實體模型的參數(shù)，可以在“模型樹”面板中選取“拉伸1”圖標(biāo)“”節(jié)點，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出式選單中選取“編輯定義”命令，如圖3.12所示，則可打開如圖3.10所示的拉伸特征操控面板，對拉伸參數(shù)進(jìn)行編輯。（12）保存文件，將所繪制的實體模型進(jìn)行存盤。3.1拉伸特征建模

3.1.3拉伸特征總結(jié)拉伸特征建模時，三維特征截面繪制要點如下。（1）要注意在新建零件時選取國際單位“毫米?牛頓?秒mmns_part_solid”作為模板。（2）拉伸實體特征的截面必須是封閉的，草繪圖形中不能有多余圖元，去除草繪圖形中多余圖元的技巧要逐步積累。3.1拉伸特征建模

旋轉(zhuǎn)特征是將二維特征截面繞中心軸旋轉(zhuǎn)生成的特征，旋轉(zhuǎn)特征適用于生成回轉(zhuǎn)類實體，如軸類零件實體。旋轉(zhuǎn)特征分為創(chuàng)建增加材料旋轉(zhuǎn)特征與去除材料旋轉(zhuǎn)特征，用戶可根據(jù)需要對這兩種拉伸特征進(jìn)行選擇性使用。調(diào)用旋轉(zhuǎn)特征命令的方法可采用選單命令和圖標(biāo)命令兩種方法。（1）選單命令：執(zhí)行“插入”→“旋轉(zhuǎn)”命令。（2）圖標(biāo)命令：單擊“基礎(chǔ)特征”工具欄中的圖標(biāo)按鈕。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模

3.2.1旋轉(zhuǎn)特征的操作步驟旋轉(zhuǎn)特征的操作步驟與拉伸特征的操作步驟類似，同樣遵循以下步驟。（1）選擇旋轉(zhuǎn)類型。（2）繪制旋轉(zhuǎn)截面。（3）設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度。3.2.2旋轉(zhuǎn)特征示例使用旋轉(zhuǎn)特征，完成圖3.13所示的旋轉(zhuǎn)軸零件模型。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模具體操作步驟如下：（1）設(shè)置工作目錄。（2）新建零件文件“JTZ-002”，取消系統(tǒng)默認(rèn)的“使用缺省模板”復(fù)選框的選擇，單擊“確定”按鈕。（3）在新文件選項列表框中選取“mmns_part_solid”作為模板。（4）在零件模式中，單擊“工程特征”工具條中的“”圖標(biāo)按鈕，打開“旋轉(zhuǎn)特征”操控面板，如圖3.14所示。（5）單擊“放置”按鈕，在彈出的上滑面板中，如圖3.15所示，單擊“定義”按鈕。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模

（6）系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，在“模型樹”面板中選取“FRONT”平面作為草繪平面，其他選項采用系統(tǒng)默認(rèn)。（7）草繪截面，在草繪環(huán)境中繪制階梯軸的截面圖形，繪制好的截面圖形如圖3.16所示。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模（8）繪制好草繪曲線后，選取“創(chuàng)建2點中心線”命令，在階梯軸截面草繪圖形下部的直線的兩端繪制一條中心線。（9）單擊“”按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，此時在“繪圖區(qū)”中顯示默認(rèn)360°的旋轉(zhuǎn)結(jié)果，如圖3.17所示。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模

（10）在“旋轉(zhuǎn)特征”操控面板中輸入旋轉(zhuǎn)角度值，本例為360，如圖3.18所示，然后單擊“對號”按鈕，系統(tǒng)應(yīng)用并保存在工具中所做的所有更改，然后自動關(guān)閉工具操控板。注意：“旋轉(zhuǎn)特征”操控面板選項與“拉伸特征”操控面板選項基本一致，主要區(qū)別是在“旋轉(zhuǎn)特征”操控面板選項中多了一個設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸選項。（11）此時繪圖區(qū)中顯示如圖3.19所示階梯軸旋轉(zhuǎn)結(jié)果。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模（12）創(chuàng)建基準(zhǔn)平面，階梯軸創(chuàng)建好以后，下一步進(jìn)行鍵槽的創(chuàng)建。此時需要新建一個基準(zhǔn)平面以繪制鍵槽截面，單擊基準(zhǔn)平面工具“”按鈕，打開“基準(zhǔn)平面”對話框，如圖3.20所示。（13）在模型樹中選取“TOP”平面作為參照平面，在平移文本框中輸入“7”，如圖3.21所示，單擊“確定”按鈕，此時模型樹中就生成了剛添加的基準(zhǔn)平面。注意：設(shè)置參照平面時，參照平面的選項有穿過、偏移、平行、法向4種，用戶可根據(jù)不同需要進(jìn)行設(shè)置。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模（14）單擊“工程特征”工具條中的“”圖標(biāo)按鈕，打開“拉伸特征”操控面板，單擊“放置”按鈕，在彈出的上滑面板中，單擊“定義”按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，在“模型樹”面板中選取平面作為草繪平面，其他選項采用系統(tǒng)默認(rèn)，然后單擊“確定”按鈕，繪制如圖3.22所示的鍵槽截面草繪圖形。（15）單擊繼續(xù)當(dāng)前部分按鈕，此時打開“拉伸特征”操控面板，如圖3.23所示，單擊面板上的反向“”與去除材料“”按鈕。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模（16）然后單擊系統(tǒng)應(yīng)用并保存按鈕，保存在工具中所做的所有更改，然后自動關(guān)閉工具操控板，則生成如圖3.13所示的階梯軸模型。（17）保存文件，將所繪制的實體模型進(jìn)行存盤。3.2.3旋轉(zhuǎn)特征總結(jié)旋轉(zhuǎn)特征建模時，三維特征截面繪制要點如下：（1）旋轉(zhuǎn)實體特征的截面必須是封閉的，旋轉(zhuǎn)曲面特征的截面可以是不封閉的。（2）二維特征截面必須在中心線的一側(cè)，否則不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。（3）如果二維特征截面中包含多條中心線，則系統(tǒng)以第一條中心線為旋轉(zhuǎn)軸。3.2旋轉(zhuǎn)特征建模

掃描特征是將一個二維特征截面沿指定的軌跡曲線進(jìn)行掃描而生成的特征，可以掃描出實體或者曲面。調(diào)用掃描特征命令的方法可采用選單命令和圖標(biāo)命令兩種方法。（1）菜單命令：執(zhí)行“插入”→“掃描”命令。（2）圖標(biāo)命令：單擊“基礎(chǔ)特征”工具欄中的圖標(biāo)按鈕。3.3掃描特征建模

3.3.1掃描特征的操作步驟掃描特征的操作步驟如下：1．確定掃描特征的類型掃描特征包括可變剖面和恒定剖面兩大類，恒定剖面掃描在沿著軌跡曲線掃描時草圖截面保持不變。2．設(shè)定掃描軌跡3．繪制草圖截面在繪制草圖截面的過程中，要設(shè)定草圖與掃描軌跡之間的約束關(guān)系，從而實現(xiàn)掃描軌跡對草圖截面的控制。4．設(shè)置掃描選項設(shè)定切除或者薄壁選項。3.3掃描特征建模

3.3.2掃描特征示例使用掃描特征，完成圖3.24所示的導(dǎo)軌零件模型。

具體操作步驟如下：（1）在零件模式中，單擊下拉菜單“插入”→“掃描”→“伸出項”，系統(tǒng)彈出如圖3.25所示“伸出項”對話框和瀑布式“菜單管理器”選單。3.3掃描特征建模（2）在“菜單管理器”選單中單擊草繪軌跡，系統(tǒng)打開設(shè)置草繪平面對話框，如圖3.26所示，系統(tǒng)要求設(shè)置一個平面作為草繪平面，選擇“TOP”平面作為草繪平面。（3）系統(tǒng)打開設(shè)置草繪平面“方向”對話框，如圖3.27所示，單擊“正向”，打開草繪視圖對話框，選擇“缺省”。3.3掃描特征建模3.3掃描特征建模（4）在TOP平面上草繪掃描軌跡，如圖3.28所示。（5）單擊“”按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，如果用戶繪制的掃描軌跡為封閉曲線，系統(tǒng)自動打開“屬性”對話框，否則直接進(jìn)入截面草繪平面，“屬性”對話框如圖3.29所示，本例選擇“無內(nèi)部因素”。.3.3掃描特征建模注意：在圖3.29所示屬性選單中，若選擇增加內(nèi)部因素，則掃描出的模型中間部分也是實體。（6）系統(tǒng)進(jìn)入草繪環(huán)境，繪制如圖3.30所示的掃描截面。（7）單擊繼續(xù)當(dāng)前部分按鈕，在“伸出項”對話框中單擊“預(yù)覽”按鈕，如圖3.31所示，觀察繪圖區(qū)中的圖形是否形成。3.3掃描特征建模（8）單擊“確定”按鈕，則生成如圖3.24所示導(dǎo)軌零件圖形。（9）修改模型，在繪制好模型以后，如果需要修改模型，可在模型樹中選中節(jié)點，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出式選單中選取編輯定義，系統(tǒng)彈出如圖3.31所示掃描伸出項對話框，選中掃描伸出項對話框中要修改的項目，單擊定義，則可對對應(yīng)的項目進(jìn)行修改。（10）保存文件，將所繪制的實體模型進(jìn)行存盤。3.3.3掃描特征總結(jié)掃描特征建模時，三維特征截面繪制要點如下：（1）軌跡線不能自相交。（2）相對于掃描截面的大小，掃描軌跡線中的弧或樣條曲線的半徑不能太小，否則會造成掃描失敗。3.3掃描特征建模

掃描特征是單一草圖截面沿著一條或者多條掃描軌跡生產(chǎn)實體的方法，在掃描特征中，草圖剖面雖然可以按照掃描軌跡的變化而變化，但其基本形體是保持不變的，若需要在一個實體中實現(xiàn)多個形體各異的草圖截面，則需使用混合特征?；旌咸卣魇菍⒅辽賰蓚€以上的平面截面在其邊處用過渡曲面連接生成的連續(xù)特征。調(diào)用混合特征命令的方法可采用選單命令的方法，執(zhí)行“插入”→“混合”命令。3.4混合特征建模3.4.1混合特征的操作步驟（1）選擇混合類型。（2）設(shè)定混合屬性。（3）繪制草圖剖面。3.4.2混合特征示例使用掃描特征，完成如圖3.32所示的天圓地方零件模型。3.4混合特征建模具體操作步驟如下：（1）在零件模式中，單擊下拉菜單“插入”→“混合”→“伸出項”選項，系統(tǒng)彈出瀑布式“菜單管理器”選單，如圖3.33所示，采用默認(rèn)選項，單擊“完成”按鈕。（2）系統(tǒng)出現(xiàn)“伸出項”對話框與設(shè)置屬性的“菜單管理器”，如圖3.34所示，選擇“光滑”，單擊“完成”按鈕。3.4混合特征建模

（3）此時“菜單管理器”改變?yōu)樵O(shè)置平面，系統(tǒng)要求設(shè)置一個平面作為草繪平面，如圖3.35所示，選擇“模型樹”中的“TOP”平面作為草繪平面。

（4）此時“菜單管理器”改變?yōu)樵O(shè)置平面方向，如圖3.36所示，選擇正向，“菜單管理器”要求設(shè)置草繪視圖，選擇“缺省”。3.4混合特征建模（5）此時進(jìn)入草繪環(huán)境，繪制如圖3.37所示的第一個混合剖面。（6）繪制完成后，執(zhí)行“草繪”→“特征工具”→“切換剖面”命令，此時第一個混合剖面顏色轉(zhuǎn)換為暗灰色，接著繪制如圖3.38所示的第二個混合剖面。3.4混合特征建模注意：在繪制第二個剖面后，系統(tǒng)要求每個截面的圖元數(shù)必須相等，由于第一個剖面共有4個圖元，故需要添加兩條中心線把第二個圓分割為4段圖元，此時中心線起定位作用，接著使用分割命令在中心線與圓的交點處把圓分割為4段圖元。（7）在圖元分割完成后，如果圓上的圖元起始點與前面圖形的圖元起始點不一致，此時需要用戶選中正確的起始點（圓分割后的斷點），右擊鼠標(biāo)，在彈出式選單中選取起始點，如圖3.39所示。（8）單擊按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，此時系統(tǒng)要求輸入截面2的深度，輸入40，單擊接受值或者按回車鍵，此時“伸出項”對話框的“預(yù)覽”按鈕變?yōu)榭捎?，單擊預(yù)覽，如圖3.40所示。3.4混合特征建模

（9）觀察混合后的模型，如果無誤，單擊“確定”按鈕，則生成如圖3.32所示的天圓地方模型。

（10）修改模型，在繪制好模型以后，如果需要修改模型，可在模型樹中選中節(jié)點，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出式選單中選取編輯定義，彈出“混合伸出項”對話框，選中掃描伸出項對話框中要修改的項目，單擊“定義”，則可對對應(yīng)的項目進(jìn)行修改。

（11）保存文件，將所繪制的實體模型進(jìn)行存盤。3.4混合特征建模3.4.3混合特征總結(jié)

混合特征建模時的要點如下：（1）掌握修改起始點的方法。如果起始點不一致，則生成扭曲的混合特征，選擇正確的起始點，右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷選單中選擇“起始點”命令。（2）掌握加入混合頂點的方法。選中混合頂點，單擊下拉菜單“草繪”→“特征工具”→“混合頂點”。3.4混合特征建模

熟練掌握Pro/E的繪制方法與技巧，建立如圖3.41所示的支座模型。3.5綜合練習(xí)3.5.1建模分析通過對本模型進(jìn)行分析可知，該模型為疊加式組合體，建模過程如圖3.42所示。3.5綜合練習(xí)3.5.2操作步驟（1）設(shè)置工作目錄。（2）新建零件文件“ZZ-005”，取消系統(tǒng)默認(rèn)的“使用缺省模板”復(fù)選框的選擇，單擊“確定”按鈕。（3）在新文件選項列表框中選取“mmns_part_solid”作為模板。（4）在零件模式中，單擊“工程特征”工具條中的圖標(biāo)，打開“拉伸特征”操控面板。（5）單擊“放置”按鈕，在彈出的上滑面板中，單擊“定義”按鈕。（6）系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，在“模型樹”面板中選取“TOP”平面作為草繪平面，其他選項采用系統(tǒng)默認(rèn)。3.5綜合練習(xí)（7）草繪截面，在草繪環(huán)境中繪制如圖3.42（a）所示的截面圖形，繪制好的截面圖形如圖3.43所示。（8）單擊“”按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，在“拉伸特征”操控面板設(shè)置拉伸深度為32，此時在“繪圖區(qū)”中顯示拉伸結(jié)果，如圖3.42（a）所示。（9）單擊“工程特征”工具條中的“”圖標(biāo)，打開“拉伸特征”操控面板。（10）單擊“放置”按鈕，在彈出的上滑面板中，單擊“定義”按鈕。（11）系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，在“模型樹”面板中選取“FRONT”平面作為草繪平面，其他選項采用系統(tǒng)默認(rèn)，在“FRONT”平面內(nèi)草繪如圖3.44所示的圖形。3.5綜合練習(xí)

注意：在繪制支撐板截面圖時，需要該圓柱的底面作為參照，在草繪環(huán)境中單擊“草繪”→“參照”選單，單擊所需參照的曲線，此時草繪環(huán)境中就產(chǎn)生了對應(yīng)的參照曲線。在Pro/E建模過程中，該功能非常重要，需要經(jīng)常使用。3.5綜合練習(xí)

（12）單擊““按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，在“拉伸特征”操控面板設(shè)置拉伸方式為兩側(cè)對稱，拉伸深度為51，結(jié)果如圖3.42（b）所示。（13）單擊“工程特征”工具條中的“”圖標(biāo)，打開“拉伸特征”操控面板，單擊“放置”按鈕，在彈出的上滑面板中，單擊“定義”按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，選擇圖3.42（b）所繪制的支撐板下表面作為草繪平面，其他選項采用系統(tǒng)默認(rèn)，在支撐板下表面平面內(nèi)草繪如圖3.45所示的底板截面草圖。3.5綜合練習(xí)

（14）單擊“”按鈕，繼續(xù)當(dāng)前部分，在“拉伸特征”操控