solidworks-基礎(chǔ)知識及零件設(shè)計

1、SolidWorks,3D 機(jī)械設(shè)計方案的領(lǐng)先者,SolidWorks 基礎(chǔ)知識及零件設(shè)計,主要內(nèi)容,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,第二章 參 數(shù) 化 草 圖 繪 制,第三章 零 件 的 特 征 及 建 模,SolidWorks簡介,SolidWorks 是由美國SolidWorks公司開發(fā)的三維機(jī)械CAD軟件。自1995年問世以來，以其強(qiáng)大的功能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機(jī)械工程師的設(shè)計效率，在同類軟件的競爭中逐步確立了市場地位，在全球已擁有40余萬正版用戶。 SolidWorks提供了強(qiáng)大的基于特征的實體 建模功能，用戶可以通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃 描、放樣、薄壁、抽殼等特征操作實現(xiàn)

2、產(chǎn)品的設(shè)計，可方便地添加、更改特征以及對特征的重新排序，可動態(tài)地修改特征和草圖，并通過拖曳等方式實現(xiàn)設(shè)計的實時修改。,SolidWorks簡介,在裝配設(shè)計時，可以直接參考 其它零件生成新的零件，可以動態(tài) 地查看裝配體的所有運(yùn)動，并對運(yùn) 動零部件進(jìn)行動態(tài)的干涉檢查和間 隙檢查，還可以運(yùn)用智能零件技術(shù) 自動完成重復(fù)設(shè)計。 在進(jìn)行工程圖設(shè)計時，可以自動由三維模型生成詳細(xì)的工程圖樣，且這種工程圖樣是全相關(guān)的，即在修改圖樣時，零件、視圖、裝配體都會自動進(jìn)行更新。 所以使用這套簡單易學(xué)的工具，機(jī)械設(shè)計師能快速地按照其設(shè)計思想繪制草圖，嘗試運(yùn)用各種特征操作實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，并能方便地實現(xiàn)零部件的裝配，迅速實現(xiàn)

3、向二維工程圖轉(zhuǎn)化，還可進(jìn)行磨具制造及計算機(jī)輔助分析,SolidWorks簡介,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,1基本功能及界面 1.1 基本功能 草圖、零件、裝配體、工程圖一體化設(shè)計：用戶一般從草圖設(shè)計（粗略設(shè)計）入手，由草圖利用特征造型生成零件（三維模型）、再由多個零件智能裝配成裝配體。由特征造型生成的零件（三維模型）可生成工程圖樣。且在設(shè)計過程中的任意時刻都可生成工程圖和裝配體。 尺寸驅(qū)動：可以指定各實體的尺寸及幾何關(guān)系。當(dāng)改動尺寸時，零件的形狀也隨之改變。 多種文件聯(lián)動：一個模型可同時表現(xiàn)在零件圖、裝配圖和工程圖中。改動其中的一個則其他的文件也會改動。,特征操作生成零件：利用草圖可

4、生成絕大部分特征如：拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)、放樣和掃描等，然后可以進(jìn)行圓角、導(dǎo)角等操作。如下圖所示的是將草圖添加拉伸特征而形成的薄板。,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,智能裝配： SolidWorks設(shè)計出三維零件后進(jìn)行裝配，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動，并對零部件進(jìn)行動態(tài)的干涉和間隙檢測，還可以應(yīng)用智能零件技術(shù)進(jìn)行裝配。 特征管理功能： 提供的特征管理功能，可使用戶同時查看特征管理器和屬性管理器。 幫助功能：提供了靈活多變的幫助功能。,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,一、啟動SolidWorks,菜單有4個選項，標(biāo)準(zhǔn)工具欄只有新建、打開兩個選項。

5、,二、新建文件,SolidWorks提供了3種設(shè)計模式：,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,1、標(biāo)題行,2、菜單欄,3、工具條,4、狀態(tài)欄,5、工作區(qū),6、設(shè)計結(jié)構(gòu)樹,三、操作界面,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,1、菜單 下拉式菜單 SolidWorks使用Windows慣例。點(diǎn)擊菜單欄主菜單可彈出子菜單和級聯(lián)菜單。可以訪問SolidWorks的所有命令。 彈出式菜單 在工作區(qū)、模型、草圖及特征管理器中單擊鼠標(biāo)右鍵，是一種高效的工作方式。 2、工具欄 將光標(biāo)放在任一工具欄上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇要經(jīng)常使用的工具欄。下面對經(jīng)常用的工具欄作一簡單介紹。 草圖繪制工具欄 ： 鼠標(biāo)左健單擊 ，

6、則會出現(xiàn)以下具體的操作按鈕：,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,幾何關(guān)系 對于不能自動產(chǎn)生的幾何關(guān)系，可以通過添加幾何關(guān)系工具 來添加，以便使草圖精確，如：重合、平行、水平、豎直等。 參考幾何體工具 鼠標(biāo)左健單擊 ，為插入基準(zhǔn)面，這是一個十分有用的命令。 特征工具 特征工具的使用使得由草圖生成多種多樣的立體成為可能，同時也可以對特征的具體表現(xiàn)形式進(jìn)行編輯修改。,視圖與標(biāo)準(zhǔn)視圖工具欄 可以在屏幕上以不同方向、大小及顯示模式來觀察模型，以方便對模型進(jìn)行編輯。,第一章 SolidWorks基礎(chǔ)知識,3、SolidWorks的用戶化定制 SolidWorks模板用戶化的內(nèi)容主要是文件模板的定制和用

7、戶工程圖格式文件、材料明細(xì)表（BOM表）模板格式的定義?？梢栽赟olidWorks軟件中根據(jù)需要添加或刪除工具欄及命令。另外，還可以為零件和裝配體設(shè)置工作界面、背景以及環(huán)境光源等。 定制SolidWorks的選項 建立新零件模板 設(shè)置工具欄 命令按鈕的增減,所謂草圖，是一個由點(diǎn)、線等二維圖素以及尺寸、幾何限制條件構(gòu)成，為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣等特征造型操作提供輪廓定義的平面圖形。從草圖可創(chuàng)建特征，而組合多個特征可創(chuàng)建零件，將零件裝配在一起可創(chuàng)建裝配體，從零件或裝配體可創(chuàng)建工程圖。 2.1 草圖實體 所有草圖都包括以下實體： 原點(diǎn)：為草圖提供定位點(diǎn)，多數(shù)草圖都起始于原點(diǎn)。 基準(zhǔn)面：標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)面使

8、用前視基準(zhǔn)面、上視基準(zhǔn)面和右視基準(zhǔn)面，其中前視基準(zhǔn)面為新零件第一個草圖的默認(rèn)基準(zhǔn)面。用戶可根據(jù)需求添加和定位基準(zhǔn)面。,第二章 參數(shù)化草圖繪制,2.2 草圖繪制操作 1）單擊工具 創(chuàng)建新文件，自動進(jìn)入零件建模環(huán)境，此時選擇工具 可用，選擇工具應(yīng)用最廣，可點(diǎn)選也可框選草圖實體 （也可打開之后，進(jìn)行設(shè)定“選項”是打開新文件后直接進(jìn)入草繪環(huán)境，默認(rèn)基準(zhǔn)面為前視基準(zhǔn)面）。 2）使用“草圖繪制”工具繪制和編輯草圖，并進(jìn)行尺寸標(biāo)注和添加幾何關(guān)系來完全定義草圖。 a) 繪制和編輯草圖,第二章 參數(shù)化草圖繪制,b)尺寸：尺寸用于定義零件的形狀、大小和位置。當(dāng)用戶更改尺寸時，零件的形狀和大小隨之發(fā)生改變。可分為驅(qū)

9、動尺寸和從動尺寸。如圖所示：,第二章 參數(shù)化草圖繪制,驅(qū)動尺寸,從動尺寸,什么是從動尺寸？ 什么是驅(qū)動尺寸？,尺寸標(biāo)注形式及自動尺寸,第二章 參數(shù)化草圖繪制,c)幾何關(guān)系：用戶可利用“推理”和“添加幾何關(guān)系”工具在草圖實體之間建立幾何關(guān)系（相等、相切等）。 系統(tǒng)提供了“推理指針” 和“推理線” 可以自動添加幾何關(guān)系，對于不能自動添加的幾何關(guān)系，可以人為地添加。,第二章 參數(shù)化草圖繪制,第二章 零件草圖繪制,添加和刪除幾何關(guān)系,第二章 零件草圖繪制,2.3 草圖繪制的流程 1)確定草圖繪制的基準(zhǔn)面。在特征管理器中，系統(tǒng)提供了3個標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)面供用戶選擇，另外還可添加其他的基準(zhǔn)面。 2）利用“草圖繪

10、制”工具欄進(jìn)行草圖的繪制。 3）使用“草圖繪制”工具（如“延伸”、“裁剪”等工具）對復(fù)雜圖形進(jìn)行編輯。 4）使用“尺寸標(biāo)注”工具確定草圖各圖元的尺寸。 5）對復(fù)雜的圖形添加幾何關(guān)系，使草圖完全定義。 6）退出草圖繪制，準(zhǔn)備進(jìn)行特征造型的準(zhǔn)備工作。,第二章 參數(shù)化草圖繪制,2.4 草圖的合理性： 草圖定義狀態(tài)可分為完全定義、欠定義和過定義。在完全定義的草圖內(nèi)，草圖所有的直線、曲線及其位置，均由尺寸和幾何關(guān)系確定。要創(chuàng)建零件，必須完全定義草圖。 （1）完全定義 黑色，完整正確的描述了尺寸和幾何關(guān)系。,第二章 零件草圖繪制,1）直線1：豎直0 （直線1端點(diǎn)與草圖原點(diǎn)重合）。 2）直線2：水平1、相切

11、1（與半圓3）。 3）半圓3：相切1（與直線1）、相切2 （與直線4）、半徑1。 4）直線4：水平2 、相切2（與半圓3）。,直線1,直線2,半圓3,直線4,（2）欠定義 藍(lán)色，尺寸和幾何關(guān)系未完全定義。比如取消直線1與原點(diǎn)的重合。此時草圖前有一個（-）的標(biāo)記。 （3）過定義 紅色，指草圖被過多的尺寸和幾何關(guān)系約束。系統(tǒng)會彈出警告。過定義草圖前有一個（+）的標(biāo)記。,第二章 零件草圖繪制,直線1,直線2,半圓3,直線4,2.5 草圖繪制舉例,第二章 零件草圖繪制,草圖繪制注意： 1）合法草圖必須是一個或多個閉合的輪廓，開環(huán)不能進(jìn)行特征生成。 2）合法草圖不能有重復(fù)的草圖實體，不能有交叉的草圖線。

12、 3）盡量避免出現(xiàn)過定義現(xiàn)象，如果出現(xiàn)過定義，則利用“顯示/刪除” 幾何關(guān)系尋找不需要的過定義約束，解除即可。 可以用“草圖的合法性檢查工具” 選中草圖工具草圖工具檢查草圖合法性,第二章 零件草圖繪制,在SolidWorks 中特征造型是以草圖的形體與尺寸為依據(jù)，通過“拉伸”、“旋轉(zhuǎn)”、“掃描”、“放樣”等工具將二維草圖轉(zhuǎn)換為三維實體，然后進(jìn)行“切除”、“圓角”、“鉆孔”等操作添加特征，最后通過“拔?！?、“抽殼”、“陣列”、“鏡像”等操作完成零件模型。合理地應(yīng)用特征工具，可以繪制各種復(fù)雜的零件造型。 3.1 特征的分類與構(gòu)建 下面是SolidWorks 中特征造型工具條,第三章 零件的特征及建

13、模,一、SolidWorks特征分為以下三大類： 基準(zhǔn)特征：在創(chuàng)建零件特征時，經(jīng)常使用輔助面輔助軸線，裝配定位時經(jīng)常使用坐標(biāo)系。這些統(tǒng)稱為基準(zhǔn)特征也稱參考幾何體，這類特征在最終產(chǎn)品中并沒有體現(xiàn)，所以又稱為虛體特征。 實體特征：零件的構(gòu)成單元，可通過各種造型方法得到，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣、打孔、倒角、圓角、拔模和抽殼等等。 高級特征：包括通過曲線造型、曲面造型和鈑金造型等生成的特征。,第三章 零件的特征及造型,二、特征造型,第三章 零件的特征及造型,三、實體特征繪制的簡單流程： 1、進(jìn)行草圖的繪制，并確定草圖繪制的合理性。 2、在特征工具欄中，利用“拉伸”、“旋轉(zhuǎn)”、“掃描”、“放樣”等工具

14、完成特征實體造型的初步繪制，不同的草圖圖形將決定系統(tǒng)是否允許使用上述操作工具： 如果草圖中僅僅只是一個完整的草圖形體，如圓、矩形或直線與它們的組合，系統(tǒng)只允許使用“拉伸”和“旋轉(zhuǎn)”工具。 上述情況都是基于一個草圖而言的。如果繪制了兩個以上的不同的草圖，系統(tǒng)將允許使用 “掃描”、“放樣”工具。 3、用“選擇”工具選取特征實體的一個面，作為新的基準(zhǔn)面，繪制新的草圖實體。,第三章 零件的特征及造型,4、使用“拉伸”、“旋轉(zhuǎn)”、“掃描”、“放樣”工具進(jìn)行更為復(fù)雜的特征實體繪制，或通過“切除”工具對上述實體造型進(jìn)行切除。這些工具都要基于新的草圖進(jìn)行操作。 5、使用“圓角”、“倒角”、“鉆孔”等工具對已繪

15、制的特征實體造型進(jìn)行修改。 6、通過“拔?！?、“抽殼”等工具賦予特征實體造型更多的造型屬性。 7、過“鏡像”、“陣列”等工具復(fù)制上述特征屬性到新的位置。 其中，步驟2、4操作是基于草圖來創(chuàng)建特征實體；步驟57的操作是基于特征實體進(jìn)行操作的。,第三章 零件的特征及造型,3.2 特征的創(chuàng)建 一、參考幾何特征的創(chuàng)建 在參考幾何特征創(chuàng)建過程中，需要用到“參考幾何”工具欄，如圖所示。 1、創(chuàng)建基準(zhǔn)面 新建一個零件后，系統(tǒng)缺省創(chuàng)建三個基準(zhǔn)平面，即前視，上視，右視。還提供了多種類型基準(zhǔn)面的創(chuàng)建功能。,第三章 零件的特征及造型,2、創(chuàng)建基準(zhǔn)軸 系統(tǒng)允許創(chuàng)建各種類型的基準(zhǔn)軸 基準(zhǔn)軸不象基準(zhǔn)面那樣可以完全定義實體

16、的空間位置。它更多的是被作為實體特征旋轉(zhuǎn)的基準(zhǔn)中心來使用。,第三章 零件的特征及造型,二、特征實體的創(chuàng)建 實例1,第三章 零件的特征及造型,基于草圖的特征創(chuàng)建,基于特征實體的特征添加,基于特征實體的特征復(fù)制,二、特征實體的創(chuàng)建,第三章 零件的特征及造型,基于草圖的特征創(chuàng)建,基于特征實體的特征添加,基于特征實體的特征復(fù)制,1、拉伸凸臺/基體和拉伸切除 （拉伸凸臺/基體）工具必須基于一個平面草圖才能應(yīng)用，可以將不同的實體組合疊加，也就是以實體平坦表面為基準(zhǔn)面再塑造一個新特征實體。 下面通過實例結(jié)合基準(zhǔn)面應(yīng)用，來說明拉伸特征的操作。,第三章 零件的特征及造型,拉伸實例1、2,拉伸終止類型3,（拉伸切

17、除）工具是用一個實體去挖切另一個實體，也是基于草圖完成的操作。,第三章 零件的特征及造型,拉伸切除及實例,第三章 零件的特征及造型,2、圓角特征 在SolidWorks 軟件中，“圓角”工具可以在零件上生成一個內(nèi)圓角面或外圓角面。用戶可以通過該工具為一個面的所有邊線、所選的多組面、所選的邊線或邊線環(huán)生成圓角。 下面以一實例說明“圓角特征”工具的使用，如圖所示,第三章 零件的特征及造型,3、倒角特征 “倒角”工具是在所選的邊線或頂點(diǎn)上生成一個傾斜的平面。在機(jī)械加工中，為了讓零件在保持整體形狀的同時，減少銳邊、角的不安全性，所以經(jīng)常應(yīng)用倒角操作。 下面以一實例說明“倒角特征”工具的使用，如圖所示：

18、,第三章 零件的特征及造型,第三章 零件的特征及造型,三通造型,基于草圖的特征創(chuàng)建,基于特征實體的特征添加,基于特征實體的特征復(fù)制,實例2,4、旋轉(zhuǎn)凸臺/基體和旋轉(zhuǎn)切除 （旋轉(zhuǎn)凸臺/基體）工具和 （旋轉(zhuǎn)切除）工具，也必須基于草圖實體才能完成特征操作，同時它還要求指定旋轉(zhuǎn)中心軸（可以是草圖的軸線或者草圖邊） 。,第三章 零件的特征及造型,旋轉(zhuǎn)中心軸,旋轉(zhuǎn)特征時應(yīng)注意： 當(dāng)在中心線內(nèi)為旋轉(zhuǎn)特征標(biāo)注尺寸時，將生成旋轉(zhuǎn)特征的半徑尺寸；當(dāng)在中心線外為旋轉(zhuǎn)特征標(biāo)注尺寸時，將生成旋轉(zhuǎn)特征的直徑尺寸。 實體旋轉(zhuǎn)特征的草圖可以包含一個或多個封閉的非相交的輪廓。 薄壁旋轉(zhuǎn)特征的草圖只能夠包含一個開環(huán)的或閉環(huán)的非相

19、交輪廓。 旋轉(zhuǎn)特征中輪廓不能自相交，也不能與中心線相交，在非閉環(huán)的輪廓中，允許實體的端點(diǎn)與中心線有“重合”的幾何關(guān)系。 如果草圖包含一條以上的中心線，請先在草圖繪制結(jié)束前選擇一條中心線作為旋轉(zhuǎn)軸，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)特征的操作。,第三章 零件的特征及造型,第三章 零件的特征及造型,5、孔特征 “異型孔向?qū)А惫ぞ呖梢栽诹慵嶓w表面上直接繪制多種樣式的孔。例如柱型沉頭孔、錐形沉頭孔、螺紋孔等。 下面以一實例說明 “異型孔向?qū)А惫ぞ叩氖褂?，如圖所示：,第三章 零件的特征及造型,6、線型陣列特征 “線性陣列”工具是沿一條直線或兩條直線路徑來生成特征的復(fù)制工具。沿一條直線路徑陣列有時找不到目標(biāo)路徑時常需要建立或引

20、用臨時軸、基準(zhǔn)軸。 下面給出沿一個方向?qū)μ卣鬟M(jìn)行線性陣列的實例，如圖所示：,第三章 零件的特征及造型,7、圓周陣列特征 “圓周陣列”工具是沿圓周路徑來生成特征的復(fù)制工具。有時，圓周陣列需要基準(zhǔn)軸，而基準(zhǔn)軸的生成往往可以利用已有的兩個標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)面的交線產(chǎn)生，如下例中的基準(zhǔn)軸就是“上視”基準(zhǔn)面和“右視”基準(zhǔn)面的角線。 下面圓周陣列對特征進(jìn)行復(fù)制的實例，如圖所示：,第三章 零件的特征及造型,第三章 零件的特征及造型,基于草圖的特征創(chuàng)建,基于特征實體的特征添加,基于特征實體的特征復(fù)制,實例3,第三章 零件的特征及造型,6、筋特征 在許多機(jī)械零件中，常?？梢钥吹浇钤跇?gòu)件中的作用。在SolidWorks

21、中，筋特征不僅可以像其他特征如拉伸特征那樣在閉環(huán)草圖輪廓生成特征，還可以在開環(huán)的草圖輪廓生成造型的特殊拉伸特征。它在草圖繪制的輪廓與現(xiàn)有零件的組成基礎(chǔ)上來添加指定方向和厚度的材料。 下面以一實例說明“筋”工具的使用，如圖所示：,線性類型：生成一與草圖輪廓切線方向相同而延伸草圖輪廓的筋，直到它們與邊界匯合。 自然類型：生成一與草圖輪廓方向相同而延伸草圖輪廓的，直到它們與邊界匯合。,第三章 零件的特征及造型,7、鏡像特征 “特征鏡像”陣列工具與草圖繪制實體欄中的“鏡像”工具很相似，它需要一個基準(zhǔn)面才能進(jìn)行特征的復(fù)制。 下面給出對實體進(jìn)行“特征鏡像”的實例，如圖35和圖36所示：,第三章 零件的特征

22、及造型,第三章 零件的特征及造型,基于草圖的特征創(chuàng)建,基于特征實體的特征添加,基于特征實體的特征復(fù)制,第三章 零件的特征及造型,7、抽殼特征 “抽殼”工具可以使實體零件變成薄殼零件。如果在抽殼特征操作中選擇了實體的面，那么此面為薄殼實體的開口面，而在剩余的面上生成薄壁特征。如果沒有選擇模型上的任何面，該工具作用于實體零件，將生成一個閉合、掏空的模型。 如果想在零件上添加圓角特征，應(yīng)當(dāng)在抽殼之前對零件進(jìn)行圓角處理。 下面以一實例說明“抽殼特征”工具的使用，如圖所示：,第三章 零件的特征及造型,第三章 零件的特征及造型,第三章 零件的特征及造型,基于草圖的特征創(chuàng)建,基于特征實體的特征添加,基于特征實體的特征復(fù)制,4、掃描特征 （掃描凸臺）和 （掃描切除） 工具，掃描是一斷面輪廓沿著一條路徑的起點(diǎn)到終點(diǎn)掃過面積的集合，常用于構(gòu)件變化較多的模型。掃描特征必備的條件是路徑和輪廓，若中間截面要求變化時，應(yīng)定義引導(dǎo)線。 （1）掃描路徑