第5章實體建模-我愛機械制圖網-機械制圖教程機械制圖

1、第5章 實體建模,UG實體建模是基于特征的參數化系統(tǒng)，具有交互創(chuàng)建和編輯復雜實體模型的能力，能夠幫助用戶快速進行概念設計和細節(jié)結構設計。另外系統(tǒng)還將保留每步的設計信息，與傳統(tǒng)基于線框和實體的CAD系統(tǒng)相比，具有特征識別的編輯功能。本章主要介紹三維實體模型的創(chuàng)建和編輯。,5.1 實體建模綜述,UG NX6提供了特征建模模塊、特征操作模塊和特征編輯模塊，具有強大的實體建模功能，并且在原有版本基礎上進行了一定的改進，提高了用戶設計意圖表達

2、的能力。使造型操作更簡便、更直觀、更實用。在建模和編輯的過程中能夠獲得更大的、更自由的創(chuàng)作空間，而且花費的精力和時間相比之下更少了。,5.1.1 實體建模的優(yōu)點,UG實體建模，通過拉伸、旋轉、掃描等建模方法，并輔之以布爾運算，使用戶既可以進行參數化建模，又可以方便地使用非參數方法生成三維模型。另外還可以對部分參數化或非參數化模型再進行二次編輯，以方便生成復雜機械零件的實體模型，具體有以下優(yōu)點。UG實體建模充分繼承了傳統(tǒng)意義上的線、面

3、、體造型特點及長處，能夠方便迅速地創(chuàng)建二維和三維線實體模型。而且還可以通過其它特征操作和特征編輯模塊對實體進行各種操作和編輯。將復雜的實體造型大大簡化。UG實體建模能夠保持原有的關聯性，可以引用到二維工程圖、裝配、加工、機構分析和有限元分析中。UG實體建模提供了概念設計和細節(jié)設計，提高創(chuàng)新設計能力。UG實體建模具備對象顯示和面向對象交互技術，不僅顯示效果明晰而且可以改進設計進度。UG實體建模采用主模型設計方法，驅動后續(xù)應用，如工

4、程制圖、加工等，實現并行工程。主模型修改后，其它應用自動更新，避免重復UG實體建模可以進行測量和簡單物理特性分析。,5.1.2 術語,UG NX6實體建模中，通常會使用一些專業(yè)的術語，了解和掌握這些術語是用戶實體建模的基本需要，這些術語通常用來簡化表述，另外便于與相似的概念相區(qū)別。UG實體建模中主要涉及到以下幾個常用的術語。幾何物體、對象：UG環(huán)境下所有的幾何體均為幾何物體、對象，包括點、線、面和三維圖形。特征：指所有構成實體、

5、片體的參數化元素。包括體素特征、掃描特征、設計特征等。實體：指封閉的邊和面的集合。片體：一般是指一個或多個不封閉的表面。體：實體和片體總稱，一般是指創(chuàng)建的三維模型。面：邊圍成的區(qū)域。引導線：用來定義掃描路徑的曲線。目標體：是指需要與其它實體運算的實體。工具體：是指用來修改目標體的實體。,5.1.3 工具欄,UGNX6在操作界面上有很大的改進，各實體建模功能除了通過菜單條來實現外，還可以通過工具欄上的圖標來實現。實體建模功

6、能主要包括特征、特征操作和特征編輯三種實體建模方式，其工具欄如圖5.1所示。,5.1.4 布爾運算,布爾運算在實體建模中應用很多，用于實體建模中的各個實體之間的求加、求差和求交操作。布爾運算中的實體稱為工具體和目標體，只有實體對象才可以進行布爾運算，曲線和曲面等無法進行布爾運算。完成布爾運算后，工具體成為目標體的一部分。三種布爾運算分別介紹如下。,5.1.5 建模首選項,在建模前，一般需要根據用于要求，需要使用“建模首選項”設定建模

7、參數和特性。包括距離、角度、密度、密度單位和曲面網格等參數。在大多數情況下，一旦定義首選項，以后創(chuàng)建的對象便會使用該默認設置。執(zhí)行“首選項”|“建?！泵睿M入“建模首選項”對話框，如圖5.11所示。該對話框包括4個選項卡，下面分別介紹。,5.2 創(chuàng)建基準特征,UG NX6實體建模過程中，經常需要建立基準特征，其在產品設計過程中起輔助設計作用。特別是在圓柱、圓錐、球和旋轉體的回轉面上創(chuàng)建特征時，沒有基準幾乎無法操作。再者在目標體實

8、體表面的非法線角度上創(chuàng)建特征時，通常需要基準特征。另外在產品裝配過程中，經常需要使用兩個基準平面進行定位?；鶞侍卣靼ɑ鶞势矫妗⒒鶞瘦S和基準CSYS等，下面分別介紹其創(chuàng)建和編輯過程。,5.2.1 創(chuàng)建基準平面,基準平面是實體建模中經常使用的輔助平面，通過使用基準平面可以在非平面上方便的創(chuàng)建特征，或為草圖提供草圖工作平面位置。如：借助基準平面，可在圓柱面、圓錐面、球面等不易創(chuàng)建特征的表面上，方便地創(chuàng)建孔、鍵槽等復雜形狀的特征?；鶞势?/p>

9、面分為相對平面基準平面和固定基準平面兩種，下面介紹其含義。相對基準平面：根據模型中的其他對象而創(chuàng)建，可使用曲線、面、邊緣、點及其他基準作為基準平面的參考對象。與模型中其他對象（如曲線、面或其他基平面）關聯，并受其關聯對象的約束。固定基準平面：沒有關聯對象，即以坐標（WCS）產生，不受其他對象的約束?？墒褂萌我庀鄬鶞势矫妫∠x擇基準平面對話框中的“關聯”選項方法創(chuàng)建固定基準平面。用戶還可根據WCS和絕對坐標系并通過使用方程中的系數

10、，使用一些特殊方法創(chuàng)建固定基準平面。,5.2.2 編輯基準平面,編輯基準平面主要是指對于定義基準平面的對象和參數進行編輯。編輯基準平面操作可以在創(chuàng)建基準平面過程中進行，也可以在創(chuàng)建后進行編輯。下面具體介紹兩種編輯方法。編輯正在創(chuàng)建的基準平面：在沒有單擊按鈕創(chuàng)建基準平面前，可對定義的基準平面進行編輯。當按住Shift鍵并用鼠標再次定義對象時，可將該對象移除、之后根據需要選擇新的定義對象。編輯已經創(chuàng)建的基準平面：對于已經創(chuàng)建的基準平面

11、，可以用鼠標雙擊要編輯的基準平面，在彈出的“基準平面”對話框中對已下定義的對象和參數進行編輯。,5.2.3 創(chuàng)建基準軸,基準軸是一條用作其他特征參考的中心線，分為相對基準軸和固定基準軸。固定基準軸沒有任何參考，是絕對的，不受其它對象約束；相對基準軸與模型中其他對象(例如：曲線、平面或其它基準等)關聯，并受其關聯對象約束，是相對的。實體建模過程中一般選擇相對基準軸，原因在創(chuàng)建基準平面時已經介紹過，這里不再介紹。創(chuàng)建基準軸，執(zhí)行“插入”

12、|“基準/點”|“基準軸”命令（或者單擊“特征操作”工具欄中的“基準軸”按鈕），打開“基準軸”對話框，如圖5.23所示。,5.2.4 編輯基準軸,編輯基準軸與編輯基準平面類似，可以參照編輯基準平面的方法，這里不再介紹。,5.3 體素特征,UG NX 6實體建模中的體素特征主要包括塊體、圓柱體、圓錐體和球體等。這些特征實體都具有比較簡單的特征形狀，通常利用幾個簡單的參數便可以創(chuàng)建。另外體素特征一般作為第一個特征出現，因此進行實體建模時

13、首先需要掌握體素特征的創(chuàng)建方法。下面分別來介紹。,5.3.1 塊體,塊體主要包括正方體和長方體，也是最基本的體素特征之一，利用塊體可以創(chuàng)建規(guī)則的實體模型。創(chuàng)建塊體，執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“長方體”命令（或單擊“特征”工具欄中“長方體”按鈕），進入“長方體”對話框，如圖5.29所示。在“類型”下拉列表框中，系統(tǒng)提供了3種長方體創(chuàng)建方法，具體介紹如下。原點、邊長：利用點方式選項在視圖區(qū)創(chuàng)建一點，然后在長度（XC）、寬度（YC）

14、和高度（ZC）數值輸入欄輸入具體數值，單擊確認按鈕生成長方體。兩個點、高度：利用點方式選項在視圖區(qū)創(chuàng)建兩個點，然后在高度數值輸入欄輸入高度值，單擊確認按鈕生成長方體。兩個對角點：利用兩個點方式選項在視圖區(qū)創(chuàng)建兩個點作為長方體對角點，單擊確認按鈕生成長方體。,5.3.2 圓柱體,圓錐體是指以指定參數的圓為底面和頂面，具有一定高度的實體模型。圓柱體在工程設計中使用廣泛，也是最基本的體素特征之一。用戶在初級階段學習需要好好其操作方法。

15、創(chuàng)建圓柱體，執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“圓柱體”命令（或單擊“特征”工具欄中“圓柱體”按鈕），進入圓柱體對話框，如圖5.30所示。,5.3.3 錐體,錐體包括圓錐體和圓錐臺。使用“圓錐”命令不僅可以創(chuàng)建圓柱體，還同樣可以創(chuàng)建圓錐臺，通常廣泛應用于各種實體建模中。創(chuàng)建錐體，執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“圓錐”命令（或單擊“特征”工具欄中“圓錐”按鈕），進入“圓錐”對話框，如圖5.33所示。,5.3.4 球體,球體特征主要是構造球形

16、實體。執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“球體”命令（或單擊“特征”工具欄中“球體”按鈕），進入“球體”對話框，如圖5.35所示。,5.4 成型特征,前面介紹的體素特征可以作為模型的第一個特征出現，但本節(jié)介紹的成型特征必須在現有模型的基礎上來創(chuàng)建。包括創(chuàng)建孔、凸臺、刀槽等。下面分別介紹幾種常用的成型特征的方法。,5.4.1 孔,孔特征是指在實體模型中去除部分實體，此實體可以是長方體、圓柱體或圓錐體等。通常在創(chuàng)建螺紋孔的底孔時使用。在菜單

17、欄中執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“孔”命令（或單擊“特征”工具欄中“孔”按鈕），進入“孔”對話框，如圖5.38所示。,5.4.2 凸臺,單擊“特征”工具欄中的“凸臺”按鈕，進入凸臺對話框，如圖5.41所示。凸臺特征與孔特征類似，區(qū)別在于生產方式和孔的生成方式相反，凸臺是在指定實體面的外表面生成實體。而孔則是在指定實體面內部去除指定的實體，其操作方法與孔的操作相似，這里不再敘述。,5.4.3 腔體,型腔是創(chuàng)建于實體或者片體上，其類型

18、包括圓柱形型腔、矩形型腔和常規(guī)型腔。單擊“特征”工具欄中的“腔體”按鈕，進入“腔體”對話框，如圖5.42所示。此對話框中，提供了3種類型選項，各選項的操作基本類似，此處以圓柱形腔體為例簡單介紹其創(chuàng)建步驟。（1）選中圖5.42“腔體”對話中“圓柱形”選項。（2）在“腔體直接”、“深度”、“底部面半徑”和“拔錐角”文本框分別鍵入數值80、50、2、10。指定一個參考面。（3）指定“圓柱形腔體”的位置或單擊“確定”按鈕，完成圓柱形腔

19、體創(chuàng)建。如圖5.43所示。,5.4.4 凸墊,“凸墊”的生成原理與前面介紹的“凸臺”特征相似，都是向實體模型的外表面增加實體形成的特征。創(chuàng)建“凸墊”，單擊“特征”工具欄中的“凸墊”按鈕，進入“凸墊”對話框，如圖5.44所示。,5.4.5 鍵槽,鍵槽是指創(chuàng)建一個直槽的通道穿透實體或通到實體內，在當前目標實體上自動執(zhí)行求差操作。所有鍵槽類型的深度值均按垂直于平面放置面的方向測量。此工具可以滿足建模過程中各種鍵槽的創(chuàng)建。鍵槽在機械工程中

20、應用廣泛，通常情況用于各種軸類、齒輪等產品上，起到軸向定位和傳遞扭矩的作用。單擊“特征”對話框中的“鍵槽”按鈕，進入“鍵槽”對話框，如圖5.49所示.,5.4.6 溝槽,溝槽用于用戶在實圓柱形或圓錐形面上創(chuàng)建一個槽，就好象一個成形工具在旋轉部件上向內（從外部定位面）或向外（從內部定位面）移動，如同車削操作。溝槽在選擇該面的位置（選擇點）附近創(chuàng)建并自動連接到選定的面上。單擊“特征”對話框中的“割槽”按鈕，進入如圖5.52所示的“割槽

21、”對話框。,5.5 掃描特征,掃描特征包括拉伸體、回轉體、沿軌跡掃掠體和管道等特征。其特點是創(chuàng)建的特征與截面曲線或引導線是相互關聯的，當其用到的曲線或引導線發(fā)生變化時，生產的掃描特征也將隨之變化。下面具體介紹幾個常用的掃面特征。,5.5.1 拉伸,拉伸是將實體表面、實體邊緣、曲線、鏈接曲線或者片體通過拉伸生成實體或者片體。創(chuàng)建拉伸體，執(zhí)行“插入|“設計特征”|“拉伸”命令（或單擊“特征”工具欄中的“拉伸”按鈕），進入“拉伸”對話框。

22、如圖5.53所示。,5.5.2 回轉,回轉操作與拉伸操作類似，不同在于使用此命令可使截面曲線繞指定軸回轉一個非零角度，以此創(chuàng)建一個特征。可以從一個基本橫截面開始，然后生成回轉特征或部分回轉特征。執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“回轉”命令（或單擊“特征”工具欄中的“回轉”按鈕），進入“回轉”對話框。選擇曲線和指定矢量，如圖5.55所示，并設置回轉參數。單擊“確定”按鈕完成回轉體創(chuàng)建，如圖5.56所示。,5.5.3 沿引導線掃掠,沿引導

23、線掃掠與前面介紹的拉伸和回轉類似，也是將一個截面圖型沿引導線運動來創(chuàng)造實體特征。此選項允許用戶通過沿著由一個或一系列曲線、邊或面構成的引導線串（路徑）拉伸開放的或封閉的邊界草圖、曲線、邊緣或面來創(chuàng)建單個實體。該工具在創(chuàng)建掃描特征時應用非常廣泛和靈活。執(zhí)行“插入”|“掃掠”|“沿引導線掃掠”命令（或單擊“特征”工具欄中的“沿引導線掃掠”按鈕），進入 “沿軌跡掃掠”對話框。選擇截面曲線和引導線。如圖5.57所示。,5.5.4 管道,管道

24、是指通過沿著一個或多個相切連續(xù)的曲線或邊掃掠一個圓形橫截面來創(chuàng)建單個實體。用戶可以使用此選項來創(chuàng)建線捆、線束、管道、電纜或管道等模型。執(zhí)行“插入”|“掃掠”|“管道”命令（或單擊“特征”工具欄中的“管道”按鈕），進入“管道”對話框，如圖5.59所示。指定如圖5.55所示曲線，在“外徑”和“內徑”文本框內鍵入數值50、30。單擊“確定”按鈕，完成管道創(chuàng)建，如圖5.60所示。,5.6 特征操作,特征操作是對已創(chuàng)建特征模型進行局部修改，

25、從而對模型進行細化，即在特征建模的基礎上增加一些細節(jié)的表現，因此有時也叫細節(jié)特征。通過特征操作，可以用簡單的特征創(chuàng)建比較復雜的特征實體。常用的特征操作有拔模、倒圓角、倒斜角、鏡像、陣列、螺紋、抽殼、修剪和拆分等，下面分別介紹。,5.6.1 拔模,拔模是將指定特征模型的表面或邊沿指定的方向傾斜一定的角度。該操作通常廣泛應用于機械零件的鑄造工藝和特殊型面的產品設計中，可以應用于同一個實體上的一個或多個要修改的面和邊。執(zhí)行“插入”|“細節(jié)

26、特征”|“拔模”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“草圖”按鈕），進入“拔模”對話框，如圖5.61所示。,5.6.2 倒圓角,倒圓角是為了零件方便安裝、避免劃傷和防止應力集中，采取在零件設計過程中，對其邊或面進行倒圓角操作，該特征操作在工程設計中應用廣泛。在UG NX 6中系統(tǒng)提供了3種倒圓角操作，下邊詳細介紹。,5.6.3 倒斜角,倒斜角是指對已存在的實體沿指定的邊進行倒角操作，又稱倒角或去角特征。在產品設計中使用廣泛，通常當產品

27、的邊或棱角過于尖銳時，為避免造成擦傷，需要對其進行必要的修剪，即執(zhí)行倒斜角操作。執(zhí)行“插入|“細節(jié)特征”|“倒斜角”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“倒斜角”按鈕），進入“倒斜角”對話框，如圖5.91所示。,5.6.4 抽殼,抽殼是指按照指定的厚度將實體模型抽空為腔體或在其四周創(chuàng)建殼體。可以指定個別不同的厚度到表面并移去個別表面。執(zhí)行“插入|“偏置/縮放”|“抽殼”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“抽殼”按鈕），進入“抽殼”對

28、話框，如圖5.94所示。,5.6.5 實例特征,實體特征是指根據已有特征進行陣列復制操作，避免對單一實體的重復性操作。因UG軟件是通過參數化驅動的，各個實例特征具有相關性，類似于副本?？梢跃庉嬕粋€實例特征的參數，則那些更改將反映到特征的每個實例上。故該操作可以避免重復操作，更重要的一點是便于修改，可以節(jié)省大量的設計時間，在工程設計中使用廣泛。使用實例特征操作可以快速地創(chuàng)建特征，例如螺孔圓。另外創(chuàng)建許多相似特征，并用一個步驟就可將它們添

29、加到模型中。執(zhí)行“插入”|“關聯復制”|“實例特征”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“實例特征”按鈕），進入“實例特征”對話框，如圖5.97所示。,5.6.6 螺紋,螺紋是指對孔或圓柱體表面創(chuàng)建螺紋特征，可以創(chuàng)建符號螺紋和詳細螺紋。螺紋在機械工程中使用廣泛，主要起到連接或傳遞動力等功能。執(zhí)行“插入”|“設計特征”|“螺紋”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“螺紋”按鈕），進入“螺紋”對話框，如圖5.104所示。,5.6.7 修

30、剪體,修剪體用于使用一個平面或基準平面去切除一個或多個目標體。選擇要保留的體的一部分，并且被修剪的體具有修剪幾何體的形狀。其中修剪的實體和用來修剪的基準面或平面相關，實體修剪后任然是參數化實體，并保留實體創(chuàng)建時的所有參數。執(zhí)行“插入”|“修剪”|“修剪體”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“修剪體”按鈕），進入“修剪體”對話框，如圖5.109所示。,5.6.8 拆分,拆分操作是使用面、基準平面或其他幾何體將一個或多個目標體分割成兩個

31、實體，同時保留兩部分實體。拆分操作將刪除實體原有的全部參數，得到的實體為非參數實體。拆分實體后實體中的參數全部移去，同時工程圖中剖視圖中的信息也會丟失的功能，因此應謹慎使用。當第一次選擇該圖標時會顯示如圖5.113所示的警告提示。,5.6.9 鏡像特征,該選項用于將選定的特征通過基準平面或平面，生成對稱的特征。在UG建模中使用廣泛，可以提高建模效率。執(zhí)行“插入”|“關聯復制”|“鏡像特征”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“鏡像特

32、征”按鈕），進入“鏡像特征”對話框，如圖5.118所示。,5.6.10 鏡像體,該選項用于鏡像整個體。與“鏡像特征”不同的時，后者是鏡像一個體上的一個或多個特征。執(zhí)行“插入”|“關聯復制”|“鏡像體”命令（或單擊“特征操作”工具欄中的“鏡像體”按鈕），進入“鏡像體”對話框，如圖5.122所示。,5.7 特征編輯,特征編輯是指對前面通過特征建模創(chuàng)建的實體特征進行編輯和修改。通過編輯實體的參數來驅動特征參數的更新，可以極大地提高工作效

33、率和制圖的準確性。主要包括編輯特征參數、編輯定位尺寸、移動特征等，下面分別介紹。,5.7.1 編輯特征參數,編輯特征參數是對已存在特征的參數值根據需要進行修改，并將所做的特征修改重新反映出來，另外還可以改變特征放置面和特征的類型。編輯特征參數包含編輯一般實體特征參數、編輯掃描特征參數、編輯陣列特征參數、編輯倒斜角特征參數和編輯其它參數5類情況。大多數特征的參數都可以用“編輯參數”選項進行編輯。單擊“編輯特征”工具欄中“編輯特征參數”

34、按鈕（也可以使用“部件導航器”|“MB3”|“編輯參數”命令），進入“編輯參數”對話框，如圖5.126所示。,5.7.2 編輯位置,編輯位置是指通過修改特征的位置，達到編輯實體的操作。執(zhí)行“編輯”|“特征”|“編輯位置”命令（或單擊“編輯特征”工具欄中“編輯位置”按鈕），進入“編輯位置”對話框，如圖5.146所示。在該對話框中，列出所有可以編輯位置的特征，用戶可以直接指定需要編輯位置的特征，單擊“確定”按鈕。彈出“編輯位置”對話框

35、，如圖5.147所示。,5.7.3 移動特征,移動特征是指把一個無關聯的實體特征移到指定的位置，對于存在關聯性的特征，可通過編輯位置尺寸的方法移動特征，從而達到編輯實體特征的目的。執(zhí)行“編輯”|“特征”|“移動”命令（或單擊“編輯特征”工具欄中“移動特征”按鈕），進入“移動特征”對話框，在該對話框中選擇要編輯的特征，或在繪圖區(qū)直徑選取需要編輯的特征，單擊“確定”按鈕，彈出新的“移動特征”對話框，如圖5.148所示。,5.8 建模技

36、巧,在眾多的三維軟件中，UG因為強大的功能，越來越受到設計人員的喜愛。由于軟件功能的強大、復雜，就需要有一些相應的技巧去更好地掌握和使用它。在進行零件建模時，UG軟件可以有多種途徑建立起模型，可創(chuàng)建方塊，也可以創(chuàng)建凸臺，還可以用拉伸實體，甚至可以用切的辦法等等。但是過年實踐下來，發(fā)現盡管多種方法雖然都可實現三維建模，但存在著優(yōu)與劣的方法問題。用切的辦法很容易丟失數據，當變成“無參數”的模型后，該部分基本上就不能編輯和修改了，會對以后的模

37、型修改、尺寸修改造成極大困難。所以，建模應盡量采用最優(yōu)方法，以避免上述情況發(fā)生。,5.9 綜合實例——創(chuàng)建齒輪泵蓋模型,本練習創(chuàng)建一個齒輪泵蓋。如圖5.149所示。,5.10 小結,本章主要介紹了實體建模的基礎知識，并結合實例介紹布爾運算、基準平面和基準軸、體素特征、成型特征、掃描特征的創(chuàng)建步驟，以及常用的幾種特征操作和特征編輯方法。讀者在學習時，可按本章實例講述的操作過程上機練習，對掌握本章內容將具有很大幫助。,5.11 思考練