(2)通过光标输入设备输入点通过光标输入设备输入点的优点是方便和快捷。
一般情况下,用光标输入设备输入点的坐标值是不精确的,通过AutoCAD的Snap功能,可以使输入点达到一定的精度。
[2]
(3)利用目标捕捉功能输入点这是利用光标输入设备精确输入点的一种方式,根据AutoCAD的Osnap功能,它可以精确捕捉到图形的特定点位置,例如线段的端点、中点,圆和圆弧的圆心及象限点,切点和垂足等等。
(4)利用LISP函数输入点利用LISP语言中的函数功能也可以输入点,这是自动绘制图形的基础,在AutoCAD二次开发中经常使用这种方式完成点的输入。
[3]
2.直线的绘制
绘制直线的命令是LINE。
一般只要输入直线的两个端点,即可生成直线。
绘制好圆弧后,在LINE命令后直接键入回车,然后输入直线长度,可以在圆弧终点处绘制圆弧的切线。
圆的绘制
绘制圆的命令是CIRCLE。
圆的绘制参数是圆心和半径(或直径)。
也可以根据需要绘制与其他图线相切的圆。
3.圆弧的绘制
绘制圆弧的命令是ARC。
与直线和圆相比,圆弧的绘制比较复杂,考虑到圆弧具有顺时针和逆时针两种方向,AutoCAD共安排了7种绘制圆弧的方法,其绘制参数分别为圆弧的①起点、中点、终点;②起点、圆心、终点;③起点、圆心、角度;④起点、圆心、弧长;⑤起点、终点、角度;⑥起点、终点、半径;⑦起点、终点、起始方向。
绘制与刚绘制的直线或圆弧相切的圆弧时,可以直接键入回车,然后输入圆弧终点,此时圆弧的起点即为前绘线段的终点,圆弧的起始方向即为前绘线段的终止方向。
[5]
4.多段连线
多段连线(POLYLINE)是由直线和圆弧首尾相连组合成的复合线段,绘制多段连线采用PLINE命令,类同于绘制直线和圆弧。
实践中常用PEDIT命令编辑直线和圆弧来得到多段连线。
2.2图形编辑
AutoCAD提供的图形编辑方法能够有效地修改图形,并能够显著提高绘图效率。
常用的图形编辑命令有删除(ERASE)、复制(COPY)、镜面对称复制(MIRROR)、阵列复制(ARRAY)、等距偏移复制(OFFSET)、移动(MOVE)、转动(ROTATE)、缩放(SCALE)、修剪(TRIM)、延伸(EXTEND)、倒角(CHAMFER)、倒圆角(FILLET)、分解(EXPLODE)和多段连线编辑(PEDIT)。
熟练掌握这些图形编辑命令可以有效地提高AutoCAD应用水平。
2.3其他功能
AutoCAD的其他功能还有图形显示、文字、剖面线、尺寸标注、图层管理、图块定义及调用、动画、三维图形、二次开发工具等。
[5]
3新生代CAD软件——SolidWorks
SolidWorks是SolidWorks公司推出的基于Windows的机械设计软件,是基于Windows平台的全参数化特征造型软件,它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。
图形界面友好,用户易学易用。
3.1SolidWorks的三维设计功能介绍
其主要功能特点如下:
(1)操作界面友好
(2)协同工作
3DContentCentral是一个崭新的在线资源库,集成在SolidWorks内。
用户可以通过此插件在互联网找到世界著名的零部件供货商,并下载库中的几百万个零部件。
用户只需查询供应商的产品在线目录,直接下载三维实体模型,而不需要二次建模。
(3)装配设计
(4)工程图
SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。
工程图是全相关的,当你修改工程图时,三维实体模型、各个视图、装配体都会自动更新。
从三维实体模型中自动产生工程图,包括视图、尺寸和标注。
(5)零件建模
SolidWorks提供了基于特征的实体建模功能。
通过拉伸、旋转、抽壳、扫描、放样、阵列、镜像以及打孔、倒圆角、倒角等操作来实现产品的设计。
通过对特征和草图的动态修改,用拖拽的方式实现实时的设计修改。
三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径,或为管道、电缆等管线生成延伸路径。
(6)曲面建模[6]
通过SolidWorks带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相关操作产生复杂的曲面。
可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。
3.2SolidWorks的零件建模
SolidWorks是基于特征的工程造型软件,所谓特征是一种用参数驱动的模型。
特征之间可以相互堆砌,也可以相互剪切。
特征造型就是应用各种特征来组合生成所需要零件的方法。
SolidWorks提供了一系列特征造型工具供用户进行零件建模。
表3-8中列出了SolidWorks提供的特征造型工具。
表3-8SolidWorks特征造型工具
特征(Feature)
说明
拉伸(Extrude)
生成向一侧或两侧延伸的可具有拔模斜度的基体、凸台、切除或曲面
旋转(Revolve)
生成旋转的基体、凸台、切除或曲面
扫描(Sweep)
通过沿着一条路径移动截面轮廓来生成基体、凸台、切除或曲面。
放样(Loft)
通过在若干截面轮廓之间进行过渡来生成基体、凸台、切除或曲面
倒圆角(Fillet)
在零件上生成一个内圆角或外圆角面
倒角(Chamfer)
在所选的边线或顶点上进行倒角
拔模(Draft)
以指定的角度斜削模型中所选的面
钻孔(Hole)
在模型上生成各种类型的孔特征
缩放(Scale)
对零件或曲面进行比例缩放
抽壳(Shell)
形成空心零件
加厚(Thicken)
为所选曲面加厚度
筋(Rib)
特殊类型的拉伸特征
圆顶(Dome)
将平面转变为预定高度的圆顶
特型(Shape)
通过展开、约束或拉紧所选曲面在模型上生成一个变形曲面
阵列(Pattern)
阵列复制所选的源特征
镜像(Mirror)
镜像复制所选的特征或所有特征
型腔(Cavity)
用一个零件减去另一个零件
连接(Join)
两个零件相连接
分割(Split)
对一个零件进行分割
SolidWorks的基本特征建立在二维草图的基础上,而二维草图又建立在基准平面之上。
建立一个零件的实体建模文件时,具有三个初始的相互正交的基准平面——前视面、俯视面和右视面。
可以从基准平面派生出其他基准平面。
派生的基准平面可以和原先的基准平面平行并相隔一定距离,也可以与原先的基准平面构成一定的旋转角度。
从已经生成的三维实体中的平面或特征点也可以派生出基准平面。
草图有二维草图和三维草图之分,二维草图应用广泛,是建立基本特征的基础,三维草图仅用于产生扫描路径等不多的场合。
二维草图创建于基准平面,由直线、圆弧、圆、椭圆、样条曲线、中心线和文字等图形构成。
在二维草图的图形中可以建立起尺寸约束和几何约束。
所谓尺寸约束是指通过改变尺寸来改变图形,即尺寸驱动图形。
几何约束包括水平、垂直、平行、正交、相切、相等、同圆心、对称等。
在绘图时会自动生成一些几何约束,也可以在修改图形时增加和删除几何约束。
二维草图的绘制类同于AutoCAD,并兼容AutoCAD命令,但由于具有尺寸驱动图形的功能,二维草图的图形绘制比AutoCAD更胜一筹。
SolidWorks2003增添了二维草图自动标注尺寸的新功能,使得二维草图的绘制更加便捷。
在二维CAD层面上,SolidWorks图形和AutoCAD是可以互相转换的。
SolidWorks的零件实体建模通过以下特征造型工具完成。
[6]
(1)拉伸(Extrude)特征以一个二维草图为基础,将二维草图沿一个垂直方向或同时沿另一相反方向拉伸成三维实体。
拉伸时可以设置拔模斜度。
在三维实体上去除材料的拉伸特征称为拉伸切除。
(2)旋转(Revolve)特征通过环绕中心线旋转二维草图轮廓线来生成三维实体。
在三维实体上去除材料的旋转特征称为旋转切除。
(3)扫描(Sweep)特征通过沿着一条二维草图或三维草图指定的路径移动二维草图生成三维实体,可以通过引导线来控制三维实体的中间形状。
(4)放样(Loft)特征连接多个二维草图上的截面构成三维实体。
上述4个特征均建立在草图基础之上,可以利用来生成零件三维实体的基体,所以又称为基本特征。
表3-8中列出的其他特征则用来对三维实体进行操作,不一定需要草图。
(5)倒圆角(Fillet)特征用来对三维实体进行倒圆角操作。
(6)倒角(Chamfer)特征用来对三维实体进行倒角操作。
(7)拔模(Draft)特征用来生成拔模斜度。
(8)钻孔(Hole)特征分成简单直孔和异形孔。
简单直孔特征可以在三维实体上制作一个直圆孔。
异形孔特征用于生成螺孔等,它包含两个草图,其中一个草图包含表示孔数量和位置的点,另一个草图包含表示孔形状的图形。
修改上述第一个草图可以改变孔的数量和位置,修改上述第二个草图可以改变孔的形状。
(9)缩放(Scale)特征用来对三维实体或曲面进行比例缩放。
可以在各个方向比例均匀地进行缩放,x、y、z方向的缩放比例也可以各不相同。
(10)抽壳(Shell)特征去除零件内部的材料,生成空心零件,空心零件可以有若干个面敞开,对应于各个面的壁厚也可不同。
(11)加厚(Thicken)特征用来处理曲面,把曲面生成一定的厚度,使之变为实体模型。
[7]
(12)筋(Rib)特征用来产生筋板,对塑料件设计很有用。
筋特征建立在草图基础之上。
(13)圆顶(Dome)特征将平面拉伸成一定高度的球面或椭球面。
(14)特型(Shape)特征在三维实体上生成具有可控曲面的实体,可以用点(草图点、端点、顶点等)、草图、边线和曲线对曲面形状进行控制。
(15)阵列(Pattern)特征对选定特征进行阵列复制,共有线性阵列、圆周阵列、曲线阵列、草图阵列和表格阵列5种形式。
线性阵列对选定特征沿一个方向或两个方向作线性分布阵列复制。
圆周阵列对选定特征作圆周分布阵列复制。
曲线阵列对选定特征沿曲线分布进行阵列复制。
草图阵列对选定特征根据草图上点的位置进行阵列复制。
表格阵列则根据表格数据定义的位置对选定特征进行阵列复制。
(16)镜像(Mirror)特征对已有特征或三维实体作镜像复制,产生对称于所选平面的镜像实体。
(17)型腔(Cavity)特征用一个零件减去另一个零件,常用来产生模具型腔和型芯。
(18)连接(Join)特征把两个零件连接成一个零件。
(19)分割(Split)特征把一个零件分割开。
3.3SolidWorks的曲面和曲线特征
除了上述零件建模特征外,SolidWorks还具有丰富的曲面和曲线特征,用
于辅助零件建模。
1.曲面特征
曲面是没有厚度的一种几何图元。
生成曲面的方法有
①用闭环草图或基准面上的闭环边线生成平面;
②从草图拉伸、旋转、扫描和放样生成曲面,方法与零件建模相同;
③从已有的曲面或零件面生成等距曲面;
④从零件实体产生中面;
⑤生成圆角曲面;
⑥生成填充曲面;
⑦复制曲面;
⑧从输入文件得到曲面,如从IGES格式文件得到曲面。
修改曲面的方法有
①延伸曲面;
②裁剪曲面;
③延展曲面;
④移动曲面;
⑤删除曲面;
⑥替换曲面;
⑦缝合曲面。
曲面用于零件建模的场合有
①选取曲面的边线和顶点作为扫描的引导线和路径;
②加厚曲面来生成实体或切除实体;
③缝合曲面并加厚使包围区域成为实体;
④隐藏或显示实体和曲面;
⑤曲面作为拉伸实体的终止条件;
⑥用曲面作为实体的替换面。
2.曲线特征
曲线是无宽度和厚度的一种几何图元。
除了二维草图中的平面曲线外,我们还有下列几种三维曲线:
①从草图投影到模型面或曲面上的投影曲线;
②由曲线、草图线和模型边线组合生成的组合曲线;
③用曲线工具生成的螺旋线或涡状线;
④从草图曲线投影到模型面上生成的分割线;
⑤通过模型点或自由点的样条曲线。
曲线可以用于零件实体建模,如将曲线用作扫描时的路径和引导线、放样时的引导线、拔模时的分割线,等等。
3.4SolidWorks的装配体
SolidWorks支持自下而上和自上而下两种设计装配体的方法,也可以结合两种方法设计一个装配体。
[8]
自下而上的设计方法属于归纳设计方法,它先生成组成装配体的所有零部件,然后将它们插入装配体中,根据各个零部件间的配合关系将它们组装起来。
这种方法的优点是零部件的独立设计,相互关系及重建行为比较简单。
用户可以专注于单个零件的设计工作。
自上而下的设计方法属于演绎设计方法,它从装配体中开始设计,用户可以从一个零件的几何体来定义另一个零件。
自上而下的设计次序一般以布局草图为设计的开端,然后定义固定的零件位置、基准面等,参考这些定义来设计零件。
自上而下的设计方法更符合经典的设计思想,突出零件之间的相互联系。
SolidWorks的装配体操作有插入零部件、移动和旋转零部件、装配零部件、检测装配效果及产生爆炸效果图。
插入零部件可以把已经生成的SolidWorks零件或装配体插入到装配体中。
插入后的零部件可用鼠标拖动及旋转以便装配。
零件的装配关系分为平面配合与圆柱面配合两种方式。
平面配合有共面、平行、垂直和角度四种关系。
圆柱面配合有轴线共线、平行、垂直和角度四种关系。
SolidWorks可以对装配体进行干涉检测,检查装配面的间隙和干涉情况。
SolidWorks还可以完成装配体的爆炸效果图来充分展现零件之间的装配过程。
3.5SolidWorks的工程图
对于已经生成的零件实体和装配体,SolidWorks具有工程图的功能。
工程图可以编辑图样格式,生成标准三视图,生成轴测视图、模型视图等命名视图以及派生视图。
SolidWorks提供了多种类型的派生视图。
对于视图的某一部分,如果因为图形太小而不能清楚表达,用户可以生成一个局部视图来放大这一部分。
借助于剖切线,可以生成常用的全剖视图、半剖视图、阶梯剖视图、旋转剖视图、断开的剖视图和局部剖视图。
在所选视图的左边、右边、上边或下边可以生成投影视图。
对于现有视图的直边,能够产生向该边垂直方向投影的辅助视图。
对于现有视图中的平面,能够产生向该平面垂直方向投影的相对视图。
SolidWorks可以把构筑零件特征时的尺寸带入到工程图中,尺寸标注的类型有常用尺寸、基准尺寸、尺寸链、参考尺寸、倒角尺寸等。
形位公差、表面粗糙度和技术要求等被作为注解加入到工程图中。
工程图、装配体和零件实体之间的尺寸是互相关联的,修改其中任一尺寸,其他两个文件中的尺寸及其几何形状都会发生同样的改动,这样就保证了设计数据的一致性。
装配体的工程图可以自动生成零件明细表,插入零件序号。
零件明细表会跟随装配体添加、删除或替换零部件自动更新变化。
[9]
3.6SolidWorks的模具设计插件
MoldBase是SolidWorks的模具设计插件,它能够在用SolidWorks进行模具设计时提供标准的模架,并快速完成模具设计。
利用MoldBase很快就可以完成标准模架的三维设计。
模具设计师只需要选择供应商、模架类型、尺寸规格、模板厚度以及其他参数就可以生成模架的三维模型实体。
设计师的精力可以集中在模具设计的关键处,如型腔和型芯的设计、流道和浇口的安排、冷却管道的布置等。
MoldBase能够提供国际一流模架生产厂商的标准模架,如DME、Superior、PCS、HASCO、Progressive等。
除了完整的装配模架以外,MoldBase还提供大量的模具标准件,例如:
螺栓、顶杆、顶管、定位环、A型模板、B型模板、返回杆、圆柱销、圆锥销、直导套、带肩导套、注口套、支承柱、轴衬等。
MoldBase还为模具设计提供了常用的造型特征:
平底沉孔、埋头螺孔、螺纹、穿过若干模板的系列孔、管接头、管螺纹孔等。
SolidWorks2004提供给模具设计师新的工具来消除耗时的工作。
新的凹模和凸模命令使得两个主要模具零件设计实现了自动化。
用户只需制定好模具钢材的尺寸,SolidWorks就会自动完成剩下的工作。
过切分析在生产模具前能够自动检测潜在的问题,节省了模具制造工厂的时间和金钱。
新的表面合模命令能够自动定位和封闭凹模和凸模。
厚度分析工具能够检测模型的各个部分,避免流体经过模具受限制的部位或避免成品的缺陷。
新的工具可以自动创建分模线,分模表面和有效的排气孔。
3.7SolidWorks的其他功能
SolidWorks提供的钣金设计能力,可以直接使用各种类型的法兰、薄片等钣金特征。
正交切除、角处理以及边线切口等处理手法,使钣金操作变得非常容易。
同样对于冷冲压模具设计,弯曲件的展开