第5章 仿真粗加工的设计特征

第2章 Visual Basic编程基础 第5章 仿真粗加工的设计特征 学习目的与要求： 设计特征必须以基体为基础，通过增加材料或减去材料将这些特征增加到基体中，系统默认操作是布尔和或布尔差。仿真粗加工的设计特征有：孔特征、圆台特征、腔体特征、凸垫特征、键槽特征和沟槽特征。 5.1设计特征概述 选择【插入】︱【设计特征】菜单或单击【特征】工具栏条上相关按钮，如图5.1所示。 图5.1 【设计特征】菜单和工具条 5.1.1选择放置面  所有此类设计特征需要一放置面，对于孔、圆台、腔体、凸垫、键槽等特征，放置面必须是平面。对于沟槽特征来说，安放面必须是柱面或锥面。 放置面通常是选择已有实体的表面，如果没有平面可用作放置面，可用使用相对基准平面作为放置面。 特征是正交于放置面建立的，而且与放置面相关联。 5.1.2 选择水平参考 对于圆形特征，如孔、圆台，不需要指定水平和垂直参考；而对于非圆形特征，如腔体、凸垫和键槽，则必须指定水平参考或垂直参考。 水平参考定义了特征坐标系的XC轴方向，任何不垂直于放置面的线性边缘、平面、基准轴和基准面，均可被选择用来定义水平参考。水平参考被要求定义在具有长度参数的成型特征的长度方向上，如腔体、凸垫和键槽。 如果在真正的水平方向上没有有效的边缘可使用，则可以指定一个垂直参考。根据垂直参考方向，系统将会推断出水平参考方向。如果在真正的水平方向和垂直方向上都没有有效的边缘可使用，则必须创建用于水平参考的基准面或基准轴。在创建这些设计特征之前，用户不仅要考虑放置面，还要考虑如何指定水平参考和如何选择定位的目标边，这一点很重要。 水平参考应用实例，如图5.2所示。 图5.2水平参考应用实例 5.1.3　定位成形特征　 特征的定位用于在放置面内确定特征的位置。在设置了特征的形状参数之后，出现【定位】对话框。对于不同的特征，【定位】对话框中的定位类型是不同的。圆形特征的【定位】对话框如图5.3 a)所示。非圆形特征的【定位】对话框如图5.3 b)所示。 a) 圆形特征的【定位】对话框 b) 非圆形特征的【定位】对话框 图5.3定位方式对话框 在定位特征时，系统要求选择目标边和工具边。基体上的边缘或基准被称为目标边。特征上的边缘或特征坐标轴被称为工具边。对于圆形特征(如孔、圆台)无须选择工具边，定位尺寸为圆心(特征坐标系的原点)到目标边的垂直距离。 下面详细讲述各种类型定位尺寸。 1. 【水平】定位方式 使用【水平】可在两点之间创建定位尺寸。水平尺寸与水平参考对齐，或与竖直参考成 90 度，如图5.4所示。 图5.4 【水平】定位方式 2. 【竖直】定位方式 使用【竖直】方法可在两点之间创建定位尺寸。竖直尺寸与竖直参考对齐，或与水平参考成 90 度，如图5.5所示。 图5.5【竖直】定位方式 技巧：如果有水平和垂直目标边存在，使用两次【垂直】定位方式，可以代替【水平】和【竖直】定位方式。 3. 【平行】定位方式 使用【平行】方法创建的定位尺寸可约束两点（例如现有点、实体端点、圆弧中心点或圆弧切点）之间的距离，并平行于工作平面测量。如图5.6所示，通过尺寸将垫块约束到块上。可以将平行尺寸想象为一根连结相距指定距离的两点的绳子。需要 3 根“绳子”定位此特征。 图5.6 【平行】定位方式 说明：创建圆弧上的切点的平行或任何其他线性类型的尺寸标注时，有两个可能的切点。必须选择所需的相切点附近的圆弧，如图5.7所示。 图5.7 【平行】定位方式 4. 【垂直】定位方式 使用【垂直】方法创建的定位尺寸，可约束目标实体的边缘与特征，或草图上的点之间的垂直距离。还可通过将基准平面或基准轴选作目标边缘，或选择任何现有曲线（不必在目标实体上），定位到基准。此约束用于标注与 XC 或 YC 轴不平行的线性距离。它仅以指定的距离将特征或草图上的点锁定到目标体上的边缘或曲线，如图5.8所示。 图5.8 【垂直】定位方式 5. 【按一定距离平行】定位方式 【按一定距离平行】方法创建一个定位尺寸，它对特征或草图的线性边和目标实体（或者任意现有曲线，或不在目标实体上）的线性边进行约束，以使其平行并相距固定的距离。 此约束仅以指定的距离将特征或草图上的边缘锁定到目标体上的边缘或曲线，如图5.9所示。 图5.9 【按一定距离平行】定位方式 说明：【按一定距离平行】定位方式约束了两个自由度：一个移动自由度和ZC轴旋转自由度。 6. 【成角度】定位方式 【角度】方法以给定角度，在特征的线性边和线性参考边/曲线之间创建定位约束尺寸，如图5.10所示。 图5.10 【成角度】定位方式 7. 【点到点】定位方式 使用【点到点】方法创建定位尺寸时与【平行】选项相同，但是两点之间的固定距离设置为零。此定位尺寸导致特征或草图移动，以便其选定点在目标实体上选定的点的顶部，如图5.11所示。 图5.11 【点到点】定位方式 8. 【点到线上】定位方式 使用【点到线】方法创建定位约束尺寸时与【垂直】选项相同，但是边或曲线与点之间的距离设置为零，如图5.12所示。 图5.12 【点到线】定位方式 9. 【直线到直线】定位方式 使用【线到线】方法采用和【按一定距离平行】选项相同的方法创建定位约束尺寸，但是在目标实体上，特征或草图的线性边和线性边或曲线之间的距离设置为零，如图5.13所示。 图5.13 【直线到直线】定位方式 5.2　常用设计特征的创建　 建立此类设计特征的通用步骤如下： (1)​ 选择【插入】︱【设计特征】命令。 (2)​ 选择设计特征类型。 (3)​ 选择子类型。 (4)​ 选择安放表面。 (5)​ 选择水平参考。 (6)​ 选择过表面。 (7)​ 加入特征参数值。 (8)​ 单击【应用】按钮或【确定】按钮。 (9)​ 定位设计特征。 5.2.1孔的创建　 使用孔命令可在部件或装配中添加以下类型的孔特征： ​ 常规孔（简单、沉头、埋头或锥形状） ​ 钻形孔 ​ 螺钉间隙孔（简单、沉头或埋头形状） ​ 螺纹孔 ​ 孔系列（部件或装配中一系列多形状、多目标体、对齐的孔。 可以： ​ 在非平面的面上创建孔。 ​ 通过指定多个放置点，在单个特征中创建多个孔。 ​ 使用草图生成器来指定孔特征的位置。也可以使用【捕捉点】和【选择意图】选项帮助选择现有的点或特征点。 ​ 通过使用格式化的数据表为螺钉间隙孔、钻形孔和螺纹孔类型创建孔特征。 可使用用户默认设置来定制孔特征的常规孔、钻形孔、螺钉间隙孔、螺纹孔和孔系列类型的参数。 5.2.2 实例：创建常规孔特征 1. 要求： 创建如图5.14所示常规孔特征。 图5.14 常规孔特征 2. 操作步骤 (1) 打开文件 打开光盘文件“\NX6\2\Study\Case5.2.2.prt”。 (2) 创建常规孔特征 ① 在【特征】工具条上，单击【孔】按钮 ，出现【孔】对话框，从【类型】列表中选择【常规孔】。在【位置】组中，选择了现有的点作为孔的中心，如图5.15所示。 图5.15 选择现有的点 说明：可以选择多个点来创建多个孔。 ② 在【方向】组中，从【孔方向】列表中选择【垂直于面】选项。在【形状和尺寸】组中，指定孔的形状和尺寸。从【形状】列表中选择了【埋头孔】形状。在【尺寸】组中，输入【埋头孔直径】、【埋头孔角度】和【直径】值。【深度限制】列表设置为【贯通体】。从列表中指定【布尔】运算选项，选择了【求差】选项。如图5.16所示。 图5.16 设置参数 ③ 单击【确定】或【应用】，以创建埋头孔形状的常规孔特征。 5.2.3 凸台的创建　 【凸台】——在平的表面或基准平面上创建凸台，凸台结构如图5.17所示。 图5.17 凸台 说明：凸台的拔模角允许为负值。 5.2.4　腔体的创建　 【腔体】——在实体上创建一个圆柱形腔体、矩形腔体或一般腔体。 （1）圆柱形腔体——创建一个指定其【直径】、【深度】、【底面半径】和【锥角】的圆柱形腔体，如图5.18所示。 图5.18圆柱形腔体 提示：深度值必须大于底面半径。 （2）矩形腔体——创建一个指定其【X 长度】、【Y 长度】、【Z 长度】、【拐角半径】、【底面半径】和【锥角】的矩形腔体，如图5.19所示。 图5.19矩形腔体 提示：拐角半径必须大于等于底面半径。 5.2.5　凸垫的创建　 【凸垫】——在实体上创建一个矩形凸垫或一般凸垫。 矩形凸垫——创建一个指定其【长度】、【宽度】、【高度】、【拐角半径】和【锥角】的矩形凸垫，如图5.20所示。 图5.20矩形凸垫 提示：深度值必须大于底面半径。 5.2.6　键槽的创建　 【键槽】——在实体上创建一个矩形键槽、球形键槽、U形键槽、T形键槽或燕尾键槽，如图5.21所示。 图5.21 【键槽】对话框 选中【通槽】复选框，要求选择两个【通过】面——起始通过面和终止通过面。槽的长度定义为完全通过这两个面，如图5.22所示。 图5.22通槽示意图 （1）矩形键槽——创建一个指定其【宽度】、【深度】和【长度】的矩形键槽，如图5.23所示。 图5.23矩形键槽 （2）球形键槽——创建一个指定其【球直径】、【深度】和【长度】的球形键槽，如图5.24所示。 图5.24矩形键槽 说明：球形键槽保留有完整半径的底部和拐角。【深度】值必须大于球体半径（球体直径的一半）。 （3）U型键槽——创建一个指定其【宽度】、【深度】、【拐角半径】和【长度】的U型键槽，如图5.25所示。 图5.25U型键槽 说明：【深度】值必须大于拐角半径。 （4）T型键槽——创建一个指定其【顶部宽度】、【顶部深度】、【底宽度】、【底部深度】和【长度】的T型键槽，如图6-26所示。 图5.26 T型键槽 （5）燕尾槽——创建一个指定其【宽度】、【深度】、【角度】和【长度】的燕尾槽，如图6-27所示。 图5.27 燕尾槽 5.2.7　沟槽的创建　 【沟槽】——在实体上创建一个槽，就如同一个成形工具在旋转部件上向内（从外部定位面）或向外（从内部定位面）移动，如同车削操作。可创建的槽类型有：矩形、球形端或U 形槽。 【沟槽】只对圆柱形或圆锥形面操作。旋转轴是选定面的轴。槽在选择该面的位置（选择点）附近创建并自动连接到选定的面上。可以选择一个外部的或内部的面作为槽的定位面，槽的轮廓对称于通过选择点的平面并垂直于旋转轴，如图5.28所示。 图5.28 【沟槽】结构 槽的定位和其他的成形特征的定位稍有不同。只能在一个方向上定位槽，即沿着目标实体的轴。没有定位尺寸菜单出现。通过选择目标实体的一条边及工具（即槽）的边或中心线来定位槽，如图5.29所示。 图5.29 槽的定位 （1）矩形槽——创建一个指定其【沟槽直径】和【宽度】的矩形槽，如图5.30所示。 图5.30矩形槽 （2）球形端槽——创建一个指定其【沟槽直径】和【球直径】的球形端槽，如图5.31所示。 图5.31球形端槽 （3）U形槽——创建一个指定其【沟槽直径】、【宽度】和【拐角半径】的U形槽，如图5.32所示。 图5.32 U形槽 5.3 上 机 实 训 实验目的 ​ 了解仿真粗加工的设计特征的作用 ​ 熟悉通过增或减材料创建的设计特征 ​ 掌握设计特征的布尔运算 ​ 掌握设计特征的定位方法 ​ 掌握设计特征中的孔特征、圆台特征、腔体特征、凸垫特征、键槽特征和沟槽特征。 实验内容 实训1 应用设计特征创建模型，熟练掌握设计特征的应用，如图5-33所示。 图5-33轴 建模分析： 此模型的建立分别按A→B→C→D→E→F→G→H8部分完成，如图5-34所示。 图5-34建模步骤 实验步骤： (1) 新建模型 新建文件“axle.prt”。 (2) 创建A 选择【插入】︱【设计特征】︱【圆柱】命令，出现【圆柱】对话框，在【轴】组，激活【指定矢量】，在图形区选择OY轴，在【直径】文本框输入“32”，在【高度】文本框输入“25”，单击【确定】按钮，如图5-35所示。 图5-35创建A (3) 创建B ① 单击【特征】工具条上【凸台】按钮 ，出现【凸台】对话框，在【直径】文本框输入30，在【高度】文本框输入56-25，选择端面为放置面，如图5-36所示，单击【应用】按钮。 图5-36 建立凸台 ② 出现【定位】对话框，单击【点到点】按钮 ，在图形区选择端面边缘，出现【设置圆弧位置】对话框，单击【圆弧中心】按钮，如图5-37所示。 图5-37 定位轴端 (4) 创建C ① 在【直径】文本框输入36，在【高度】文本框输入12，选择端面为放置面，如图5-38所示，单击【应用】按钮。 图4-38建立凸台 ② 出现【定位】对话框，单击【点到点】按钮 ，在图形区选择端面边缘，出现【设置圆弧位置】对话框，单击【圆弧中心】按钮，如图5-39所示。 图5-39 定位轴端 (5) 按上述方法创建D、E、F 创建D、E、F，如图5-40所示。 图5-40轴 (6) 创建G ① 单击【特征】工具条上【沟槽】按钮 ，出现【槽】对话框，单击【矩形】按钮，出现【矩形槽】对话框，在图形区选择放置面，在【槽直径】文本框输入90，在【宽度】文本框输入2，如图5-41所示，单击【确定】按钮。 图5-41 建立沟槽 ② 出现【定位槽】对话框，在图形区选择端面边缘，槽边缘，出现【创建表达式】对话框，在【p60】文本框输入0，如图5-42所示，单击【确定】按钮。 图5-42定位轴端 (7) 创建H ① 单击【特征操作】工具条上的【基准平面】按钮 ，出现【基准平面】对话框，选择“轴面”如图5-43所示，建立基准面。 图5-43建立基准面 ② 单击【特征】工具条上【键槽】按钮 ，出现【键槽】对话框，选中【矩形】单选按钮，在图形区选择放置面，单击【接受默认边】按钮，选择【水平参考】，如图5-44所示。 图5-44 建立键槽 ③ 出现【矩形键槽】对话框，在【长度】文本框输入22，在【宽度】文本框输入10，在【深度】文本框输入32-28，如图5-45所示，单击【确定】按钮， 图5-45 设置键槽参数 ④ 出现【定位】对话框，单击【线到线】按钮 ，在图形区选择目标边，选择工具边，单击【水平】按钮 ，选择轴端面和键槽端面，出现【创建表达式】对话框，输入1.5，单击【确定】，如图5-46所示。 图5-46 定位键槽 ⑤ 按同样方法建立另一个键槽。 ⑥ 单击【特征操作】工具条上【倒斜角】按钮 ，出现【倒斜角】对话框，在【偏置】组，从【横截面】列表中选择【偏置和角度】选项，在【距离】文本框输入1.5，在【角度】文本框输入45，在【边】组，激活【选择边】，在图形区选择边，如图5-47所示。 图5-47 倒角 (8) 移动层 ① 将基准面到61层。 ② 将61层设为【不可见】。 如图5-48所示。 图5-48 轴 实验总结 通过本实训，掌握仿真粗加工的设计特征的操作步骤，充分了设计特征的定位约束和几何约束，体会仿真粗加工的设计特征在建模的地位和作用。 5.5 本 章 习 题 填空题 1. 沟槽只能建立在 或 上。 选择题 1.​ 当建立一通用凸垫或通用腔时,下列哪些面可用作一安放表面? A. 锥面(Conical Face) B. B-样条曲面(B-Surface) C. 平表面(Planar Face) D. 旋转面(Revolved Face) 2. 沟槽(Groove)特征可以被放置在下列哪些类型的安放表面上? A. 柱面(Cylindrical) B. 锥面(Conical) C. 平面(Planar) D. 球面(Spherical) 判断题 1.​ 可以用Edit→Transform的方法移动孔的位置。 2.​ 所有成型特征（凸台，孔，腔，键槽，沟槽等）都必须建立在平面上。 3.​ 凸台（Boss）的拔模角Taper Angle可以是正值也可以是负值。 4.​ 凸垫特征允许你在实体或者片体上创建圆形凸垫或矩形凸垫或常规凸垫。 上机题 1. 按要求完成下列零件的建模