学习情景5复杂零件设计

制 作 人 ： 方 贵 盛学 习 情 景 5 复 杂 零 件 设 计 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 7：特 征 的 编辑 与 修 改 螺 旋扫 描 一 般混 合 扫 描混 合可 变 剖面 扫 描环 形折 弯曲 面建 模 复 杂 零 件创 建 方 式齿 轮建 模 场 景 1 场 景 2 场 景 3 场 景 4场 景 5场 景 6场 景 7 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 1： 以 螺 旋 扫 描 方 式 创 建 三 维 零 件 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 机 械 厂 生 产 如 图 4-5所 示 弹 簧 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。【 工 程 案 例 一 】 弹 簧 的 三 维 数 字 化 建 模【 学 习 目 标 】 1 学 习 螺 旋 扫 描 的 创 建 过 程 ；2 掌 握 弹 簧 的 绘 制 方 法 。 制 作 人 ： 方 贵 盛 在 日 常 生 活 中 ， 弹 簧 已 经 广 泛 应 用 于 各 个 领 域 ， 特 别 是 在 各 种 机 械 设备 中 ， 弹 簧 的 应 用 更 加 广 泛 。 按 照 形 状 的 不 同 ， 弹 簧 可 分 为 螺 旋 弹 簧 、 环形 弹 簧 、 碟 状 弹 簧 、 板 状 弹 簧 等 。 本 案 例 主 要 是 通 过 如 何 通 过 构 造 螺 旋 扫描 特 征 来 创 建 圆 柱 螺 旋 弹 簧 。1 螺 旋 扫 描 特 征 螺 旋 扫 描 是 一 个 剖 面 沿 着 一 条 螺 旋 线 轨 迹 扫 描 ， 产 生 螺 旋 状 的 扫 描特 征 。 创 建 一 个 螺 旋 扫 描 特 征 需 要 具 备 四 要 素 ， 即 旋 转 轴 、 轮 廓 线 、 螺距 、 剖 面 。 【 相 关 知 识 点 】【 弹 簧 模 型 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 机 械 厂 生 产 如 图 所 示 螺 母 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。1 学 习 真 实 螺 纹 的 绘 制 方 法 。 2 掌 握 螺 母 、 螺 栓 的 建 模 方 法 。【 工 程 案 例 二 】 螺 母 的 三 维 数 字 化 建 模【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 螺 母 也 是 日 常 生 活 中 常 见 的 一 种 机 械 零 件 。 螺 母 造 型 的 难 点 在 于 真实 螺 纹 的 创 建 ， 可 以 通 过 螺 旋 扫 描 特 征 来 创 建 ， 其 余 部 分 则 可 以 通 过 简单 的 拉 伸 、 旋 转 、 镜 像 来 实 现 。表 5-1 螺 母 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路 【 螺 母 模 型 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 机 电 有 限 公 司 生 产 如 图 所 示 螺 栓 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。【 举 一 反 三 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 表 5-2 螺 栓 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路 制 作 人 ： 方 贵 盛 创 建 图 5-18所 示 各 零 件 的 三 维 数 字 化 模 型 。 （ a） 普 通 螺 母 （ b） 圆 头 螺 母【 工 程 案 例 练 习 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 （ c） 螺 栓 （ d） 透 气 塞 制 作 人 ： 方 贵 盛 （ e） 螺 杆 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 2： 以 一 般 混 合 方 式 创 建 三 维 零 件 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 刀 具 厂 生 产 如 图 所 示 绞 刀 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。 构 图 说 明 ： 8个 相 同 截 面 ， 每 个 截 面 均 绕 Z轴 旋 转 45 ， 截 面 间 距 25。1 学 习 一 般 混 合 特 征 的 创 建 方 法 。2 掌 握 绞 刀 的 建 模 方 法 。【 工 程 案 例 三 】 绞 刀 的 三 维 数 字 化 建 模（ a） 绞 刀 横 截 面 草 图 【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 绞 刀 造 型 的 难 点 在 于 刀 刃 部 分 。 绞 刀 刀 刃 部 分 是 由 八 个 截 面 按 二 次 曲线 的 方 式 平 滑 过 渡 而 成 ， 可 以 采 用 一 般 混 合 特 征 的 方 式 来 创 建 。 而 且 由 于每 个 横 截 面 的 形 状 与 尺 寸 均 相 同 ， 可 以 采 用 先 绘 制 截 面 文 件 的 方 法 ， 然 后进 行 调 用 ， 以 减 少 截 面 绘 制 的 次 数 。 绞 刀 刀 柄 部 分 则 可 以 采 用 旋 转 或 拉 伸+拔 模 方 式 来 创 建 。【 绞 刀 模 型 造 型 分 析 】1 一 般 混 合 特 征 一 般 混 合 特 征 作 为 混 合 特 征 的 一 种 ， 它 也 是 由 两 个 或 多 个 剖 面 在 其边 界 处 用 过 渡 曲 面 连 接 而 成 的 一 个 连 续 特 征 。 与 平 行 混 合 、 旋 转 混 合 特征 不 同 的 是 ： 一 般 混 合 特 征 的 截 面 可 以 绕 X轴 、 Y轴 和 Z轴 旋 转 和 平 移 ，每 个 截 面 都 单 独 草 绘 ， 并 用 截 面 坐 标 系 对 齐 。【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 3： 以 扫 描 混 合 方 式 创 建 三 维 零 件 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 机 械 厂 生 产 如 图 所 示 吊 钩 零 件 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。 1 学 习 扫 描 混 合 特 征 的 创 建 方 法 。2 掌 握 应 用 扫 描 混 合 特 征 创 建 吊 钩 零 件 的 建 模 方 法 。【 工 程 案 例 四 】 吊 钩 的 三 维 数 字 化 建 模【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛1 扫 描 混 合 特 征 扫 描 混 合 特 征 是 使 用 一 条 轨 迹 线 与 多 个 截 面 图 形 来 创 建 一 个 实 体 或 曲 面特 征 。 这 种 特 征 同 时 具 有 扫 描 和 混 合 的 特 性 。 在 建 立 扫 描 混 合 特 征 时 ， 需 要有 一 条 轨 迹 线 和 至 少 两 个 特 征 剖 面 。 而 轨 迹 线 可 通 过 草 绘 曲 线 方 式 来 创 建 。 【 吊 钩 零 件 模 型 造 型 分 析 】 吊 钩 在 机 械 设 计 中 应 用 比 较 广 泛 ， 一 般 用 于 起 重 机 、 拖 车 等 设 备 的 承 力 、连 接 部 件 。 对 于 该 零 件 实 体 模 型 的 创 建 ， 主 要 使 用 创 建 扫 描 混 合 特 征 的 方 法 。其 它 部 分 均 可 采 用 旋 转 、 拉 伸 、 倒 角 方 式 来 创 建 。【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 机 械 厂 生 产 如 图 所 示 方 向 盘 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。1 巩 固 扫 描 混 合 特 征 的 创 建 方 法 。2 掌 握 方 向 盘 的 建 模 方 法 。【 工 程 案 例 五 】 方 向 盘 的 三 维 数 字 化 建 模【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 本 案 例 主 要 是 学 习 如 何 通 过 扫 描 混 合 方 式 创 建 方 向 盘 的 轮 辐 结 构 ， 其它 部 分 均 可 采 用 旋 转 或 拉 伸 的 方 式 来 创 建 。表 5-3 方 向 盘 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路【 方 向 盘 模 型 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 机 电 有 限 公 司 生 产 如 图 所 示 门 把 手 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。 【 举 一 反 三 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 表 5-4 门 把 手 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路 其 中 截 面 1、 3为 5的 圆 ， 截 面 2、 6为 4的 圆 ， 截 面 4为 3.5的 圆 ， 截 面 5为 3的 圆 。 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 4： 以 可 变 剖 面 扫 描 方 式 创 建 三 维 零 件 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 日 用 品 厂 生 产 如 图 所 示 塑 料 瓶 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。【 工 程 案 例 六 】 塑 料 瓶 的 三 维 数 字 化 建 模 1 学 习 可 变 剖 面 扫 描 特 征 的 创 建 方 法 。2 掌 握 可 变 剖 面 扫 描 特 征 在 零 件 建 模 过 程 中 的 灵 活 应 用 。【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 制 作 人 ： 方 贵 盛 塑 料 瓶 的 造 型 主 要 是 用 于 学 习 可 变 剖 面 扫 描 特 征 的 创 建 。表 5-5 塑 料 瓶 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路【 塑 料 瓶 模 型 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 1 可 变 剖 面 扫 描 特 征可 变 剖 面 扫 描 特 征 主 要 用 于 创 建 一 个 截 面 沿 多 条 轨 迹 线 扫 描 而 成 的一 类 特 征 。 它 是 一 种 剖 面 方 向 和 形 状 可 以 变 化 的 扫 描 特 征 。 可 变 剖 面 扫描 特 征 的 创 建 一 般 要 定 义 一 条 原 始 扫 描 轨 迹 线 和 若 干 条 轨 迹 链 ， 其 中 扫描 轨 迹 线 是 截 面 扫 掠 的 路 径 ， 轨 迹 链 用 于 控 制 截 面 的 形 状 。变 截 面 扫 描 特 征 中 的 多 条 轨 迹 线 有 不 同 的 含 义 。 在 创 建 过 程 中 选 取的 第 一 条 轨 迹 称 为 原 始 轨 迹 线 ， 是 确 定 扫 描 特 征 方 向 的 轨 迹 线 ； 第 二 条轨 迹 线 称 为 X轨 迹 线 ， 用 来 确 定 特 征 截 面 的 方 向 ， 其 它 轨 迹 称 为 辅 助 轨迹 ， 辅 助 轨 迹 可 以 有 多 条 ， 它 们 用 来 约 束 特 征 截 面 的 形 状 ， 实 现 可 控 的截 面 。【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 5： 以 环 形 折 弯 方 式 创 建 三 维 零 件 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 橡 胶 厂 生 产 如 图 所 示 轮 胎 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。1 学 习 环 形 折 弯 特 征 的 创 建 方 法 。2 掌 握 环 形 折 弯 特 征 在 零 件 建 模 过 程 中 的 灵 活 应 用 。【 工 程 案 例 七 】 汽 车 轮 胎 的 三 维 数 字 化 建 模【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 轮 胎 造 型 主 要 用 于 学 习 环 形 折 弯 特 征 的 创 建 。表 5-6 轮 胎 的 三 维 数 字 化 建 模 主 要 步 骤【 轮 胎 模 型 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 1 环 形 折 弯 特 征 环 形 折 弯 特 征 的 用 途 是 系 统 根 据 用 户 所 指 定 的 折 弯 径 向 剖 面 ，自 动 将 实 体 、 曲 面 或 曲 线 折 弯 成 环 形 物 。【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 6： 以 曲 面 建 模 方 式 创 建 三 维 零 件 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 厨 房 用 具 厂 生 产 如 图 所 示 水 盆 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。【 工 程 案 例 八 】 水 盆 的 三 维 数 字 化 设 计 制 作 人 ： 方 贵 盛水 盆 的 造 型 主 要 包 括 水 盆 面 板 和 水 池 两 部 分 。 水 盆 面 板 上 要 创 建 10个 落 水 槽 ， 可 以 采 用 阵 列 的 方 式 来 完 成 。 水 池 部 分 开 口 上 大 下 小 ， 需 要进 行 拔 模 ， 而 且 需 要 倒 圆 角 ， 盆 底 需 要 创 建 出 水 孔 等 。 由 于 水 盆 厚 度 较薄 ， 宜 采 用 创 建 曲 面 的 方 法 来 造 型 。 【 学 习 目 标 】1 学 习 拉 伸 曲 面 、 填 充 曲 面 、 曲 面 拔 模 、 曲 面 倒 圆 角 、 曲 面 加 厚 等 基 本曲 面 的 创 建 与 编 辑 方 法 。2 掌 握 曲 面 建 模 技 术 在 零 件 造 型 过 程 中 的 灵 活 应 用 。【 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 表 5-7 水 盆 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路 制 作 人 ： 方 贵 盛 在 三 维 造 型 设 计 过 程 中 ， 曲 面 设 计 非 常 重 要 ， 主 要 用 于 一 些 具 有 复 杂形 状 物 体 的 建 模 ， 如 手 机 外 壳 、 鼠 标 外 壳 、 以 及 汽 车 、 飞 机 、 轮 船 、 航 天器 等 外 观 设 计 。 在 Pro/Engineer软 件 中 ， 创 建 曲 面 特 征 的 方 法 与 创 建 实体 特 征 的 方 法 大 致 相 同 ， 但 曲 面 造 型 比 实 体 造 型 更 加 灵 活 ， 可 操 作 性 更 强 。1 基 础 曲 面 特 征 Pro/Engineer软 件 中 提 供 了 一 些 基 础 曲 面 的 创 建 ， 如 拉 伸 曲 面 、 旋 转曲 面 、 扫 描 曲 面 、 混 合 曲 面 、 螺 旋 扫 描 曲 面 、 扫 描 混 合 曲 面 、 可 变 剖 面 扫描 曲 面 等 ， 这 些 曲 面 的 创 建 与 其 相 关 的 实 体 造 型 方 法 一 样 。【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 2 特 殊 曲 面 特 征 除 了 提 供 基 础 曲 面 特 征 外 ， Pro/Engineer软 件 中 还 提 供 了 一 些其 它 曲 面 创 建 方 法 ， 如 曲 面 填 充 、 边 界 混 合 等 。3 基 本 的 曲 面 编 辑 方 法 当 用 户 创 建 了 一 些 基 本 曲 面 后 ， 所 得 到 的 曲 面 可 能 不 一 定 满 足 用户 要 求 ， 这 时 就 需 要 对 曲 面 进 行 编 辑 修 改 ， Pro/Engineer软 件 提 供了 多 种 曲 面 编 辑 方 法 ， 如 曲 面 偏 移 、 拔 模 、 移 动 、 镜 像 、 复 制 、 修 剪 、合 并 、 延 伸 、 倒 角 、 倒 圆 角 、 阵 列 、 加 厚 、 实 体 化 等 。 制 作 人 ： 方 贵 盛 试 创 建 如 图 5-110所 示 三 维 数 字 化 模 型 。【 学 习 基 础 案 例 】 边 界 混 合 曲 面 创 建 制 作 人 ： 方 贵 盛 1 学 习 边 界 混 合 曲 面 特 征 的 创 建 方 法 。2 学 习 曲 面 拔 模 偏 移 的 曲 面 编 辑 方 法 。 该 零 件 造 型 较 为 复 杂 ， 由 于 上 表 面 为 不 规 则 曲 面 ， 而 且 中 间 有 倾斜 的 凹 槽 ， 难 以 用 以 前 讲 的 各 种 方 法 来 创 建 ， 因 此 需 要 引 入 新 的 零件 造 型 方 法 ： 边 界 混 合 曲 面 、 曲 面 拔 模 偏 移 、 曲 面 实 体 化 等 。【 学 习 目 标 】【 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 1 边 界 混 合 曲 面 边 界 混 合 曲 面 是 由 边 界 曲 线 混 合 而 成 的 曲 面 特 征 ， 用 户 可 在 一 个 方 向或 两 个 方 向 上 指 定 边 界 曲 线 ， 还 可 指 定 控 制 曲 线 来 调 节 曲 面 的 形 状 。2 曲 面 偏 移 曲 面 的 偏 移 是 指 对 用 户 选 定 的 曲 面 按 曲 面 的 法 线 方 向 进 行 偏 置 。3 曲 面 实 体 化 曲 面 实 体 化 是 指 将 曲 面 特 征 转 化 为 实 体 特 征 的 一 种 方 式 。【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 【 工 程 案 例 九 】 吹 风 机 的 三 维 数 字 化 设 计某 电 器 厂 生 产 如 图 所 示 吹 风 机 ， 要 求 建 立 其 外 壳 的 三 维 数 字 化 模 型 。1 学 习 曲 面建 模 技 术 在 零 件建 模 过 程 中 的 灵 活 应 用 。【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 吹 风 机 的 造 型 综 合 利 用 了 多 项 曲 面 造 型 技 术 和 实 体 建 模 技 术 ， 如 边 界 混 合 、曲 面 偏 移 、 曲 面 合 并 、 曲 面 填 充 、 曲 面 倒 圆 角 、 拉 伸 、 阵 列 、 镜 像 等 。表 5-7 吹 风 机 的 三 维 数 字 化 建 模 思 路 【 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 【 趣 味 建 模 】 雨 伞 的 三 维 数 字 化 建 模试 建 立 图 所 示 雨 伞 的 三 维 数 字 化 模 型 。 制 作 人 ： 方 贵 盛 表 5-8 雨 伞 的 三 维 数 字 化 建 模 过 程 制 作 人 ： 方 贵 盛 制 作 人 ： 方 贵 盛场 景 7： 齿 轮 三 维 数 字 化 建 模 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 齿 轮 厂 生 产 如 图 所 示 齿 轮 ， 齿 轮 模 数 m=3， 齿 数 z=13， 齿 顶 高 系 数ha=1.0， 顶 隙 系 数 c=0.25， 分 度 圆 压 力 角 =20 ， 齿 宽 b=20。 要 求 建 立其 三 维 数 字 化 模 型 。 1 学 习 参 数 与 关 系 式 的 设 置 方 法 。2 学 习 轮 齿 的 建 模 方 法 。【 工 程 案 例 十 】 齿 轮 的 三 维 数 字 化 建 模【 学 习 目 标 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 齿 轮 作 为 一 种 常 用 件 ， 在 机 械 设 计 中 得 到 广 泛 应 用 ， 主 要用 来 传 递 动 力 和 运 动 ， 改 变 转 速 和 运 动 方 向 等 。 齿 轮 有 多 种 类型 ， 如 直 齿 轮 、 斜 齿 轮 、 人 字 形 齿 轮 、 弧 形 齿 轮 等 。 齿 轮 已 实现 半 标 准 化 ， 如 模 数 和 齿 形 角 等 。 齿 轮 造 型 的 难 点 在 于 轮 齿 部分 ， 需 要 构 造 渐 开 线 曲 线 。 不 过 在 近 似 造 型 过 程 中 ， 可 以 用 圆弧 来 代 替 渐 开 线 ， 以 简 化 建 模 过 程 。 本 案 例 分 别 对 齿 轮 模 型 的近 似 造 型 与 参 数 化 标 准 造 型 两 种 方 式 进 行 了 讲 述 。 【 齿 轮 模 型 造 型 分 析 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 1 齿 轮 的 结 构 在 设 计 标 准 齿 轮 时 ， 只 需 确 定 齿 轮 的 模 数 m和 齿 数 z两 个 参 数 ， 而 分度 圆 上 的 压 力 角 =20 ， 齿 顶 高 系 数 ha和 顶 隙 系 数 c分 别 为 1和 0.25，齿 顶 圆 、 分 度 圆 、 齿 根 圆 直 径 等 参 数 可 以 通 过 以 下 关 系 式 自 动 计 算 ：分 度 圆 直 径 d=m*z齿 顶 圆 直 径 da=m*z+2*m*ha齿 根 圆 直 径 df=m*z-2*(ha+c)*m 节 圆 直 径 db=m*z*(cos() 【 相 关 知 识 点 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 2 参 数 与 关 系 Pro/Engineer软 件 用 参 数 来 定 义 零 件 或 装 配 体 的 尺 寸 值 ， 当 参 数 值 发生 改 变 时 ， 可 以 获 得 不 同 大 小 的 一 类 零 件 。 关 系 主 要 用 于 参 数 之 间 的 联 系 ，如 表 达 式 d2=d1+d0*sin(a)中 ， d0、 d1、 d2、 a均 为 参 数 ， 整 个 表 达 式 为一 关 系 ， 其 中 d2的 值 由 d0、 d1、 a的 值 确 定 。3 渐 开 线 的 参 数 方 程 渐 开 线 的 参 数 方 程 式 为 ： =t*90 /*t为 变 量 ， 取 值 范 围 0-1*/ r=db/2 s=(PI*r*t)/2 /*PI为 常 数 */ x= r*cos()+ s*sin() y=r*sin()-s*cos() z=0 制 作 人 ： 方 贵 盛 某 齿 轮 厂 生 产 如 图 所 示 齿 轮 ， 要 求 建 立 其 三 维 数 字 化 模 型 。 【 举 一 反 三 】 制 作 人 ： 方 贵 盛 制 作 人 ： 方 贵 盛