2.1 零件建模基础

产品零件的形状和结构越复杂,更改越频繁,采用三维实体软件进行设计的优越性越突出。本节介绍基于特征的零件三维建模的基本概念及其步骤。

1.零件建模基本概念

(1)实体造型

实体造型就是在计算机中利用实体造型软件用一些基本元素来构造机械零件的完整几何模型。三维设计人员在屏幕上能够见到真实的三维模型,这是工程设计方法的一个突破。

(2)参数化

传统的CAD绘图技术都用固定的尺寸值定义几何元素,尺寸只有注释作用。输入的每一条线都有确定的位置。要想修改图样内容,只有删除原有线条后重画。新产品的开发设计需要多次反复修改,进行零件形状和尺寸的综合协调和优化。而参数化设计可使产品的设计图样随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而自动修改图样,尺寸具有驱动功能。

(3)特征

基于特征的设计是把特征作为产品设计的基本单元,将机械产品描述成特征的有机集合。特征兼有形状和功能两种属性,包括特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。特征设计的突出优点是在设计阶段就可以把很多后续环节要使用的有关信息放到数据库中,便于实现并行工程,使设计绘图、计算分析、工艺性审查、到数控加工等后续环节能顺利完成。

2.零件建模步骤

三维零件设计过程是零件真实制造过程的虚拟仿真,零件设计过程中如图2-1所示,具体步骤如下。

图2-1 SolidWorks的零件设计过程

(1)规划零件

分析零件的特征组成、相互关系、构造顺序及其构造方法、确定最佳的轮廓等。

(2)创建基础特征

基础特征是零件的第一个特征,它是构成零件基本形态的特征,也是构造其他特征的基础,可以看做是零件模型的“毛坯”。

(3)创建其他特征

按照特征之间的关系创建剩余特征,即“如何加工就如何造型”。

在三维CAD软件中,通常需要在选定的平面上绘制二维几何图形(草图),再对这个草图进行某个特征操作,使之生成三维特征,多个特征组成零件。在三维设计系统中,零件设计是核心,特征设计是关键,草图设计是基础。