《计算机辅助制造》上机指导-2-3.doc

机械 CAD-CAM 上机指导1第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计2.3 特征造型设计2.3.1 UG 特征造型概述在 UG 系统中，特征分为以下几大类：（1）体素特征：指简单的三维实体，如长方体、圆柱体、圆球、圆锥体等通过这些体素特征的组合和布尔操作，可以设计出各种零件的三维模型2）扫描特征：指通过对二维轮廓（曲线、实体表面的边等）进行拉伸、旋转或沿引导线扫描来创建三维模型扫描特征要求首先构建曲线轮廓，曲线轮廓的构建可以通过草图或非参数化的曲线功能来实现3）基准特征：是个非常有用的设计辅助工具，借助基准特征可以完成特定的功能例如，利用基准面特征为辅助面，可完成在一个圆柱侧面上打斜孔或在球面上打孔等，同时基准面特征也常作为草图的放置面4）设计特征：也可称为特征工具，是系统提供的诸如孔、凸台、槽、腔等具有工程含义的特征，这些特征可依附于某个实体特征上5）自定义特征：利用自定义特征工具，用户可以像使用系统特征一样将自定义的特征加入到特征库中，需要时直接提取和编辑6）操作特征：可在实体上产生各种附加特征的操作，如偏置特征、螺纹特征等通过以上几类特征，用户可以方便地实现零件的三维造型设计。

零件的设计过程实际上就是利用 UG 的各种特征逐步构造零件并满足设计要求的过程UG 的特征造型设计过程如图 2.22 所示图 2.22 UG 特征造型一般流程2.3.2 UG 基本成型特征1. 基准特征基准特征是 UG 张最常用的特征之一例如，在圆柱面上生成键槽时，需要指定平面作为键槽放置面，此时就需要建立基准平面UG 的基准特征主要有基准平面、基准住和基准坐标系在建立特征的辅助轴线或参考方向时，需要建立基准轴1）基准平面在主菜单中选择【插入】-【基准/ 点】-【基准平面】命令或点击“基准面”图标 ，系统将弹出【基准平面】对话框，如图 2.23 所示，利用该对话框可草图特征曲线特征基本体素扫描特征设计特征孔、槽、凸台等特征操作倒角、倒圆等基本特征 自定义特征二维截面零件机械 CAD-CAM 上机指导2第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计以建立基准平面建立基准平面的方法有多种，常用的有：（1）偏置：选择一个平面或基准面并输入偏置值，系统会建立一个基准平面，该平面与参考平面的距离为所设置的偏置值，如图 2.24 所示2）固定基准：即图 2.23 中所示的下拉框选项中的三个平面（XC-YC 平面、YC-ZC 平面、 XC-ZC 平面）和由系数确定的平面。

3）自动判断：能完成多种约束方式下基准面的操作系统会根据用户所选对象确定可以用的约束，自动推断并建立基准平面自动推断约束类型有三点、平行、垂直、重合、中心、相切、偏置和角度等这里仅介绍三点约束建立平面的方法该方式通过选择三个参考点来建立通过这三个点的基准平面选择参考点时，可以利用【点构造器】来帮助完成，例如，对于如图 2.25 所示的立方体，用鼠标点选立方体的三个顶点，系统将通过自动推断来产生通过该三个参考点的平面，供用户确认，生成基准平面2）基准轴在主菜单中选择【插入】-【基准/ 点】-【基准】命令或点击“基准轴”图标 ，系统将弹出【基准轴】对话框，如图 2.26 所示利用该对话框可以建立基准轴在此应注意类型选项下拉列表中的内容建立基准轴的方法有多种，在此仅介绍常用的几种图 2.23 基准平面对话框 图 2.24 偏置方式生成的基准平面机械 CAD-CAM 上机指导3第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计图 2.25 三点生成基准平面（1）点和方向该方法通过选择一个参考点和一个参考矢量来定义基准轴，建立的基准轴通过该点且平行于所选矢量如图 2.27 所示的基准轴，参考点为矩形的一个顶点，而矢量为矩形的一条对角线（可以通过点击对话框中的“方向”组中“指定矢量”旁的“矢量构造器”图标 ，在弹出的【矢量】对话框中“类型”组中选择“两点”图标 ，选择通过指定矩形的两个对角点确定所需矢量） 。

图 2.26 基准轴对话框 图 2.27 点和方向生成基准轴（2）经过两点该方法通过选择两点来定义基准轴，选择参考点时可以利用“点构造器”来帮助完成，经过两点生成的基准轴如图 2.28 所示3）曲线上矢量该方法通过选择一条参考曲线来定义基准轴，建立的基准轴平行于该曲线某点处的切矢量或法矢量，也可由该曲线某点处垂直或平行于另外的某个对象平行于曲线上某点处的切矢量的基准轴如图 2.29 所示机械 CAD-CAM 上机指导4第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计图 2.28 经过两点生成基准轴 图 2.29 曲线上矢量生成基准轴（4）固定基准在【基准轴】对话框如图 2.30 中的“类型”组中单击类型下拉选项图标，在类型下拉列表中选择 XC 轴、 YC 轴、ZC 轴，可以建立对应于三个坐标轴方向的基准轴，如图 2.31 所示为 XC 坐标方向的基准轴5）自动判断自动判断方式可以通过选择“点” 、 “线” 、 “面”等对象来定义基准轴自动判断的约束方式有 3 种：重合、平行和垂直在自动判断方式下，系统根据用户所选的对象确定可用的约束并产生相应的基准住。

图 2.30 固定基准 XC 轴方式的基准轴对话框 图 2.31 指定 XC 固定基准轴2. 体素特征直接用生成实体的方法产生的体素称为体素特征它只适用于生成简单性状的物体，如立方体、圆柱体、球体、圆台、圆锥、管等，如图 2.32 所示由于形状简单，在设计时只需要给出体素特征的相关参数及其在屏幕中的位置，就可以生成用户要求的三维形状下面通过立方体特征的生成过程说明其使用方法，其余特征生成方式较为类似，读者可以根据提示自己完成操作过程1）基本体素特征的生成（1）单击特征工具条上的“立方体”图标，也可选择【插入】-【设计特征】-【块】长方体命令，打开如图 2.33 所示的【长方体】对话框机械 CAD-CAM 上机指导5第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计图 2.32 基本体素特征 图 2.33“长方体”对话框（2）从“类型”中选择“原点和边长”方式，然后输入长方体的长、宽、高数值3）选择指定“原点”方式，指定立方体的放置位置4）如果图形工作区不存在实体，则在“布尔”组中选择“无” 如果图形工作区已存有其他实体，则在“布尔”组中选择其他布尔运算方式生成实体5）单击“确定”按钮，完成创建长方体。

2）基本体素特征的修改体素特征的修改主要是指修改它的定义参数，可以用鼠标左键双击要修改的目标体，也可以通过选择主菜单中的【编辑】-【 特征】- 【编辑参数】命令来修改修改定义参数和生成定义参数相似，用户只要选择要修改的体素特征和参数，在提示框内输入新的参数即可3. 扫描特征扫描特征是一种利用二维轮廓生成三维实体的方法基本原理是二维截面轮廓线（曲线、草图）沿某一方向或一条引导线运动扫描的到实体UG 的扫描特征如图 2.34 所示下面通过拉伸特征的生成过程说明其用法，其余特征生成方式较为类似，读者可以根据提示 图 2.34 扫描特征图标自己完成操作过程1）在主菜单中选择【插入】-【设计特征】 -【拉伸】命令，或单击工具机械 CAD-CAM 上机指导6第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计栏中的“拉伸”图标 ，系统将弹出【拉伸】对话框，如图 2.35 所示2）在图形区选择要拉伸的对象，可在“曲线规则”下拉列表中选择一种对象的类型，如图 2.36 所示；也可由系统根据所选对象自动推断确定拉伸对象如果选择的是实体的表面，系统会弹出绘制草图截面，先绘制要拉伸的草图，然后进行拉伸操作3）单击“方向”组中的“指定矢量”栏右侧的三角形，将显示拉伸方向矢量下拉列表，选择其中一种方式，确定拉伸方向。

4）通过“布尔”右侧的下拉列表选择布尔运算方式5）在“限制”组中选择拉伸体“起始”和“结束”的方式及数值如果需要拔模，可以选择“拔模”的方式，如图 2.37 所示，并输入拔模“角度”值6）单击“确定”按钮或者“应用”按钮，完成拉伸操作2.3.3 UG 的特征工具特征工具也成为设计特征，是 UG 非常有特色的特征设计应用，利用特征工具可以在已有实体特征上生成各种具有工程意义的特征，例如，在一个实体表面上开挖键槽或生成一个凸垫特征工具包括孔、圆凸台、腔体、凸垫、键槽和沟槽等特征工具的设计是参数化的，在设置或修改特征参数后，通过刷新模型即可得到修改后的特征特征工具条的部分图标如图 2.38 所示图 2.35 “拉伸”对话框 图 2.36“曲线规则”机械 CAD-CAM 上机指导7第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计图 2.37 拔模下拉列表图 2.38 特征工具图标1.特征工具的基本操作过程UG 各类特征工具的基本操作过程如图 2.39 所示由图可见，虽然 UG 特征工具的种类很多，但他们的操作过程基本相同在此，我们仅介绍孔特征的操作，其余特征工具的操作请读者自行完成。

2. 孔特征孔特征操作是设计零件时常用的功能UG 提供了三类孔操作：常规孔、钻形孔和螺纹孔，每种类型可以通过指定“深度限制”来控制在实体上生成的孔的深度下面通过常规孔与螺纹孔说明其用法选择一个设计特征选择设计特征的类型选择设计特征的放置面设置设计特征的形状和参数选择目标实体和工具实体的几何对象输入定位尺寸机械 CAD-CAM 上机指导8第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计图 2.39 特征工具的操作过程单击“特征工具”条上的“孔”特征图标 或在主菜单中选择【插入】-【设计特征】-【孔】命令，打开如图 2.40 所示的孔特征操作对话框1）常规孔常规孔包括简单孔、沉头孔和埋头孔，孔底面可以是平底，也可以是椎体，由顶锥角参数确定（范围为 0°～180°） 当选择【孔】对话框中的“深度限制”选项为“直至下一个”或“贯通体”时，不需要指定孔的深度需要设置的孔的参数如图 2.40 对话框中“形状和尺寸”组，参数含义如图 2.41 所示2）螺纹孔螺纹孔的参数由两部分组成：螺纹尺寸和底孔尺寸螺纹尺寸包括螺纹规格和螺纹长度（深度） ；螺纹底孔直径在选定螺纹规格后由系统自动给出，底孔深度由对话框中的“尺寸”组中的“深度”给出。

参数的含义如图 2.42 所示3. 沉头孔生成实例下面举例说明在长方体上生成沉头孔特征的操作步骤1）单击孔特征图标 ，打开如图 2.40 所示的孔特征对话框2）在“类型”选项中选择“常规孔” ，在“形状和尺寸”组中的“成形”选项列表中选“沉头孔” ，并输入沉头孔的参数注意：不同类型相应的对话框有所不同，例如如果在“类型”选项中选择“螺纹孔” ，则弹出的对话框中相应的参数如图 2.42 所示，对应孔的参数如图2.43 所示 ）（3）在“位置”组的“指定点”栏点击右侧的“点”图标 ，在图形区选择要放置孔的放置平面，单击长方体的上表面，系统自动进入“草图”状态，在长方体上表面上按大致位置点击鼠标左键，生成草绘点机械 CAD-CAM 上机指导9第二章 三维 CAD/CAM 零件造型设计图 2.40 孔特征操作对话框 图 2.41 常规孔示意图（4）选择【插入】- 【尺寸】命令中的“自动判断 ”选项，系统弹出【尺寸】工具条如图 2.44（a）所示，单击其中的 “草图尺寸对话框”图标 系统打开草图“尺寸”对话框如图 2.44（b ）所示5）用尺寸约束点到矩形两个边的距离，点距垂直边的距离为 15，点到水平上边的距离为 25。

关闭“尺寸”对话框，选择工具条中的【草图】-【完成草图】命令，完成沉头孔安放位置点的绘制，系统自动返回【孔】操作对话框6）在【孔】特征对话框中设置沉头孔的。