CATIA基础教程与全国信息化应用能力考试指导-2.docx

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第3章 基准特征的创立
第三章 基准特征的创立
基准特征也叫参考几何体，是SolidWorks一种重要工具，在设计过程中作为参考基准。基准特征包括基准面、基准轴、坐标系和点。使用基准特征可以定义曲面或实体的位置、形状或组成，如扫描、放样、镜向使用的基准面，圆周阵列使用的基准轴等。
案例1：卡盘

图 3-1 卡盘
知识点
² 掌握特征基准面的建立方法
² 了解拉伸的终止条件

根据图3-1所示，发现模型具有以下几个特点：
1. 模型为四方体，可以采用拉伸命令实现
2. 中间挖空的局部，可以采用拉伸切除的方式，对于切除的斜面，采用拉伸切除到一面的终止条件，为了到达这一目的，考虑建立一个基准面，这个基准面就是切除的终止条件。
于是，可以通过以下分解思路完成，如图3-2所示。

图 3-2 模型分析

1.2 操作步骤
<1> 新建零件
启动Solidworks，单击菜单栏中的【新建】按钮，建立一个SolidWorks新文件。
<2> 文件模板
系统自动激活【新建Solidworks文件】对话框，选择【零件】模板，如图3-3所示，单击【确定】。

图 3-3 新建零件
<3> 保存文件
按Ctrl+S保存文件，如图3-4所示，命名为“卡盘〞，单击【保存】，系统将自动添加文件后缀“.sldprt〞。

图 3-4 保存文件
<4> 进入草图绘制状态
在FeatureManager设计树中单击【上视基准面】，在关联菜单中单击【草图绘制】，系统进入草图绘制状态中，如图3-5所示。

图 3-5 进入草绘状态
<5> 绘制草图
按S键，出现S工具栏，单击【边角矩形】下拉箭头，选择【中心矩形】命令，绘制如图3-6所示的草图，定义两条相邻的边为【相等】几何约束关系，按S键，单击【智能尺寸】按钮进行草图尺寸的标注，单击【确定】按钮，退出草图。

图 3-6 绘制草图
<6> 建立基体特征
按S键，单击【拉伸凸台/基体】按钮，激活【拉伸】属性管理器对话框，在【深度】文本框中输入“35〞并回车，其他保持默认，如图3-7所示，单击【确定】按钮。

图 3-7 建立基体特征
<7> 绘制草图
单击模型上外表，在关联菜单中单击【草图绘制】，进入草图绘制状态，，绘制如图3-8所示的草图，注意几何约束关系，单击【确定】按钮退出草图。

图 3-8 绘制草图
<8> 建立拉伸切除特征
按S键，从S工具栏中单击【拉伸切除】按钮，激活【拉伸切除】属性管理器对话框，在【深度】文本框中输入“30〞并回车，其他保持默认，如图3-9所示，单击【确定】按钮。

图 3-9 建立切除特征
<9> 建立辅助草图
单击模型上外表，在关联菜单中单击【草图绘制】，进入草图绘制状态，绘制如图3-10所示的草图，注意几何约束关系，单击【确定】按钮退出草图。

图 3-10 建立辅助草图
<10> 建立基准面
按S键，从S工具栏中单击【参考几何体】按钮 ，选择【基准面】命令，激活【基准面】属性管理器对话框，在激活的【参考实体】文本框中选择如图3-11所示实体边线和点， 单击【确定】按钮。

图 3-11 建立基准面
<11> 转化实体引用
单击模型上外表，在关联菜单中单击【草图绘制】，进入草图绘制状态，利用【转化实体引用】命令、【镜向实体】命令、【直线】命令绘制如图3-12所示的草图，注意几何约束关系，单击【确定】按钮退出草图。

图 3-12 转化实体引用
<12> 建立拉伸切除
按S键，从S工具栏中单击【拉伸切除】按钮，激活【拉伸切除】属性管理器对话框，单击【终止条件】下拉箭头，选择【成形到一面】选项，在激活的【面/平面】文本框中选择如图3-13所示的“基准面〞，其他保持默认，单击【确定】按钮。

图 3-13 建立拉伸切除
<13> 完成模型
至此，完成“卡盘〞的建模。如图3-14所示，按Ctrl+S保存文件。

图 3-14 完成模型
1.3 步骤点评
1. 对于步骤4：关联工具栏是在图形区域中或FeatureManager 设计树单击工程时出现的一个工具栏，提供与该工程相关联的经常使用的一些命令。
而快捷菜单就是“右键快捷键〞，一般说来，快捷菜单中包含关联工具栏。所不同的是，用户右击对象〔或者已经选中对象，然后单击右键〕时，弹出快捷菜单，快捷菜单中的工具更多。
2. 对于步骤5：当用户按键盘的S键时，S工具栏出现光标位置附近，非常便于选择工具按钮，大大提高了设计效率。S工具栏是SolidWorks2021才有的新工具栏。
3. 对于步骤6：基体特征是FeatureManager 设计树中第一个用户建立的特征，此时已经确定了用户建立的模型的空间方位。因此建议用户在建立模型前认真考虑使用哪个默认基准面建立草图，等轴测效果更佳，如图3-15所示

图 3-15 空间方位
4. 对于步骤9：草图不仅仅为了建立特征，还可以作为参考点或参考线为建立后续特征效劳，甚至可以为将来零件装配提供定位参考。
5. 对于步骤10：基准面的建立往往应用于不规那么的实体或特征，尤其为复杂的模型提供了思路。
6. 对于步骤11：在草图中，利用转化实体引用或等距实体命令，提高了建模效率，另外它形成的关联关系为参数的修改提供了便利。
7. 对于步骤12：建立此特征，方法多种多样，相比之下，利用拉伸特征是一种较简单的方法。
1.4 知识总结-基准面的建立
基准面是参考几何体的一种，应用相当广泛，比方草图的绘制平面、镜向特征、拔模中性面、生成剖面视图等。
草图需要绘制在平面上，Solidworks草图平面可以是系统提供了三个默认基准面、模型中的平面以及用户自建基准面。如果用户在建立草图时没有适宜的平面，可以手工建立适合自己的基准面。基准面的建立方法分为以下六种：
1. 【通过直线/点】：通过空间三个点，或者一条直线和不在其上的空间点，如图3-16所示。

图 3-16 【通过直线/点】生成基准面
2. 【点和平行面】：通过一个空间点并平行于一个面，如图3-17所示。

图 3-17 【点和平行面】生成基准面
3. 【两面夹角】：通过一条直线并与一个平面成指定的角度，如图3-18所示。

图 3-18 【两面夹角】生成基准面
4. 【等距距离】：平行于平面生成等距面，可以同时生成多个等距面。如图3-19 所示。

图 3-19 【等距距离】生成基准面
5. 【垂直于曲线】：垂直于曲线生成基准面。如图3-20所示。此方法应用于弹簧的建立等。

图 3-20 【垂直于曲线】生成基准面
6. 【曲面切平面】：生成相切于曲面的基准面，如图3-21所示。此方法应用于键槽的建立等。

图 3-21 【曲面切平面】生成基准面
1.5 练习

习题图1

习题图2
案例2：星形块

图 3-22 星形块
知识点
² 理解零件建模思路
² 掌握基准轴的建立方法

根据图3-22所示，发现模型具有以下几个特点：
1. 模型为星形体，周边的三角形体围绕模型的轴心成圆周分布。
2. 这个复杂的模型实际由假设干个简单的拉伸体组成，此时，只需要分别做出三个拉伸体，然后可以采用圆周阵列的方法完成，如图3-23所示。

图 3-23 模型分析

1.2 操作步骤
<1> 建立零件
启动Solidworks，单击菜单栏中的【新建】按钮，建立一个SolidWorks新文件。
<2> 文件模板
系统自动激活【新建Solidworks文件】对话框，选择【零件】模板，如图3-24所示，单击【确定】。

图 3-24 新建零件
<3> 保存文件
按Ctrl+S保存文件，如图3-25所示，命名为“星形块〞，单击【保存】，系统将自动添加文件后缀“.sldprt〞。

图 3-25 保存文件
<4> 进入草图绘制状态
在FeatureManager设计树中单击【上视基准面】，在关联菜单中单击【草图绘制】，系统进入草图绘制状态中，如图3-26所示。

图 3-26 进入草绘状态
<5> 绘制草图
单击【多边形】按钮，激活【多边形】属性管理器对话框，【参数】选项组下，在【边数】文本框中，输入数值“8〞并回车，单击【外接圆】单项选择按钮，其他保持默认，绘制如图3-27所示的草图，并标注尺寸，单击【确定】按钮，退出草图。

图 3-27 绘制草图
<6> 建立基体特征
按S键，单击【拉伸凸台/基体】按钮，激活【拉伸】属性管理器对话框，在【深度】文本框中输入“55〞并回车，其他保持默认，如图3-28所示，单击【确定】按钮。

图 3-28 建立基体特征
<7> 绘制草图
在FeatureManager设计树中单击【上视基准面】，在关联菜单中单击【草图绘制】，系统进入草图绘制状态中。
单击【多边形】按钮，激活【多边形】属性管理器对话框，【参数】选项组下，在【边数】文本框中，输入数值“8〞，单击【外接圆】单项选择按钮，其他保持默认，绘制如图3-29所示的草图，注意几何约束关系并标注尺寸，单击【确定】按钮，退出草图。

图 3-29 草图绘制
<8> 建立拉伸曲面
切换到【曲面】命令管理器中，单击【拉伸曲面】按钮，激活【拉伸曲面】属性管理器对话框，在【深度】文本框中输入“〞并回车，其他保持默认，如图3-30所示，单击【确定】按钮。

图 3-30 建立拉伸曲面
<9> 建立基准面
按S键，从S工具栏中单击【参考几何体】按钮 ，选择【基准面】命令，激活【基准面】属性管理器对话框，在【参考实体】文本框中选择如图3-31所示实体边线和点， 单击【确定】按钮。

图 3-31 建立基准面
<10> 绘制草图
在FeatureManager设计树中单击【上视基准面】，在关联菜单中单击【草图绘制】，系统进入草图绘制状态中。
按S键，从S工具栏中单击【直线】按钮，绘制如图3-32所示的草图，单击【确定】按钮退出草图。

图 3-32 绘制草图
<11> 建立拉伸特征
按S键，从S工具栏中单击【拉伸凸台/基体】按钮，激活【拉伸】属性管理器对话框，单击【终止条件】下拉箭头，选择【成形到一面】选项，在激活的【面/平面】文本框中选择如图3-33所示的“基准面〞，取消选中【合并结果】，其他保持默认，单击【确定】按钮。

图 3-33 建立拉伸特征
<12> 建立基准面
按S键，从S工具栏中单击【参考几何体】按钮 ，选择【基准面】命令，激活【基准面】属性管理器对话框，在【参考实体】文本框中选择如图3-34所示实体边线和点， 单击【确定】按钮。

图 3-34 建立基准面
<13> 绘制草图
在FeatureManager设计树中单击【上视基准面】，在关联菜单中单击【草图绘制】，系统进入草图绘制状态中。
按S键，从S工具栏中单击【直线】按钮，绘制如图3-35所示的草图，单击【确定】按钮退出草图

图 3-35 绘制草图
<14> 建立拉伸特征
按S键，从S工具栏中单击【拉伸凸台/基体】按钮，激活【拉伸】属性管理器对话框，单击【终止条件】下拉箭头，选择【成形到一面】选项，激活【面/平面】文本框并选择如图3-36所示的“基准面〞，取消选中【合并结果】，其他保持默认，单击【确定】按钮。

图 3-36 建立拉伸特征
<15> 隐藏辅助面
在前导工具栏中，单击【隐藏/显示工程】，在下拉菜单中单击【观阅基准面】，使基准面隐藏。
在FeatureManager设计树中单击【曲面实体】前符号，展开文件夹，单击【曲面-拉伸】，在关联菜单中单击【隐藏】按钮，如图3-37所示。

图 3-37 隐藏辅助面
<16> 建立基准轴
按S键，从S工具栏中单击【参考几何体】按钮 ，选择【基准轴】命令，激活【基准面】属性管理器对话框，单击如图3-38所示的图标，展开特征树，在【参考实体】文本框中选择“前视基准面〞和“右视基准面〞， 单击【确定】按钮。

图 3-38 建立基准轴
<17> 圆周阵列实体
单击【特征】命令管理器中的【线性阵列】下拉箭头，选择【圆周阵列】命令，激活【圆周阵列】属性管理器对话框，激活【阵列轴】文本框，选择“基准轴1〞，在激活的【要阵列的实体】文本框中选择如图3-39所示两个实体，单击【确定】按钮。

图 3-39 圆周阵列实体
<18> 组合实体
单击标准工具栏中的【插入】│【特征】│【组合】按钮，激活【属性】属性管理器对话框，保持【操作类型】选项组下的【添加】单项选择按钮被选中，在激活的【要组合的实体】文本框中选择如图3-40箭头所示的“17〞个实体，单击【确定】按钮。

图 3-40 组合实体
<19> 完成模型
至此，完成模型的建立，如图3-41所示，按Ctrl+S保存文件。

图 3-41 完成模型
1.3 步骤点评
1. 对于步骤8：建立拉伸曲面仅仅用作参考，为后续建立的特征提供了相应的空间点或线。
2. 对于步骤10：捕捉已有的空间点，绘制的三角形线条变黑，说明草图完全定义，建议草图的状态为完全定义，可以减少不必要的麻烦。
3. 对于步骤11：取消选中【合并结果】，可以把新建的特征转变为实体状态，SolidWorks的多实体功能非常强大而且操作简单。如果此步和步骤14保持默认【合并结果】，后续的圆周阵列特征会遇到小小的麻烦。
4. 对于步骤15：如要隐藏基准面、基准轴或者草图等，有多种方法可以实现，可以借助前导工具栏中的【隐藏/显示工程】，也可以通过选择标准工具栏中的【视图】│【隐藏所有类型】命令实现，还可以右击相应工程在快捷菜单中单击【隐藏】按钮。此类按钮类似开关按钮，换句话说，如果想显示相应的工程，再次单击按钮即可实现。
但是对于隐藏曲面，需要右击相应曲面在快捷菜单中单击【隐藏】按钮。
5. 对于步骤16：此基准轴的建立通过【两平面】的交线生成，另外一种方法可以利用【点和面/基准面】选项实现，如图3-42所示。

图 3-42 基准轴的建立
6. 对于步骤17：圆周阵列命令可以阵列特征、面或实体，针对不同的场合使用不同的选项，在此如果使用阵列特征的选项，注定失败。
7. 对于步骤18：根据此零件的特点，最后需要把多个实体组合为单个实体，根据不同的零件设计要求，有的零件为单实体，有的零件为多实体，如图3-43所示的密封圈为多实体零件，因为此零件由两种材料组成。
【组合】命令有三种操作方式：【添加】选项相当于布尔运算的并集，【删除】选项相当于布尔运算的减集，【共同】选项相当于布尔运算的交集。

图 3-43 多实体零件
1.4 知识总结-基准轴、坐标系、点
基准轴
和基准面一样，基准轴是一种参考几何体，主要效劳于其他特征〔比方圆周阵列〕或建模中的某些特殊用途〔比方弹簧的中心轴线〕，如图3-44所示。圆柱和圆锥面特征都含有一条轴线，在建立圆柱或圆锥时系统会自动生成基于圆柱或圆锥的临时轴线，这个轴线称为临时轴。
基准轴和临时轴的作用相同，用户可以通过如下几种方法建立基准轴：

图 3-44 基准轴
1. 【一直线/边线/轴】：通过一条草图直线、边线或轴。
2. 【两平面】：通过两个平面，即两个平面的交线。
3. 【两点/顶点】：通过两个点货模型顶点，也可以使中点。
4. 【圆柱/圆锥面】：通过圆柱面/圆锥面得轴线。
5. 【点和面/基准面】：通过一个点和一个面〔或基准面〕，即通过点并垂直于给定的面或基准面。
1.4.2 点
点是最根本的空间几何对象，通过点可以辅助生成线和面，另外点也可以用作空间定位。创立参考点的方式5种方式，如图3-45所示。

图 3-45 参考点
1. 【圆弧中心】：在所选圆弧或圆的中心生成参考点。
2. 【面中心】：选择平面或非平面，在所选面得引力中心生成一个参考点。
3. 【交叉点】：在两个所选实体的交点处生成一个参考点。
4. 【投影】：生成一个从一个实体投影到另一个实体的参考点。
5. 【沿曲线距离或多个参考点】：沿边线、曲线或草图线段生成一组参考点。
1.4.3 坐标系
坐标系可以与测量、质量属性工具一同使用，还可以用作表格驱动阵列的基准。建立坐标系的方法非常简单，如图3-46所示。

图 3-46 坐标系
1.5 练习
1. 基准轴建立要求：基准轴相切于齿轮分度圆并平行于轴心，位于两齿中间，如习题图1所示。

习题图1
2. 建立拉簧的基准轴，如习题图2所示。

习题图2
3、建立底板的坐标系，如习题图3所示。

习题图3