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《UG软件》教案


UG 软件教案
教师: 教师:文阳 班级: 班级:数控短期培训

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基础知识( 第 1 章 UG NX3 基础知识(该章共讲 2 次)
UG NX3 简介(第 1 次课) 简介( 次课) UG NX3 界面简介 文件管理 工具条的定制 UG NX3 的基本操作 1.5.1 鼠标 1.5.2 视图控制 环境设置( 次课) 1.5.3 环境设置(第 2 次课) 1.5.4 坐标系变换 1.5.5 对象编辑 1.5.6 信息查询 1.5.7 帮助系统 1.6 引例 习题 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

第 2 章 曲线绘图(该章共讲 3 次) 曲线绘图(
次课) 2.1 点(第 3 次课) 2.2 曲线 2.2.1 基本曲线 2.2.1.1 基本曲线操作方法 2.2.1.2 基本曲线绘制 2.2.1.2 基本曲线绘制举例 样条/矩形/多边形/椭圆( 次课) 2.2.2 样条/矩形/多边形/椭圆(第 4 次课) 曲线编辑 2.3 曲线编辑 2.3.1 曲线倒角 裁剪角/ 2.3.2 裁剪角/分割曲线 编辑圆角/弧长/ 2.3.3 编辑圆角/弧长/拉伸曲线 曲线偏置 2.3.4 曲线偏置 曲线绘制举例( 次课) 2.4 曲线绘制举例(第 5 次课) 习题

绘制草图( 第 3 章 绘制草图(该章共讲 3 次)
草图任务环境/新建草图/草图环境预设置( 次课) 3.1 草图任务环境/新建草图/草图环境预设置(第 6 次课) 3.2 草图绘制 3.2.1 轮廓 3.2.3 矩形 3.3 草图编辑 3.3.1 派生直线 3.3.2 快速裁剪 3.3.3 快速延伸 3.3.4 圆角
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草图约束( 次课) 3.5 草图约束(第 7 次课) 3.5.1 几何约束与智能约束设置 3.5.2 尺寸约束 显示/移除约束和转换为参考的/ 3.5.3 显示/移除约束和转换为参考的/激活的 草图操作( 次课) 3.6 草图操作(第 8 次课) 3.6.1 草图放置平面的选择 投影/偏置/镜像草图/ 3.6.2 投影/偏置/镜像草图/草图变换 3.7 草图绘制举例 习题

实体建模( 第 4 章 实体建模(该章共讲 4 次)
基本成形特征( 次课) 4.1 基本成形特征(第 9 次课) 长方体/圆柱/圆锥/ 4.1.1 长方体/圆柱/圆锥/球体 拉伸/回转/扫描/ 4.1.2 拉伸/回转/扫描/管体 4.2 参考特征 4.2.1 4.2.1 基准平面 4.2.2 基准轴 编辑成形特征(加工特征) 次课) 4.3 编辑成形特征(加工特征)(第 10 次课) 4.3.1 孔 4.3.2 凸垫 4.3.3 圆台 4.3.4 腔体 4.3.5 键槽 4.3.6 沟槽 特征操作( 次课) 4.4 特征操作(第 11 次课) 4.4.1 锥角 4.4.2 边倒圆 4.4.3 抽壳 4.4.4 边倒角 螺纹( 次课) 4.4.5 螺纹(第 12 次课) 4.4.6 引用特征 4.4.7 裁剪体 4.5 综合举例 习题

曲面造型( 第 5 章 曲面造型(该章共讲 3 次)
曲面线框的构建 造型( 线框的构建及 次课) 5.1 曲面线框的构建及造型(第 13 次课) 5.l.1 通过点/ 极点/ 5.l.1 通过点/ 极点/由点云 直纹/通过曲线/通过曲线网格/ 5.l.2 直纹/通过曲线/通过曲线网格/扫描 曲面编辑( 次课) 5.2 曲面编辑(第 14 次课) 曲面倒圆角 5.2.1 曲面倒圆角 5.2.2 曲面延伸 5.2.2 曲面延伸 5.2.3 5.2.3 偏置曲面 5.2.4 5.2.4 裁剪片体

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5.2.5 曲面桥接 5.2.5 曲面桥接 综合举例( 次课) 5.3 综合举例(第 15 次课) 习题

数控加工编程( 第 6 章 UG 数控加工编程(该章共讲 5 次)
铣削加工基本知识( 次课) 6.1 UG 铣削加工基本知识(第 16 次课) 6.1.1 UG 铣削加工编程流程 6.1.2 UG 加工环境及设置 6.1.3 加工模块工具条 6.1.4 创建节点组 6.1.5 操作导航器 建操作( 次课) 6.1.6 创建操作(第 17 次课) 6.1.7 一个简单 2D 加工零件的 UG 铣加工引例 平面铣和型腔铣( 次课) 6.2 平面铣和型腔铣(第 18 次课) 6.2.1 平面铣和型腔铣简介 6.2.2 切削方式 6.2.3 平面铣与型腔铣实例 固定轴与可变轴曲面轮廓铣( 次课) 6.3 固定轴与可变轴曲面轮廓铣(第 19 次课) 6.3.1 固定轴与可变轴曲面轮廓铣简介 6.3.2 固定轴曲面轮廓铣实例 可变轴曲面轮廓铣实例( 次课) 6.3.3 可变轴曲面轮廓铣实例(第 20 次课) 习题

主要参考文献
[1] 魏 峥、江洪等,UG NX3 基础教程,机械工业出版社,2006.1—(教材) [2] 朱 凯、李晓武,UG NX3 中文版机械设计基础教程,人民邮电出版社,2006.1 [3] 谢龙汉,UG NX3 中文版曲面造型基础教程,人民邮电出版社,2006.1 [4] 高 勇、苑桂萍,UG NX3 中文版数控加工基础教程,人民邮电出版社,2006.4 [5] 朱 斌 UG 铣削加工实例与技巧,国防工业出版社,2005.10 贝, [6] 徐东升、余伟巍等,Unigraphics NX3.0 中文版标准实例教程,机械工业出版社, 2006.1

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第1章

UG NX3 基础知识

本章将介绍 UG NX3 的操作界面,各部分的组成名称和主要功能,文件管理、环境设 置和基本操作等. 通过本章的学习可以掌握文件的管理操作方法、 基本环境的设置和对象操 作的方法。

1.1 UG NX3 简介
Unigraphics——简称 UG,是由美国 UGS 公司(隶属于 EDS 公司)的主要产品之一,面向 制造业以 CAD/CAM/CAE 一体化而著称。Unigraphics NX 是美国 EDS 公司开发,它是 Unigraphics 系列软件的最新版本,也是当今世界上最先进、最流行的具有代表性工业设计 软件之一。它具有强大的曲线功能、草图功能、实体建模、曲面建模、钣金建模、注塑模设 计与分析、装配建模、工程图制作、性能分析、运动分析和数控加工等模块及标准件库系统 (UG /FAST)。 整个系统建立在统一的富有关联性的数据库基础上, 提供了工程上的完全关联 性,以基本特征作为交互操作的基础单位,利用特征技术,实现 CAD/CAM/CAE 的集成与 联动,使 CAD/CAM/CAE 各部分数据自由切换,这不仅有利于 CAD/CAM 系统之间交换信 息,而且有利于信息的共享,是参数化和特征化的 CAD/CAM/CAE 系统。它把先进的科技 与产品品质作业流程相结合,针对企业具体情况,提供从设计、分析到制造应用等一系列完 整的解决方案。因此它被广泛地应用于航空航天、汽车、机械、模具、工业设计等领域。它 已经成为世界上很多大型公司使用的系统,包括美国波音公司、通用汽车公司、通用电气公 司、爱立信公司、飞利浦公司、松下公司等国际著名公司。据有关资料介绍,在美国航天航 空工业已安装有 1 万多套 UG; 在俄罗斯航空公司占有 90%市场; 在北美汽油蜗轮发动机行 业占有 80%的市场;以色列飞机工业公司(IAI)和英国航天航空公司等均是其知名客户;在 中国它也成为许多汽车公司、模具设计制造公司和高校的首选设计软件。 UG NX3 软件为多种语言版本,安装时可通过语言选择来安装简体中文版。 UG NX3 启动有三种方式: (1) 开始一一程序一一 NX3.0; (2) 通过己有文件启动,双击一个 UG 文件(*.prt) ; (3) 在桌面上建立运行程序 ugraf(C:\Program Files\UGS\NX 3.0\UGII\ugraf.exe)快捷
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方式,然后直接双击该快捷方式图标即可。

1.2 1.2 UG NX3 界面简介
当正常进入 UG NX3 后,系统仅显示标准工具条,如图 1-1 所示,这时的界面井非工作

图 1-1 UG NX3 开始环境 界面。直接单击“标准”工具条中的“新的”图标按钮或单击菜单中的文件一一新建命令, 系统将弹出“新部件文件”对话框,在对话框中指定“文件名”存放置位置后,系统就进入 了入门模块,若想进入其他模块,必须单击“应用”菜单,并从其下拉菜单中选择相应的功 能模块,从而使用相应的功能。或者在“应用程序”工具条中选择相应的功能按钮。例如, 当进入了入门模块或打开某文件后,进入了入门模块单击“建模”按钮,系统进入建模工作 界面,如图 1-2 所示,此时用户就可以建模了。

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图 1-2 UG NX3 建模工作界面 由图 1-2 可知,用户工作界面主要由标题栏、主菜单栏、工具条、图形工作区、提示栏、状 态栏、模型导航器等所组成。 (1)标题栏:主要用于显示软件版本、当前模块、文件名和当前部件修改状态等信息。 (2)主菜单:包括了软件的主要功能命令,其中包括: “文件”“编辑”“视图”“插 、 、 、 入”“格式”“工具”“装配”“信息”“分析”“预设置”“应用”“窗口”和“帮助” 、 、 、 、 、 、 、 、 等菜单。 “文件” — — 主要包括文件的管理,即新建、打开、保存文件和文件转换 (文件导入 与导出)等操作。 “编辑”— — 主要包括零部件模型本身的内在特征或模型的外在特征进行修改。 模型 的内在特征主要指模型本身的数据,如特征参数等;外在特征主要指模型颜色、隐藏、位置 变换等。但该“编辑”下拉菜单的内容根据用户在不同的功能应用中而略有不同。 “视图”— — 主要用于控制文件的视图布局状态和视图的显示及观察效果, 以便进行 实体对象细节的观察与编辑。 “插入” — — 主要包括曲线绘制功能、草图功能、实体建模功能、特征建模功能、曲 面造型功能、 钣金特征设计等功能。 其下拉菜单几乎包含了所有直接绘图及建模的主要功能 命令。 “格式” — — 主要包括对工作图层和坐标系进行设置的各种操作命令。 “工具” — — 主要包括辅助设置工具操作功能,如表达式功能、自定义功能、用户定
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义特征功能和导航器等功能,以便用户方便、快捷地进行产品设计及简化设计过程。 “装配” — — 主要包括装配中的关联控制、组件抑制、装配图表、装配导航及装配管 理等。 “信息” — — 为辅助各功能模块的操作,主要用于指定项目或零件信息的查询。 “分析” — — 主要包括对曲线、零部件的形状参数、几何特征、装配间隙、结构运动 等进行分析。 “预设置”— — 主要用于设置一些系统缺省的对象显示及控制参数的设置功能, 如对 象设置、可视化设置、草图设置、用户界面和工作平面等参数的设置。 “应用” — — 主要包括建模、外观造型设计、制图、加工、钣金和装配等应用程序。 “窗口” — — 主要包括新建窗口、窗口层叠及窗口纵、横向平铺,以便提供多窗口操 作。 (3)提示栏:用来提示用户如何操作,执行每一步命令时系统都会在提示栏中显示如 何进行下一步操作。对于初学者,提示栏中的显示内容有着重要的提示作用。 (4)工具条:主要用来显示建模工具命令,并且每个命令都可在工具条中的用形象化 的图标表示出该命令的功能,它们按照不同的功能类型,分别分布在不同的工具图标栏中。 (5) 资源导航器:为用户提供了一种快捷的操作导航工具,主要包含了装配导航器、 部件导航器、历史导航器等。如部件导航器,可用来显示用户建模过程中的历史记录,用户 可以清晰地了解建模的顺序和特征之间的关系, 并且可以在特征树上直接进行各种特征的编 辑,大大方便了用户查找、修改、编辑其参数等。 (6)工作图区:进行模型构造的区域,模型的创建、装配、修改等工作都在该区域内完 成,是用户主要的操作区域。 (7)状态栏:位于主窗口的右下方,它提示当前执行操作的结果、鼠标的位置、图形的 类型或名称等特性,可以帮助用户了解当前的工作状态。

1.3 1.3 文件管理
文件的管理包括新建文件、打开文件、保存文件和文件导入与导出(文件转换)等操作。 新建文件、打开文件和保存文件的操作,与其它应用软件(如 MasterCAM)类似,但应注意存 放 UG 文件(*.prt)的目录及其各级父目录中均不能含有中文字符 中文字符。下面主要介绍文件导入 中文字符 与导出操作。 1. 导入操作(如导入 IGES 文件)步骤:

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(1)在进入 UG NX3 后,即在图 1-1 所示的基础上,单击“标准”工具条中的“新的” 图标按钮,指定“文件名”存放置位置; (2)单击菜单:文件 — — 导入 — — IGES,屏 幕中弹出图 1-3 所示导入 IGES 文件

图 1-3 导入 IGES 文件参数

图 1-4 导入图纸

图 1-5 导入转换作业

参数选择表,单击“选择 IGES 文件”项,并指定需导入 IGES 文件的路径及文件名后,单 击图 1-3 中的“确定” ,屏幕中弹出图 1-4 所示“导入图纸”信息框,单击“确定” ,屏幕中 弹出图 1-5 所示“导入转换作业”信息框,单击“确定” ,则指定导入的 IGES 文件被转换 为 UG 文件。 2. 导出操作(如转换图 1-2 屏幕中所示的 UG 文件为 IGES 文件)步骤: (1)单击菜单:文件 — — 导出 — — IGES,屏幕中弹出图 1-6 所示导出 IGES 文件 参数选择表,单击“指定 IGES 文件”项,并指定导出 IGES 文件的存档路径及文件名后, 单击图 1-6 中的“确定” ,屏幕中弹出图 1-7 所示“未选择对象”信息框,单击“是” ,则整 个工作部件开始导出,包括不可见层中工作部件。当导出结束后,单击屏幕中如图 1-8 所示 “导出转换作业”信息框中的“确定”即可。

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图 1-6 导出 IGES 文件参数

图 1-7 未选择对象

图 1-8 导出框转换作业

若不需要导出整个工作部件,单击图 1-6 中的“类选择”项,指定导出 IGES 文件的存 档路径及文件名后, 用鼠标捕捉屏幕中需导出的图形或部件, 然后单击屏幕左上角弹出的辅 助工具条 或部件便可导出。 中的“√ — — 确 定”按钮,再单击图 1-6 中的“确定” √ ,被选择的图形

1.4 1.4 工具条的定制
初次使用时,系统显示的工具条中的按钮都是系统所默认的,用户可以根据需要定制 适合自己的个性化工具条,具体操作方法如下: 1. 单击菜单:工具 — — 自定义,系统弹出“自定义”对话框,如图 1-9 所示。或

直接单击工具条上末尾中的小箭头“▼”按钮、或在工具条空白区单击鼠标右键显示快捷菜 单,再单击“自定义”命令进入工具条设定。 “自定义”对话框中包含了 4 个选项卡,即“工 具条”“命令”“选项”和“布局” 、 、 。

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图 1-9“工具条”选项卡

图 1-10“命令”选项卡

2. 单击“工具条”选项卡,如图 1-9 所示,该选项卡主要用来显示或隐藏指定的工具 条。显示或隐藏工具条的方法是在“工具条”列表框中,将工具条名前复选框中的“√”取 √ 消,则该工具条将被隐藏;而复选框中有“√” √ ,则表明该工具条将显示在工作桌面上。 3. 单击“命令”选项卡,如图 1-10 所示,该选项卡主要用来显示指定工具条中所包含 的命令, 选中一个工具条名称, 就可以看到每个工具条中所包含的命令都列在右面的列表框 内。 因为每个工具条可能包括多个工具按钮, 对于那些在建模过程中不常用的命令没有必要 将它显示在桌面上,那样将占用桌面空间,从而使绘图区缩小。在工具条中添加或删除工具 按钮的方法,直接单击该工具条上末尾中的小箭头“▼”按钮,屏幕中出现“Add or Remove Buttons”按钮,从该按钮中弹出的菜单里可选择添加或删除工具按钮,如图 1-11 所示。

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图 1-11 添加或删除工具按钮

1.5 1.5 UG NX3 的基本操作
本节主要介绍用户在建模过程中的一些基本操作和设置,包括鼠标的应用、用户界面、 视图控制、坐标系变换和可视化的设置等。 1.5 1.5.1 鼠标 UG NX3 系统支持 2D 和 3D 鼠标,使用 3D 更能发挥系统的快捷性。 1. MB1(鼠标左键) :单击或双击可选择菜单、物体或相应的功能。 2. MB2(鼠标中键) :在对话框内相当于“OK”或“确定”按钮;在建过程中,按住鼠 标中键,可在三维空间内旋转模型。 3. MB3(鼠标右键) :一般和鼠标左键配合使用,当左键选中对象后,单击右键将弹出 相应的快捷菜单;在工作区的空白处单击右键,将弹出“视图”操作快捷菜单,如图 1-12 所示;按住右键不放,这时光标四周将弹出“线框”“着色”等按钮,如图 1-13 所示,继 、 续按住右键不放,移动光标到要调用的按钮,该命令就可以被调用。

图 1-12 视图操作快捷菜单 1.5 1.5.2 视图控制

图 1-13 按钮

图 1-14 视图操作子菜单

视图控制主要有旋转、平移、放大或缩小、实体渲染模式等,有 3 种方式选择操作命 令:在工作区的空白处单击鼠标右键,弹出如图 1-12 所示的“视图”快捷菜单,从中选取
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相应命令;单击菜单:视图 — — 操作,弹出如图 1-14 所示的视图操作子菜单,选择相应 的子菜单项即可进行视图控制操作;直接从如图 1-15 所示的“视图”工具条中选取。

图 1-15 视图工具条 1.5 环境设 1.5.3 环境设置 在建模之前或建模中,根据某些标准或个人爱好,往往需要进行某些设置。 1、用户界面预设置 用户界面预设置 单击菜单:预设置 — — 用户界面,系统弹出“用户界面预设”对话框,如图 1-16 所示。

图 1-16 “用户界面预设”对话框

图 1-17 “可视化预设置”对话框

在对话框中可对系统的用户界面进行设置,如“退出时保存布局”“对话框小数点位数” 、 、 “列表窗口小数点位数”和“跟综条选项”等。 2、可视化预设置 可视化预设置 预设 单击菜单:预设置 — — 可视化,系统弹出“可视化预设置”对话框,如图 1-17 所示。 用户可对屏幕颜色、屏幕显示的大小等进行设置。如选择“调色板”选项卡,单击“编辑背 景”按钮,系统弹出“编辑背景”对话框,如图 1-18 所示。系统默认的工作区背景色为蓝 色过渡色,用户可根据需要修改背景的颜色。在“着色视图”选项组中选择“平的” ,在“线
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框视图”选项组中选择“平的” ,然后单击“普通颜色”右侧的颜色块,弹出“颜色”对话 框,如图 1-19 所示,选择“白色” ,再连续单击“确定”即可改变背景颜色为白色。

图 1-18 “编辑背景”对话框

图 1-19 “编辑背景”对话框

又如,在图 1-17 对话框中选择“颜色设置”选项卡,系统弹出“颜色设置”对话框, 如图 1-20 所示。选中“随机颜色显示”复选框,再选择“面”或“体”单选按钮,单击“拖 拽”按钮,对象即按随机颜色显示。分析面或实体时,可使用随机颜色显示功能临时改变每 个表面或实体的颜色,以区分对象。

图 1-20 “颜色设置”对话框 4、对象预设置 对象预设置 预设

图 1-21 “对象预设置”对话框

单击菜单:预设置 — — 对象,系统弹出“对象预设置”对话框,如图 1-21 所示。该 对话框可对将要设计的对象 (曲线、 实体等) 进行颜色、 线型及对话框的宽度等进行预设置。

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5、视图布局设置 视图布局设 在 UG NX3 中,将绘图窗口分解成多个视图来观察对象即为视图布局。 单击菜单:视图 — — 布 局 — — 新建,系统弹出“新的布局”对话框,如图 1-22 所示。该对话框可通过在“排列”下拉列表框内选择布局格式将将绘图窗口分解成多个视图 来观察对象,系统提供了 6 种格式,分别为 L1、L2, L3 等,如图 1-23 所示,用户可根据需 要选择,然后单击“应用”或“确定”建立新布局。如选择 L2, 视图布局如图 1-24 所示, 并可在视图窗口左下角看到视图相应的名称。 视图布局可通过“布局”子菜单保存、打开、视图替换等操作。

图 1-22“布局”对话框 6、 图层设置

图 1-23 格式

图 1-24 L2 布局

图层共有 256 层,每层可以放置不同类型的对象,一个部件中图形可以放在不同的图 层内。将所有图层内的图形层叠放在一起,就组成了一个完整的部件图形。 单击菜单:格式 — — 层 的设置,或者单击“实用程序”工具条中的“层设置”按钮 , 系统弹出“层设置”对话框,如图 1-25 所示。用户可通过对话框设置每个层的状态,图层 的状态共有 4 种,分别为: “可见的”“作为工作层”“不可见的”和“只可见” 、 、 ,其中“作 为工作层”在任何时候有且只有一层。勾选“显示对象数量”复选框,则在“层/状态/计数” 列表框中会显示含有对象的层所包含对象的数量, 含有对象的层均可设置为 “只可见” “不 或 可见的”或“可见的” ,256 层中每一层均可设置为“作为工作层” 。
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除可对图层进行设置之外,还可对图层内的对象进行移动、复制等操作。如移动操作: 单击菜单: 格式 — — 移 至层, 或者单击 “实用程序” 工具条中的 “移动至层” 按钮 单击在屏幕左上角弹出辅助工具条 ,

中的“类选择”按钮,通讨“类选择”对话

框选择要移动的对象, 或者直接用鼠标在工作区中选择, 然后单击辅助工具条中的 √ — — “√ 确定”按钮,系统弹出“层移动”对话框,如图 1-26 所示。在“目标层或层组”文木框内 输入要称动到的目标图层或直接从“层”列表框中选择目标图层,然后单击“确定”按钮, 所选对象将移动至目标层上。

图 1-25 “层设置”对话框 1.5 1.5.4 坐标系变换

图 1-26 “层移动”对话框

UG NX3 系统提供了两种坐标系形式,即绝对坐标系(ACS)和工作坐标系(WCS) 。其 中,ACS 是系统默认的形式,用户不能根据需要进行更改;而工作坐标系则可以根据用户的 需要进行修改。 单击菜单:格式 — — 菜 单,系统弹出“WCS” 子菜单,如图 1-27 所示。用户可通过 选

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图 1-27 “WCS”子菜单

图 1-28 “点构造器”对话框

择 “WCS”子菜单中的相应操作命令,从而对工作坐标系进行相对应的变换。例如选择“原 点”命令系统弹出“点构造器”对话框,如图 1-28 所示。选择用鼠标捕捉方式,可将系统 的工作坐标系原点移动到所捕捉的点上, 并且移动后的各坐标轴与移动前的各坐标轴是相互 平行的关系;又如选择“旋转”命令,系统弹出“旋转 WCS 绕…”对话框,如图 1-29 所示,

图 1-29 “旋转 WCS 绕…”对话框 ● +ZC 轴:ZC→YC: 绕+ZC 轴旋转; ● +XC 轴:YC→ZC: 绕+XC 轴旋转; ● +YC 轴:ZC→XC: 绕+YC 轴旋转;

图 1-30 “CSYS 构造器”对话框 ● -ZC 轴:YC→XC: 绕-ZC 轴旋转; ● -XC 轴:ZC→YC: 绕-XC 轴旋转; ● -YC 轴:XC→ZC: 绕-YC 轴旋转。

对话框中列出了 6 种旋转方式, 可以分别绕 X 轴、 轴、 轴正反旋转系统默认旋转为 90°, Y Z 用户也可以自行设置旋转角度;又如选择“方位”命令,系统弹出“CSYS 构造器”对话框, 如图 1-29 所示,系统提供 12 种定义坐标系的方法,方便了用户的操作。

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1.5 1.5.5 对象编辑 对象的编辑包括对象的变换、隐藏与释放、删除、显示、操作撤销等功能。熟练掌握 对象编辑功能对简化操作步骤、提高绘图速度有很大的帮助。 1.对象的变换 单击菜单:编辑 — — 变 换,用鼠标捕捉要进行变换操作的对象,然后单击屏幕左上 角弹出的辅助工具条 中的“√ — — 确 定”按钮,系统弹出“变换”对话框,如 √

图 1-31 所示。用户可以进行相应的对象变换操作,如平移、旋转、镜像等。

图 1-31“变换”对话框 2. 对象的隐藏与释放

图 1-32 “隐藏”子菜单

当工作区中显示的对象太多时,那些目前不用的对象可以暂时隐藏起来,当需要时再 释放出来,这样既提高了机器的显示速度,又使工作区中显示的对象不过于杂乱。系统提供 了 6 种隐藏/释放的方式,可单击菜单:编辑 — — 隐藏,从“隐藏”子菜单中选取,如图 1-32 所示;也可直接在“实用程序”工具条中选取,如图 1-33 方框中所示。

图 1-33 工具条中的隐藏命令 3. 对象的删除 系统提供了 4 种删除对象的方法: 1) 直接选取对象,然后单击 “标准”工具条中的“删除”按钮 2) 直接选取对象,然后按(Delete)键或(Del)键。 3)单击菜单:编辑 — — 删除,在屏幕左上角弹出的辅助工具条 中
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指定选择方式,如果单击 “

— — 类 选择”按钮,系统弹出 “类选择” 对话框, 如图 1-34

所示,在对话框内选择过滤方式,例如单击“类型”按钮,弹出“根据类型选择”对话框, 从中选择类型,如图 1-35 所示,再指定所要删除的对象,单击“确定”按钮完成删除操作;

图 1-34“类选择”对话框 如果单击“特征”按钮

图 1-35“根据类型选择”对话框 ,则系统弹出“选择特征”对话框,选择所要删除的特

征,选中的特征会加入到“选中的特征”列表框中,如图 1-36 所示,单击“确定”按钮完 成删除操作。

图 1-36“选择特征”对话框 4. 对像操作的撤销

图 1-37 撤销列表

在操作过程中系统会自动记录操作步骤,如需返回先前的操作,即撤销上一次命令操

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作,可以单击“标准”工具条中的撤销

按钮,返回上一步操作;也可以单击“编辑”

菜单,在“撤销列表”中直接选择要回退的位置,而不必一步一步的回退,如图 1-37 所示。 1.5 1.5.6 信息查询 信息查询主要查询几何图形和零件的信息。它可以对点、样条曲线、曲面、特征、表 达式、几何公差、部件、装配等其他信息进行查询,获得所需要查询对象的各种信息,以便 检查对象的尺寸是否符合设计要求, “信息”菜单如图 1-38 所示。 对象信息查询主要是对其属性进行查询,包括:日期、名称、图层、颜色、线形、组 名单位等。对象可以是实体、曲线、曲面,也可以是基准面和坐标系等。打开“信息”菜单 中“对象”命令,选择要查询的对象,单击“确定”按钮,系统将显示“信息”窗口,如图 1-39 所示。

图 1-38 信息”菜单 1.5 1.5.7 帮助系统

图 1-39 被查询对象的信息

帮助系统主要是为用户提供一些在线帮助,用户在使用过程中,如果需要帮助,可以 打开“帮助”菜单,但盗版软件菜单中大部分帮助功能打不开,如“手册”“培训”等。 、 通过上述的基本操作,我们对主菜单中的“文件”“工具”“预设置”“编辑”“视 、 、 、 、 图”“格式”“应用”“信息”和“帮助”等菜单所包含的某些基本内容略有所了解。 、 、 、 1.6 1.6 引例 下面以一个简便模型的创建为例,说明建立实体模型的全过程。 模型如图 1-40 所示。
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图 1-40 模型 1) 新建一个文件,并输入文件名; 2) 单击菜单: 应用 — — 建模, 或直接单击 “应用程序” 工具条中 “建模” 按钮 系统进入建模工作界面; 3) 为方便绘图,单击“视图”工具条中的“顶部”按钮,将视图转换为 XY 工作平面(俯 视图) ; 4) 预设置 — — 用 户界面,系统弹出“用户界面预设”对话框,将对话框中的“跟踪” 复选框前的“√”取消即可; √ 5) 单击“曲线”工具条中的“基本曲线”按钮,弹出“基本曲线”对话框; 6) 单击“直线”按钮,绘制基本图形,如图 1-41 所示; ,

图 1-41 绘制基本图形 5) 单击 “圆”按钮,绘制圆,如图 1-42 所示;

图 1-42 绘制圆

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6) 单击“成型特征”工具条中的“拉伸”按钮

,选择图形轮廓,在“拉伸高度”

文本框中输入 20,单击鼠标中键完成实体拉伸,如图 1-43 所示;

图 1-55 完成实体拉伸 9) 单击“标准”工具条中的“保存”按钮,保存文件。

文件导入与导出操作实例见录像举例! 文件导入与导出操作实例见录像举例! 习题: 习题:

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第 2 章 曲线绘图
曲线是 UG NX3 建模的基础,本章将介绍 UG NX3 中各种常用曲线的绘制方法。 在 UG NX3 中,二维曲线可以作为创建实体截面的轮廓线,通过对其进行拉伸、回转、 扫描等操作构造三维实体,还可以创建复杂的曲面。 单击菜单:插入 — — 曲线,曲线绘图命令包含在“曲线”子菜单中,如图 2-1 所示。 或者在“曲线”工具条中选取相应命令按钮,如图 2-3 所示,其命令按钮所对应的曲线类形 如图 2-2 所示。

图 2-1“曲线”子菜单

图 2-2“曲线”工具条项目

图 2-3 “曲线”工具条

2.1 点
由于点是构造各种曲线的最基本几何要素, 也是绘制各种图形时最常用的要素之一, 所 以在创建曲线之前,先介绍一下点的调用命令及其操作方法。 在 UG 的功能中,许多功能对话框中都有“点方式”选项,如单击菜单:插入 — — 基

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准/点 — — 点,或单击如图 2-2 所示的“曲线”工具条中的“点”按钮

后,激活如

图 2-4 所示的“捕捉点”工具条,通过“捕捉点”工具条中的命令可完成点的创建,也可通 过点构

图 2-4“捕捉点”工具条 造器来创建点,它为用户提供了标准的指定点的方法。单击“捕捉点”工具条中的“点构造 器”按钮 ,系统弹出“点构造器”对话框,如图 2-5 所示。使用“点构造器”对话框,

可以通过 3 种方式构造点: 即在图形窗口中直接用鼠标指定、 在文本框内输入点的坐标值以 及通过偏移的方式构造点。点构造器” “ 对话框提供了 11 种在图形窗口中直接指定点的方法, 如图 2-5“自动判断的点”选项中所示。

图 2-5“点构造器”对话框

图 2-6“基本曲线”对话框

构造曲线通常采用” 基本曲线” 对话框在绘图区中指定新点或捕捉已存在点。 单击 “曲 线”工具条中的“基本曲线”按钮 ,系统弹出“基本曲线”对话框,如图 2-6 所示。

在其“点方式”下拉菜单中给出了指定或捕捉点方式:自动判断的点、 光标位置、已存在点、 端点、控制点(如中点)、交点、圆弧/椭圆/球中心点、圆弧或椭圆上的四分点等。
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2.2 曲线
曲线是建模的基础,它包括基本曲线、样条曲线、矩形、多边形、椭圆、抛物线和螺旋 线等,工具条如图 2-3 所示。 2.2.1 基本曲线 基本曲线是一个命令集合, 对话框如图 2-6 所示, 提供了一些最常用的曲线创建和编辑 方式,它也是草图设计过程中的重要基础,主要包括:直线、圆弧、圆、圆角、裁剪和编辑 曲线参数等。 基本曲线操作方法 1. 基本曲线操作方法 1) 直线 单击“基本曲线”对话框“直线”按钮,进入直线创建环境,并出现“跟踪栏”对 话框,如图 2-7 所示,用于输入直线参数。

图 2-7 “跟踪栏”对话框 注: 当光标移动时, 文本框中的坐标值也在不停地变化, 用户可以设置文本框内容不随 光标的移动而变化,方法为单击菜单:预设置 — — 用户界面,系统弹出“用户界面预设” 对话框,如图 1-16 所示。将对话框中的“跟踪”复选框前的“√”取消即可。 √ 2) 圆弧 单击“基本曲线”对话框“弧”按钮,进入弧创建对话框,如图 2-8 所示 ,系统 提供了两种生成圆弧的方法:起点、终点、弧上的点和中心、起点、终点,可视情况选 用。 “跟踪栏”对话框变成如图 2-9 所示的形式。

图 2-8 弧创建

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图 2-9 圆弧”跟踪栏” 3) 圆 圆的创建方法比较简单: 单击“基本曲线”对话框“圆”按钮,然后通过图 2-9 所 示的坐标文本框,输入圆心坐标值和半径或直径值按(Enter)键即可完成。 4) 圆角 圆角即曲线倒圆角,单击“基本曲线”对话框“圆角”按钮,进入“曲线倒圆”对话 框,如图 2-10 所示 ,系统提供了三种倒圆角的方法: 分别为“简单倒圆”“2 曲线倒 、 圆”和“3 曲线倒圆” 。

图 2-10 曲线倒圆角 (1) 简单倒圆:用于对两共面且不平行的直线倒圆角,在“半径”文本框内输入半径值, 然后用光标选择所要倒圆的曲线, 并保证两曲线同时被光标选中后, 单击鼠标左键即可将两 曲线在尖角处按给定的半径倒圆角。 (2) 2 曲线倒圆: 单击图 2-10 中“2 曲线倒圆”按钮, “裁剪选项”的前两项被激活, 用户可根据需要选择是否裁剪曲线,首先输入圆角半径值,然后依次选择两个对象,最后指 定倒圆角圆心的大概位置,完成倒圆角。

图 2-11 圆心位置对倒圆角的影响
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注意:圆心的大概位置不同其结果不同,图 2-11 展示了两相同直线的几种不同倒圆角结果。 (3) 3 曲线倒圆: 单击图 2-10 中“3 曲线倒圆” 按钮, “裁剪选项”内容全部被激活, 且第二项内容改为“删除第二条曲线” ,所产生的圆弧为按照选择曲线的顺序逆时针产生圆 弧,因此在选择对象时要注意选择的顺序。 5) 裁剪 单击“基本曲线”对话框“裁剪”按钮,进入“裁剪曲线”对话框,如图 2-12 所示。 修剪对象可以是曲线、 边界线、 平面等。 裁剪曲线还可根据修剪边界与裁剪对象的位置关系, 可以实现延长和拉伸。裁剪曲线的大体步骤为:选择第一条修剪边界、选择第二条修剪边界 和选择要裁剪的线串。前二个选择步骤至少应选择一个。

图 2-12“裁剪曲线”对话框 例如: 2-13 是没裁剪前图形, 图 选择第一条修剪边界, 单击图 2-12 中 “要裁剪的线串”

图 2-13 裁剪前图形 图 2-14 裁剪后图形 图 2-15 裁剪后图形 按钮 后, 选择要裁剪的线串, 图形如图 2-12 所示(光标位置应位于需裁剪掉线段位置);

如果在图 2-12 中勾选“裁剪边界对象”复选框,裁剪后图形如图 2-15 所示。

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又如:图 2-16 是没裁剪前图形,选择第一条修剪边界,选择第二条修剪边界,选择要 裁剪的线串,裁剪后图形如图 2-17、图 2-18 所示。其中图 2-17 图形是光标位于二条边界 之间的需裁剪的线段上;图 2-18 图形是光标位于需裁剪线段的任一端点处。

图 2-16 裁剪前图形 图 2-17 裁剪后图形 图 2-18 裁剪后图形 6) 编辑曲线参数 单击“基本曲线”对话框“编辑曲线参数”按钮 如图 2-19 所示,可对曲线定义的数据进行修改。 ,进入“编辑曲线参数”对话框,

图 2-19“编辑曲线参数”对话框 对话框中各主要选项的功能如下: 1) “编辑弧/圆,通过”:以参数或正在拖动两种方式编辑圆弧或圆; 2) “补弧”:创建一个圆弧的互补弧; 3) “显示原先的样条”:选中该复选框后,在编辑样条曲线时,显示原来的样条,以便 和新的样条曲线进行比较; 4) “编辑关联曲线”:控制编辑的曲线是否保持相关性。 例如:图 2-20 是没编辑前图形,选择圆弧后,出现如图 2-22 所示编辑圆弧“跟踪栏” 对话框,在文本框中可分别对圆弧的半径或直径、起、终点的位置等参数进行修改。如在文 本框中将圆弧的终止角由 180°改为 270°后,其图形如图 2-21 所示。

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图 2-20 编辑前图形

图 2-21 编辑后图形

图 2-22 编辑圆弧“跟踪栏”对话框 若选中圆心,可通过修改圆弧“跟踪栏”对话框中的圆心参数改变圆弧位置,也可拖动鼠标 改变圆弧位置;若选中起点或终点,可通过拖动鼠标改变圆弧的弧长,即伸长或缩短圆弧的 弧长等编辑功能。 基本曲线绘 2. 基本曲线绘制举例 挂钩平面图如图 2-23 所示。

图 2-23 挂钩平面图 1) 单击“曲线”工具条中的“基本曲线”按钮,确认“基本曲线”对话框中的“线 串模式”复选框被选中; 2) 单击对话框中“直线”按钮,并在“点方式”下拉列表框中选择“点构造器”按 钮,系统弹出“点构造器”对话框;在“点构造器”对话框中输入第一条直线起 点坐标(-10,-10),按“确定”键,生成起点; ( 10, 10)
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3) 在“点构造器”对话框中输入第一条直线终点坐标 (50,-10),按“确定”键, (50, 10) 绘出第 1 条直线。在“点构造器”对话框中继续分别输入第 2、第 3、第 4、第 5 和 第 6 条 直线的终点坐标 (50 , 30) 、 (35,30) 、 (35,10) 、 (-10,10) 和 (35,30) (35,10) (-10,-10),且分别按“确定”键,绘出其余直线,如图 2-24 所示; 10,-10)

图 2-24 绘制直线

图 2-25 倒圆角

4) 单击“基本曲线”对话框“圆角”按钮,进入“曲线倒圆”对话框,单击“简单 倒圆”按钮,在“半径”文本框中分别输入 5 和 10,然后用光标球选择所要倒圆 的曲线,并保证两曲线同时被光标选中,完成倒圆角,如图 2-25 所示; 5) 单击“3 曲线倒圆” 按钮,然后依次选择第 5 条、第 6 条和第 1 条直线,最后指 定倒圆角圆心的大概位置,完成倒圆角,如图 2-26 所示;

图 2-26 生成半圆形圆角

图 2-27 完成挂钩绘制

6) 单击“后退”按钮,返回“基本曲线”文本框,单击“圆”按钮,将对话框中的 将 , “点方式”下拉列表框中设为“圆心” 并用鼠标捕捉半圆,使小圆与该半圆同 点方式”下拉列表框中设为“圆心” 心,然后在“跟踪栏”对话框“直径”文本框中输入 10,按 (Enter)键,完成圆 的绘制,如图 2-27 所示。 7) 单击”标准”工具条中的“保存”按钮磁,保存文件。 样条/矩形/多边形/ 2.2.2 样条/矩形/多边形/椭圆 1. 样条 单击菜单: 插入 — — 曲 线 — — 样条, 或单击 “曲线” 工具条中的 “样条” 按钮 后,进入“样条”对话框,如图 2-28 所示。

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图 2-28“样条”对话框

图 2-29“由极点生成样条”对话框

系统提供了 4 种创建模式:根据极点、通过点、适合窗口和垂直于平面。这里只介绍常 用的两种。 1) 根据极点: 通过设定样条曲线的极点创建样条曲线。 单击“根据极点”按钮,弹出“由极点生成样条”对话框,如图 2-29 所示。对话框中 各参数设置完成后,单击“确定”按钮,弹出“点构造器”对话框,再设定各控制点,然后 单击“确定”按钮,即可完成极点创建样条曲线。 2) 通过点: 创建一条通过各定义点的样条曲线。 单击“通过点”按钮,弹出“通过点生成样条”对话框,如图 2-30 所示。与“根据极 点” 方式一样, 此方式首先也需要设置曲线类型、 曲线次数以及是否封闭曲线, 然后单击 “确 定”按钮,弹出如图 2-31 所示的“控制点生成方式”对话框。根据实际所需选择控制点生

图 2-30 通过点生成样条

图 2-31 控制点生成方式

图 2-32“指定点”询问框

成方式,来完成通过控制点样条的生成。如单击“点构造器” ,按要求通过点构造器依次输 入各点坐标,按鼠标中键结束坐标点输入,系统弹出如图 2-32 所示的是否按“指定点”询 问框,选择“是”后单击“确定”按钮,系统弹出如图 2-33 所示的样条曲线端点条件是“赋 斜率”还是“赋曲率”对活框,选择“赋斜率”后单击“确定”按钮,通过控制点生成的样 条曲线如图 2-34 所示。
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图 2-33 样条曲线端点条件 2.矩形

图 2-34 通过控制点生成的样条曲线

单击菜单: 插入 — — 曲 线 — — 矩形, 或单击 “曲线” 工具条中的 “矩形” 按钮 后,弹出 “点构造器”对话框,通过给定矩形的两对角点坐标值,即可创建一个矩形。 3. 多边形 单击菜单:插入 — — 曲 线 — — 多边形,或单击 “曲线”工具条中的“多边形” 按钮 后,弹出 “多边形”对话框,如图 2-35 所示。在确定了多边形的边数后,单击“确

定”按钮,弹出 “多边形”生成方式对话框,选择其中一种,如选择“内接半径” ,单击“确 定”按钮,弹出“多边形”参数对话框,然后设定相应的参数,如设定“内接半径”为 20, “方向角度”为 0 后,单击“确定”按钮,弹出“点构造器”对话框,最后通过“点构造器” 确定多边形中心的位置,如中心位置为坐标原点,生成六方多边形如图 2-38 所示。

图 2-35“多边形”对话框 4. 椭圆

图2-36 多边形生成方式

图2-37 内接半径方式

图2-38 六方多边形

单击菜单: 插入 — — 曲 线 — — 椭圆, 或单击 “曲线” 工具条中的 “椭圆” 按钮 后,弹出“点构造器”对话框,定义椭圆的中心位置,如中心位置为坐标原点,单击“确定” 按钮,弹出 “椭圆”对话框,如图 2-39 所示。按图 2-39 所示设定椭圆的各项参数,单击 “确定”按钮创建的椭圆如图 2-40 所示。
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图 2-39“椭圆”对话框

图 2-40 椭圆弧

2.3 曲线编辑 2.3 曲线编辑
曲线的编辑主要包括曲线圆角、倒角、编辑曲线参数、裁剪曲线、裁剪角、分割曲线、 编辑圆角、拉伸曲线、曲线偏置、合并、桥接和简化等操作,其命令主要包括在“编辑曲线” 工具条(编辑 — — 曲线,见图 2-41)“曲线”工具条和“基本曲线”对话框中。 、 “编辑 曲线”工具条中的“编辑曲线”按钮 对话框如图 2-42 所示。 ,包含了“编辑曲线”工具条中全部编辑方式,其

图 2-41”编辑曲线”工具条

图 2-42 “编辑曲线”对话框 “曲线圆角”“裁剪曲线”和“编辑曲线参数”己经在基本曲线中介绍了,下面主要介 、 绍介绍“倒角”“裁剪角”等几种常用的编辑曲线方法。 、
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2.3.1 曲线倒角 单击菜单: 插入 — — 曲 线 — — 倒角, 或单击 “曲线” 工具条中的 “倒角” 按钮 后,弹出“倒角”对话框,如图 2-43 所示。系统提供了两种操作方法:简单倒角和用户 自定义倒角。 1. 简单倒角 产生两边偏置相等并且角度值为 45°的倒角。单击“简单倒角”按钮,弹出“倒角” 偏置参数设置对话框,如图 2-44 所示,设置偏置参数,单击“确定”按钮后用光标选择所 要倒角的曲线,并保证两曲线同时被光标选中。

图 2-43“倒角”对话框 2. 用户定义倒角

图 2-44“简单倒角”偏置参数

图 2-45“倒角”裁剪方式

可生成不同偏置距离与角度的倒角。单击“用户定义倒角”按钮,弹出“倒角”裁剪方 式对话框,如图 2-45 所示。系统提供了 3 种裁剪方式,选择其中一种,弹出“倒角”偏置 和角度设置对话框,如图 2-46 所示,或者单击“偏置值”按钮,转换成“倒角”偏置值设 置对话框,如图 2-47 所示,设置偏置值或角度值,单击“确定”按钮,选择需要倒角的对 象后,完成倒角。

图 2-46 偏置和角度设置对话框

图 2-47 偏置值设置对话框

例如: 将图 2-23 挂钩两尖角处分别用 4×45°与 4×10 进行倒角。 1) 打开挂钩文件名,单击“曲线”工具条中的“倒角”按钮,再单击“倒角”对话框 中的“用户定义倒角”按钮。 2) 单击“自动裁剪”按钮,弹出“倒角”偏置和角度设置对话框,设置偏置值为:4,角 度值为: 45°,单击“确定”按钮。按需倒角曲线分别选择倒角线,根据提示区提示指定大 概的相交点位置后完成 4×45°的倒角,且屏幕中弹出如图 2-48 所示的“撤消”对话框,单

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击“后退”按钮。

图 2-48“撤消”对话框形

图 2-49 倒角后的图

3) 单击“偏置值” ,转换成“倒角”偏置值设置对话框。在“偏置 1”文本框中输入 4, “偏置 2”文本框中输入 10,单击“确定”按钮。按需倒角曲线分别选择倒角线,根据提示 指定大概的相交点位置后完成 4×10 的倒角。 倒角后的图形如图 2-49 所示。 裁剪角/ 2.3.2 裁剪角/分割曲线 1. 裁剪角 裁剪角的功能: 修剪两条不平行的曲线及其交点。 单击菜单:插入 — — 曲 线 — — 裁剪角,或单击 “编辑曲线”工具条中的“裁剪 角”按钮 后,弹出“裁剪角”对话框,如图 2-50 所示。用光标选择所要裁剪的曲线,

并保证两条曲线同时被光标选中。单击鼠标左键,则两条曲线选中的角落部分被修剪,同时 弹出撤销“裁剪角”对话框,如图 2-51 所示。如要撤销裁剪,则单击“撤销”按钮即可。

图 2-50 “裁剪角”对话框

图 2-51 “撤销”裁剪角对话框

注意: 光标的位置不同,所修剪的结果也不同。例如: 图 2-53 所示图形是光标置于相 交点左下方,而图 2-54 所示图形是光标置于相交点右上方。

图 2-52 裁剪前图形 2. 分割曲线

图 2-53 裁剪后图形

图 2-54 裁剪后图形

分割曲线的功能:将曲线按规定分割(打断)成多个线段且各自独立。 单击菜单:编辑 — — 曲 线 — — 分割,或单击 “编辑曲线”工具条中的“分割曲

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线”按钮

后,弹出“分割曲线”对话框,如图 2-55 所示。即系统提供了“等分段” 、

“根据边界对象分段”等 5 种分割方式。下面主要介绍“等分段”和“根据边界对象分段” 方式。

图 2-55“分割曲线”对话框 1) 等分段

图2-56“等分段”对话框

图 2-57 根据边界对象分段

将曲线按等长或等参数分割。单击“等分段”按钮,选择要分割的曲线,单击鼠标左键 确定,弹出“等分段”对话框,如图 2-56 所示。在“Method”选项组中选择“等参数”或 者“等弧长”方式,然后在“分段”文本框内输入分段数目,单击“确定”按钮,即可完成 曲线分割(注意:等参数方式对不同的分割对象所代表的意义不同:对曲线是指等分线段;对 圆和椭圆为等角度)。 2) 根据边界对象分段 以指定的边界对象分割曲线, 边界对象可以是点、 曲线、 平面或者实体表面等。 “根 单击 据边界对象分段”按钮,选择要分割的曲线,弹出“根据边界对象”对话框,如图 2-57 所 示。系统提供了 3 种方式,选择其中一种方式,再选择相应的边界对象,并依此边界对象将 曲线分割。 例如: 将图 2-58 图形用两条直线进行分割:单击“根据边界对象分段”按钮,选择要 分割的圆弧,弹出“根据边界对象”对话框,直接选择第一条直线,并根据提示指定大概的 相交点位置;选择第二条直线并指定大概的相交点位置后单击“确定”按钮,即可完成该圆 弧的分割,如图 2-59 所示(打开“信息”菜单中“对象”命令查看是否分割)。

图 2-58 分割前图形 2.3.3 编辑圆角/弧长/ 编辑圆角/弧长/拉伸曲线

图 2-59 分割后图形

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1. 编辑圆角 编辑圆角的功能:对存在的圆角进行编辑(增大或缩小圆角半径、改变圆角方位)。 单击菜单:编辑 — — 曲 线 — — 圆角,或单击 “编辑曲线”工具条中的“编辑圆 角”按钮 后,弹出“编辑圆角”裁剪方式对话框,如图 2-60 所示。 系统提供了 3 种

裁剪方式:自动裁剪、手工裁剪和不裁剪。选择其中一种后,再依次选择与圆角连接的第一 对象、圆角和第二对象,弹出“编辑圆角”参数设置对话框,如图 2-61 所示。在“半径” 文本框中输入新的数值以改变半径,再在“默认半径”选项组中选择相应的默认半径方式, 单击”确定”按钮完成圆角编辑(注意:第一对象、圆角、第二对象的选择顺序不同,其编 辑圆角的结果也不同) 。

图 2-60 圆角裁剪方式

图 2-61 圆角参数设置

例如: 将图 2-62 图形圆角(R20)进行分割:单击“自动裁剪”按钮,依次选择与圆角 连接的第一条直线、圆角和第二条直线,在弹出“编辑圆角”参数设置对话框“半径”文本 框中输入 10, 在“默认半径”选项组中选择“圆角”后单击“确定”按钮,即可完成该圆 角的编辑, 如图 2-62 与图 2-63 所示。 2-63 与图2-64 是因选择顺序不同所产生的不同结果。 图

图 2-62 编辑前图形 2. 编辑弧长

图 2-63 编辑后图形

图 2-64 编辑后图形

编辑弧长功能: 通过给定新的总长或者增加值编辑曲线长度。 单击菜单:编辑 — — 曲 线 — — 弧长,或单击 “编辑曲线”工具条中的“编辑弧 长”按钮 后,弹出“弧长”对话框,如图 2-65 所示。选择要编辑的曲线,在“裁剪/

延伸”下拉列表框中设置“起始”“结束”或“两个皆是” 、 ,设定延伸方式是“总的”或“递 增的” ,输入相应的数值,单击”确定”按钮完成编辑弧长。 例如: 将图 2-65 图形的直线与圆弧进行编辑:单击“编辑弧长”按钮,分别选择该图
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形的直线与圆弧,在“裁剪/延伸”下拉列表框中设置“两个皆是” ,设定延伸方式选“递增 的” “长度”输入-20,在“输入曲线”下拉列表框中设置“删除” , ,单击”确定”按钮, 图形如图 2-65 所示,即直线与圆弧两端都缩短了 20mm。

图 2-65“弧长”对话框 3. 拉伸曲线

图 2-66 编辑前图形

图 2-67 编辑后图形

拉伸曲线功能: 对曲线进行拉伸或收缩,但主要用来移动对象。 拉伸曲线 单击菜单:编辑 — — 曲 线 — — 拉伸,或单击 “编辑曲线”工具条中的“拉伸曲 线”按钮 后,弹出“拉伸曲线”对话框,如图 2-68 所示。选择要拉伸的对象,输入

移动的坐标增量或者利用点到点的方式,单击”确定”按钮完成拉伸或移动曲线(注意:圆 弧只能被移动)。

图 2-68“拉伸曲线”对话框

图 2-69 拉伸前图形

图 2-70 拉伸后图形

例如: 将图 2-69 图形的直线与圆弧进行拉伸:单击“编辑曲线”工具条中的“拉伸曲 线”按钮,弹出“拉伸曲线”对话框。在“YC 增量”文本框中输入-10,框选要移动的对象, 如图 2-69 所示。单击”确定”按钮完成拉伸,如图 2-70 所示。若框选对象时包含了直线, 则直线与圆弧仅产生移动,而直线没有被拉伸。

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曲线偏置 2.3.4 曲线偏置 曲线偏置功能: 通过曲线的偏置可生成原曲线的平移曲线,可以偏置的对象包括直线、 圆弧、样条曲线、实体面以及实体的边界线等。 单击菜单:插入 — — 曲 线中的一条曲线 — — 拉 伸偏置,或单击 “曲线”工具条 中的“偏置曲线”按钮 后,弹出“偏置曲线”对话框,如图 2-71 所示。选择要偏置

的对象,单击“确定”按钮,弹出“偏置曲线”方式对话框,如图 2-72 所示。系统提供了 4 种“偏移根据”的方式:距离、拔模角、规律控制、3D 轴向。选择不同的“偏移根据” ,相 应的偏置值文本框被激活, 输入偏置值, 确定偏置方向(单击 “反向” 按钮可改变偏置方向), 单击“确定”按钮完成偏置。

图 2-71“偏置曲线”对话框

图 2-72 设置偏置曲线参数

例如:按上述操作方法将图 2-73 图形偏置 5mm,并按图 2-72 所示参数设置,其结果 如图 2-74 所示。

图 2-73 偏置前图形

图 2-74 偏置后图形

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曲线绘制 2.4 曲线绘制举例
本节主要结合实例介绍曲线的绘制及编辑方法。 例 1:绘制如图 2-75 所示零件的外轮廓平面图形。

图 2-75 零件平面图形 绘图步骤:先绘制三个圆,然后绘制切线和切弧,最后通过修剪圆弧。 例 2:绘制如图 2-76 所示的零件平面图形。

图 2-76 零件平面图形 绘图步骤:先绘制红色曲线,然后变换镜像与旋转,并通过图形编辑获得梅花状图形。 最后绘制圆、直线与倒圆角。 曲线绘制更多实例见录像举例! 曲线绘制更多实例见录像举例!
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习题: 习题:
1. 绘制如图 2-77 所示的钥匙毛坯平面图形。

图 2-77 2. 绘制如图 2-96 所示的扳手平面图形。

图 2-78 钥匙毛坯面图形 3.绘制如图 2-112 所示的零件平面图形。

图 2-79 扳手平面图形 4.绘制如图 2-113 所示的零件平面图形。

图 2-80
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3. 绘制如图 2-114 所示的零件平面图形。

图 2-81 4. 绘制如图 2-115 所示的零件平面图形。

图 2-82

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第 3 章 绘制草图
草图是 UG NX3 建模中建立参数化模型的一个重要工具,具有特征操作和可修改性。设计 人员可先按照自己的思路随意的绘制曲线轮廓, 再通过给定各种约束条件来精确定义图形的 几何形状。本章将介绍草图的界面环境及环境设置,草图的绘制和草图约束的方法。

草图任务环境/新建草图/ 3.1 草图任务环境/新建草图/草图环境预设置
1. 草图任务环境 草图模式 (Sketcher)是 UG NX3 基本的二维绘图环境之一,具有强大的画图功能,能够 很方便地绘制出各种 2D 图形。在该绘图环境中,只需先勾画出近似的图形,然后再通过运 用各种约束条件,对近似的图形进行精确限定,即可给出所需的图形。 打开或新建一个部件文件并进入建模绘图环境后,在菜单栏中打开“插入”菜单,选择 “草图”命令,或单击“成形特征”工具条中的“草图”按钮 环境,草图模式的工作环境如图 3-1 所示。 ,系统进入二维草图绘图

图 3-1 草图工作环境 进入草图模式工作环境后,系统环境中会出现如图 3-2 所示的 5 个与草图操作有关的工 具条。利用它们可完成草图对象的创建、约束和管理等草图操作。草图模式中的各种绘图工 具也可以通过打开“插入”菜单进行选择,如图 3-3 所示。图 3-4 所示是草图尺寸标注方式。

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图 3-2 草图功能工具条

图 3-3“插入”菜单 2. 新建草图

图 3-4 草图尺寸标注方式

(1) 进入草图绘制环境后, 在“实用程序”工具条的“工作层”下拉列表框中输入数值, 设置草图所在的工作层,按 (Enter)键确定。

图 3-5 辅助工具条 (2) 在“草图”工具条中的“草图名”下拉列表框中显示的是当前草图的名字。 (3) 选择草图的放置平面,单击如图 3-5 所示的辅助工具条中的“确定”按钮 始绘制草图;或直接单击“确定”按钮 草图环境预设置 3. 草图环境预设置 进入草图绘制环境后, 可视需要对草图绘制环境进入预设置, 以使其符合单位的标准要 求或个人的绘图刀惯。 预设置可对捕捉角、 尺寸标注小数点位数、 文本高度、 尺寸标签形式、 默认名称前缀等参数进行设置。所有这些项目的设置都包含在“草图预设置”对话框中。 在菜单栏中打开“预设置”菜单,选择“草图”命令,弹出“草图预设置”对话框,如 图 3-6 所示。
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,开

,按默认的草图放置平面开始绘制草图。

图 3-6“草图预”设置对话框 (1) 捕捉角: 当直线的角度水平偏差或铅垂偏差不超过设定值时,系统自动捕捉该直 线为水平线或铅垂线。 (2) 小数点位数: 标注尺寸时,尺寸值的小数点保留位数。 (3,尺寸标签: 该下拉列表框中有 3 个选项。 “表达式”是指在标注尺寸时,尺寸是一 个含有名称和数值的等式; “名称”是指在标注尺寸时,尺寸只有名称,没有数值; “值”是 指在标注尺寸时,尺寸只有数值,没有名称。

3.2 草图绘制
3.2.1 3.2.1 轮廓 轮廓绘图功能: 绘制单一或连续曲线。它即可以绘制直线,也可以绘制圆弧。 打开菜单: 插入 — 轮廓,或单击“草图曲线”工具条中的“轮廓”按钮 ,在绘

图区左上角显示辅助工具条, 如图 3-7 所示。 轮廓绘图辅助工具条共有 4 个按钮, 分别是 “直 线”“弧”、 、 ,“坐标模式”和“参数模式” 。在“坐标模式”状态下,鼠标光标的右下角显示 的目前光标所在位置是相对绝对坐标系的坐标值;在“参数模式”状态下,鼠标光标的右下 角显示的目前光标所在位置是相对前一点的长度和角度值。

图 3-7 轮廓绘图辅助工具条 例:绘制如图 3-8 所示的平面图形。
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图 3-8 轮廓线绘图实例

1) 鼠标在绘图区中任意一点作为起点, 向右移动鼠标, 可以看到鼠标光标的右下角的, 显示由“坐标模式”自动转为“参数模式”状态,即由显示坐标值转变为显示相对位置值。 2) 输入 20,按 (Enter)键,再输入 0,按(Enter)键。 3) 输入 20,按 (Enter)键,再输入 60,按(Enter)键。 4) 输入 18,按 (Enter)键,再输入 0,按(Enter)键。 5) 单击辅助工具条中“弧”按钮,输入 10,按(Enter)键,再输入 180,按(Enter)键。 选择弧线终点单击鼠标左键,确定弧线。 6) 系统自动回到直线绘制状态。输入 38,按(Enter)键,再输入 180 按(Enter)键。 7) 单击辅助工具条中“弧”按钮,输入 10,按(Enter)键,再输入 90,按(Enter)键, 选择弧线终点单击鼠标左键,确定弧线。 9) 向下移动鼠标,捕捉图形的起点,单击鼠标中键完成轮廓线绘制。 3.2.3 3.2.3 矩形 矩形功能:绘制矩形。 打开菜单: 插入 — 矩形,或单击“草图曲线”工具条中的“矩形”按钮 ,

在绘图区左上角出现辅助工具条, 辅助工具条中提供了 3 种矩形创建功能方式, 由于操作方 法与曲线绘制中的矩形类同,这里不再赘述。

3.3 草图编辑
本节将主要介绍派生直线、快速裁剪、快速延伸功能及其操作方法。 3.3.1 3.3.1 派生直线 派生直线功能: 创建一条直线。 打开菜单: 插入 — 派生直线, 或单击 “草图曲线” 工具条中的 “派生直线” 按钮 派生的直线类型为: 1) 按指定间距平行于另一条直线:根据提示选择参考直线,然后在“偏置”文本框内 输入偏置距离或移动鼠标至所要求的位置按“Enter”键即可,如图 3-9 所示。 。

图 3-9 派生平行线

图 3-10 派生中线

图 3-11 派生角平分线

2) 两条平行直线的中线:根据提示分别选择第一条参考直线和第二条参考直线,然后
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根据所要求中线的长短移动鼠标至所要求的位置单击鼠标左键即可,如图 3-10 所示。 3) 两条相交直线的角平分线:操作方法同上,如 3-11 所示。 3.3. 3.3.2 快速裁剪 快速裁剪功能: 裁剪二条或多条曲线。 打开菜单: 编辑 — 快速裁剪, 或单击 “草图曲线” 工具条中的 “快速裁剪” 按钮 修剪图形中多余的线素有 3 种方式: 1) 修剪单一对象: 鼠标直接选择多余的线素,修剪边界为离指定对象最近的曲线,如 图 3-12 所示。要撤销修剪,则可单击鼠标右键,在快捷菜单中选择“撤销”菜单项。 2) 修剪多个对象: 按住鼠标左键并拖动,这时光标变成画笔,与画笔画出的曲线相交 的线素都会被修剪掉,如图 3-13 所示。 3) 修剪至边界: 按住 (Ctrl)键,用鼠标选择剪切的边界线(按住(Ctrl)键不放,可连 续选择多根边界线) ,然后再单击多余的线素,被选中的线素即以边界线为边界被修剪,如 图 3-14 所示。 。

a) 修剪前 b) 修剪后 图 3-12 修剪单一对象 3.3. 3.3.3 快速延伸

a) 修剪前 b) 修剪后 图 3-13 修剪多个对象

a) 修剪前 b) 修剪后 图 3-14 修剪至边界

快速延伸功能: 延伸指定的对象与曲线边界相交。 打开菜单: 编辑 — 快速延伸, 或单击 “草图曲线” 工具条中的 “快速延伸” 按钮 延伸指定的线素有 3 种方式: 1. 延伸单一对象 :鼠标直接选择要延伸的线素,单击左键确定,线素自动延伸到下一 个边界,如图 3-15 所示。 。

a) 延伸前

b) 选择对象 图 3-15 延伸单一对象

a) 延伸至最近的边界线

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a) 延伸前

b) 选择对象 图 3-16 延伸多个对象

a) 延伸至最近的边界线

2. 延伸多个对象: 按住鼠标左键并拖动,这时光标变成画笔,与画笔画出的曲线相交 的线素都会被延伸,如图 3-16 所示。 3. 延伸至边界: 按住(Ctrl)键,用鼠标选择延伸的边界线(按住(Ctrl)键不放,可连 续选择多根边界线) 然后再单击要延伸的对象, , 被选中的对象即以延伸至边界线, 如图 3-17 所示。

a) 选择边界线 3.3. 3.3.4 圆角

b) 被选中对象延伸至边界 图 3-17 延伸至边界

圆角功能:在两条曲线之间作圆角过渡。 打开菜单: 插入 — 圆角,或单击“草图曲线”工具条中的“圆角”按钮 ,弹出

“半径输入”对话框,同时在绘图区左上角出现辅助工具条,即“裁剪输入”按钮, “删除 第 3 条曲线”按钮。单击“裁剪输入”按钮,弹起该按钮,表示对原线素既不修剪也不延伸, 如图 3-18 所示;系统默认该按钮是呈按下状态,表示对原线素进行修剪或延伸如图 3-19 所示。

图 3-18 不修剪不延伸

图 3-19 修剪且延伸

用户可输入半径,然后选择两条曲线或者按住鼠标左键并拖动,这时光标变成画笔,拖 动画笔与两条曲线相交,松开鼠标,系统按给定的半径创建圆角。用户也可以不输入半径,
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这时系统会自动根据交点的位置自定义半径创建圆角。 注意:在预览时通过使用(Page Up)或 (Page Down)键可调整创建圆角的方向。

3.4 草图约束
草图约束分为尺寸约束和几何约束, 分别控制图形的尺寸和几何形状。 用户先勾画出近 似的轮廓, 然后添加尺寸和几何约束, 使轮廓线达到设计要求。 草图约束命令主要包括在 “草 图约束”如图 3-2 所示的工具条中,或者可在“插入”菜单中进行选择。 3.4.1 几何约束与智能约束设置 3.4 几何约束与 本节将介绍几何约束与智能约束设置及其操作方法。 1. 几何约束 几何约束功能:对约束对象的几何关系进行控制。 打开菜单: 插入 — 约束,或单击“草图约束”工具条中的“约束”按钮 ,选中

要约束的曲线后, 在绘图区的左上角出现几何约束辅助工具条, 其中的内容根据选择曲线的 不同而变化,选择相应的约束按钮,完成几何约束。 如果曲线约束不充分时, 曲线的控制点将显示自由度箭头。 箭头表示该曲线在箭头方向 还存在自由度。只有当曲线的自由度被完全限制后,自由度箭头才会全部消失。 2. 智能约束设置 智能约束功能:通过设置可在绘图的过程中自动推断、建立约束。 打开菜单: 工具 — 约束,或单击“草图约束”工具条中的“智能约束设置”按钮 ,

系统弹出“自动判断约束设置” 对话框,如图 3-20 所示,单击相应的约束控制按钮,可在 绘图的过程中自动推断、建立约束。

图 3-20 “自动判断约束设置”对话框 注意: 勾选“尺寸约束”复选框,则可在绘制曲线的同时建立尺寸约束。
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表 3-1 是约束按钮的功能说明。 表 3-1 约束按钮功能 功 固定选中曲线的位置 固定所选直线的长度 固定所选择的两条直线间的角度 将一根或多根直线移动到位置固定的参考直线上 将直线转变为水平直线 将直线转变为铅垂直线 使两条或多条直线互相平行 使两条直线互相垂直 使两条或多条直线长度相等 使两条曲线相切 使两条或多条圆弧或圆同心 使两条或多条圆弧或圆半径相等 使一点定位于指定的曲线上 使一点定位于指定串连的曲线上 使两个或两个以上的点定位于同一个位置上 使一点定位于曲线的中点上





名 称 *固定点 *固定长度 *固定角度 共线 水平的 竖直 平行 垂直的 等长度 相切 同心的 等半径 点在线上 点在线串上 共点(重合) 中点



注:带“*”号项的图标,出现在约束操作过程中的辅助工具条内。 绘图实例(注意: 为了尽可能多地说明约束命令的使用,在勾画本草图前将智能约 3. 绘图实例 束设置中除 “共点”以外的选项都关闭)。 1) 新的(新建文件名后)一草图,使用“轮廓线”和“圆”命令勾画出如图 3-21 所示的 草图图形。

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2) 单击“草图约束”工具条中的“约束”按钮,选择 P1 点,单击辅助工具条中的“固 定”按钮,固定该点在屏幕上的位置。该点上的两个自由度箭头消失。 3) 选择 L1 线,单击辅助工具条中的“竖直”按钮,使 L1 成铅垂直线,如图 3-22 所示。

图 3-21 草绘平面图

图 3-22 L1 线成铅垂直线

4) 选择 L2 线,单击辅助工具条中的“水平”按钮,使 L2 成水平直线。 5) 选择 L2 线和 C1 弧,单击辅助工具条中的“相切”按钮,使 L2 与 C1 相切,如图 3-23 所示。 6) 同样方法使 C1 和 L3、L3 和 C2、C2 和 C3,C3 和 L1 之间相切,如图 3-24 所示。

图 3-23 L2 线与 C1 弧相切

图 3-24 完成相切约束

7) 选择 C4 圆和 C3 弧,单击辅助工具条中的“同心”按钮,使 C4 和 C3 同心,如图 3-25 所示。状态栏中显示“草图需要 7 个约束” ,说明该草图末被完全约束,还有 7 个自由度。

图 3-25
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C4 圆和 C3 弧同心

3.5.2 尺寸约束 本节将介绍尺寸约束的功能及其操作方法。 1. 尺寸约束 尺寸约束功能:与标注尺寸相似,即对对象进行尺寸标注,然后输入正确的尺寸值。 打开菜单: 插入 — 尺寸,该子菜单中有各种尺寸标注方式。或单击“草图约束”工 ,也可单击该按钮旁的小三角,系统弹出下拉列表选项,

具条中的“自动推断的”按钮

如图 3-26 所示,从中直接选择某一专项进行尺寸约束。单击“自动推断的”按钮或专项尺 寸约束按钮,绘图区左上角有辅助工具条 ,按下该按钮,系统会弹出“尺寸”对话框,

如图 3-27 所示。选择尺寸标注方式,再选择标注对象,输入尺寸值,完成尺寸约束。

图 3-26 尺寸约束下拉列表选项 继续完成上例中的练习 完成上例中的练习。 2. 继续完成上例中的练习。 1) 单击“草图约束”工具条中的“水平的”按钮

图 3-27 “尺寸”对话框

,选择 L1 线和 C1 弧的圆心,向

下拖出尺寸,在“尺寸”文本框中输入 30,按(Enter)键,如图 3-28 所示。 2) 单击“竖直”按钮 ,选择 L2 线和 C3 弧的圆心,向左拖出尺寸,在“尺寸”文

本框中输入 20,按(Enter)键。 3) 单击“半径”按钮 ,选择 C3 弧,向外拖出尺寸,在“尺寸”文本框中输入 10,

按(Enter)键,如图 3-29 所示。
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图 3-28 输入水平尺寸

图 3-29 输入竖直和 C3 半径尺寸

4 )选择 C1 弧,在“尺寸”文本框中输入 4,按(Enter)键。 5) 单击“角度”按钮 键,如图 3-30 所示。 6) 单击“半径”按钮 7) 单击“直径”按钮 ,选择弧 2,输入半径尺寸值为 5,按(Enter)键。 ,选择圆,输入直径尺寸值 10,按(Enter)键,如图 3-31 所 ,选择线 3 和线 2,在“尺寸”文本框中输入 20,按(Enter)

示。此时状态栏中显示“草图己完成约束” ,说明该草图被完全定位。

图 3-30 输入角度尺寸

图 3-31 草图已完全约束

注:上述尺寸标注过程中,选择“水平”“竖直”“半径”等按钮,也可从“尺寸”对 、 、 话框中选取;在文本框中输入尺寸也可从 “尺寸”对话框中的“当前表达式”文本框中输入。 显示/移除约束和转换为参考的/ 3.5.3 显示/移除约束和转换为参考的/激活的 本节将介绍显示和移除约束的功能及其操作方法。 1. 显示所有约束 显示所有约束功能: 显示或隐藏草图中已存在的约束。 打开菜单: 工具 — 约束 — 显示所有约束,或单击“草图约束”工具条中的“显示

所有约束”按钮,草图中所有约束都显示出来,若要隐藏各约束,则再单击该按钮,使按钮 弹起即可。 显示/ 2. 显示/移除约束
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显示/移除约束功能: 显示所有与该对象相关的约束和删除指定的约束。 打开菜单: 工具 — 约束 — 显示/移除约束,或单击“草图约束”工具条中的“显 示/移除约束”按钮 ,系统弹出“显示/移除约束”对话框,如图 3-32 所示。用鼠标选

择对象,在“显示约束”列表框中显示所有与该对象相关的约束,在该列表框中选择要删除 的约束,单击“移除高亮显示的”按钮,将该约束删除,或者单击“移除所列的”按钮,将 列表框中所有的约束删除。

图 3-32 显示/移除约束对话框 转换为参考的/ 3. 转换为参考的/激活的

图 3-33“转换为参考的/激活的”对话框

转换为参考的/激活的功能: 将轮廓线转换为参考线或逆向转换。 打开菜单: 工具 — 约束 — 转换到/引用自,或单击“草图约束”工具条中的“转换 为参考的/激活的”按钮 ,系统弹出“转换为参考的/激活的”对话框,如图 3-33 所示。

在草图中选择要转换的对象,再在对话框中选择相应的转换方式(参考或当前的),单击 “确定”或“应用”按钮 (注:若转换为参考线,则该线变为虚线,不参与实体建模) 。

3.6 3.6 草图操作
草图操作主要包括草图放置平面的选择, 如图 3-6 草图辅助工具条中所示; 投影、 偏置、 镜像等操作,如图 3-2 草图功能工具条中所示;草图平移、镜像、旋转等变换操作,如图 3-34 草图变换对话框(编辑 — 变换)所示。

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图 3-34 草图变换对话框 3.6. 3.6.1 草图放置平面的选择 进入草图绘制环境后, 屏幕左上角弹出如图 3-6 所示的辅助工具条, 工具条中提供了多 种草图放置平面的选择, 根据需要选择草图的放置平面, 然后单击如图 3-6 所示的辅助工具 条中的“确定”按钮,开始绘制草图。若直接单击“确定”按钮,则按默认的草图放置平面, 即在 XC-YC 平面开始绘制草图。 草图放置平面的选择举例: 1) XC-YC、XC-ZC 或 ZC-YC 平面的选择 进入草图绘制环境后, 如在辅助工具条中选择 XC-ZC 平面, 然后单击辅助工具条中的 “确 定”按钮,绘制图 3-35 所示图形后退出草图环境,并拉伸出如图 3-36 所示实体。

图 3-35 选择 XC-ZC 平面

图 3-36 拉伸实体

图 3-37 选择实体表面

2) 实体表面作为草图放置平面的选择 如在图 3-36 的基础上进入草图绘制环境,分别选择图-36 实体上表面与斜面作为草图 放置平面,然后单击辅助工具条中的“确定”按钮,并分别绘制草图,如图 3-37 所示。 3)基准平面的选择 如在图 3-37 的基础上进入草图绘制环境,单击辅助工具条中的“基准平面”按钮,然 后单击图 3-37 实体侧面作为基准平面, 并在跟踪文本框中输入所要求的偏置值, 按(Enter)
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键,如图 3-38 所示,然后单击辅助工具条中的“确定”按钮即可确定草图放置平面,如图 3-39 所示。

图 3-38 基准平面偏置 3.6. 投影/偏置/镜像草图/ 3.6.2 投影/偏置/镜像草图/草图变换 1.投影草图

图 3-39 确定基准平面

投影草图功能能够将投影对象按垂直于草图工作平面的方向投影到草图中。如在图 3-39 的基础上进入草图绘制环境后,打开菜单: 插入 — 投影,或单击“草图操作”工具 条中的“投影”按钮 。然后单击图 3-39 实体侧面作为投影对象,再单击投影辅助工具

条中的“确定”按钮即可创建投影草图对象,如图 3-40 所示。

图 3-40 投影曲线及偏置投影曲线

图 3-41“偏置已投影的曲线”对话框
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2.偏置草图 偏置草图是将从实体或片体投影所形成的草图曲线沿指定方向偏置一定距离而产生的 新曲线,如在图 3-40 的基础上进入草图绘制环境后,打开菜单: 编辑 — 偏置已投影的曲 线,或单击“草图操作”工具条中的“偏置已投影的曲线”按钮 ,系统弹出“偏置已投

影的曲线”对话框,如图 3-41 所示,选择已投影的曲线,根据窗口显示投影的方向,可选 择对话框中的“反向”按钮以便符合偏置方向要求,图 3-41 所示曲线是向外偏置 10mm, “裁 剪”选项为“圆角” ,最后单击“确定”按钮创建偏置图形。 3.镜像草图 镜像草图是将草图几何对象以一条直线为对称中心线进行镜像。进入草图绘制环境后, 打开菜单: 编辑 — 镜像,或单击“草图操作”工具条中的“镜像”按钮 ,系统弹出

“镜像草图”对话框,如图 3-42 所示,先选择镜像中心线,后选择镜像几何对象,最后单 击“确定”按钮即可镜像草图对象,图 3-43 所示图形是图 3-40 偏置曲线对称基准轴(Y 轴) 镜像图形。

图 3-42“镜像草图”对话框 4. 草图变换

图 3-43 镜像图形

草图变换主要包括草图平移、镜像、旋转等操作。打开菜单: 编辑 — 变换,选择需变 换的几何对象, 然后单击变换辅助工具条中的 “确定”按钮,系统弹出如图 3-34 所示的“变 换”对话框,其操作同图基本曲线的变换操作。

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3.7 草图绘制举例 3.7
本节通过两个实例讲述草图绘制的一般过程。 例 1: 绘制如图 3-44 所示图形。

图 3-44

例 2: 绘制如图 3-45 所示图形。

图 3-45

草图操作与绘制更多实例见录像举例! 草图操作与绘制更多实例见录像举例!

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习题: 习题: 1. 绘制如图 3-46 所示的转动臂毛坯轮廓。

图 3-46 转动臂 2. 绘制如图 3-34 所示的摆动钩图形(教材 P.69--尺寸错误:40→80)。

图 3-34 摆动钩图形 3.绘制如图 3-49 所示图形(利用镜像功能绘制草图的另一半) 。

图 3-49
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4.绘制如图 3-50 所示图形(先建立基准平面,在已建立基准平面上绘制草图) 。

图 3-50

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第 4 章 实体建模
实体建模是 UGNX3 中最重要的模块之一, 是使图形由平面变为立体的关键步骤, 主要包 括基本三维成形特征、基准特征(基准平面与基准轴)、成形特征编辑和特征操作。

4.1 基本成形特征
在 UGNX3 中,三维实体可通过对二维封闭曲线的拉伸、旋转、扫描等方法生成,也可以 直接创建简单的实体。 在建模绘图环境中,成形特征命令分别包含在“插入”菜单中的“设计特征”“细节特 、 征”“扫描”等子菜单中,或者在“成形特征”工具条中,如图 4-1 所示。 、

图 4-1 “成形特征”工具条 长方体/圆柱/圆锥/ 4.1.1 长方体/圆柱/圆锥/球体 1. 长方体 长方体功能:根据指定的方向、大小及位置来生成长方体。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 长方体, 或单击 “成形特征” 工具条中的 “长方体” 按 ,弹出“长方体”对话框,如图 4-2 所示,并激活了“捕捉点”工具条,如图 4-3

所示。由图 4-2“类型”选项组可知,系统提供了 3 种长方体的绘制方式。

图 4-2“长方体”对话框 在“类型”选项组中选择其中一种绘制方式:

图 4-3 “捕捉点”工具条

1) 原点,边长度: 先输入长方体的三轴长度, 然后通过单击“捕捉点”工具条中的“点 构造器”按钮 ,指定长方体的基准点后单击“确定”按钮生成长方体,或者在输入三

轴长度后直接单击“确定”按钮,按系统默认的原点(0,0,0)为基准点生成长方体。
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2) 两个点,高度: 输入长方体的高度,然后通过“点构造器”指定长方体底面的两个 对角点,单击“确定”按钮生成长方体。 3) 两个对角点: 通过“点构造器”指定长方体两个对角点的位置,单击“确定”按钮 生成长方体。 2. 圆柱 圆柱功能:通过指定的方向、大小及位置来生成圆柱体。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 圆柱,或单击“成形特征”工具条中的“圆柱”按 ,弹出“圆柱”对话框,如图 4-4 所示,系统提供了两种圆柱体的绘制方式。

图 4-4“圆柱”对话框 选择其中一种绘制方式:

图 4-5“矢量构成”对话框

图 4-6 输入圆柱参数

1) 直径,高度: 单击图 4-4“圆柱”对话框中的“直径,高度” ,系统弹出如图 4-5 所 示“矢量构成”对话框,先通过“矢量构成”对话框确定圆柱体的方向,然后输入直径及高 度值,如图 4-6 所示,最后通过“点构造器”对话框定义圆柱体底面的原点,单击“确定” 按钮生成圆柱体。 2) 高度,弧: 输入高度值,如图 4-7 所示,选择圆或圆弧作为圆柱体的底面圆,最后 根据屏幕箭头提示方向确定圆柱体的轴线方向生成圆柱体。

图 4-7 输入高度值

图 4-8“圆锥”对话框

图 4-9 输入圆锥体参数

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3. 圆锥 圆锥功能: 通过指定底面圆心、直径、高度值及方向来产生圆锥体。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 圆锥,或单击“成形特征”工具条中的“圆锥”按 ,

弹出“圆锥”对话框,如图 4-8 所示,系统提供了 5 种圆锥体的绘制方式。操作步骤类似于 “圆柱体” ,但输入参数除高度值外,还需输入圆锥体的底部和顶部直径,如图 4-9 所示。 4. 球体 球体功能: 根据指定的原点、直径和位置生成球体。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 球,或单击“成形特征”工具条中的“球”按 弹出“球”对话框,如图 4-10 所示,系统提供了两种球体的绘制方式。 1) 直径,圆心: 先确定直径值, 如图 4-11 所示,然后运用“点构造器” 指定球心位置, 从而生成球体。 2) 选择弧: 选择一己存在的圆或圆弧,系统会自动根据此圆的圆心及半径生成球体。 ,

图 4-10“球”对话框

图 4-11 确定球直径值

图 4-12“拉伸”辅助工具条

拉伸/回转/扫描/ 4.1.2 拉伸/回转/扫描/管体 1. 拉伸体 拉伸体功能: 由截面轮廓线沿指定方向,拉伸一段距离,生成实体。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 拉伸, 或单击 “成形特征” 工具条中的 “拉伸” 按钮 ,

在绘图区左上角出现拉伸辅助工具条,如图 4-12 所示。单击辅助工具条中的“拉伸对话框”

图 4-13“拉伸”对话框
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图 4-14 快捷菜单

按钮

,弹出“拉伸”对话框,如图 4-13 所示,在其中可对拉伸体进行全面的设置:拉

伸高度、偏置距离、拨模角的值(正负值均可)等。 拉伸实体先选取截面线, 系统会自动按默认的拉伸方向生成一个一定拉伸高度的实体预 览,可在“结束”文本框中输入拉伸高度,按(Enter)键,再单击辅助工具条中的“确定” 按钮生成拉伸实体; 也可在生成预览后用鼠标左键按住指示拉伸方向的箭头拖动, 此时的鼠 标光标变为“十”字形光标,实体的高度会随光标的移动而动态变化,最后在合适的位置松 开鼠标左键,单击辅助工具条中的“确定”按钮生成拉伸体。 如果拉伸方向与默认的相反,可在预览图上单击鼠标右键,弹出一个快捷菜单,如图 4-14 所示,从中选择“反向”命令;如果要自定义拉伸方向,可选择该快捷菜单中“方向” 命令,弹出“矢量构成”对话框,通过该对话框设置拉伸方向。 如果拉伸体是一个带锥角的实体,可在如图 4-14 所示的快捷菜单中选择“锥角”命令, 或者单击辅助工具条中的“锥角”按钮 ,在“拔模角”文本框中输入锥角的角度;也可

与动态显示拉伸高度的方法相似, 用鼠标左键按住指示锥角方向的箭头拖动, 在合适的位置 松开鼠标左键。 如果拉伸体需要偏置,可在如图 4-13 所示的快捷菜单中选择“偏置”命令,或者单击 辅助工具条中的“偏置”按钮 ,在“最终偏置”文本框中输入偏置距离;也可用鼠标左

键按住指示偏置方向的箭头拖动,便偏置距离动态显示,在合适的位置松开鼠标左键,如图 4-16 所示。

图 4-16 动态拖动鼠标拉伸实体高度、锥角与偏置距离
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绘图实例: 绘图实例:绘制如图 4-17 所示的实体。

图 4-17 实体 2 维图形 1) 单击“成形特征”工具条中的“长方体”按钮,弹出“长方体”对话框,在“类型” 选项组中单击“原点,边长度”按钮,设定长方体的尺寸为 l00x7OxlO,单击“确定”按钮, 以原点(0,0,0)为基准点生成长方体,如图 4-18 所示。

图 4-18 创建长方体

图 4-19 绘制矩形

2) 单击“曲线”工具条中的“矩形”按钮,在“点构造器”中输入矩形左下角顶点的 坐标为(0,0,30),单击“确定”按钮。 3) 继续在“点构造器”中输入矩形右上角顶点的坐标为(70,40,30),单击“确定” 按钮,在长方体上方给出一个矩形,如图 4-19 所示。 4) 单击“成形特征”工具条中的“拉伸”按钮,在辅助工具条中单击“布尔运算”下 拉按钮,从中选择“并”按钮,如图 4-20 所示。
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图 4-20 选择“并”布尔运算

图 4-21 设定拉伸高度

5) 选择矩形的 4 条边,在“结束”文本框中输入-25,按(Enter)键设定拉伸高度,如 图 4-21 所示。 6) 单击辅助工具条中“确定”按钮,向下生成拉伸体,并与下面的长方体合并成一个 整体。 7) 再次单击“拉伸”按钮,选择矩形的 4 条边,单击辅助工具条中的“拉伸对话框” 按钮,弹出“拉伸”对话框,如图 4-22 所示。在“布尔运算”下拉列表框中选择“差”选 项,其余参数按图 4-22 所示设置,单击“确定”按钮生成如图 4-23 所示实体。

图 4-22 设置“拉伸”对话框 2. 回转体

图 4-23 生成实体

回转体功能: 截面轮廓线绕指定轴方向旋转一定角度而产生实体, 旋转角度不大于 360°。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 回转,或单击“成形特征”工具条中的“回转体” 按钮 ,选取回转体截面线,单击“确定”按钮,弹出选择“回转体”方式对话框,如图
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4-24 所示,选择旋转实体产生方式( “轴和角”,弹出“矢量构成”对话框,选择回转轴, ) 单击“确定”按钮,在弹出的“点构造器”中输入回转基点坐标值,单击“确定”按钮,弹 出“回转体”参数设置对话框,如图 4-25 所示,设定相应的参数,再单击“确定”按钮生 成回转体。

图 4-24“回转体”对话框 绘图实例: 绘图实例: 绘制如图 4-26 所示的车轮实体。

图 4-25“回转体”参数设置

图 4-26 回转体

图 4-27 车轮截面线

1) 新建一个名为 wheel 的文件,单击“应用程序”工具条中的“建模”按钮,进入建 模环境。 2) 单击“成形特征”工具条中的“草图”按钮,单击辅助工具条中的“确定”按钮, 进入草图绘图环境。 3) 单击“草图曲线”工具条中的“轮廓”按钮,按图 4-27 所示的尺寸绘制车轮的截面 线(含中心线 — 转化为参考线),然后单击“草图”工具条中的“完成草图”按钮,退出草 图任务环境。 4) 单击“成形特征”工具条中的“回转体”按钮,用鼠标选择该截面轮廓线,单击“确 定”按钮。提示区提示: “指示切割截面的区域点” ,用鼠标在截面线区域内单击一点。
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5) 单击选择“回转体”方式对话框中的“轴和角”按钮,弹出“矢量构成”对话框, 单击“XC 轴”按钮或单击 X 轴(参考线),定义回转方向为 X 轴向。 6) 系统弹出“点构造器”对话框,单击“重置”按钮,使基点坐标为(0,0,0),即定 义旋转点为原点,单击“确定”按钮。 7) 弹出“回转体”参数设置对话框,如图 4-25 所示。按默认设置,单击“确定”按钮, 生成车轮实体。 8) 单击“实用程序”工具条中的“移动至层”按钮,在辅助工具条中单击“类选择” 按钮,弹出“类选择”对话框。用鼠标选中车轮实体,然后单击“类选择”对话框中的“全 部 (除选中的)”按钮,单击“确定”按钮。 9) 弹出“层移动”对话框。在“目标层或层组”文本框中输入目标层数 41,单击“确 定”按钮,将轮廓线移至第 41 层隐藏起来。 10) 单击“标准”工具条中的“保存”按钮,保存文件。 3. 沿导线扫描 沿导线扫描功能: 截面轮廓线沿一条连续线扫描而生成实体或壳体特征。 打开菜单: 插入 —— 扫描—— 沿导引线扫描,或单击“成形特征”工具条中的“沿导 线扫描”按钮 ,弹出“沿导线扫描”对话框,如图 4-28 所示。选择截面轮廓线,然后

再选择引导线,并指定扫描方向,最后设定偏置值。

图 4-28“沿导线扫描”对话框 绘图实例: 绘图实例: 绘制如图 4-29 所示的弹簧实体。

图 4-29 弹簧实体

1) 新建一个名为 spring 的文件,单击“应用程序”工具条中的“建模”按钮,进入建 模环境。 2) 单击“曲线”工具条中的“螺旋线”按钮 ,弹出“螺旋线”对话框,如图 4-30 所示。

3) 在“转数”文本框中输入 8, “螺距”文本框中输入 8, “半径”文本框中输入 20, 在“旋转方向”选项组中选择“右手”单选按钮,单击“确定”按钮完成螺旋线的创建,如 图 4-31 所示。
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图 4-30 设置螺旋线参数

图 4-31 创建螺旋线

4) 打开“格式”菜单申的“WCS”子菜单,在该子菜单中选择“方位”命令或单击“实 用程序”工具条中的“方向”图标按钮,弹出“CSYS 构造器”对话框,如图 4-32 所示,单 击“点,垂直于曲线”按钮。

图 4-32“CSYS 构造器”对话框

图 4-33 生成新坐标系

5) 选择螺旋线,再用鼠标光标捕捉该螺旋线的端点并双击鼠标左键,单击“确定”按 钮,系统在螺旋线端点处生成与曲线相垂直的新坐标系,如图 4-33 所示。 6) 单击“曲线”工具条中的“基本曲线”按钮,再单击“圆”按钮,选中新坐标系的 原点,在“跟踪栏”对话框“直径”文本框中输入 5,按(Enter)键,生成弹簧的截面轮廓 线,如图 4-34 所示。 7) 单击“成形特征”工具条中的“沿导线扫描”按钮,先选择圆,单击“确定”按钮, 使圆被指定为扫描轮廓线,再选择螺旋线为扫描引导线,单击“确定”按钮,弹出“扫描参 数设置”对话框,两个偏置都设为 0,如图 4-35 所示。单击“确定”按钮生成弹簧实体, 如图 4-36 所示。
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图 4-34 绘制弹簧截面轮廓线 4. 管体

图 4-35 扫描参数设置对话框

图 4-36 生成弹簧实体

管体功能: 通过沿一条或多条曲线扫描,并按指定的圆形横截面来生成单个实体。 打开菜单: 插入 —— 扫描—— 管道, 或单击 “成形特征” 工具条中的 “软管” 按钮 ,

弹出“软管”对话框,如图 4-37 所示。设定内外径尺寸,并在对话框上选择输出方式,然 后选择引导线,单击“确定”按钮生成软管。如图 4-38 图形是按图 4-37 所示参数、选择弹 簧线作为引导线所生成的软管。

图 4-37“软管”对话框

图 4-38 生成软管

4.2 4.2 参考特征
参考特征有两类, 基准平面和基准轴, 主要用于辅助构造特征时的放置表面、 特征定位、 建立草图等,是非常有用的建模辅助工具。 4.2.1 基准平面 基准平面功能: 当已存在的平面无法满足建模的需求时, 可通过创建辅助平面作为基准 平面来帮助建模。 打开菜单: 插入 —— 基准/点—— 基准平面,或单击“成形特征”工具条中的“基准平 面”按钮 ,当绘图区中已有实体图形(如立方体)时,在绘图区左上角会出现辅助工具条,
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如图 4-39 所示。当选择满足条件的几何体时(如选择立方体某个表面),系统预览被创建基 准平面,并且显示基准平面的法向方向。 单击辅助工具条中的“基准平面对话框”按钮 ,弹出“基准平面”对话框;如图

4-40 所示。 “基准平面”对话框比用推断方法能创建更多的基准平面。

图 4-39 辅助工具条 绘图实例

图 4-40“基准平面”对话框

绘制一个长方体,具体尺寸可自定义,例如 l00Xl00X5O。 1) 单击“成形特征”工具条中的“基准平面”按钮,选择实体的平面,鼠标按住实体 平面上指示方向的箭头拖动,基准平面会动态显示,如图 4-41 所示;或者在“偏置”文本 框中输入偏置值,按(Enter)键。单击辅助工具条中的“确定”按钮,生成基准平面,如图 4-42 所示。

图 4-41 拖动基准平面

图 4-42 生成基准平面

2) 再次单击“基准平面”按钮,用鼠标捕捉长方体的 3 个顶点,如图 4-43 所示,单击 辅助工具条中的“确定”按钮,生成基准平面。 3) 再次单击“基准平面”按钮,选择长方体的一条边,再选择一个参考面,在“角度” 文本框中输入角度值,按(Enter)键,如图 4-44 所示,单击辅助工具条中的“确定”按钮, 生成基准平面。

图 4-43 捕捉 3 点生成基准平面
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图 4-44 创建与参考面成角度的基准平面

4.2.2 4.2.2 基准轴 基准轴功能: 生成一个参考轴,可用它来生成基准平面、旋转特征及其拉伸体等。 打开菜单: 插入 —— 基准/点—— 基准轴,或单击“成形特征”工具条中的“基准轴” 按钮 , 当绘图区中已有实体图形(如立方体)时, 在绘图区将会弹出辅助工具条, 如图 4-45

所示。当选择满足条件的几何体时(如选择立方体某条边),系统预览被创建基准轴,并且显 示基准轴的方向。 单击辅助工具条中的“基准轴对话框”按钮 ,弹出“基准轴”对话框;如图 4-46

所示。 “基准轴”对话框比用推断方法能创建更多的基准轴。

图 4-45 辅助工具条

图 4-46“基准轴”对话框

如图 4-47 和图 4-48 所示是分别通过立方体的一条边和两个点生成的基准轴。

图 4-47 通过立方体的一条边生成基准轴 加工特征) 4.3 编辑成形特征(加工特征)

图 4-48 通过立方体的两个点生成基准轴

通过对基础成形特征进行各种编辑和加工, 可以生成复杂的实体模型。 这些工具包括孔、 凸台、圆台、腔体、键槽、和沟槽等。 4.3.1 孔 .3.1 孔功能: 在实体上生成一个简单的孔、沉头孔或埋头孔。对于所有的孔生成选项,深度 值必须为正值。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 孔, 或单击 “成形特征” 工具条中的 “孔” 按钮 ,
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弹出“孔”对话框,如图 4-49 所示。系统提供了 3 种类型的孔,选择其中一种,然后选择 钻孔的表面,设定孔参数,单击“确定”按钮,再对孔的位置进行定位。

图 4-49 “孔”对话框 绘图实例

图 4-50 选择钻孔放置面

图 4-51 捕捉圆凸台边缘

1) 单击“标准”工具条中的“打开”按钮,打开 wheel 文件。 2) 单击“成形特征”工具条中的“孔”按钮,在“孔”对话框中单击“简单”按钮, 选择如图 4-50 所示的钻孔放置面。 3) 在“直径”文本框中输入 20, “深度”文本框中输入 40,单击“确定”按钮,弹出 “定位”对话框,单击“平行”按钮 (将定位孔中心至车轮圆心的平行距离) 。

4) 捕捉如图 4-51 所示的圆凸台边缘,单击鼠标左键,弹出“设置弧的位置”对话框, 如图 4-52 所示。

图 4-52“设置弧的位置”对话框

图 4-53 设定孔间距

图 4-54 完成钻孔

5) 单击鼠标左键,弹出“圆心”按钮,弹出“定位”对话框,输入距离尺寸值为 50, 如图 4-53 所示。单击“确定”按钮,完成钻孔,如图 4-54 所示。 6) 单击“标准”工具条中的“保存”按钮,保存文件。

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4.3.2 凸垫 .3. 凸垫功能: 在实体表面上长出一凸块。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 凸垫,或单击“成形特征”工具条中的“凸垫”按 钮 ,弹出“凸垫”对话框,如图 4-55 所示。选择凸垫类型,指定凸垫放置的表面,设

定凸垫参数,单击“确定” 按钮, 再对凸垫的位置进行定位,定位的方式与孔定位基本相同。

图 4-55 凸垫对话框 绘图实例

图 4-56 指定矩形凸垫的放置面

1) 新建一个名为 shaft 的文件,单击“应用程序”工具条中的“建模”按钮,进入建 模环境。 2) 单击“成形特征”工具条中的“圆柱”按钮,弹出“圆柱”对话框,单击“直径, 高度”按钮,在弹出“矢量构成”对话框中的选择 YC 轴方向后单击“确定”按钮,在“圆 柱参数”对话框中的“直径”文本框中输入 24, “高度”文本框中输入 60,单击“确定”按 钮,在“点构造器”对话框中定义圆柱体底面的圆心点为 (0,0,0),单击“确定”按钮, 创建ф24×60 的圆柱体,如图 4-56 所示。 ф 3) 单击“成形特征”工具条中的“凸垫”按钮,再单击“直角坐标”按钮,然后用鼠 标捕捉图 4-56 所示的圆柱端面为矩形凸垫的放置平面。 4) 弹出“矩形凸垫参数” 对话框,按如图 4-57 所示设定各项参数。

图 4-57 设定凸垫参数

图 4-58 选择圆的边缘

5) 单击“确定”按钮,弹出“定位”对话框,并生成预览图,单击“水平的”按钮, 选择圆柱端面的边缘,如图 4-58 所示。

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6) 弹出“设置弧的位置”对话框,如图 4-59 所示。单击“圆心”按钮,选择如图 4-60 所示的凸垫(刀具)边。

图4-59 设置弧的位置对话 框

图 4-60 选择凸垫边

图 4-61 完成凸垫创建

7) 在“创建表达式”对话框中输入 15,单击“确定”按钮,弹出“定位”对话框。 8) 单击“竖直”按钮,按如图 4-58 所示选择圆柱端面的边缘,单击“圆心”按钮,选 择图 4-60 所示凸垫的上边缘。 9) 在“创建表达式”对话框中输入 15,单击“确定”按钮两次,将凸垫定位,完成凸 垫创建,如图 4-61 所示。 4.3.3 圆台 .3. 圆台功能: 在指定放置面上按设定的直径、高度及拔模角生成圆台。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 圆台,或单击“成形特征”工具条中的“圆台”按 钮 ,弹出“圆台”对话框,如图 4-62 所示。指定圆台放置的表面,设定圆台参数,单

击“确定”按钮,再对圆台的位置进行定位,定位的方式与孔定位基本相同。

图 4-62“圆台”对话框 绘图实例

图 4-63 圆台预览图

图 4-64 创建圆台

1) 在基础上创建一个ф20×10 的圆台。 ф20× 2) 单击“成形特征” 工具条中的 “圆台”按钮,指定圆柱体的端面为圆台放置的表面, 在“圆台”对话框中的“直径”文本框中输入 20、 “高度”文本框中输入 10,单击“确定” 按钮,弹出“定位”对话框,并生成圆台预览图,如图 4-63 所示。
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3) 单击“定位”对话框中的“点到点”按钮

,选择图 4-63 所示的圆的边缘。

4) 弹出“设置弧的位置” 对话框,单击“圆心”按钮,完成圆台创建,如图 4-64 所示。 4.3.4 腔体 .3. 腔体功能: 从表面向内挖出一个凹槽。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 腔体,或单击“成形特征”工具条中的“腔体”按钮 ,弹出“腔体”对话框,如图 4-65 所示。系统提供了 3 种类型的腔体,选择其中一种,然 后选择腔体放置的表面,设定相应的参数,单击“确定”按钮,再对腔体的位置进行定位。

图 4-65 “腔体”对话框 绘图实例

图 4-66 指定矩形腔体的放置面

图 4-67 设定矩形腔体参数

1) 在基础上创建一个 10×10×5 矩形腔体。 10×10× 2) 单击“成形特征”工具条中的“腔体”按钮,再单击“直角坐标”按钮,然后用鼠 标指定矩形腔体的放置平面,如图 4-66 所示。 3) 用鼠标指定矩形腔体放置的水平参考,选择如图 4-66 所示立方体侧面的边缘。 4) 弹出“矩形的腔体”参数对话框,按如图 4-67 所示设定各项参数。 5) 单击“确定”按钮,弹出“定位”对话框,并生成预览图,单击“水平的”按钮, 选择立方体侧面的边缘,再选择矩形腔体的边(刀具边)缘,如图 4-68 所示。

图 4-68 选择定位边

图 4-69 完成腔体创建

6) 在“创建表达式”对话框中输入 10 10,单击“确定”按钮,弹出“定位”对话框。

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7) 单击“竖直”按钮,选择图 4-68 所示立方体上面的边,再选择矩形腔体上面的边。 8) 在“创建表达式”对话框中输入 10 10,单击“确定”按钮两次,将腔体定位,完成腔 体创建,如图 4-69 所示。 4.3.5 键槽 .3. 键槽功能: 在实体表面上产生一个内凹的沟槽特征。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 键槽,或单击“成形特征”工具条中的“键槽”按 钮 ,弹出“键槽”对话框,如图 4-70 所示。系统提供了 5 种类型的键槽,选择其中一种,

图 4-70 “键槽”对话框

图 4-71 选择圆柱面与捕捉象限点

指定放置面,然后指定水平参考线,输入参数值,最后进行定位,定位方法同圆孔的一样。 注意: 图 4-70“键槽”对话框中的“通过键槽”是指在长度方向打穿两个指定的面, 形成一个通槽。 绘图实例 1) 在图 4-71 所示的圆柱表面上创建一个 20×8×5 的矩形键槽(注: 20× 在圆柱面上开键槽 需先定义一个与该圆柱面相切的参考平面,再以该参考平面在圆柱面上开键槽)。 2) 单击“成形特征”工具条中的“基准平面”按钮 单击鼠标左键确定,系统生成参考面预览图。 3) 选择被激活的“捕捉点”工具条中的“象限点”按钮 的象限点,如图 4-71 所示。 4)单击鼠标左键确定,使基准平面移动到该象限点,单击辅助工具条中的“确定”按 钮,创建基准平面,如图 4-72 所示。 5) 单击“成形特征”工具条中的“键槽”按钮,选择“直角坐标”选项,以产生矩形 键槽。 6) 选中基准平面,单击“接受缺省边”按钮。选择如图 4-72 所示的大圆柱面作为水平 参考,系统提示水平参考方向的箭头。
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,选择如图 4-71 所示的圆柱面,

,再用鼠标捕捉圆台端面

图 4-72 创建基准平面

图 4-73 设定键槽参数

7) 在系统弹出的“矩形键槽”对话框中输入长度值为 20,宽度值为 8,深度值为 5, 如图 4-73 所示,单击“确定”按钮。 8) 弹出“定位”对话框。单击“平行”按钮,单击大圆柱端面圆弧,当弹出“设置弧 的位置”对话框时,单击“圆心” ;单击键槽圆弧,单击圆心,输入距离为 20,将键槽定位, 单击“确定”按钮生成键槽特征如图 4-74 所示。

图 4-74 创建键槽特征 4.3.6 沟槽 .3.

图 4-75“沟槽”对话框

沟槽功能: 在实体上生成一个沟槽, 如同一个刀具在旋转实体上切出深入实体内部的沟槽。 打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 沟槽, 或单击 “成形特征” 工具条中的 “沟槽” 按钮 ,

弹出“沟槽”对话框,如图 4-75 所示。系统提供了 3 种类型的沟槽,选择其中一种,指定 放置沟槽的圆柱面或圆锥面。输入参数值,选取目标边缘,最后选取工具边缘或中心线,输 入定位距离。 绘图实例 1) 在图 4-74 所示的小圆柱表面上创建一个ф16×2 沟槽。 ф 2) 单击“成形特征”工具条中的“沟槽”按钮,弹出“沟槽”对话框,单击“直角坐 标”按钮,选择如图 4-74 所示小圆柱表面为沟槽的放置面。 3) 弹出“矩形沟槽”对话框,在“沟槽直径”文本框中输入 16, “宽度”文本框中输 入 2,如图 4-76 所示。 4) 单击“确定”按钮,系统显示预览图,选择圆柱体的端面边缘(黄颜色)作为目标边,
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如图 4-77 所示。

图 4-76 设定沟槽参数

图 4-77 指定目标边

5) 选择如图 4-78 所示的边缘(红颜色)作为刀具边。 6) 在“创建表达式”对话框中输入 0,单击“确定”按钮,创建沟槽特征,如图 4-79 所示。

图 4-78 指定刀具边

图 4-79 创建沟槽特征

4.4 特征操作
特征操作是面向零件级的几何描述,是由简单实体创建复杂实体,以便满足设计需要。 成形特征操作命令分别包含在“插入”菜单中的“设计特征”“关联复制”“联合体”“裁 、 、 、 剪”“偏置/比例”“细节特征”等子菜单中,或者在“特征操作”工具条中,如图 4-80 、 、 所示。

图 4-80“特征操作”工具条 特征操作包括许多操作命令,如锥角、边倒圆、边倒角、抽空、螺纹、引用特征、栽剪、 布尔运算等,这里只介绍其中一些常用的操作命令。 4.4.1 锥角 锥角功能: 使实体向指定方向产生倾斜的拔模造型。 打开菜单: 插入 —— 细节特征 —— 拔锥,或单击“特征操作”工具条中的“锥角”按
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,弹出“锥角”对话框,如图 4-81 所示。系统提供了 4 种生成锥角的方法,选择其

中一种,然后选取要产生拔模斜度的面或边缘,确定拔模方向,选取拔模的参考点,最后输 入拔模角度。

图 4-81“锥角”对话框 绘图实例

图 4-82 选择正方体 4 个侧面

1) 将图 4-82 所示正方体腔体的 4 个侧面拨 20°锥角。 2) 单击“特征操作”工具条中的“锥角”按钮,单击“锥角”对话框中的“类型”选 项组中的“面”按钮,选择正方体的 4 个侧面作为要加拔模角的面,如图 4-82 所示。 3) 单击鼠标中键或单击“锥角”对话框“选择步骤”选项组中的“拔模方向”按钮, 在“矢量方式”下拉列表框中选择-YC 轴方向。 4) 单击鼠标中键或单击“选择步骤”选项组中的“参考点”按钮,捕捉圆柱端面圆弧 的圆心点作为参考点,如图 4-83 所示。

图 4-83 指定参考点

图 4-84 创建锥角特征

5) 在“锥角”对话框中的“确度”文本框中输入 20,单击“应用”按钮,创建锥角特 征,如图 4-84 所示。
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4.4.2 4.4.2 边倒圆 边倒圆功能:对指定的边进行倒圆来修改一个实体。 打开菜单: 插入 —— 细节特征 —— 边倒圆,或单击“特征操作”工具条中的“边倒圆” 按钮 ,在绘图区左上角出现辅助工具如图 4-85 所示。指定要倒圆的边,选择圆角的类

型,再输入圆角尺寸(注意: 辅助工具中提供了“恒定半径圆角”“变半径圆角”“偏置控 、 、 制的圆角”和“非整条边倒圆的圆角”4 种圆角类型,默认的圆角型式是恒定半径圆角)。

图 4-85 辅助工具条 绘图实例 1) 将图 4-85 所示正方体的 4 条边倒 R6 的圆角。 2) 单击“特征操作”工具条中的“边倒圆”按钮,选择正方体凸垫的 4 个尖角,如图 4-86 所示,在“设置 1R”文本框中输入 6,按(Enter)键。 3) 单击辅助工具条中的“确定”按钮,凸垫的 4 个尖角被倒圆,如图 4-87 所示。

图 4-86 选择凸垫的 4 个尖角 4.4.3 4.4.3 抽壳

图 4-87 完成倒圆

抽壳功能: 按照指定的厚度值在单个实体周围抽空或生成壳体。 打开菜单: 插入 —— 偏置/比例 —— 抽壳,或单击“特征操作”工具条中的“抽壳” 按钮 ,弹出“抽壳”对话框,如图 4-88 所示。系统提供了 3 种抽壳方式,分别如下: 1) 面: 以选取的面作壳体。先选择一个或多个冲孔的面,然后选择偏置面。 2) 区域: 选取要产生壳体的范围。步骤为先选择一个或多个种子面,然后选择一个多 个边界面,最后选择偏置面。 3) 体: 在实体内部产生壳体。步骤为先选择要抽空的实体,然后选择偏置面。 绘图实例 1) 将图 4-89 内部抽空。单击“特征操作”工具条中的“抽壳”按钮,在“抽壳”对话

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图 4-88“抽壳”对话框

图 4-89 选择冲孔的面

图 4-90 创建抽壳特征

框“类型”选项组中单击“面”按钮,选择图 4-89 两个端面作为冲孔的面,如图 4-89 红线 所示,在“默认厚度”文本框中输入 2。 2) 单击“确定”按钮两次,创建抽壳特征,如图 4-90 所示。 4.4.4 4.4.4 边倒角 边倒角功能:对指定的边进行倒角来修改一个实体。 打开菜单: 插入 —— 细节特征 —— 倒角,或单击“特征操作”工具条中的“边倒角” 按钮 ,弹出“倒角”对话框,如图 4-91 所示。选择倒角类型,然后选择要倒角的边,

再输入倒角尺寸,单击“确定”按钮即可创建边倒角特征。如图 4-92 分别类型为“偏置角 度”(1×45°)与“双偏置”(1×2)所创建边倒角特征。

图 4-91“倒角”对话框 4.4.5 螺纹 4.4.5 螺纹功能: 在实体表面创建螺纹特征。

图 4-92 创建边倒角特征

打开菜单: 插入 —— 设计特征 —— 螺纹,或单击“特征操作”工具条中的“螺纹”按

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,弹出“螺纹”对话框,如图 4-93 所示, “螺纹类型”有两种, “符号的”和“详细的” 。

选择其中一种方式,指定一个圆柱面作为螺纹放置面,设定螺纹参数,视需要设定起始面。

图 4-93“螺纹”对话框 绘图实例 1) 将图 4-92 小圆柱外表面创建螺纹特征。

图 4-94 创建螺纹特征

2) 单击“特征操作”工具条中的“螺纹”按钮,在“螺纹类型”选项组中选择“详细 的”单选按钮。选择小圆柱外表面作为螺纹放置面。 3) 在“螺纹”对话框中按图 4-93 所示设置各参数。 4) 单击“确定”按钮,完成螺纹特征创建,如图 4-94 所示。 5) 单击“标准”工具条中的“保存”按钮保存文件。 4.4.6 4.4.6 引用特征 引用特征功能: 引用特征是一个命令集合,包括阵列、镜像等命令。 其功能是以一定 的规律复制己存在的特征。 打开菜单: 插入 —— 关联复制—— 引用,或单击“特征操作”工具条中的“引用”按 钮 ,弹出“引用”对话框,如图 4-95 所示。从列表框中选择操作方式,然后指定要复

制的对象,输入参数,再指定操作的参照基准,完成阵列或镜像。

图 4-95“引用”对话框
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图 4-96 创建一个通孔

绘图实例 1) 在凸垫上创建一个 Φ3.2 的通孔(注意:定位尺寸 X 与 Y 方向均选择“垂直的” ,然 后用鼠标捕捉凸垫边缘,并分别输入尺寸 4,如图 4-96 所示。 2) 单击 “实用程序” 工具条 按钮, 选取方式 “+XC 轴: YC ZC” , 设置角度为 “90” ,

单击“确定”按钮,对坐标系进行变换。 3) 单击“特征操作”工具条中的“引用特征”按钮,弹出图 4-95 所示“引用”对话框, 单击“矩形阵列”按钮。 4) 弹出“引用特征列表” 对话框,如图 4-97 所示。 从列表框中选择 “SMPLE_HOLE(13)” 或者直接在图 4-96 中选取小孔边,单击“确定”按钮。

图 4-97 特征列表

图 4-98 设置矩形阵列参数

5) 弹出“输入参数”对话框,如图 4-98 所示。按图 4-98 所示参数设置后单击“确定” 按钮。 6) 系统预览将要完成的阵列图形,如图 4-99 所示,同时弹出“创建引用”对话框,如 图 4-100 所示,单击“是”按钮,完成圆孔特征阵列,如图 4-101 所示。

图 4-99 设置回转轴 4.4.7 4.4.7 裁剪体

图 4-100 创建引用

图 4-101 完成阵列

裁剪体功能:用一个面裁剪一个或多个目标体。
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打开菜单: 插入 —— 裁剪—— 修整, 或单击 “特征操作” 工具条中的 “裁剪体” 按钮



选择目标体,单击鼠标中键,弹出“裁剪体”面设置对话框,如图 4-102 所示。选择一个平 面定义方式定义平面,设定裁剪方向,完成裁剪实体。

图 4-102“裁剪体”面设置对话框 绘图实例

图 4-103 “平面”定义对话框

1) 将图 4-101 裁剪为两半。单击“特征操作”工具条中的“裁剪体”按钮,选择目标 体后,单击“确定”按钮,在弹出“裁剪体”面设置对话框中,选择“定义平面” 。 2) 弹出“平面”定义对话框,如图 4-103 所示。从“主平面”选择 YC 平面,单击“确 定”按钮。 3) 弹出“裁剪体”裁剪方向确认对话框,如图 4-104 所示,单击“接受默认方向” ,完 成裁剪实体,如图 4-105 所示。

图 4-104 裁剪方向确认对话框

图 4-105 裁剪体

(注:上例介绍指令举例中,抽空和裁剪从工艺角度而言是不适合,这里举例主要介绍指 令的功能及操作方法)

4.5 综合举例
绘制图 4-106 所示液化气灶旋钮凹模。

图 4-106 液化气灶旋钮凹模

图 4-107 建模曲线

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1) 单击“曲线”工具条

按钮、旋转坐标轴,绘制如图 5-107 所示曲线。 按钮,创建如图 5-108 所示实体。

2)单击“成形特征”工具条

图 5-108 旋转实体 3)单击“成形特征”工具条 4)单击“标准”工具条

图 5-109 扫描实体 按钮,创建如图 5-109 所示实体。

按钮,绕原点旋转 180 度创建如图 5-110 所示实体。

图 5-110 变换实体 5)单击“特征操作”工具条 体。 6)单击“特征操作”工具条

图 5-111 减运算并删除多余实体 按钮,减运算并删除多余实体,创建如图 5-111 所示实

按钮,边倒圆 R1 创建如图 5-112 所示实体。

图 5-112 边倒圆 R1 7)单击“曲线”工具条

图 5-113 绘矩形

按钮,绘制如图 5-113 所示 80×80 矩形。
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8)单击“成形特征”工具条

按钮,创建如图 5-114 所示实体。

图 5-114 拉伸 60mm 9)单击“特征操作”工具条 10)单击“特征操作”工具条

图 5-115 减运算 按钮,减运算创建如图 5-115 所示实体。 按钮,在锥角对话框中“类型”选“从边” ,选边后

单击的“拨模方向” ,如图 5-115 所示创建 10°锥角。 实体建模更多实例见录像举例! 实体建模更多实例见录像举例! 更多实例见录像举例 习题: 1. 将图 4-116 所示接头建模。

图 4-116 接头 2. 创建图 4-117 凸、凹模。

图 4-117 凸、凹模

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第 5 章 曲面造型
UG NX3 的曲面造型能设计出各种复杂的形状。曲面造型的方式大致可分为点构造曲面、 曲线构造曲面和基于己有曲面构造新曲面等 3 大类。 本章将介绍常用的曲面造型与编辑功能 和用法。 面曲造型与编辑命令包含在 “插入” 菜单中的 “曲面” 、 “偏置, 比例” 、 “网格曲面” 、 “扫描”“弯边曲面”等子菜单中,或者在“曲面”工具条中,如图 5-l 所示。 、

图 5-1 “曲面”工具条

5.1 曲面造型
主要介绍通过点、极点、点云、直纹、通过曲线、通过曲线网格与扫描曲面造型。 通过点/ 极点/ 5.l.1 通过点/ 极点/由点云 1. 通过点 通过按矩形分布的一组点阵构造出曲面。 打开菜单: 插入—— 曲面—— 通过点,或单击“曲面”工具条中的“通过点”按钮,弹 出“通过点”对话框,如图 5-2 所示。设定对话框中参数,单击“确定”按钮,系统弹出“过 点”对话框,如图 5-3 所示。选择选点方法,然后按照提示选取若干行点。当选取的点数比 图 5-2 所设置的阶数大于或等于 1 时,可单击“确定”按钮创建曲面。

图 5-2“通过点”对话框 绘图实例

图 5-3“过点”对话框

1) 单击“曲线”工具条中的“点”按钮,再单击“捕捉点”工具条中的“点构造器” 按钮,在“点构造器”对话框中输入点的坐标值,各点坐标如表 5-1 所示,创建点阵结果如 图 5-4 所示。 2) 单击“曲面”工具条中的“通过点”按钮,按图 5-2 设置“通过点”对话框中参数, 单击“确定”按钮,系统弹出“过点”对话框,单击“点构造器”按钮,弹出“点构造器” 对话框。
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表 5-1 点坐标 序号 1 2 3 4 5 6 X 0 30 60 0 20 60 Y 0 0 0 20 20 20 Z 0 0 0 5 5 5 序号 7 8 9 10 11 12 X 0 30 60 0 30 60 Y 30 30 30 50 50 50 Z 40 30 40 0 0 0

3) 选择点 1、2、3,单击“确定”按钮,弹出“指定点”对话框,如图 5-5 所示,单 击“是”按钮。

图 5-4 创建点阵

图 5-5“指定点”对话框

4) 分别再选择点 4、5、6;7、8、9;10、11、12,重复步骤 3),完成后弹出“过点” 对话框,如图 5-6 所示。 5) 单击“所有指定的点”按钮,可创建过所有点的曲面,如图 5-7 所示。

图 5-6“过点”对话框 2.从极点

图 5-7 创建通过点曲面

与“通过点”类似,但每个点不一定都在生成的曲面上,曲面会尽可能逼近每个点。 打开菜单: 插入—— 曲面—— 从极点,或单击“曲面”工具条中的“从极点”按钮,操 作方法与“通过点”操作方法相同。 绘图实例 1) 同通过点绘图实例中的步骤 l)。

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2) 单击“曲面”工具条中的“从极点”按钮,弹出“从极点”对话框,如图 5-8 所示。 设定对话框中参数,其余步骤皆与通过点绘图实例相同。创建的曲面如图 5-9 所示。

图 5-8“从极点”对话框 3. 由点云

图 5-9 创建从极点曲面

通过读取大量的点,生成曲面。这些点的分布是散乱的、无规律的。 打开菜单: 插入—— 曲面—— 由点云,或单击“曲面”工具条中的“由点云”按钮,弹 出“由点云”对话框,如图 5-10 所示。设定对话框中各项参数,将要输入的点框选在内, 单击“确定”按钮创建曲面。 绘图实例 使用表 5-1 的点作为点云,按图 5-10 所示设置“由点云”对话框中参数,用矩形框选 在内,单击“确定”按钮,创建曲面如图 5-11 所示。

图 5-10“由点云”对话框 直纹/通过曲线/通过曲线网格/ 5.l.2 直纹/通过曲线/通过曲线网格/扫描 1. 直纹

图 5-11 由点云创建曲面

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按照指定的两条截面线生成曲面,如果截面线是封闭曲线则生成实体。 打开菜单: 插入—— 网格曲面—— 直纹面,或单击“曲面”工具条中的“直纹”按钮, 选择曲线 1,单击“确定”按钮,再选择曲线 2,单击两次“确定”按钮,弹出“直纹”曲 面公差等参数对话框,一般按默认值设定,单击“确定”按钮创建直纹曲面。即操作方法与 MaterCAM 软件相同。 首先构建如图 5-12 所示的曲面截面线,由截面线生成的直纹曲面如图 5-13 所示。

图 5-12 截面线 2. 通过曲线

图 5-13 直纹曲面

沿着某一方向通过一组指定的截面线生成曲面, 如果该组截面线都是封闭曲线, 则生成 实体。 打开菜单: 插入—— 网格曲面—— 通过曲线,或单击“曲面”工具条中的“通过曲线” 按钮,按“直纹”命令中选择曲线的方法选择曲线,同样要注意曲线上的箭头方向要一致。 单击“确定”按钮,弹出“通过曲线”曲面公差等参数对话框,一般按默认值设定,单击“确 定”按钮创建曲面。操作方法与 MaterCAM 举升曲面相同。 如由图 5-14 截面线生成的直纹曲面如图 5-15 所示。

图 5-14 截面线 3. 通过曲线网格

图 5-15 通过曲线创建曲面

以两组两个方向的曲线为控制线生成曲面,其中一个方向为主,另一个方向为辅。如果 主曲线是封闭曲线,则生成实体。 打开菜单: 插入—— 网格曲面—— 通过曲线网格,或单击“曲面”工具条中的“通过曲

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线网格”按钮,按照“直纹”命令中选择曲线的方法选择主曲线,所有主曲线都选择完成后 再选择辅曲线, 方法也相同。 单击 “确定” 按钮完成曲线选择, 再视需要选择脊线, 单击 “确 定”按钮弹出“通过曲线网格”曲面公差等参数对话框,一般按默认值设定,单击“确定” 按钮创建曲面。 注意:每确定一根主曲线,主曲线上便出现一个方向箭头,保持箭头方向一致,辅曲线 上不生成箭头方向。 操作方法与 MaterCAM Cons 曲面手动连接基本相同。 绘图实例 1) 导入如图 5-16 所示的 MaterCAM 曲面线框图形。

图 5-16 导入图形

图 5-17 选择主曲线

图 5-18 创建曲面

2) 单击“通过曲线网格”按钮,选择 2 条曲线作为主曲线,每选择一条主曲线上都出 现一个箭头方向, 并保持箭头方向一致, 连续二次单击 “确定” 按钮表示完成主曲线的选择, 如图 5-17 所示(注: 主、辅曲线可任选)。 3) 再选择 2 条曲线作为辅曲线,全部选择完成后,连续二次单击“确定”按钮表示完 成主曲线的选择,系统弹出“通过曲线网格”对话框。对话框中各项参数按默认值设定,单 击“确定”按钮创建曲面,如图 5-18 所示。 又如图 5-19 图形生成曲面如图 5-20 所示。但应注意曲线端点只能作为主曲线,如图 5-21 所示。

图 5-19 导入图形

图 5-20 创建曲面

图 5-21 选择主曲线

又如由图 5-4 点阵创建的曲线网格如图 5-22 所示,再由该曲线网格创建的通过曲线网 格曲面图 5-23 所示。

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图 5-22 曲线网格 4. 扫描

图 5-23 通过曲线网格曲面

以外形截面沿指定路径扫描出一个曲面。如果截面外形曲线是封闭曲线,则生成实体。 打开菜单: 插入—— 扫描—— 扫描,或单击“曲面”工具条中的“扫描”按钮。操作方 法与 MaterCAM 举升曲面相同,但应先选择扫描引导线串,再选择截面线串,每确定一根截 面线串,截面线串上便出现一个箭头方向,应保持箭头方向一致。 绘图实例 1) 导入如图 5-24 所示的 MaterCAM 图形。 2) 单击 “曲面” 工具条中的 “扫描” 按钮, 选择扫描线串 1, 选择扫描线串 2, 单击 “确 定”按钮两次后,再选择截面线串,如图 5-24 所示。 3) 在随后弹出的对话框中除图 5-25 选择“均匀比例”外,其它都按默认值设定,创建 扫描曲面如图 5-26 所示。

图 5-24 指定引导线和截面线图

5-25 扫描对话框

图 5-26 创建扫描曲面

5.2 曲面编辑
主要介绍曲面倒圆角、曲面延伸、曲面偏置、曲面裁剪与曲面桥接等功能。 曲面倒圆角 5.2.1 曲面倒圆角 在两组曲面(或实体表面)之间建立光滑连接的过渡曲面。 打开菜单: 插入——细节特征——圆角(或面倒圆),或单击“曲面”工具条中的“倒圆
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曲面”按钮,或单击“特征操作”工具条中的“面倒圆”按钮。系统弹出相应的对话框,输 入倒圆角半径等参数,可生成两曲面之间倒圆曲面(其操作方法与 MaterCAM 基本类同)。 如图 5-13 两直纹曲面之间用 R8 倒圆后的曲面如图 5-27 所示(注:倒圆之前应注意法 矢量的方向)。

图 5-27 倒圆曲面 5.2.2 曲面延伸 5.2.2 曲面延伸

图 5-28“延伸”对话框

以一个已存在的曲面为基础按照某种约束生成另一个独立的曲面。 打开菜单: 插入—— 曲面—— 延伸,或单击“曲面”工具条中的“延伸”按钮。弹出“延 伸” 对话框, 如图 5-28 所示。 系统提供了 4 种延伸类型 (其中 “相切的” 操作方法与 MaterCAM 基本相同) ,选择其中一种,再选择延伸基准面和边,设定延伸长度,完成延伸。 绘图实例 1 )打开图 5-13 生成的曲面,单击“曲面”工具条中的“延伸”按钮,弹出“延伸”对 话框。 2) 单击“有角度的”按钮,选择曲面,再选择曲面上要延伸的一侧,如图 5-29 所示, 该边上出现指示角度的方向箭头。

图 5-29 选择曲面和边

图 5-30 设置延伸长度和角度

6) 系统弹出“相切延伸”对话框设置延伸长度,在“长度”文本框中输入 20,在“角 度”文本框中输入 330,如图 5-30 所示。单击“确定”按钮完成延伸曲面,如图 5-31 所示。
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图 5-31 延伸曲面 框 5.2.3 5.2.3 偏置曲面

图 5-32 选择一张偏置曲面对话框

5-33 选择多张偏置曲面对话

以一个已存在的曲面为基准面,按照设定的距离及方向生成另一个曲面。 打开菜单: 插入—— 偏置/比例——偏置, 或单击 “曲面” 工具条中的 “偏置曲面”按钮。 选择一张曲面或多张曲面作为基准面,单击“确定”按钮,弹出“偏置曲面”对话框,如图 5-32 与图 5-33 所示。设置偏置参数,生成等距偏置曲面(操作方法与 MaterCAM 基本相同) 。 如果是单张曲面不等距偏置,则单击“可变的”按钮,选择曲面的一个顶点,输入偏置值, 再依次选择其他顶点和输入相应的偏置距离值,生成不等距偏置曲面。 绘图实例 1) 打开图 5-13 生成的曲面,单击“曲面”工具条中的“偏置曲面”按钮,选择二张直 纹曲面作为基准面,单击“确定”按钮,弹出图 5-33“偏置曲面”对话框。 2) 单击“使用已有的法向”按钮,系统提示曲面法向的箭头,如图 5-34 所示,如果法 向要反向单击该曲面即可。 3) 单击“确定”按钮,弹出偏置曲面距离对话框,设定偏置距离为 5,单击“确定” 按钮,完成曲面偏置,如图 5-35 所示。

图 5-34 曲面法向箭头 5.2.4 5.2.4 裁剪片体 利用几何元素修剪曲面。

图 5-35 曲面偏置

打开菜单: 插入——裁剪——修整片体,或单击“曲面”工具条中的“裁剪的片体”按 钮。弹出“裁剪的片体”对话框,如图 5-36 所示。在对话框中设定各参数,选择一个曲面

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作为目标片体,确定投影方向,选择曲线作为剪切边界,单击“确定”按钮,完成曲面裁剪。

图 5-36“裁剪的片体”对话框 绘图实例 1) 打开图 5-13 生成的曲面,运用曲线工具绘制一条直线,如图 5-37 所示。 2) 单击“曲面”工具条中的“裁剪的片体”按钮,弹出“裁剪的片体”对话框。在“投 影沿着”下拉列表框中选择“面的法向” ,在“区域将”选项组中选择“舍弃的”(鼠标点击 目标片体的位置,落点区就是舍弃区域)单选按钮。 3) 选择目标片体,再选择直线,单击“确定”按钮,目标片体沿裁剪直线被裁剪,如 图 5-38 所示。

图 5-37 绘制直线 5.2.5 曲面桥接 5.2.5 曲面桥接

图 5-38 裁剪目标片体

在两个独立曲面之间创建一个接合面(与 MaterCAM 两曲面熔接类同)。 打开菜单: 插入——细节特征——桥接,或单击“曲面”工具条中的“桥接”按钮,弹 出“桥接”对话框,如图 5-39 所示。在“连续类型”选项组中设定桥接方式,选择将要连
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接的两个主曲面,再选择侧域侧边(视需要),单击“确定”按钮创建桥接曲面。

图 5-39“桥接”对话框 绘图实例 1) 导入如图 5-40 所示的 MaterCAM 图形。

如图 5-40 导入图形

2) 单击“曲面”工具条中的“桥接”按钮,弹出“桥接体”对话框, “连续类型”选项 中选择“相切” 。 3) 连续选择桥接两主曲面,应注意对应方向,如图 5-41 所示。单击“确定”按钮两次 创建桥接曲面,如图 5-42 所示。

图 5-41 选择桥接两主曲面

图 5-42 创建桥接曲面

5.3 综合举例
根据图 5-43 所示鼠标上盖轮廓曲线完成图 5-44 与图 5-45 所示曲面造型。

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图 5-43 鼠标上盖轮廓曲线

图 5-44 扫描曲面

图 5-45 Coons 曲面

(1) 创建一个新文件,进入建模功能。 (2) 单击“曲线”工具条 按钮,在[样条]对话框中单击“通过点”按钮,单击 “确

定”按钮,单击“点构造器”按钮,分别设置样条上 3 个点的坐标为 “30,-20,0”“0, 、 0,0”和“-30,-20,0” ,接着在弹出的对话框中单击“是” ,创建的样条曲线如图 4-46 所示。

图 4-46 创建样条曲线 (3) 单击“曲线”工具条 选项中选择

图 4-47 创建线段 按钮,在基本曲线对话框中单击 按钮,并在[点方式]

点构造器方式。分别设置线段上 4 个点的坐标为 “30,-20,0”“30,-23, 、

0”“-30,-23,0”和“-30,-20,0” 、 ,单击“确定”按钮即可创建如图 4-47 所示线段。 (4) 单击“实用程序”工具条 按钮,在弹出的“点构造器”对话框中,设置坐标系 按钮,选取方

新 的 原 点 坐 标 为 “ 0 , -35 , 55 ” 再 单 击 “ 实 用 程 序 ” 工 具 条 。 式: 4-48 所示。 (5) 单击“曲线”工具条

,设置角度为“90” ,单击“确定”按钮,对坐标系进行变换,如图

按钮,先利用“点构造器”对话框设置原点为椭圆的中心,

再在椭圆参数对话框中设置[长半轴]、[短半轴]、[起始角]、[终点角度]和[旋转角度]文本

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框的内容分别为 “30”“24” “0”“360”和 “90” 、 、 、 ,最后单击“确定”按钮,即可创 建椭圆曲线,如图 4-49 所示。

图 4-48 坐标变换

图 4-49 创建椭圆

图 4-50 创建线段 “四分点”

(6) 按照第 3 步的操作过程,利用直线功能,在[点方式]选项中选择 方式,在椭圆的左右两个四分点间创建线段,如图 4-50 所示。 (7) 单击“编辑曲线”工具条

按钮,选取上一步创建的线段两端作为第一和第二边

界对象,椭圆为裁剪曲线,裁剪所选取的椭圆曲线,如图 4-51 所示。

图 4-51 裁剪椭圆曲线 (8) 单击“实用程序”工具条

图 4-52 坐标变换

图 4-53 创建顶部样条曲线 “四分点”方式, 按钮,选取方

按钮,在[点方式]选项中选择

将坐标系移到椭圆顶部的四分点处。再单击“实用程序”工具条 式: 4-52 所示。

,设置角度为“90” ,单击“确定”按钮,对坐标系进行变换,如图

(9) 按照第 2 步的操作过程,通过原点、点 “38,70,0”和点 “35,85,0”创建样 条曲线,如图 4-53 所示。
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(10) 单击“实用程序”工具条 所示。

按钮,将坐标系移到椭圆裁剪处的端点,如图 4-54

(11) 按照第 2 步的操作过程,通过原点、点 “15,20,0”和点 “12,55,6”创建 样条曲线,如图 4-55 所示。

图 4-54 移动坐标系 (12) 单击“标准”工具条 击辅助工具条中的

图 4-55 创建底部样条曲线

图 4-56 变换操作

按钮,选取上一步创建的样条曲线作为变换对象后,单

确定按钮,单击“变换”方式对话框中的“通过一平面镜像”按钮, 图标,并在文本框中输入“24” ,即以与 XC-YC

在随后弹出的“平面”对话框中,单击

平面偏置为 24 的平面作为镜像平面,单击“确定”按钮,最后在“变换”方式对话框中单 击“复制”按钮,完成镜像变换操作,如图 4-56 所示。 (13) 单击“曲面”工具条中的 扫描按钮,依次选择扫描线 1、扫描线 2 和扫描线 3,

且每次选择一次后单击 “确定”按钮,如图 5-57 所示。

图 5-57 选择扫描线

图 5-58 选择截面线串

(14) 再选择截面线 1 和截面线串 2,每次选择一次后单击 “确定”按钮,连续二次单

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击“确定”按钮表示完成截面线的选择,如图 5-58 所示。在随后弹出的对话框中都按默认 值设定单击 “确定”按钮,创建扫描曲面,如图 5-44 所示。 (15) 在图 4-198 所示的曲线基础上,单击“曲面”工具条中的 通过曲线网格按钮,

依次选择 3 条曲线作为主曲线,每次选择一次后单击 “确定”按钮,保持箭头方向一致, 连续二次单击“确定”按钮表示完成主曲线的选择,如图 5-59 所示。

图 5-59 选择主曲线

图 5-60 选择主曲线

(16) 再选择截面线 1 和截面线串 2 作为主曲线,每次选择一次后单击 “确定”按钮, 连续二次单击“确定”按钮表示完成辅曲线的选择,如图 5-60 所示。在随后弹出的对话框 中都按默认值设定单击 “确定”按钮,创建 Coons 曲面,如图 5-45 所示。 习题: 习题: 1. 完成如图 5-61 所示的直纹曲面。

图 5-61 直纹曲面
101

2. 完成如图 5-62 所示的扫描曲面。

图 5-62 扫描曲面 3. 完成如图 5-63 所示的 Cons 曲面。

图 5-63 Cons 曲面 4. 完成如图 5-62 所示的充电器底座造型。

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图 5-43 充电器底座

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第 6 章 UG 数控加工编程
UG NX 加工模块提供了铣加工、车削加工、孔加工以及线切割等功能,下面主要介绍 UG CAM 的数控铣加工。铣加工可以实现平面铣(mill_planar) 、型腔铣(mill_ Contour) 、固 定轴曲面轮廓铣(Fixed_Contour)和可变轴曲面轮廓铣(Variable_Axis_Contour)等不同加 工类型。

铣削加工 加工基本知识 6.1 UG 铣削加工基本知识
6.1.1 UG 铣削加工编程流程
了解 UG 铣削加工编程流程是进行 UG 编程的基础。铣削加工流程图如图 6-1 所示。 创建 CAD 模型

制订加工方法、参数和顺序

进入制造模块

指定加工环境

创建刀具组

创建几何体

创建操作

设置加工方法、 操作参数

不合格

生成 NC 刀位轨迹

验证刀位轨迹

后处理

生成 NC 加工程序 图 6-1 UG 铣削加工编程流程图

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6.1.2 UG 加工环境及设置 加工环境及
UG 加工环境是指进人 UG 的制造模块后进行铣加工编程作业的软件环境。UGCAM 提供了 数控铣、数控车、线切割等诸多加工功能,根据具体的工作需要,定制自己的加工编程软件 环境。 进入 UG 加工环境:应用——加工,或单击“应用程序”工具条中的“加工”按钮 ,

进入 UG 加工模块。对于一个部件来说,当第一次进入加工模块时会弹出“加工环境”对话 框,如图 6-2 所示。对话框的上半部分是“CAM 进程配置”列表框,其中列出了系统提供的 加工环境配置文件 (Configuration file),选择相应的加工环境配置文件,在“CAM 配置” 列表框中会显示该环境下的操作模板类型。单击“初始化”按钮进入指定的加工环境。当再 次打开此部件时,将直接进入加工环境,进行加工编程操作。

图 6-2 “加工环境”对话框

图 6-2 “加工首选项”对话框

在“CAM 进程配置”列表框中,UG 提供了诸多 CAM 加工环境配置文件,这些文件定义 了特定的加工环境,包括加工处理器、刀具库、后处理器及其他的高级参数设置。 在“CAM 进程配置”列表框中,用户可以根据自己的需要选择其中的一个加工环境。 其中“cam general cam general”(通用加工配置)所定义的加工环境是最基本的,它提供了几乎所有的 铣加工、车削加工、孔加工以及线切割等功能,是最常用的加工环境。 在“CAM 进程配置”列表框中选定了一种加工环境后, “CAM 设置”列表框中将显示该 加工环境中的所有操作模板类型。例如在“cam general cam general” 进程配置中有 mill _ planar(平 面铣)、 mill _ contour(型腔铣)、mill _ multi _ axis(多轴铣)、drill(点位加工)、hole
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_ making(孔加工)、turning(车削加工)和 wire _ edm(线切割加工) ,如图 6-2 所示。必 须在此指定一种操作模板类型。 在进入加工环境后, 可以随时修改加工环境中的其他操作模 板类型。 一旦指定了部件的加工环境后, 那么以后再次打开该部件并进入制造模块时, 系统将进 入保存前所指定的加工环境中。但可通过如下方法来改变加工环境。 打开主菜:预设置——加工,打开如图 6-3 所示的“加工首选项”对话框。在“加工首 选项”对话框中选择“配置”选项卡,在“配置文件”区域中单击“浏览”按钮,打开如图 6-4 所示的“配置文件”对话框。在该对话框中选择所需的配置文件,单击“OK”按钮,即 可完成加工环境的变更。

图 6-4 “配置文件”对话框 设置完成后,系统将打开初始化加工环境,即可开始编程工作。

6.1 6.1.3 加工模块工具条
在 UGNX3 加工模块中,与加工操作相关的工具条如图 6-5、图 6-6、图 6-7、图 6-8 所示。

图 6-5 加工创建工具条

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图 6-6 加工操作工具条

图 6-7 加工对象工具条

图 6-8 操作导航器工具条

6.1.4 创建节点组
在 UGNX3 加工模块中,对所有的操作对象及操作参数均以节点(父节点组和子节点组操 作等) 形式存在并以树状结构显示出来,常称为“节点树” 。其中父节点组包含程序、刀具、 几何体以及加工方法。

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1. 程序节点 当加工环境 CAM 进程配制与 CAM 设置确定及初始化后,系统还提供了一个初始的程序 根节点“NC _ PROGRAM” 、用于存储暂时不需要的操作节点“NONE”和节点“PROGRAM” ,用 户可以在“PROGRAM”节点下创建自己的程序节点,即可以将其作为父节点。 “程序次序”节 点树视图并不是操作的参数,只是一种组织、排列顺序。但可以通过剪切和拖拉鼠标等方式 改变程序及其位置和顺序。 通过单击“加工创建”工具条中的 按钮,打开如图 6-9 所示的“创建程序”组对话

框。可以创建程序类型、子类型以及程序名等。若默认初始的程序节点“PROGRAM” ,则该项 节点创建可忽略。

图 6-9“创建程序”组对话框 2. 刀具节点

图 6-10“创建刀具组”对话框

当加工环境 CAM 进程配制与 CAM 设置确定及初始化后,系统还提供了一个初始的根节 点“GENERIC _ MACHINE”和节点“NONE” 。通过单击“加工创建”工具条中的 按钮,打

开如图 6-10 所示的“创建刀具组”对话框。可以选择刀具类型及名称等。其中子类型的选 项是从刀库中获取刀具。在 cam _ general 加工环境中,系统提供了丰富的加工方式和刀具 类型供用户选择。 与程序节点相同,可通过剪切和拖拉鼠标等方式改变刀具及其操作的位置和顺序。但 是如果改变了操作所使用的刀具,则需要重新生成刀轨。 3. 几何体节点 当加工环境 CAM 进程配制与 CAM 设置确定及初始化后, 系统还提供了一个初始的根节点 “GEOMETRY” 和节点 “NONE” 并提供了加工坐标系 , “MSC _ MILL” 和它的子节点 “WORKPIECE” 作为默认节点。几何体节点是指刀轨生成的几何载体,包括毛坯几何体、零件几何体以及加

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工坐标系等几何数据。 几何体节点可以包含几何体子节点,使用同一加工几何体的几何体子节点,可共享其 父节点的几何体数据。 通过单击“加工创建”工具条中的 按钮,打开如图 6-11 所示的“创建几何体”对

话框。可以创建零件几何体类型、子类型以及程序名等。其中子类型包括“WORKPIECE”(工 件)、 “MILL_BND”(Mill Boundary –铣边界)、 “MILL_TEXT”(铣文字)、 “MILL_GEOM”(Mill Geometry –铣几何体)、 “MILL_AREA”(铣区域)和“MCS”(创建加工坐标系)。 若默认初始的程序节点“WORKPIECE” ,可在“创建操作”对话框中指定几何体数据(毛 坯形体、零件形体),则该项节点创建可忽略。

图 6-11“创建几何体”对话框 4. 加工方法节点

图 6-12“创建方法”对话框

当加工环境 CAM 进程配制与 CAM 设置确定及初始化后, 系统还提供了一个初始的根节点 “METHOD” 和节点 “NONE” “Rough” (粗加工)、 及 “Semi _ Finish” (半精加工)以及 “Finish” (精加工)等子节点。 通过单击“加工创建”工具条中的 按钮,打开如图 6-12 所示的“创建方法”对话

框。可以创建加工方法类型、子类型以及程序名等。但通常均可在后续的“创建操作”对话 框中指定。

6.1.5 6.1.5 操作导航器
在加工环境下,操作导航器是加工操作中最常用的工具,有四种显示形式,分别是程序 组次序视图,刀具视图,几何体视图和方法视图,如图 6-13、图 6-14、图 6-15 和图 6-16 所示。 用户可以很方便地通过操作导航器进行程序次序、 加工方法、 几何体以及刀具的显示、 创建和管理等操作。当以后需要这些视图中的数据时可以直接使用,而不需重新定义。在操 作导航器中可以显示它们各自的树形结构, 但每次只能显示一种节点树, 用户可以通过选择 图 6-8 中相应的图标,在各节点树视图之间进行切换。

109

当单击操作导航器工具条中的按钮

后,操作导航器中显示的内容如图 6-13 所示。

图 6-13 程序次序 当单击操作导航器工具条中的按钮 后,操作导航器中显示的内容如图 6-14 所示。

图 6-14 加工刀具 当单击操作导航器工具条中的按钮 后,操作导航器中显示的内容如图 6-15 所示。

图 6-15 几何体 当单击操作导航器工具条中的按钮 后,操作导航器中显示的内容如图 6-16 所示。

图 6-16 加工方法 在操作导航器的所有视图中,每一个操作前都用一个专门符号表示其状态(参见图 6-8 至图 6-11) ,状态符号有以下三种类型,代表着不同的含义。 (1) (2) (3) ——表示所有操作都是已经完成,且 NC 程序已输出过。 ——表示所有操作都是已经完成,但 NC 程序末输出过。 ——表示该操作是空操作或过期的操作,需要重新生成刀轨。

110

6.1.6 创建操作
操作指的是刀心轨迹以及生成这个刀心轨迹所需要的所有信息的集合,是一个数据集, 它是由生成刀心轨迹的操作参数所构成。 操作参数指的是在操作中包含生成刀心轨迹的所有 信息。例如在创建操作过程中为生成刀心轨迹所指定的被加工零件的几何模型、毛坯模型、 刀具、进给量、主轴转速等。当生成刀心轨迹时没有包含必须的基本操作参数称为空操作; 或当生成刀心轨迹时操作参数与所要求的刀心轨迹操作不一致称为过期操作。 空操作或者是 过期操作,系统都是不允许执行后处理的。 单击“加工创建”工具条中的 按钮,可打开不同类型的“创建操作”对话框。选择

一个操作子类型,并选择已定义的“程序”“几何体”“刀具”及“加工方法”后,再单击 、 、 “确定”按钮或者“应用”按钮,可打开不同子类型的对话框,在该对话框中需指定的被加 工零件的几何模型 对话框中的“生成” 、毛坯模型 、切削方式、进给量、切削深度等参数。最后单击该

图标,即可生成刀轨完成创建操作。

不同类型的 “创建操作” 对话框中有不同的子类型, 如打开如图 6-17 所示 “mill_ planar” 创建操作对话框,其主要子类型如表 6-1 所示;又如打开如图 6-18 所示“mill_contour” 创建操作对话框,其主要子类型如表 6-2 所示,其子类型中包含了固定轴曲面轮廓铣等 3 维 加工方式;又如打开如图 6-19 所示“mill_multi-axis”创建操作对话框,其主要子类型如 表 6-3 所示,其子类型中包含了可变轴曲面轮廓铣等 3~5 维加工方式。

图6-17 平面铣创建操作对话框

图6-18 型腔铣创建操作对话框

图6-19 多轴铣创建操作对话框

表 6-1 平面铣(mill_planar)主要子类型 (FACE_MILLING_AREA)— 区域面铣 (PLANAR_MILL)— 平面铣 (FACE_MILLING)— 面铣 (PLANAR_PROFILE)— 平面轮廓铣

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(ROUGH_FOLLOW)— 环绕粗加工 (ROUGH_ZIGZAG)— 单向粗加工 (FINISH_WALLS)— 周壁精加工 (PLANAR_TEXT)— 平面刻字

(ROUGH_ZIGZAG)— 往返粗加工 (CLEANUP_CORNERS)— 清角 (FINISH_FLOOR)— 底平面精加工

表 6-2 固定轴曲面轮廓铣(mill_contour) 主要子类型 (CAVITY_MILL)— 型腔铣 (ZLEVEL_FOLLOW_CORE) — 等高环绕型 ) 心铣 (ZLEVEL_PROFILE)— 等高轮廓铣 (ZLEVEL_PROFILE_STEEP)— 陡峭壁等 高轮廓铣 (FIXED_CONTOUR)— 固定轴轮廓铣 (CONTOUR_SURFACE_ AREA)— 区域曲面 轮廓铣 (FLOWCUT_SINGLE)— 单一清根切削 (FLOWCUT_REF_TOOL)— 多刀重复清根 切削 (PROFILE_3D)— 3 维轮廓铣 (CORNER_ROUGH)— 拐角粗加工 (ZLEVE_FOLLOW_CAVITY)— 等高环绕 型腔铣 (ZLEVEL_CORNER)— 等高清角 (CONTOUR_AREA_NON_STEEP)— 亚陡 峭壁区域轮廓铣 (CONTOUR_AREA)— 区域轮廓铣 (CONTOUR_AREA_DIR_STEEP)— 陡峭 壁区域轮廓铣 (FLOWCUT_SMOOTH)— 光滑清根切削 (FLOWCUT_MULTIPLE)— 多重清根切 削 (CONTOUR_TEXT)— 轮廓曲面刻字

表 6-3 可变轴曲面轮廓铣(mill_multi-axis) 主要子类型 (VARIABLE_CONTOUR)— 可变轴轮廓铣 (VC_BOUNDARY_ZZ_LEAD_LAG) —可变轴边界 往复式前后倒角 (CONTOUR_PROFILE)— 轮廓铣 (SEQUENTIAL_MILL)— 顺序铣 (VC_MULTI_DEPTH) 可变轴多层深度铣 — (VC_SURF_REG_ ZZ_LEAD_LAG)— 可变轴 曲面往复式轮廓铣 (FIXED_CONTOUR)— 固定轴轮廓铣 (ZIG_ZAG_SURFACE)— 往复式曲面铣
112

6.1.7 一个简单 2D 加工零件的 UG 铣加工引例 6.1 铣加工引
本节将介绍一个简单的加工实例,读者通过亲自操作,可以对 UGCAM 的工作过程有一 个初步的印象,被加工零件如图 6-19 所示。

图 6-19 被加工零件 操作步骤: 1)创建被加工零件 UG 模型。 2) 单击“应用程序”工具条中的“加工”按钮 ,进入 UG 加工模块,弹出如图 6-2

所示“加工环境”的对话框。按图 6-2 默认值设定 CAM 配置,单击“初始化”按钮进入加工 环境。 3) 在“加工创建”工具条中单击创建刀具 按钮,弹出如图 6-10 所示的“创建刀具组”

对话框,按图 6-10 默认值设定刀具类型及子类型,单击“确定”按钮,弹出如图 6-20 所示的 刀具参数设定对话框。按图 6-20 所示参数设定后单击“确定”按钮,完成刀具的创建。

图 6-20 刀具参数设定
113

图 6-21“MILL_BND”对话框

4) 单击“加工创建”工具条中的

按钮,打开如图 6-11 所示的“创建几何体”对话

框。选择子类型 “MILL_BND” ,单击“确定”按钮,打开如图 6-21 所示的“MILL_BND”对 话框,在该对话框中单击“部件”(被加工零件的几何模型) 打开如图 6-22 所示的“工件边界”对话框。 5) 在图 6-22 对话框的“过滤器类型”中选择“曲线边界”后,选择图 6-19 所示的凸 轮轮廓线,单击“确定”按钮完成被加工零件的几何模型的创建。 6) 单击图 6-21 对话框中的“底面” 图标后单击“选择”按钮,选择图 6-19 所示 图标后单击“选择”按钮,

凸轮的底面,加工底面用于定义刀具加工的最低位置,单击“确定”按钮完成零件整个几何 模型的创建。

图 6-22 “工件边界”对话框 7) 单击操作导航器工具条中的按钮

图 6-23 “MILL_GEOM”对话框 后,双击操作导航器中的“WORKPIECE” ,打开 图标后单击“选择”

如图 6-23 所示的“MILL_GEOM”对话框。单击该对话框中“部件”

按钮,选择图 6-19 所示凸轮实体,单击“确定”按钮;再单击该对话框中的“隐藏”(毛坯 模型) 图标后单击“选择”按钮,打开如图 6-24 所示的“毛坯几何体”对话框。选择

“选择选项”中的“自动块” ,单击“确定”按钮,完成工件切削仿真几何模型的创建。
114

图 6-24 所示的“毛坯几何体”对话框 8) 单击“加工创建”工具条中的 在该对话框子类型中选择

图 6-25“PLANAR _ PROFILE”对话框 按钮,打开如图 6-16 所示的“创建操作”对话框,

“PLANAR _ PROFILE” ,单击“确定”按钮。打开如图 6-25 所

示的“PLANAR _ PROFILE”对话框,所有参数均按默认值设定。 9) 单击图 6-25 对话框中的“生成” 10) 单击图 6-25 对话框中的“确认” 图标,即可生成该零件的刀轨。 图标,进入“可视化刀心轨迹”对话框,如

图 6-26 所示, 可分别对刀心轨迹进行回放、 或 2D 切削仿真, 切削仿真如图 6-27 所示。 3D 3D

图 6-26 可视化刀心轨迹对话框
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图 6-27 3D 切削仿真

11) 单击“加工操作”工具条中的后处理按钮

,打开如图 6-28 所示的“后处理”对

话框,在该对话框下拉菜单中选择“MILL 3 AXIS”和“公制/部件”后,单击“确定”按钮, 生成该零件的 NC 加工程序如图 6-29 所示。

图 6-28“后处理”对话框

图 6-29 NC 加工程序

6.2 平面铣(mill_planar)和型腔铣(mill_contour) (mill_planar)和型腔铣 6.2 平面铣(mill_planar)和型腔铣(mill_contour)
平面铣和型腔铣简介 6.2.1 平面铣和型腔铣简介
平面铣与型腔铣是指对零件的表平面进行切削加工, 这两类铣加工是最常用的粗加工和 精加工方法。前一章中给出的示例就是一个简单的平面铣例子。 平面铣与型腔铣的类似之处在于: 两者均在垂直于刀轴的切削平面上进行材料切削, 用单层或多层不同深度的刀轨切削材 料,每一层切削刀轨是垂直于刀具轴的平面内,即刀具始终在边界的内侧或者是外侧: 两者的不同之处在于: 平面铣是以边界来定义零件的几何体,这些边界可以是由曲线或面,所以常用于直壁、 水平底面二维零件的粗加工与精加工; 型腔铣以平面、 曲面、 曲线和体等为切削边界, 属于 3 维加工, 主要用于零件的粗加工。 在大多数情况下,特别是粗加工,型腔铣可以替代平面铣; 另外, 在切削层深度的定义二者有所不同。 平面铣是通过所指定的边界和底面的高度差 来定义总的切削深度,而型腔铣是通过毛坯几何体和零件几何体来定义切削深度。 。

6.2.2 切削方式 6.2.2
在创建操作时需要指定切削方式, 切削方式决定了加工产生的刀轨形式, 平面铣与型腔

116

铣操作中可以使用的切削方式如图 6-30 所示。 —往返式切削(Zig - Zag) —单向切削(Zip) —单向带轮廓铣 (Zig with Contour) —仿形外轮廓铣 (Follow Periphery:跟随周边) —仿形零件铣 (Follow Part:跟随周边) —摆线(Trochoidal) —轮廓铣 (Profile) —标准驱动(Standard Drive) 图 6-30 切削方式 本节中将对部分常用的切削方式进行介绍。 1.往返式切削 往返式切削产生的刀轨是相互平行的直线, 刀具沿直线走刀, 在两个相邻刀轨上切削方 向不同,顺铣与逆铣交替进行,如图 6-31 所示。

图 6-31 往返式切削刀轨图示 2.单向切削

图 6-32 单向切削刀轨图示

单向切削产生的刀轨为一系列平行且同方向的直线, 切削至刀轨终点, 然后抬刀与退刀, 横越走刀至下一刀轨的起点,沿着同样的方向切削,如图 6-32 所示。 3. 单向带轮廓铣 与单向切削一样,产生一系列平行且同方向的直线刀轨,但削至刀轨终点时,在两个刀 轨之间加入一个切削边界轮廓的刀具路经,然后抬刀与退刀至下一刀轨的起点,如图 6-33 所示。
117

图 6-33 单向带轮廓铣刀轨图示 4. 仿形外轮廓铣

图 6-34 仿形外轮廓铣刀轨图示

仿形外轮廓铣产生一系列封闭且同心的环行连续刀轨, 刀轨的形状与外轮廓类似, 刀轨 之间按照走刀步距进行偏置,加工区域内所有的刀路都是封闭的,如图 6-34 所示。 5. 仿形零件铣 仿形零件切削产生一系列由零件外轮廓和内部岛屿形状共同决定的连续切削刀轨。 与仿 形外轮廓铣不同的是, 后者的仿形不仅只针对加工区域的外轮廓, 还包括内部的岛屿或内腔 等区域。 因此仿形零件铣能够保证刀具准确地切削与零件相关的表面, 不需额外指定岛屿的 清理,如图 6-35 所示。

图 6-35 仿形零件铣刀轨图示 6. 轮廓铣

图 6-36 轮廓铣刀轨图示

轮廓铣用于零件壁面的精加工,不需要指定毛坯,只产生一条或指定数目的切削刀路。 轮廓铣可以对开放式或闭合式的轮廓进行加工。 对于闭合式的轮廓, 轮廓铣的刀路和横越走 刀的安排与仿形零件铣类似,如图 6-36 所示。 7. 标准驱动 标准驱动是一种轮廓加工方法, 仅应用于平面铣操作。 刀具精确地沿指定边界进行加工, 但不进行过切检查,忽略狭窄的边界通道,因此会产生自相交或产生过切零件。 上述切削方法除了轮廓铣和标准驱动之外,其他的切削方式均是挖槽加工。
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6.2.3 平面铣与型腔铣实例 6.2.3
所示零件的加工程序(平面铣) 例 1:采用刀具补偿按工件轮廓编制图 6-19 所示零件的加工程序(平面铣)。 操作步骤 1) ~ 3)同前面引例。 4) 单击“加工创建”工具条中的 按钮,打开如图 6-11 所示的“创建几何体”对话

框。选择子类型 “WORKPIECE”“父本组”为“WORKPIECE” , ,单击“确定”按钮,或单击操 作导航器工具条中的按钮 的“WORKPIECE”对话框。 5) 单击图 6-37 对话框中的“部件” 图标后单击“选择”按钮,选择图 6-19 所示 后,双击操作导航器中的“WORKPIECE” ,打开如图 6-37 所示

凸轮实体,单击“确定”按钮完成被加工零件的几何模型的创建。 6) 单击图 6-37 对话框中的“隐藏” 图标后单击“选择”按钮,打开如图 6-24 所示

的“毛坯几何体”对话框。选择“选择选项”中的“自动块” ,单击“确定”按钮,完成被 加工零件毛坯的几何模型的创建。

图 6-37“MILL_BND”对话框 7) 单击“加工创建”工具条中的 在该对话框子类型中选择

图 6-38“PLANAR _ PROFILE”对话框 按钮,打开如图 6-17 所示的“创建操作”对话框,

“PLANAR _ PROFILE”“使用几何体”等其它参数按图 6-17 所 ,

示设定,单击“确定”按钮。打开如图 6-38 所示的“PLANAR _ PROFILE”加工操作对话框。
119

图 6-39“边界几何体”对话框 8) 单击图 6-38 对话框中的“部件”

图 6-40“创建边界”对话框 图标后单击“选择”按钮,打开如图 6-39 所

示的“边界几何体”对话框。 在“模式名称”下拉菜单中选择“曲线/边”后,打开如图 6-40 所示的“创建边界”对话框。在“刀具位置”下拉菜单中选择“开”后,选择图 6-19 所示的凸轮轮廓线,单击“确定”按钮两次完成被加工零件轮廓的几何模型创建。 9) 单击图 6-38 对话框中的“底面” 图标后单击“选择”按钮,选择图 6-19 所示

凸轮的底面,加工底面用于定义刀具加工的最低位置,单击“确定”按钮完成零件整个几何 模型的创建。

图 6-41“机床控制”对话框

图 6-42“刀具补偿”对话框
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10) 单击图 6-38 对话框中的“机床”按钮,打开如图 6-41 所示的“机床控制”对话框, 选择“刀具补偿”按钮,打开如图 6-42 所示的“刀具补偿”对话框,在“半径补偿”下拉 菜单中选择“壁”后,单击“确定”按钮完成按工件轮廓编程的刀具补偿。 11) 图 6-38 对话框中的其它参数均按默认值设定,单击该对话框中的“生成” 标,即可生成该零件的刀轨。 12) 单击图 6-25 对话框中的“确认” 图标,进入“可视化刀心轨迹”对话 图

框,2D 切削仿真如图 6-43 所示。后处理后该零件的 NC 加工程序如图 6-44 所示。

图 6-43 3D 切削仿真 所示(型腔铣) 例 2:被加工零件如图 6-35 所示(型腔铣)。

图 6-44 NC 加工程序

1) 启动 UGNX3,创建零件模型,单击“应用程序”工具条中的“加工”按钮

,进

入 UG 加工模块,弹出 “加工环境”的对话框。CAM 进程配置选择“cam _ gener” , CAM 设置选择“cam_comtour” ,单击“初始化”按钮进入加工环境。 2) 创建刀具: 在“加工创建”工具条中单击创建刀具 按钮,弹出 “创建刀具组”对

话框,选择端铣刀,设置直径为 8mm ,单击“确定”按钮,完成刀具的创建。 3) 创建几何体: 单击“加工创建”工具条中的 父本组为“MSC_ MILL” ,选择 按钮,打开 “创建几何体”对话框,

(MILL_GEOM)子类型,单击“确定”按钮,打开 图标后单击“选择”按钮,

“MILL_ GEOM”对话框,在该对话框中单击“部件”

121

打开“工价几何体”对话框,指定图形区中的三维模型为零件几何体,单击“确定” 按钮。再单击该对话框中的“隐藏” 图标后单击“选择”按钮,进入“毛坯几

何体”对话框,选择自动块方式,单击“确定”按钮完成毛坯几何体的创建。 4) 创建型腔铣操作: 单击“加工创建”工具条中的 按钮,打开“创建操作”对话

框,在该对话框“类型”下拉列表中选择“mill_contour” ,在子类型中选择型腔 铣 (CAVITY_MILL) ,在“使用几何体”下拉列表中选择“MILL_GEOM” ,单击“确

定”按钮。打开如图 6-45 所示的“CAVITY_MILL”切削操作对话框,此时工件和毛 坯几何体不必选取(在“MILL_GEOM”中已定义),单击“切削区域” 按钮,选择

零件内腔底面作为加工表面。单击“切削”按钮进入“切削参数”对话框,设置“包 容”选项卡中的“生产中的工件”(In Process Workpiece,简称 IPW,是指切削加 工过程中的工件状态)选项为“使用 3D”后回到图 6-45 对话框,可发现对话框中添 加了 IPW 专用控制按钮 与 。创建操作其它参数均按图 6-45 所示值设定。

图 6-45 切削操作对话框 5) 单击图 6-45 中的“生成” “确认”

图 6-46 3D 切削仿真 图标,即可生成该零件的刀轨。单击图 6-45 对话框中的

图标,进入“可视化刀心轨迹”对话框,3D 切削仿真如图 6-46 所示。
122

所示。 例 3:被加工零件如图 6-47 所示。

图 6-47 被加工零件 操作步骤与参数选择除刀具为ф16、将加工坐标原点移到左上角(见图 6-47) 、几何体 为“WORKPIECE”和切削方式为往复式之外,其他与例 2 相同。 进行切削仿真与刀轨检查时,选择 2D 动态形式的切削仿真,选取“IPW 干涉检查”复 选项,并单击“选项”按钮进入“IPW 干涉检查”对话框,选取“干涉暂停”复选项,如图 6-48 所示。在切削仿真动画显示时,若刀轨存在过切或刀柄碰撞,则动画将会暂停,如图 6-49 所示。

图 6-48 切削仿真与 IPW 干涉检查设置
123

图 6-49 过切干涉暂停 切削仿真完成后需要进行余量及过切检查,可通过单击“显示”或“比较”按钮查看 2D 切削仿真后,工件的过切检查或工件和成品件进行比较的结果。灰色表示材料残留区域, 绿色表示加工到位的区域,红色表示过切区域(不明显),如图 6-50 所示。若局部显示红色 说明公差和余量的设置存在问题。 若仿真过程中出现干涉警告并暂停动画, 则需要调整加工 参数或切削方法。 单击,如图 6-45 所示的“显示所得的 IPW” 图标,显示的 IPW 结果如图 6-51 所示。

图 6-50 切削仿真后的比较

图 6-51 IPW 显示

固定轴与可变 与可变轴曲面轮廓铣 6.3 固定轴与可变轴曲面轮廓铣
固定轴与可变轴 与可变轴曲面轮廓铣简介 6.3.1 固定轴与可变轴曲面轮廓铣简介
固定轴曲面轮廓铣是沿着曲面轮廓的深度切削材料, 在每个切削位置, 刀具始终沿着几 何体的轮廓,同时有 X、y、Z 轴的运动,即可三轴联动加工。固定轴曲面轮廓铣刀轴的矢量 方向不变, 基本上可满足一般复杂曲面的半精加工和精加工, 常用于型腔铣后的半精加工和 精加工。 可变轴曲面轮廓铣刀轴的矢量方向是可变的, 它可以精确地沿着几何体的轮廓法线方向 切削。如五坐标加工中心等,可实现精变要求很高的曲面加工,如航空航天、精密仪器等领 域的零部件。UG CAM 模块为可变轴曲面轮廓铣,提供了较强的刀轴控制和较丰富的走刀方 式的选择,可精确加工 UG CAD 模块生成的任何几何体。
124

固定轴曲面轮廓铣与可变轴曲面轮廓铣基本思路和操作方法基本相同, 但可变轴曲面轮 廓铣参数选择更丰富些。

6.3.2 固定轴曲面轮廓铣实例
的基础上, 例 4:在图 6-49 的基础上,采用固定轴区域轮廓铣半精加工曲面和固定轴轮廓铣精加 工曲面。 工曲面。 操作步骤: 1. 在“加工创建”工具条中单击创建刀具 按钮,弹出 “创建刀具组”对话框,选择

球刀铣刀,设置直径为 10mm ,单击“确定”按钮,完成刀具的创建。 2. 单击“加工创建”工具条中的 在子类型中选择 按钮,打开“创建操作”对话框,如图 6-52 所示。

(CONTOUR_AREA)— 区域轮廓铣,按图 6-52 所示设置各个选项。

图 6-52 创建区域轮廓铣操作

图 6-53“CONTOUR_AREA”对话框

3. 单击“确定”或“应用”按钮,打开如图 6-53 所示的“CONTOUR_AREA”对话框。在 “驱动方式”下拉列表中包含了多种驱动方式。 驱动方式用来定义创建刀轨时创建驱动点的方法。 一般按默认方式可满足一般曲面的加 工要求, 若改变驱动方式需要重置驱动几何体(螺旋、 区域铣削和刀轨驱动方式除外)和某些 参数。驱动几何体是根据加工对象需生成刀轨的几何体,可通过曲面、曲线或点来定义。 4. 驱动方式按“区域铣削”默认方式,单击图 6-53 中的“生成” 零件曲面轮廓的半精加工刀轨,如图 6-54 所示。 图标,即可生成该

125

图 6-54 区域轮廓铣刀轨 5.在“加工创建”工具条中单击创建刀具 按钮,弹出 “创建刀具组”对话框,选择

球刀铣刀,设置直径为 8mm ,单击“确定”按钮,完成刀具的创建。 6. 单击“加工创建”工具条中的 在子类型中选择 按钮,打开“创建操作”对话框,如图 6-52 所示。

(FIXED_CONTOUR) ,除“使用方法”选用“MILL_FINISH”和“使用刀

具”与“名称”不同外,其他各个选项设置同图 6-52 所示。

图 6-55“FIXED_CONTOUR”对话框

图 6-56“边界驱动方式”对话框
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7. 单击“确定”或“应用”按钮,打开如图 6-55 所示的“FIXED_CONTOUR”对话框。 单击在“驱动方式”右侧的“编辑参数” 图标,打开默认的“边界”方式“边界驱动方

式”对话框。在“投影矢量”下拉列表中包含了多种投影矢量,如图 6-56 所示。 投影矢量是定义驱动点投影到零件面上的方向,即用于定义驱动点投影到零件表面的方式。 固定轴曲面轮廓铣投影矢量是不变的,即始终保持与刀轴方向一致。 8. 投影矢量为“刀轴” ,其他各个选项按图 6-56 所示设置。单击“确定”按钮,返回到 图 6-55 对话框。 9. 单击图 6-55 中的“生成” 仿真如图 6-56 所示。 图标,即可生成该零件曲面轮廓的精加工刀轨,2D 切削

图 6-56 固定轴曲面轮廓铣精加工 2D 切削仿真

6.3.3 可变轴曲面轮廓铣实例 6.3.3 可变轴曲面轮廓铣实例
的基础上,采用可变轴轮廓铣精加工曲面。 例 5:在图 6-54 的基础上,采用可变轴轮廓铣精加工曲面。 操作步骤: 1. 在“加工创建”工具条中单击创建刀具 按钮,弹出 “创建刀具组”对话框,选择

球刀铣刀,设置直径为 8mm ,单击“确定”按钮,完成刀具的创建。 2. 单击“加工创建”工具条中的 按钮,打开如图 6-52 所示“创建操作”对话框,

在“类型”下拉列表中选择“mill_multi-axis” ,打开如图 6-57 所示“创建操作”对话框, 在子类型中选择 (VARIABLE_CONTOUR) ,其他各个选项按图 6-52 所示设置。

127

图 6-57 “创建操作”对话框

图 6-58“VARIABLE_CONTOUR”对话框

3. 单击“确定”或“应用”按钮,打开如图 6-58 所示的“VARIABLE_CONTOUR”对话框。 选择“刀轴”矢量下拉列表中的“垂直于工件” ,在“驱动方式”下拉列表中的将默认的“边 界”方式改为“曲面区域”方式,打开如图 6-59 所示的“曲面驱动方式”对话框。

图 6-59“曲面驱动方式”对话框

图 6-60 可变轴曲面轮廓铣精加工 2D 切削仿真
128

4.单击“驱动几何体”中的选择按钮,选择被加工曲面。然后根据曲面上箭头方向可 分别单击“切削方向”与“材料方向”按钮,分别调整刀路切削方向与被切削材料在加工表 面的上方或下方。 5. 选择 “投影矢量” 下拉列表中的 “垂直于驱动” 选择 ; “切削步长” 下拉列表中的 “公 差” ;选择“步进”下拉列表中的“残余波峰高度” ;其他各参数按图 6-59 所示设置。单击 “确定”按钮,返回到图 6-58 对话框。 6. 单击图 6-58 中的“生成” 2D 切削仿真如图 6-60 所示。 图标,即可生成该零件可变轴曲面轮廓的精加工刀轨,

习题: 习题: 1. 采用平面铣生成图 6-61 所示零件外轮廓精加工 NC 程序。

图 6-61 外轮廓精加工 2. 分别采用型腔铣和固定轴轴曲面轮廓铣生成图 6-62 所示煤气灶旋钮零件凸、 凹模粗、 精加工 NC 程序。

图 6-62 凸、凹模零件
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