SolidWorks 三维建模及实例教程

1SolidWorks三维建模及实例教程2课程特点•全多媒体教学，演示和操作相结合，理论和实际练习穿插进行，加强课下上机练习。•课程适用的配套软件：SolidWorks20093第1章绪论4教学要求•掌握基本概念和术语•熟悉用户界面和工具栏•了解三维设计软件的特点•了解三维模型构建的一般流程5引例61.1Solidworks概述•三维设计软件的优势•三维设计软件的种类•SolidWorks软件及2009版新增功能71.1.1三维设计软件的优势•1.零件设计更加方便•2.零件装配更加直观•3.缩短了设计周期•4.提高了设计质量81.1.2三维设计软件的种类•达索集团的CATIA(高端)和SolidWorks(中端)•UGS公司的:NX(高端)和SolidEdge(中端)•PTC公司的Pro/E•Autodesk公司的Inventor91.1.3SolidWorks软件•操作简单•清晰、直观、整齐的“全动感”用户界面•灵活的草图绘制和检查功能•强大的特征建立能力和零件与装配的控制功能•自动生成工程图功能•方便的数据交换功能•支持工作组协同作业•SolidWorks合作伙伴计划和集成软件10SolidWorks2009新增功能•新增的最轻量化模式(SpeedPak)•打开指定工程图(OpenDrawingtoSpecificsheet)•唇缘/凹槽(Lip-GrooveandRib)•转换实体到钣金(SolidtoSheetMetal)111.2基本概念和术语1.几何模型（Geometricmodel）几何模型是用几何概念描述物理或者数学物体形状。它包含了物体的几何信息和拓扑信息。计算机中常用的几何模型有线框模型、表面模型和实体模型三种。在计算机中构造物体模型的过程称为建模，几何建模就是构建或者使用几何模型的过程。121.2基本概念和术语2.线框模型（Wireframemodel）线框模型是利用顶点和棱边来描述物体。131.2基本概念和术语3.曲面模型（Surfacemodel）曲面模型是用面的集合来描述物体的模型。(c)圆锥面(d)球面(a)平面(b)圆柱面141.2基本概念和术语4.实体模型（Solidmodel）实体模型是用几何信息和拓扑信息的集合来描述物体的模型。151.2基本概念和术语5.特征建模(Featuremodeling)所谓特征(Feature)是指从工程对象中高度概括和抽象后得到的具有工程语义的功能要素。特征建模就是通过特征及其属性集合来定义、描述零件实体的过程。161.2基本概念和术语6.参数化技术（Parametrictechnology）是指将图形的尺寸与一定的设计条件（或约束条件）相关联，将图形的尺寸看成是“设计条件”的函数，当设计条件发生变化时，图形尺寸便会随之得到相应更新。171.2基本概念和术语7.原点（Origin）模型原点显示为三个灰色箭头，代表模型的(0,0,0)坐标。当草图为激活状态时，草图原点显示为红色，代表草图的(0,0,0)坐标。尺寸和几何关系可以添加到模型原点，但不能添加到草图原点。181.2基本概念和术语8.基准面（Plane）Solidworks软件提供了三个默认的绘图基准面，分别为“前视”、“上视”和“右视”，可以对应于机械制图中的“主视”、“俯视”和“左视”。191.3Solidworks用户界面工具栏图形区域任务窗格特征管理器设计树菜单栏命令管理器属性管理器配置管理器201.3.1下拉菜单•一共有7个子菜单，即为文件（F）、编辑（E）、视图（V）、插入（I）、工具（T）、窗口（W）和帮助（H）。211.3.2命令管理器命令管理器可以根据设计者要使用的工具栏进行动态更新。默认情况下，它根据文档类型嵌入相应的工具栏。将鼠标置于命令管理器右击，会弹出命令管理器菜单，单击下面的选项卡将更新工具栏。例如，单击草图选项卡，草图工具栏将出现。221.3.3属性管理器当编辑某一特征的定义、选取尺寸或编辑对象的属性时，属性管理器会自动弹出如图所示。231.3.4特征管理器设计树特征管理器设计树可以动态地、可视化地记录和显示草图、特征、零件模型、装配体和工程图的设计过程，因而提供了激活零件、装配体或工程图的大纲视图。241.3.5工具栏在工具菜单下的自定义对话框中（见图），设计人员可以自定义下拉菜单和工具栏的显示方式及显示哪些选项和工具栏。25常用工具栏1.标准工具栏2.视图工具栏26常用工具栏3.标准视图工具栏27常用工具栏4.工具工具栏28常用工具栏5.草图绘制工具栏【特别提示】随着SolidWorks软件的功能日益强大，工具按钮越来越多，一些功能相近的按钮的被集中地放置在下拉菜单中。比如，在绘制矩形下拉菜单中包含了绘制边角矩形、中心矩形、3点边角矩形、3点中心矩形和平行四边形等五个工具按钮。29常用工具栏6.特征工具栏30常用工具栏7.2D到3D工具栏31常用工具栏8.尺寸／几何关系工具栏32常用工具栏9.注解工具栏33常用工具栏10.装配体工具栏34常用工具栏11.工程图工具栏12.参考几何体工具栏351.3.6任务窗格打开SolidWorks2009软件时，将会出现任务窗格。它一般包含三个标签：SolidWorks资源、设计库、文件探索器、查看调色板、外观布景和自定义属性。361.4SolidWorks软件快速入门下面以绘制大家最熟悉的U盘为例，介绍使用SolidWorks构建三维模型的流程和方法。371）创建新文件382）绘制草图393）标注尺寸404）剪裁实体415）拉伸实体426）抽壳实体43【反例分析】•许多零件在设计完成后，经常会遇到修改的情况。比如，在本例U盘盖体设计完成后，有些同学会觉得应当在其表面加一个装饰点，以区别正反面。但是，在上图所示状态下却无法进行修改操作，原因就是图示状态是不是草图绘制状态。正确做法是：点击盖体的一个表面设定为草图绘制平面，然后画圆再进行拉伸或切除等特征定义操作。441.5本教程的使用方法和SolidWorks软件学习方法•本教程是一本适合初学者的入门教程。•在每一章的开始都设有引例，引导读者快速进入学习状态。•在内容安排上，尽量把重要的知识点嵌入到实例中。•对于一些难点内容，本书设置【特别提示】。•对于初学者在上机操作中可能遇到的问题，本书还特别设置了【反例分析】栏目。451.5本教程的使用方法和SolidWorks软件学习方法在学习方法上注意以下几点：（1）应学习必要的基础知识，包括一些计算机图形学的原理。（2）要针对性地学习软件功能。（3）重点学习建模基本思路。（4）应培养严谨的工作作风，在建模的每一步骤都应有充分的依据，切忌在“跟着感觉走”。46本章小节本章介绍了SolidWorks软件用户界面和基本术语，并通过实例说明了三维实体模型构建流程和方法，以及文件和图形控制的基本操作。同时，阐述教程的适用范围以及SolidWorks软件学习方法等。47第2章草图48引例在医院里常采用CT机对人体进行断面扫描，实际上是将三维实体离散化的过程。与此相反，在机械制造系统中的快速成型机则采用分层堆积的方法来快速构建三维实体。SolidWorks软件里也采用了类似快速成型机的原理，在构建三维模型时通常先绘制二维草图，然后采取拉伸或切除等操作形成三维模型的征。因此，绘制草图是SolidWorks建模的基础工作。492.1草图概述•草图绘制平面•草图绘制流程502.1.1草图绘制平面•默认基准面•模型表面•参考基准面512.1.2草图绘制流程•(1)新建文件，指定绘图平面522.1.2草图绘制流程•(2)进入草图绘制环境532.1.2草图绘制流程•(3)绘图542.1.2草图绘制流程•(4)尺寸标注552.1.2草图绘制流程•(5)生成草图特征562.2草图图元绘制与编辑•草图绘制工具•草图编辑工具572.2.1草图绘制工具主要有：点、中心线、直线、圆心／起／终点画弧切线弧、3点圆弧、圆、周边圆、椭圆、椭圆弧、矩形多边形、平行四边形、抛物线、样条曲线、拟合样条曲线、曲面上的样条曲线和文字等。58•点•中心线•直线59圆心／起／终点画弧60切线弧61点圆弧62周边圆63椭圆64部分椭圆65抛物线66多边形67矩形68平行四边形69样条曲线702.2.2草图编辑工具主要有：转换实体应用、相贯线、面部曲线、草图镜向、动态镜向草图、绘制圆角、绘制倒角、等距实体、从选择生成草图、草图剪裁、草图延伸、分割曲线、构造几何线、线性草图排列和复制、圆周草图排列和复制、封闭草图到模型边线、移动草图、复制草图、旋转草图、按比例缩放草图、修改草图、修复草图、检查草图合法性、无解移动和插入图画等。71转换实体引用72草图镜向73动态镜向草图74绘制圆角75等距实体76草图剪裁77草图延伸78线性草图阵列79圆周草图阵列80旋转实体81按比例缩放草图822.3尺寸标注和几何约束•尺寸标注•几何约束832.3.1尺寸标注•线性尺寸的标注•圆尺寸的标注•角度尺寸的标注842.3.2几何约束几何关系是指草图中的几何要素之间的某些约束关系。这种约束关系可以是草图绘制过程中由SolidWorks系统自动判断添加产生，也可以是设计人员根据自己的设计意图人为地添加、定义或标注产生。85几何关系要选择的实体所产生的几何关系水平或竖直一条或多条直线，两个或多个点直线会变成水平或竖直（由当前草图的空间定义），而点会水平或竖直对齐共线两条或多条直线实体位于同一条无限长的直线上全等两个或多个圆弧实体会共用相同的圆心和半径垂直两条直线两条直线相互垂直平行两条或多条直线实体相互平行相切圆弧、椭圆和样条曲线，直线和圆弧，直线和曲面或三维草图中的曲面两个实体保持相切同心两个或多个圆弧，一个和一个圆弧圆弧共用同一圆心中点一个点和一条直线点保持位于线段的中点交叉两条直线和一个点点保持位于直线的交叉点处重合一点和一直线、圆弧或椭圆点位于直线、圆弧或椭圆上相等两条或多条直线，两个或多个圆弧直线长度或圆弧半径保持相等对称一条中心线和两个点、直线、圆弧或椭圆实体保持于和中心线相等的距离，并位于一条于中心线垂直的直线上固定任何实体实体的大小和位置被固定穿透一个草图点和一个基准轴、边线、直线或样条曲线草图点于基准点、边线或曲线在草图基准面上穿透的位置重合合并点两个草图点或端点两个点合并成一个点常用几何关系86在绘制草图过程中，可采用标注尺寸和生成几何关系两种手段联合定义草图。先确定草图各元素间的几何关系，其次是位置关系和定位尺寸，最后标注草图的形状尺寸。一般在绘图时并不追求尺寸准确，但几何关系要尽早添加，这样可以避免日后的麻烦。872.4实例演示在实际绘制草图时，应该考虑以下因素：1.有关设计的哪些信息是已知的？也许你并不了解所有的信息，因此你的草图设计应该是灵活的，以便日后修改。2.在整个设计过程中那个特征是重要的？3.那些特征是相互关联的？如父特征与子特征。4.哪些尺寸将被用来检查的或者在工程图中生成？哪里可能用这些尺寸来生成草图和再用这些草图尺寸在工程图中生成。5.尺寸应该既用来生成工程图的尺寸，又用来为草图轮廓定义几何结构方法。882.4实例演示•试绘制下列的草图：892.4实例演示902.4实例演示912.4实例演示922.4实例演示93【特别提示】正确贯彻设计意图的绘制草图应当具有尺寸驱动特性。例如，减小左端圆弧的半径，其它与之相连的图元应随着调整，但几何关系保持不变，如下图所示。942.5三维草图的绘制用SolidWorks软件不但能够生成2D草图，而且还可以生成3D草图。3D草图一般由系列直线、圆弧以及样条曲线构成。可以将3D草图作为扫描路径，或作为放样或扫描的引导线、放样的中心线或管道系统中的关键实体。95【综合应用案例】•绘制下列的草图：96【综合应用案例】97【综合应用案例】98本章小结草图绘制是三维建模的基础，通过本章的学习，掌握利用草图绘制工具、编辑工具及几何关系条件来绘制二维草图，绘制基本流程如下：•由草图形状、结构特点形成绘图构思；•指定草图绘制平面；•绘制草图的基本几何形状；•