1、CAD與三維設計1零件設計零件設計 CAD三維設計技術三維設計技術CAD與三維設計2n第一章第一章 Solid Works零件設計零件設計第一節第一節 Solid Works公司及軟件公司及軟件nSolidWorks 為設計自動化軟件。為設計自動化軟件。n在在 SolidWorks 中，可以通過不同的設計構思中，可以通過不同的設計構思與試驗繪制草圖來建立與試驗繪制草圖來建立 3D 模型。模型。nSolidWorks 可以供學生、設計師、工程師及可以供學生、設計師、工程師及其他的專業人員用于建立簡單和復雜的零件、其他的專業人員用于建立簡單和復雜的零件、裝配體、工程圖等。裝配體、工程圖等。CAD與

2、三維設計3SolidWorksSolidWorks主要功能模塊主要功能模塊 基于基于參數化參數化的的特征特征造型造型、100%100%可編輯的全相關軟件。變量可編輯的全相關軟件。變量化的草圖設計，動態的約束推斷，化的草圖設計，動態的約束推斷，提供包括提供包括: :零件設計、工程圖設計、零件設計、工程圖設計、裝配設計、高級曲面設計、模具裝配設計、高級曲面設計、模具設計、鈑金設計、焊接設計設計、鈑金設計、焊接設計等等7 7個個模塊。模塊。CAD與三維設計4SolidWorks 模型nSolidWorks 基本模型由以下幾部分基本模型由以下幾部分組成：組成：n 零件零件n 裝配體裝配體n 工程圖工程

3、圖CAD與三維設計5SolidWorks 模型CAD與三維設計6CAD與三維設計7n內嵌前端分析工具內嵌前端分析工具COSMOSXpressnSolidWorks是世界上第一家將結構分是世界上第一家將結構分析的功能嵌在析的功能嵌在CAD環境中的軟件公司環境中的軟件公司。COSMOSXpress 模塊使得使用模塊使得使用SolidWorks軟件的設計和工程隊伍可軟件的設計和工程隊伍可以直接對設計的零件進行有限元分析，以直接對設計的零件進行有限元分析，對產品的性能進行評估。對產品的性能進行評估。 CAD與三維設計8n動態仿真功能動態仿真功能nSolidWorks能夠直接模擬接觸能夠直接模擬接觸式的

4、機械機構運動干涉的運動情式的機械機構運動干涉的運動情況，減少了建造樣機所需的時間況，減少了建造樣機所需的時間和費用。驅動機械運動的模型有：和費用。驅動機械運動的模型有：電機、彈簧、重力等，同時還增電機、彈簧、重力等，同時還增加了記錄和播放的功能。加了記錄和播放的功能。CAD與三維設計9SolidWorksSolidWorks OfficeSolidWorks Office ProfessionalCOSMOS3D設計完整解決方案機械設計自動化機械設計自動化生產效率生產效率/交流工具交流工具/數據管理數據管理工程分析工程分析SolidWorksSolidWorks Office Professi

5、onalSolidWorks Office Premium(Office Pro + CD + Routing)COSMOS3D PartStream.NET3D產品在線發布目錄產品在線發布目錄生產效率生產效率/交流工具交流工具/數據管理數據管理/工程分析工程分析/管線設計管線設計CAD與三維設計10SolidWorks 的工業應用模具模具/ /工具工具重工業重工業汽車工業汽車工業機床機床/ /機械機械電子產品電子產品消費品消費品能源電力能源電力航空業航空業SolidWorks 的工業應用的工業應用CAD與三維設計11第二節 特征n特征特征（Feature）的定義的定義特征包括了產品的定義信息

6、，產品設特征包括了產品的定義信息，產品設計與制造有關技術，其中有形狀信息和非計與制造有關技術，其中有形狀信息和非形狀信息。根據不同的行業、不同的條件形狀信息。根據不同的行業、不同的條件下所給出的特征定義有相當的差別。下所給出的特征定義有相當的差別。CAD與三維設計12CAD與三維設計13特征n特征是構造零件特征是構造零件的基礎。的基礎。n特征為構造零件特征為構造零件的的形狀形狀與與操作操作。CAD與三維設計14n特征分類特征分類: : 基體特征基體特征 局部設計特征局部設計特征CAD與三維設計15n特征的生成特征的生成： 基體特征基體特征: 首先繪制基本體的輪廓或橫首先繪制基本體的輪廓或橫 斷

7、面的草圖。然后通過執行斷面的草圖。然后通過執行 拉伸、旋轉、掃描或放樣等拉伸、旋轉、掃描或放樣等 特征命令而生成特征特征命令而生成特征。CAD與三維設計16n 局部設計特征局部設計特征:在基體上做局部處理在基體上做局部處理. . 例如例如: :倒角、陣列、抽殼等倒角、陣列、抽殼等CAD與三維設計17n 參數化參數化： 用于創建特征的尺寸和幾用于創建特征的尺寸和幾 何關系，并存于實體模型中，何關系，并存于實體模型中， 易于修改。易于修改。 驅動尺寸驅動尺寸：圓柱的直徑圓柱的直徑草圖輪廓線圓草圖輪廓線圓 的直徑來控制。的直徑來控制。 圓柱的高度圓柱的高度創建特征時的創建特征時的 拉伸深度決定拉伸深

8、度決定 。 CAD與三維設計18形狀特征的示例：n基體特征基體特征n零件中的第零件中的第一個特征。一個特征。n從從 2D 草圖草圖中建立。中建立。n形成添加其形成添加其他特征的基他特征的基礎工件。礎工件。CAD與三維設計19形狀特征的示例：n凸臺特征凸臺特征n向零件中添加向零件中添加材料。材料。n從從 2D 草圖中草圖中建立。建立。CAD與三維設計20形狀特征的示例：n切除特征切除特征n從零件中刪除從零件中刪除材料。材料。n從從 2D 草圖中草圖中建立。建立。CAD與三維設計21形狀特征的示例：n孔特征孔特征n刪除材料。刪除材料。n以智能的切除以智能的切除特征方式工作。特征方式工作。n與柱形沉

9、頭孔、與柱形沉頭孔、螺紋孔、錐形螺紋孔、錐形沉頭孔等特征沉頭孔等特征相對應。相對應。CAD與三維設計22形狀特征的示例：n圓角特征圓角特征n用于圓化尖銳用于圓化尖銳的邊線。的邊線。n可以刪除或添可以刪除或添加材料。加材料。n在邊線外側在邊線外側刪除材料刪除材料（外圓角）。（外圓角）。n在內側添加在內側添加材料（內圓角）。材料（內圓角）。CAD與三維設計23形狀特征的示例：n倒角特征倒角特征n與圓角相似。與圓角相似。n生成一條傾斜生成一條傾斜的邊線而不是的邊線而不是生成圓角。生成圓角。n可以刪除或添可以刪除或添加材料。加材料。CAD與三維設計24草圖繪制特征和操作特征n草圖繪制特征草圖繪制特征n

10、形狀特征含有草圖。形狀特征含有草圖。n草圖繪制特征由草圖繪制特征由 2D 輪廓創建。輪廓創建。n操作特征操作特征n操作特征中沒有草圖。操作特征中沒有草圖。n可以通過選擇邊線或面而直接應用于工件。可以通過選擇邊線或面而直接應用于工件。CAD與三維設計25建立一個拉伸的基體特征：n選擇一個草圖平面。選擇一個草圖平面。n繪制一個繪制一個 2D 輪廓。輪廓。n沿著與草圖基準面垂沿著與草圖基準面垂 直的方向拉伸草圖。直的方向拉伸草圖。選擇草圖基準面繪制 2D 輪廓草圖拉伸草圖選擇草圖基準面選擇草圖基準面繪制繪制 2D 輪廓草圖輪廓草圖形成基體特征拉伸草圖拉伸草圖形成基體特征形成基體特征CAD與三維設計2

11、6建立一個旋轉的基體特征n選擇一個草圖平面。選擇一個草圖平面。n繪制一個繪制一個 2D 輪廓。輪廓。n畫一條中心線（可選擇）。畫一條中心線（可選擇）。n以草圖線或中心線為軸旋轉以草圖線或中心線為軸旋轉草圖。草圖。中心線（可選擇）中心線（可選擇）CAD與三維設計27n 幾何約束幾何約束： SolidWorks支持幾何約束，支持幾何約束， 例如：平行、垂直、相切、例如：平行、垂直、相切、 同心等，可在畫草圖時動同心等，可在畫草圖時動 態顯示或隨時手動添加這些態顯示或隨時手動添加這些n 關系。關系。 CAD與三維設計28n全相關全相關: 任何階段任何階段( (零件零件, ,裝配裝配, ,工程圖工程圖

12、) ) 對設計的修改都會影響到其對設計的修改都會影響到其 它階段它階段, ,設計過程變得非常靈設計過程變得非常靈 活活, ,大大提高了設計效率。大大提高了設計效率。CAD與三維設計29第二節第二節 SolidWorks常用術語常用術語文件窗口文件窗口n分為兩個面板：n左側面板包括 FeatureManager 設計樹。n列出了零件、裝配體或工程圖的結構。n右側面板中含有圖形區域。n顯示、建立及修改零件、裝配體或工程圖的位置。CAD與三維設計30n用戶界面用戶界面 1. 啟啟 動動: 雙擊雙擊SolidWorks圖圖 標進入系統標進入系統. 2. 零件設計零件設計: 單擊文件，選新建顯示模板，選

13、零件單擊文件，選新建顯示模板，選零件 確定。確定。 3. 用戶界面：用戶界面：SolidWorks用戶界面是一個用戶界面是一個 Windows界面和其他應用程序使用方界面和其他應用程序使用方 法一樣。法一樣。CAD與三維設計31CAD與三維設計32CAD與三維設計33主菜單欄主菜單欄命令管理器命令管理器設計樹設計樹（特征管理器）（特征管理器）工具欄工具欄軟件資源及輔助工具軟件資源及輔助工具繪圖區域繪圖區域狀態欄狀態欄CAD與三維設計34CAD與三維設計35n設計樹設計樹 特征管理器設計樹是特征管理器設計樹是SolidWorks中一個中一個獨特部分。按特征生成的先后順序自上而下獨特部分。按特征生

14、成的先后順序自上而下排列。通過特征管理器排列。通過特征管理器, ,可隨時編輯和修改可隨時編輯和修改特征。特征。CAD與三維設計36命令管理器PropertyManagerCAD與三維設計37 基準面繪制草圖的參考工作平面SolidWorks給出了三個基準面.前視基準面上視基準面右視基準面 CAD與三維設計38基本幾何體n軸軸 穿過每個柱體特征的隱含的中心線。穿過每個柱體特征的隱含的中心線。n基準面基準面 一個平坦的一個平坦的 2D 表面。表面。n原點原點 三個缺省的參考面相三個缺省的參考面相交的點。原點的坐標為：交的點。原點的坐標為：(x = 0, y = 0, z = 0)。CAD與三維設計

15、39基本幾何體n面面 零件外層的面。面零件外層的面。面可以是平坦的，可以是平坦的，或是彎曲的。或是彎曲的。n邊線邊線 面的邊界。邊線可以是面的邊界。邊線可以是直線，也可以是曲線。直線，也可以是曲線。n頂點頂點 邊線相交的角。邊線相交的角。CAD與三維設計40特征與命令基體特征基體特征n基體特征為模型中建立的第一個特征。基體特征為模型中建立的第一個特征。n基體特征是零件的基礎。基體特征是零件的基礎。n方塊幾何體的基體特征是拉伸。方塊幾何體的基體特征是拉伸。n將此項拉伸命名為將此項拉伸命名為“拉伸拉伸”（Extrude1）。CAD與三維設計41特征與命令用于建立用于建立方塊方塊的特征有：的特征有：

16、n拉伸基體特征拉伸基體特征n圓角特征圓角特征n抽殼特征抽殼特征n拉伸切除特征拉伸切除特征1.基體特征2.圓角特征3.抽殼特征4.切除特征CAD與三維設計42特征與命令要建立要建立方塊方塊的拉伸基體特征：的拉伸基體特征：n在在 2D 平面中繪制一個長方形平面中繪制一個長方形輪廓。輪廓。n拉伸草圖。拉伸草圖。n缺省狀態下，拉伸與草圖基準缺省狀態下，拉伸與草圖基準面垂直。面垂直。CAD與三維設計43特征與命令圓角特征圓角特征n圓角特征圓化零件的邊線或面。圓角特征圓化零件的邊線或面。n選擇要圓化的邊線。選擇一個選擇要圓化的邊線。選擇一個包圍該面內所有邊的面。包圍該面內所有邊的面。n指定圓角的半徑。指定

17、圓角的半徑。CAD與三維設計44特征與命令抽殼特征抽殼特征n抽殼特征可刪除選中面的材料。抽殼特征可刪除選中面的材料。n使用抽殼特征可從實心的方塊使用抽殼特征可從實心的方塊中生成一個空心的方塊。中生成一個空心的方塊。n指定抽殼特征的壁厚。指定抽殼特征的壁厚。CAD與三維設計45特征與命令要建立要建立方塊的拉伸切除特征：的拉伸切除特征：n繪制繪制 2D 圓形輪廓。圓形輪廓。n沿與草圖基準面垂直的方向拉伸沿與草圖基準面垂直的方向拉伸 2D 的草圖輪廓。的草圖輪廓。n選擇選擇完全貫穿完全貫穿作為終止條件。作為終止條件。n切除會貫穿整個零件。切除會貫穿整個零件。CAD與三維設計46尺寸與幾何關系n指定特

18、征與草圖之間的尺寸與幾何關系。指定特征與草圖之間的尺寸與幾何關系。n尺寸可以改變零件的大小和形狀。尺寸可以改變零件的大小和形狀。n尺寸之間的數學關系可由方程式來控制。尺寸之間的數學關系可由方程式來控制。n幾何關系為控制草圖幾何體行為的原則。幾何關系為控制草圖幾何體行為的原則。n幾何關系幫助確定設計意圖。幾何關系幫助確定設計意圖。CAD與三維設計47尺寸n尺寸尺寸n基體深度基體深度 = 50 mmn凸臺深度凸臺深度 = 25 mmn數學關系數學關系n凸臺深度凸臺深度 = 基體深度基體深度 2CAD與三維設計48n第二章第二章 基本拉伸特征基本拉伸特征第一節第一節 基本特征建模的步驟基本特征建模的

19、步驟 （基體特征）（基體特征）1選擇生成特征的平面：基準面或任意選擇生成特征的平面：基準面或任意特特 征體的平面作為征體的平面作為 繪制草圖的平面繪制草圖的平面CAD與三維設計49n2繪制草圖繪制草圖：2Da.封閉式草圖封閉式草圖 :利用草圖繪制利用草圖繪制 工具，在所選的基工具，在所選的基準面上畫特征體的輪廓線或截面圖準面上畫特征體的輪廓線或截面圖. 用于表示拉用于表示拉伸伸,旋轉特征的截面形狀旋轉特征的截面形狀. (封閉式草圖不能有封閉式草圖不能有n交叉或斷點交叉或斷點. )n b.不封閉式草圖不封閉式草圖:利用草圖繪制利用草圖繪制 工具，在所選的工具，在所選的基準面上畫薄壁的形狀基準面上

20、畫薄壁的形狀,或掃描特征的軌跡或掃描特征的軌跡.CAD與三維設計50nc. 草圖中包含的主要信息：草圖中包含的主要信息： 1.幾何約束幾何約束 2.尺寸標注尺寸標注d. 草圖繪制的原則草圖繪制的原則: 1.零件的第一張草圖要和原點定位零件的第一張草圖要和原點定位. 2.草圖應盡量簡單草圖應盡量簡單,不要復雜的處理不要復雜的處理 和嵌套和嵌套.3特征建模：利用所需特征命令建模。特征建模：利用所需特征命令建模。CAD與三維設計51第二節第二節 實體建模實體建模-簡單零件簡單零件 （PART1）基體）基體 建模步驟建模步驟CAD與三維設計52n分析零件的特征：分析零件的特征：n基本體特征基本體特征:

21、 正方體正方體:120mm*120mm*30mm；圓柱體（凸臺）圓柱體（凸臺）:70mm,25mm;與圓柱體同心的切除特征與圓柱體同心的切除特征: 50mmn局部設計特征局部設計特征: 圓角特征圓角特征 : 10mm,5mm,2mm抽殼特征抽殼特征 : 2mmCAD與三維設計53一、選擇生成特征的平面一、選擇生成特征的平面: 前視基準面前視基準面CAD與三維設計54二、繪制草圖二、繪制草圖:單擊草圖繪制工具欄單擊草圖繪制工具欄CAD與三維設計55n1）單擊草圖繪制工具中）單擊草圖繪制工具中矩形矩形。2）將指針移動到草圖原）將指針移動到草圖原n 點，拖動鼠標生成矩形。點，拖動鼠標生成矩形。 注意

22、：注意： A. 在鼠標指針的左下方有矩在鼠標指針的左下方有矩 形框顯示說明繪制矩形草形框顯示說明繪制矩形草 圖。圖。 B. 當拖動鼠標時，指針當拖動鼠標時，指針 動態顯示了該矩形動態顯示了該矩形 的尺寸。的尺寸。CAD與三維設計56 3） 選草圖繪制工具欄上的草圖繪制工具欄上的智能尺寸智能尺寸按鈕按鈕 注意：注意： A.與原點接觸的兩條邊顯示黑與原點接觸的兩條邊顯示黑 色色,表示為表示為 固定邊不可自由移動。形成了幾何約束。固定邊不可自由移動。形成了幾何約束。 B.其它兩條邊顯示蘭色，表示為自由調整其它兩條邊顯示蘭色，表示為自由調整 邊。邊。 4）單擊蘭色邊拖動或拖動矩形頂角處的）單擊蘭色邊拖

23、動或拖動矩形頂角處的 控制標，可改變矩形的大小。控制標，可改變矩形的大小。CAD與三維設計57三、草圖處理三、草圖處理1 標注尺寸標注尺寸 1）草圖繪制時可不必考慮尺寸，）草圖繪制時可不必考慮尺寸， 只畫輪廓線，在標注尺寸時給只畫輪廓線，在標注尺寸時給 出正確的尺寸即可。出正確的尺寸即可。 2）標注尺寸時，注意狀態欄中草）標注尺寸時，注意狀態欄中草 圖的狀態，圖的狀態，SolidWorks草圖有草圖有 三種基本狀態，用三種基本狀態，用黑，黑，藍藍，紅紅 三種顏色表示。三種顏色表示。CAD與三維設計58nA. 全定義：所有實體的位置都由尺寸或全定義：所有實體的位置都由尺寸或 幾何關系或二者共同說

24、明。實體線條為黑幾何關系或二者共同說明。實體線條為黑色。色。B. 欠定義欠定義：需添加額外尺寸或幾何關系：需添加額外尺寸或幾何關系 才可完全定義。實體線條為才可完全定義。實體線條為藍色藍色。C. 過定義過定義：互相矛盾的尺寸或幾何關系。：互相矛盾的尺寸或幾何關系。實體線條為實體線條為紅色紅色。CAD與三維設計59d. 顯示其他顏色時草圖的狀態顯示其他顏色時草圖的狀態n黃色黃色： 無效草圖。無效草圖。n粉紅色粉紅色：無解草圖，實體位置：無解草圖，實體位置n 不確定。不確定。n綠色綠色： 被編輯的輪廓線。被編輯的輪廓線。n淺棕色淺棕色：懸空實體。其上一層實體：懸空實體。其上一層實體 被刪除。被刪除

25、。CAD與三維設計60 3）單擊工具欄中的）單擊工具欄中的智能尺寸智能尺寸圖標圖標 , , 標注尺寸。標注尺寸。n2尺寸數值尺寸數值：正方形尺寸為：正方形尺寸為： 120mm*120mmCAD與三維設計61n四、拉伸基本特征：四、拉伸基本特征： 在任何一個零件中，第一個特征被稱為在任何一個零件中，第一個特征被稱為 基體特征。基體特征。 1 單擊特征工具欄中的單擊特征工具欄中的 拉伸凸臺拉伸凸臺/ /基體基體 出現拉伸特征對話框出現拉伸特征對話框 2 指定拉伸的終止類型、指定拉伸的終止類型、 深度和方向。深度和方向。 1）給定類型：給定深度）給定類型：給定深度 2）給定深度：）給定深度：30mm

26、 3以上參數給定后，單擊以上參數給定后，單擊確定確定完成基體拉伸完成基體拉伸.CAD與三維設計62n第三節第三節 實體建模實體建模-簡單零件簡單零件 （part1）凸臺）凸臺一、一、 繪圖參考平面：若在零件上生成新的繪圖參考平面：若在零件上生成新的特征，可選特征表面做參考平面繪圖。特征，可選特征表面做參考平面繪圖。CAD與三維設計63n二、二、 繪制草圖：草圖繪制工具欄上。單擊草繪制草圖：草圖繪制工具欄上。單擊草圖工具中的圖工具中的圓圓。將指針移動到基體的中心點，。將指針移動到基體的中心點，然后按住鼠標左鍵，拖動鼠標指針生成圓形，然后按住鼠標左鍵，拖動鼠標指針生成圓形，完成后釋放鼠標左鍵。完成

27、后釋放鼠標左鍵。CAD與三維設計64n三、三、 標注尺寸：要確定圓的位置和大小，標注尺寸：要確定圓的位置和大小， 添加必要的尺寸添加必要的尺寸 1 確定圓心位置確定圓心位置x=60mm y=60mm 2 圓的直徑圓的直徑D=70mmCAD與三維設計65n四、四、 特征建模：特征建模： 1 單擊特征工具欄中的拉伸凸臺單擊特征工具欄中的拉伸凸臺/基基 體體 , ,出現拉伸特征對話框。出現拉伸特征對話框。 2 拉伸總深度拉伸總深度25mm,按確定完成拉伸按確定完成拉伸 凸臺。凸臺。CAD與三維設計66n第四節第四節 實體建模實體建模-簡單零件（簡單零件（part1）與）與 凸臺同心的切除特征。凸臺同

28、心的切除特征。一、繪圖參考平面：若在零件上生成新的特一、繪圖參考平面：若在零件上生成新的特 征，可征，可選特征表面做參選特征表面做參 考平面繪圖。考平面繪圖。CAD與三維設計67二、繪制草圖：草圖繪制工具欄二、繪制草圖：草圖繪制工具欄 單擊草圖工具中的單擊草圖工具中的圓圓。三、草圖處理：三、草圖處理： 1、 標注尺寸：要確定圓的位置和標注尺寸：要確定圓的位置和 大小，添加必要的大小，添加必要的 尺寸，圓的直徑尺寸，圓的直徑 D=50mmCAD與三維設計68n2、幾何約束：單擊、幾何約束：單擊添加幾何關系添加幾何關系圖標，圖標，出現添加幾何關系出現添加幾何關系，對話框對話框在所選實體中在所選實體

29、中選擇內圓和凸選擇內圓和凸 臺的邊線，臺的邊線， 在幾何關系在幾何關系 中選同心，中選同心， 單擊應用，單擊應用， 再單擊關閉。再單擊關閉。CAD與三維設計69n 四、特征建模：四、特征建模：1單擊特征工具欄中的拉伸切除特征單擊特征工具欄中的拉伸切除特征 ， 出現拉伸特征對話框。出現拉伸特征對話框。2類型選類型選完全貫穿完全貫穿， 按按確定確定完成完成 拉伸切除特征。拉伸切除特征。3保存文件：保存文件： part1CAD與三維設計70n總結： 1、 與與生成特征的方法一樣：基本體特征生成特征的方法一樣：基本體特征 1）選擇生成特征的平面）選擇生成特征的平面 2 2）繪制草圖）繪制草圖, ,標注

30、尺寸標注尺寸, ,幾何關系幾何關系2 、學習的特征命令：、學習的特征命令： 1）拉伸凸臺）拉伸凸臺 / 基體基體 2）拉伸切除特征）拉伸切除特征 CAD與三維設計71n第五節第五節 在簡單零件（在簡單零件（part1） 上上 生成局部設計特征圓角生成局部設計特征圓角一、在基體特征的四條角邊上生成圓角一、在基體特征的四條角邊上生成圓角 1單擊單擊隱藏線變暗隱藏線變暗圖標，圖標， 更容易選取隱藏的邊更容易選取隱藏的邊.2單擊第一條邊選中，單擊第一條邊選中， 再按住再按住Ctrl鍵，用鍵，用 鼠標選其它三條邊。鼠標選其它三條邊。CAD與三維設計723單擊特征工具欄中的單擊特征工具欄中的圓角圓角 ，出現圓，出現圓 角特征對話框。角特