第五章 参数化实体特征造型技术

1．1 参数化造型概念参数化造型是在20世纪80年代末得到显著发展的一种计算机辅助设计方法。

CAD的用户通常认为所有的CAD系统都有相似的造型技术。

有这种观念的用户觉得学习不同CAD 系统的关键就是适应相似的CAD命令。

这种说法在二维CAD用户首次学习参数化造型应用软件时就不完全正确了，虽然在参数化造型系统中也可以发现在一般二维CAD软件里使用的相似命令，而且这些命令在参数化造型系统里也会像二维CAD软件那样使用。

下面是普通二维CAD软件和Pro／ENGINEER通用的部分命令的列表。

●直线(直线)选项只在Pro／ENGINEER的草绘模块(或环境)里作为截面绘图工具。

在二维的CAD软件里，可以通过使用坐标(如绝对坐标、相对坐标和极坐标)来得到精确长度和角度的直线。

Pro／ENGINEER不需要输入物体的精确尺寸，可以在完成特征的几何图形布局后定义特征的尺寸。

●圆和(直线)选项一样，（圆）选项也只能在Pro／ENGINEER的绘制环境里使用。

绘制草绘时精确的圆的尺寸是不重要的。

●圆弧和[直线]及[圆]选项一样，[圆弧]选项只能用在Pro／ENGINEER的绘制环境里。

Pro ／ENGINEER的[圆弧]命令包括了[圆角]命令，用来在两个几何图元间产生圆形过渡。

●删除[删除]命令可以用在Pro／ENGINEER的各个模块里。

在绘制环境里，[删除]命令用来删除几何图元，如直线、圆弧和圆等。

在零件模块里，[删除]命令用来删除零件的特征。

在组件模块中，[删除]命令可以用来删除零件上的特征和装配体中的零件。

●偏距[偏距]选项可以在Pro／ENGINEER的各个模块里找到。

在绘制环境里，可以将存在的零件特征偏距生成几何图形。

另外，零件模块和组件模块里的平面也可以偏距生成新的基准面。

●裁剪[裁剪]命令用在Pro／ENGINEER的绘制环境里。

相交的几何图元体可以在相交处修剪。

●镜像[镜像]选项可用在Pro／ENGINEER的草绘和零件模块里。

实体特征编辑前面讲的方法都是直接进行特征的创建，建模中仅仅用创建特征的方法往往不能完全符合整个产品的设计要求。

Pro/E5.0的参数化设计模式，提供了强大的设计工具，更重要的是允许用户随时对设计进行修改。

如通过编辑定义、特征操作、镜像、阵列、合并、复制、偏移、等等实用的高效的特征编辑方法，以达到理想的设计意图。

会编辑才能提高工作效率，会编辑才会感到得心应手。

一、修改零件设计的快捷方法右键法：在模型树中选择要修改的特征（选中的特征在视图窗口会红色加亮显示，也可在窗口直接选择），点击右键弹出快捷菜单（如图1所示），其中“组、删除、隐含、隐藏、编辑、编辑定义和编辑参照”等都是修改零件设计的快捷方法。

再点击这些命令就可以执行对该特征的修改操作。

图1点击右键弹出“快捷菜单”图2特征中的关联效果1.特征关系和特征组⑴特征关系特征之间中最重要的关系之一是“父子关系”。

特征的创建必定有先有后，后面的特征需要参照先前的特征来定义其位置、形状和大小等，那么前面被用来作参照的特征就是“父特征”，后面创建的特征为“子特征”。

产生“父子关系”的主要原因有：放置位置、草绘平面、参考平面、草绘参照、尺寸基准、深度（或角度）参考、草绘时使用边（或偏置边）、编辑的参照等。

“父子关系”的优点：增加特征的相关性，更好地体现设计意图。

如图2所示。

“父子关系”的缺点：会产生特征之间过多的密切联系，有时不需要修改子特征而要修改父特征，就会产生不必要的麻烦。

使得子特征找不到父特征参照而再生失败，系统将弹出各种“警告”信息让你处理（如图3所示）。

设计中避免过多的“父子关系”才能使得设计更具有灵活性。

其最好的措施是尽量采用最先创建的基准平面作为零件设计的基准参照。

图3 修改“父特征”时对“子特征”产生的影响⑵特征组创建特征组目的：缩短模型树列表、分门别类管理特征、有“父子关系”的特征一起复制等。

系统在进行一些编辑操作时会自动生成特征组。

用户也可以自己创建或分解特征组。

第5章实体造型功能本章主要内容：●构建基准特征●特征建模●特征的扩展●特征操作●特征补充●特征的编辑5.1 概述UG18提供了Form Feature模块、Feature Operation模块和Edit Feature模块，具有强大的实体造型功能，并且在原有版本基础上进行了一定的改进，使造型操作更简便、更直观、更实用。

应用UG的实体造型功能，是一种基于特征和约束的建模技术，无论是概念设计还是详细详细设计都可以自如的运用。

与其它一些实体造型CAD系统相比较，在建模和编辑的过程中能够获得更大的、更自由的创作空间，而且花费的精力和时间相比之下更少了。

5.1.1 UG实体造型特点实体造型有如下特点：1. UG实体造型充分继承了传统意义上的线、面、体造型特点及长处，能够方便迅速地创建二维和三维线实体模型，而且还可以通过其它特征操作如：扫描、旋转实体等，并加以布尔操作和参数化来进行更广范围的实体造型。

Form Feature模块提供了块体、柱体、锥体、球体、管体、孔、圆形凸台、型腔、凸垫、键槽、环形槽。

另外Feature Operation模块和Edit Feature模块可以对实体进行各种操作和编辑。

将复杂的实体造型大大简化.2. UG的实体造型能够保持原有的关联性可以引用到二维工程图、装配、加工、机构分析和有限元分析中。

3. UG的三维实体造型中可以对实体进行一系列修饰和渲染。

例如：着色、消隐和干涉检查，并可从实体中提取几何特性和物理特性，进行几何计算和物理特性分析。

5.1.2 UG实体造型方法对于简单的实体造型，首先新建一个文件，选择【Application】→【Modeling】，再利用UG18提供的实体造型模块进行具体的实体造型操作。

5.1.2 常用菜单工具条简介UGV18在操作界面上有很大的改进，各实体造型功能除了通过菜单条来实现，还可以通过工具条上的图标来实现。

实体造型主要有三种方式Form Feature、Feature Operation和Edit Feature来实现。

第5章零件设计高级实体特征创建高级实体特征，包括变截面扫掠特征、扫掠混合特征、螺旋扫掠特征等。

5.1 变截面扫掠（1）新建*.prt文件。

（2）单击草绘工具，在POT平面绘制直线1和曲线2。

（3）单击基准平面工具，创建DTM1基准平面。

（4）在DTM1平面绘制曲线3。

（5）单击变截面工具选实体，单击直线1为原点、曲线2为链1、曲线3为链2。

（6）单击剖面绘图工具，经3条线的端点绘制剖面，单击完成。

（7）单击生成变截面实体。

5.2 扫掠混合扫描混合特征是一种即可以像扫描特征那样指定实体的延伸轨迹，又可以在不同轨迹设置设定形态各异的草图剖面，从而具有扫描和混合特征两种造型方法的特征。

【举例】利用扫描特征创建如图所示实体。

（1）新建文档*.prt。

（2）单击草绘工具，选工具绘制扫描轨迹，单击工具生成。

（3）单击基准点工具，在扫描轨迹上面添加PNT0、PNT1基准点。

（4）选【插入】→【扫描混合】→【伸出项】→【草绘截面】和【垂直于原始轨迹】→【完成】→【选取轨迹】→【依次】和【选取】→单击轨迹→【完成】→【自动】和【完成】→【接受】。

（5）选【自动】和【完成】草绘截面1、z_axis旋转角度0、直径10，选【完成】草绘截面2、z_axis旋转角度0、R Y20、R X15，选【完成】草绘截面3、z_axis旋转角度0、R Y 25、R X15，选【完成】草绘截面4、z_axis旋转角度0、R Y 30、R X20。

（6）单击【预览】看实体，单击【确定】完成。

5.3 螺旋扫掠螺旋扫描特征是沿着螺旋曲线生成扫描实体的造型方法。

（1）单击【插入】→【螺旋扫描】→【伸出项】。

（2）选择【常数】→【穿过轴】→【右手定则】→单击【完成】。

（3）选择【新设置】→【平面】→选TOP →【正向】→【缺省】。

（4）绘制螺旋扫描轨迹和旋转轴，单击生成。

（5）输入螺距值，单击完成。

（6）绘制螺旋扫描剖面，单击完成，单击确定。

solidworks参数化三维实体造型-工程在传统的三维产品造型设计中，产品实体模型是设计者利用固定的尺寸值得到的，。

零件的结构形状不能灵活地改变，一旦零件尺寸发生改变，必须重新绘制其对应的几何模型，这样往往给设计工作带来极大的不便。

参数化设计是一种使用参数快速构造和修改几何模型的造型方法。

利用参数化技术进行设计时，图形的修改变得非常容易，用户构造几何模型时，可以集中于概念和整体设计，因此可以充分发挥设计人员的创造性，提高设计效率。

参数化建模是指在参数化造型过程中记录建模过程和其中的变量以及用户执行的CAD功能操作。

因此，参数化建模通过捕捉模型中的参数化关系记录了设计过程，其本质就是设计过程的记录和回放。

这种记录过程与次序有关（是顺序化的），同时它利用一系列定义好的参数对模型进行顺序计算。

参数化建模的优势在于速度快，其缺点是用户必须提供几何元素的全部尺寸、位置信息，即只有完全定义前一元素才能定义下一个元素。

参数化的设计技术是一种面向产品制造全过程的描述信息和信息关系的产品数字建模方法，Pro/E、I-DEAS、MDT、Solidworks等都是在一定程度上以参数化、变量化、特征设计为特点的新一代实体造型软件产品。

齿轮减速器是广泛应用于机械行业的机械装置，其中包含多种通用零件，如齿轮、轴、轴承、螺纹紧固件、润滑装置、密封元件等。

本章主要以齿轮减速器作为研究对象，通过在Solidworks环境下的参数化设计方法，实现减速器零件的参数化建模、虚拟装配及工程图设计等。

12.1 Solidworks简介Solidworks是一种智能型的高级CAD/CAE/CAM组合软件，它集设计、加工、分析功能于一身，能方便地进行三维实体设计、加工制造以及动力学和热力学的各项分析。

它包括Solidworks 本身的CAD模块、CAM Work的加工模块以及Design work的分析模块等。

Solidworks的智能化程度高，参数化功能强，并且操作起来非常简便，是最容易学习的高级绘图分析软件之一。

《数字化设计与制造》第一章数字化设计与制造技术引论1、数字化开发技术包含哪些核心技术。

以CAD、CAE、CAPP、CAM 为基础、为核心2.产品数字化开发的主要环节。

3.数字化设计、数字化制造、数字化仿真的内涵。

数字化设计与制造涵盖：数字化设计（DD）CAD ：概念化设计、几何造形、工程图生成及相关文档CAE ：有限元分析（FEM ）、优化设计DS :虚拟装配、运动学仿真、外观效果渲染等等数字化制造（DM）CAPP ：毛坏设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计CAM : NC图形辅助编程（GNC）、加工仿真检验数字化制造资源管理（MPR、ERP）数字化设计与制造数字信息集成管理「0乂、CIMS、PLM）4.产品的数字化开发技术与传统的产品开发技术相比，有哪些区别，有哪些优点？产品的市场竞争：产品的的复杂性不断增加（功能综合）产品的生命周期不断缩短,开发周期短产品的设计风险增加社会环境对产品的影响现代好产品的标志：TQCSE（T时间更短Q质量更好C成本更低S服务质量更好E更环保） 5、与传统的产品设计与制造方法相比，数字化设计与制造方法有哪些优点？提高设计效率，改进设计质量，降低产品的开发成本、缩短开发周期，改善信息管理，提高企业的竞争力第三章数字化设计与制造系统的组成1.数字化设计与数字化制造技术大致经历了哪些发展阶段？有哪些发展趋势准备及酝酿阶段（20世纪50年代）：出现数控机床；为数控机床开发自动编程工具语言APT2D时代（20世纪60年代）：计算机辅助绘图，提高绘图质量和效率；方便图纸管理；平面分析计算CAD/CAM 一体化（20世纪70-80年代）：3D建模统一数字模型；CAE广泛应用；CAD、CAM通过；无图纸生产；数字信息交换接口数字信息集成管理（90年代开始）：产品信息、数据集成管理PDM，智能化，分布式网络化工叫$，PLM数字化设计与制造技术的发展趋势：利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM 集成技术,以实现全数字化设计与制造CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM 技术与ERP、SCM、CRM结合，形成企业信息化的总体构架通过InternetIntraneS £乂仃@联将企业的各种业务流程集成管理虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化 2、数字化设计与制造系统的支撑软件组成。

试述非参数化设计与参数化特征造型设计的区别
非参数化设计和参数化特征造型设计是两种不同的设计方法。

非参数化设计是指在设计过程中不使用具体数值或参数进行设计，而是依靠设计师的直觉和经验进行设计。

在非参数化设计中，设计师主要借助感性的思维和创造力来创造独特的设计。

参数化特征造型设计是指在设计过程中使用具体的数值或参数进行设计。

在参数化特征造型设计中，设计师通过设置参数和限制条件来进行设计，通过不同的参数值和条件来生成不同的设计方案。

设计师可以根据需求对参数进行调整，从而实现设计的可变性和灵活性。

总的来说，非参数化设计注重设计师的直觉和创造力，适用于需要创新和独特性的设计任务；而参数化特征造型设计注重数值和参数的设定，适用于需要灵活性和可变性的设计任务。

《参数化实体造型技术》作业作业的内容与格式要求：1、题目及完成的图形。

（整页，清楚地显示所需要完成的造型内容）2、按自己对所学知识的理解，简要说明对图形绘制或实体造型设计中采用的思路、方法及应注意的问题。

（每题不少于50字）3、图形绘制或实体造型设计过程。

（逐步列举设计过程采用的造型方法与命令，对主要步骤应截图并加以详细的说明，对重复命令的说明可适当简化）4、作业应独立完成，不得抄袭。

5、作业打印上交，并添加本文档后的统一封面。

具体作业完成的内容与格式，请参考本文档后的范例。

[ 另：请将图形文件、本作业文档文件等的电子文件放置于某一文件夹中，上交。

文件夹的命名方式为“学号+姓名”]打印稿及电子文档提交：17周上课时评分标准：①造型设计的正确性、完整性、结构清晰、合理。

②对题目的完成情况（题目的难度，完成质量，作业叙述等）。

③满足上述1~5项要求。

④1-5题，每题10分；6题50分。

作业一：完成简单机械零件的三维造型设计。

（任选一个完成）作业二：完成椅子的三维造型设计。

（该椅子的具体结构由学生自行确定）作业三：完成钣金零件（计算机机箱）的造型设计。

作业四：完成球阀部件的装配设计练习。

（零件库路径为…\Solid Edge \Training）作业五：完成机械零件的工程图创建与标注。

含三视图、轴测图、剖视图、局部放大图等视图生成，以及尺寸、粗糙度、形位公差、技术要求等标注。

（注意参考机械制图的标注方法及标准）（零件可为…\Solid Edge \Training的任一零件文件，也可以是自行绘制的零件）作业六：自选作品，完成对该作品的零部件造型设计及装配。

要求：1、作品应具有相当的难度及工作量，能体现个人的三维设计能力与水平。

2、作品至少应含零件设计与装配两大模块的内容。

3、作品结构完整，功能元件齐备，能满足基本的应用功能要求。

4、作品应具有一定的创新性与实用性。

5、作品若具有多个零件，只需对其中一个零件的造型设计过程进行说明。