CAD創(chuàng)建蝸桿三維實體模型的方法與技巧

董金梁

摘 要：為提高學生的繪圖技能和空間想象力，文章通過Auto CA2008創(chuàng)建蝸桿三維實體模型的案例，介紹建模的方法與技巧，以及用戶坐標系的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：二維圖形；三維建模；方法；技巧

前言

三維實體模型具有立體感，繪制時，除了要掌握必要的知識點，即實體的三維旋轉(zhuǎn)、移動、差集、并集、消隱等，還必須掌握一定方法與技巧。在用戶坐標系中繪制三維實體模型的思路是：根據(jù)立體的空間位置，建立用戶坐標系，即移動坐標原點或切換XY平面的位置，因為繪制平面圖形時，必須在XY平面上繪制。下面通過一個案例來說明（如圖1所示）。

1 在用戶坐標系中創(chuàng)建三維實體模型

1.1 繪圖方法及步驟

用形體分析法分解為三部分，即階臺軸1、蝸桿2和階臺軸3。先畫出二維輪廓線，沿著軸線平移1、3，對2建模，再對1、3建模，最后組成整體。具體步驟如下：

1.1.1 畫輪廓線。視圖-三維視圖-俯視圖，進入二維視圖狀態(tài)，在XY平面繪制輪廓線，如圖2所示。

1.1.2 平移。修改-移動-選擇對象（選擇1、3）-回車-指定基點（選擇軸線上一點）-指定第二個點（向右偏移并輸入100）-回車，如圖3所示。

1.1.3 畫倒角面域。畫倒角平面-繪圖-面域-選擇對象（選擇倒角平面）-回車，即生成兩個倒角面域，如圖4所示。

圖2 繪制輪廓線 圖3 平移1、3 圖4 繪制倒角面域

1.1.4 平移倒角面域。修改-移動-選擇對象（選擇倒角面域）-回車-指定基點（選擇軸線上一點）-指定第二個點（向右偏移并輸入100）-回車，如圖5所示。

1.1.5 牙型面域。畫牙型-繪圖-面域-選擇對象（選擇牙型）-回車，即生成牙型面域，如圖6所示，牙型計算見表1。

表1 蝸桿牙型計算

1.1.6創(chuàng)建用戶坐標系：視圖-三維視圖-東南等軸測，命令行輸入UCS-回車-指定UCS原點（選擇圓心）-指定X軸上的點（選擇半徑）-選擇XY平面上的點（正交模式，任選原點正上方某點），如圖7所示。

1.1.7 畫螺旋線。繪圖-螺旋-指定底面中心點（選擇原點）-指定底面半徑（輸入19.5）-回車-指定頂面半徑（默認19.5）-回車-指定圈高（H）（輸入H）-回車-指定圈間距（輸入6.28）-回車-指定螺旋高度（輸入36）-回車，如圖8所示。

1.1.8 平移螺旋線和牙型面域。視圖-三維視圖-俯視。修改-移動-選擇對象（選擇螺旋線）-回車-指定基點（選擇軸線上一點）-指定第二個點（向左上方移動并輸入33）-回車，同法平移牙型面域，使面域下邊界線中心點對齊螺旋線與外圓母線交點，如圖9所示。

1.1.9 掃掠。按步驟6設(shè)置UCS，視圖-三維視圖-東南等軸測。繪圖-建模-掃掠-選擇要掃掠的對象（選擇牙型面域）-回車-選擇掃掠路徑或[對齊（A）]（輸入A）-回車-掃掠前對齊垂直于路徑的掃掠對象（輸入N）-回車-選擇基點（輸入B）-回車-指定基點（選擇面域下邊界線中心點）-選擇掃掠路徑（選擇螺旋線），如圖10所示。

1.1.10 平移倒角面域。修改-移動-選擇對象（選擇倒角面域）-回車-指定基點（選擇軸線上一點）-指定第二個點（向左上方移動并輸入100）-回車，如圖11所示。

1.1.11旋轉(zhuǎn)。繪圖-建模-旋轉(zhuǎn)-選擇要旋轉(zhuǎn)的對象（選擇倒角面域、輪廓線）-回車-指定軸起點（選擇軸線上一點）-指定軸端點（選擇軸線另一點）-指定旋轉(zhuǎn)角度（輸入360）-回車-消隱，如圖12所示。

圖9平移螺旋線 圖10掃掠 圖11平移倒角面域 圖12旋轉(zhuǎn)

1.1.12 差集倒角。差集-選擇對象（選擇蝸桿）-回車-選擇對象-（選擇倒角實體）-回車，如圖13所示。

1.1.13 平移實體1、3。修改-移動-選擇對象（選擇實體1、3）-回車-指定基點（選擇軸線上一點）-指定第二個點（向左上方移動并輸入100）-回車，如圖14所示。

1.1.14 自由觀察。視圖-視覺樣式-概念，視圖-動態(tài)觀察-自由動態(tài)觀察，如圖15所示。

圖13運用差集倒角 圖14平移實體1、3 圖15自由動態(tài)觀察

1.2 繪圖技巧

1.2.1 只能在XY平面內(nèi)繪制平面圖，切換視圖后注意UCS坐標軸的設(shè)定。

1.2.2 將零件分為三部分，平移輪廓線1、3時，保持相對位置不變，先對較復(fù)雜的蝸桿建模，然后對1、3部分建模，最后平移后將三部分并集。

1.2.3 倒角平面應(yīng)封閉、形成面域，并使其邊界線與蝸桿圓柱端面線相切，以便做差集倒角。

1.2.4 設(shè)置對象捕捉端點、中心、圓心、交點、垂足、最近點。

1.2.5 創(chuàng)建用戶坐標系，應(yīng)在正交模式下，正確選擇XY平面上的點。

1.2.6 繪制螺旋線長度為36mm，平移時為33mm，這樣兩端均有足夠的余量供倒角。

1.2.7 掃掠時應(yīng)對齊掃掠對象，否則牙型方向不對，詳見步驟9。

2 結(jié)束語

本文主要講述蝸桿軸的建模過程，其他回轉(zhuǎn)類零件的建模類似。要掌握三維實體的建模方法，必須掌握二維、三維圖形的繪制與編輯方法，對零件形體分析，注意二維平面圖只能在XY平面繪制，因此還需掌握一定技巧，如靈活變換視圖和用戶坐標系，合理運用移動、鏡像、旋轉(zhuǎn)等命令。

參考文獻

[1]陳競 .機械制圖與CAD技術(shù)[M].北京：中國人民大學出版社，2010.9