CAD創(chuàng)建蝸桿三維實(shí)體模型的方法與技巧

董金梁

摘 要：為提高學(xué)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(shí)體模型的案例，介紹建模的方法與技巧，以及用戶坐標(biāo)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(shí)體模型具有立體感，繪制時(shí)，除了要掌握必要的知識(shí)點(diǎn)，即實(shí)體的三維旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、差集、并集、消隱等，還必須掌握一定方法與技巧。在用戶坐標(biāo)系中繪制三維實(shí)體模型的思路是：根據(jù)立體的空間位置，建立用戶坐標(biāo)系，即移動(dòng)坐標(biāo)原點(diǎn)或切換XY平面的位置，因?yàn)槔L制平面圖形時(shí)，必須在XY平面上繪制。下面通過一個(gè)案例來說明（如圖1所示）。

1 在用戶坐標(biāo)系中創(chuàng)建三維實(shí)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(tái)軸1、蝸桿2和階臺(tái)軸3。先畫出二維輪廓線，沿著軸線平移1、3，對(duì)2建模，再對(duì)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(jìn)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(dòng)-選擇對(duì)象（選擇1、3）-回車-指定基點(diǎn)（選擇軸線上一點(diǎn)）-指定第二個(gè)點(diǎn)（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(duì)象（選擇倒角平面）-回車，即生成兩個(gè)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(dòng)-選擇對(duì)象（選擇倒角面域）-回車-指定基點(diǎn)（選擇軸線上一點(diǎn)）-指定第二個(gè)點(diǎn)（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(duì)象（選擇牙型）-回車，即生成牙型面域，如圖6所示，牙型計(jì)算見表1。

表1 蝸桿牙型計(jì)算

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

1.1.7 畫螺旋線。繪圖-螺旋-指定底面中心點(diǎn)（選擇原點(diǎn)）-指定底面半徑（輸入19.5）-回車-指定頂面半徑（默認(rèn)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(dòng)-選擇對(duì)象（選擇螺旋線）-回車-指定基點(diǎn)（選擇軸線上一點(diǎn)）-指定第二個(gè)點(diǎn)（向左上方移動(dòng)并輸入33）-回車，同法平移牙型面域，使面域下邊界線中心點(diǎn)對(duì)齊螺旋線與外圓母線交點(diǎn)，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(cè)。繪圖-建模-掃掠-選擇要掃掠的對(duì)象（選擇牙型面域）-回車-選擇掃掠路徑或[對(duì)齊（A）]（輸入A）-回車-掃掠前對(duì)齊垂直于路徑的掃掠對(duì)象（輸入N）-回車-選擇基點(diǎn)（輸入B）-回車-指定基點(diǎn)（選擇面域下邊界線中心點(diǎn)）-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(dòng)-選擇對(duì)象（選擇倒角面域）-回車-指定基點(diǎn)（選擇軸線上一點(diǎn)）-指定第二個(gè)點(diǎn)（向左上方移動(dòng)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(duì)象（選擇倒角面域、輪廓線）-回車-指定軸起點(diǎn)（選擇軸線上一點(diǎn)）-指定軸端點(diǎn)（選擇軸線另一點(diǎn)）-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(duì)象（選擇蝸桿）-回車-選擇對(duì)象-（選擇倒角實(shí)體）-回車，如圖13所示。

1.1.13 平移實(shí)體1、3。修改-移動(dòng)-選擇對(duì)象（選擇實(shí)體1、3）-回車-指定基點(diǎn)（選擇軸線上一點(diǎn)）-指定第二個(gè)點(diǎn)（向左上方移動(dòng)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(dòng)態(tài)觀察-自由動(dòng)態(tài)觀察，如圖15所示。

圖13運(yùn)用差集倒角 圖14平移實(shí)體1、3 圖15自由動(dòng)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(biāo)軸的設(shè)定。

1.2.2 將零件分為三部分，平移輪廓線1、3時(shí)，保持相對(duì)位置不變，先對(duì)較復(fù)雜的蝸桿建模，然后對(duì)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(duì)象捕捉端點(diǎn)、中心、圓心、交點(diǎn)、垂足、最近點(diǎn)。

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

1.2.6 繪制螺旋線長(zhǎng)度為36mm，平移時(shí)為33mm，這樣兩端均有足夠的余量供倒角。

1.2.7 掃掠時(shí)應(yīng)對(duì)齊掃掠對(duì)象，否則牙型方向不對(duì)，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(shí)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(duì)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(biāo)系，合理運(yùn)用移動(dòng)、鏡像、旋轉(zhuǎn)等命令。

參考文獻(xiàn)

[1]陳競(jìng) .機(jī)械制圖與CAD技術(shù)[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2010.9