基于SolidWorks的零件三維設計技巧

余志偉

（江漢大學智能制造學院，湖北 武漢 430056）

引言

銑刀頭底座屬于叉架類零件，是一般零件里面形狀結構比較復雜的一類。該零件由圓筒、底板、左右支撐板和肋板5個簡單立體組合而成[1]。其中圓筒左右端面有6個沿圓周均勻分布的內螺紋孔，圓筒內部是臺階孔，左右孔小呈對稱分布，中間孔大。底板為長方體，底板下面有方槽，上頂面前后有圓角，前后左右各有一個臺階孔呈對稱分布。左側支撐板是平面立體，形狀為等腰梯形，右側支撐板是曲面立體，曲面形狀為圓環面。左右支撐板之間是肋板。銑刀頭底座實體剖視圖如圖1所示。

圖1 銑刀頭底座實體剖視圖

SolidWorks軟件是法國達索系統子公司基于Windows系統開發的一款功能強大的三維設計軟件[2]。該軟件功能強大，簡單易用，成為全球裝機量最大的軟件之一。軟件以參數化特征造型為基礎，具有強大三維造型能力。軟件還帶有符合我國國標的各種標準件庫，使用起來十分方便，極大地提高了設計效率。廣泛應用于航空航天、電子、汽車、模具、造船和機械等諸多領域。

1 銑刀頭底座三維建模

銑刀頭底座由圓筒、底板、左右支撐板和肋板5個簡單立體組合而成。三維造型的一般方法是根據簡單立體的組合形式和位置關系，分別進行造型。造型的具體方法是先根據立體的形狀結構特征，繪制草圖，拉伸或者旋轉凸臺生成基本體。再處理基本體上面的其它孔槽結構。一般會使用到草圖繪制、拉伸凸臺、拉伸切除、旋轉凸臺、旋轉切除、陣列、異型孔向導、倒圓和倒角等建模命令[3]。但是草圖繪制方法不同，建模命令的選擇以及使用順序的不同，都會對造型的結果和速度甚至后續裝配產生較大影響。

2 三維建模方法1

新建零件，在草圖環境下繪制底板草圖，拉伸凸臺生成底板基本體。繪制圓筒外圓草圖，拉伸凸臺生成圓筒基本體。分別繪制左右側支撐板草圖，拉伸凸臺生成左側支撐板實體和右側支撐板基本體。銑刀頭底座基本體1建模過程如圖2所示。

圖2 銑刀頭底座基本體

右側支撐板是曲面立體，曲面形狀為圓環面。基本體生成以后，再用拉伸切除命令生成實際形狀。但是這時會出現問題。就是在拉伸切除支撐板基本體的同時，上面的圓柱也被切除了一部分。右側支撐板拉伸切除問題如圖3所示。問題出現的原因是基本體的造型順序問題。解決辦法：一是重新再生成圓柱，補全缺掉的部分。二是改變造型的順序，按照底板、左支撐板、右支撐板和圓柱的順序生成基本體。

圖3 右側支撐板拉伸切除問題

肋板和其它結構的建模方法是：在前視基準面上繪制肋板輪廓草圖，然后前后雙向拉伸凸臺生成肋板實體。在底板左端面繪制方槽輪廓草圖，拉伸切除生成方槽。繪制底板上的臺階非圓輪廓線草圖，旋轉切除生成臺階孔。或者繪制圓草圖，拉伸切除生成臺階孔。圓柱里面的臺階孔也可以采取和底板上面的臺階孔一樣的生成方式。圓筒左端面的螺紋孔可以旋轉切除生成一個，再利用圓周陣列生成其它5個相同的螺紋孔。右端面的螺紋孔和左端面的對稱，采用鏡像命令即可。完成后的銑刀頭底座實體如圖4所示。

圖4 銑刀頭底座實體

3 三維建模方法2

新建零件，在草圖環境下將底板、左右支撐板看作一個整體，在前視基準面上繪制輪廓草圖，然后前后雙向拉伸凸臺生成基本體。繪制底板下面的方槽和支撐板外形輪廓草圖，通過拉伸切除一次性生成實體。這種建模的方式，一次可以生成多個實體，建模效率高。但草圖繪制相對方法1而言，略顯復雜。銑刀頭底座基本體2建模過程如圖5所示。

圖5 銑刀頭底座基本體2

4 三維建模方法3

新建零件，在草圖環境下將底板和下面的方槽看作一個整體，繪制外輪廓線草圖，一次拉伸凸臺形成底板基本體。圓筒的建模可以采取繪制內外圓輪廓線草圖，一次拉伸生成圓筒，再拉伸切除里面的大孔。還可以繪制圓筒內外非圓輪廓線草圖，采用旋轉凸臺的方法生成實體。這種建模的方式，設計思路清晰簡潔，減少了命令的使用，建模效率高，后期編輯特征也比較方便。支撐板和肋板的建模除了前面兩種方法以外，還可以采用筋特征的方式生成實體[4]。具體方法是先繪制筋輪廓草圖，給定拉伸方向和尺寸，直接生成實體。銑刀頭底座基本體3建模過程如圖6所示。

圖6 銑刀頭底座基本體3

5 結語

分析了銑刀頭底座的結構形狀特點，詳細論述了不同草圖繪制方法、建模命令選取以及建模順序安排下零件建模的優缺點和解決辦法。掌握合適的建模方法和技巧，可以提高產品設計效率，縮短開發周期，具有較高的實用價值。