SolidWorks产品造型设计实训教程

普通高等教育“十一五”国家级规划教材新世纪高职高专实用规划教材SolidWorks产品造型设计实训教程（第2版）电子课件作者：赵俊武2008.12SolidWorks模具设计实训教程（第2版）第2版序2008年是中国经济尤其是中国制造业面临严峻挑战在一年。原材料涨价、人民币升值和劳动力成本上升使得中国的制造业面临前所未有的生存危机。沿海7万家外向型中小企业面临生存窘境。究其原因，根本就在于中国的制造业自主研发、自我创新能力差，这样，一旦发生诸如CPI指数居高不下、美国的次贷危机等经济动荡，便在竞争中纷纷铩羽而归，败下阵来。目前，为了振兴制造业，国家已经从制度上做出了“加快建设国家创新体系，建设创新型国家”的重大战略抉择，以提高企业的竞争力和抵抗风险的能力。那么，企业创新的源头到底在哪里呢？答案是：设计！经济学上有个“影子理论”，说的是“产品设计虽然只占产品整个成本的5％，但它却影响产品整个成本的70％。”设计具有放大作用，好的创新设计是企业竞争力的根本，没有好的设计，便没有好的产品。而在产品设计中，三维设计是产品生命周期中最重要、最基本的工作，是C3P技术、精益设计的基础。产品由最初的概念设计、三维建模、仿真计算、制造到包装、宣传推广、出厂、售后服务等环节都离不开三维设计。可惜的是，目前国内大约只有三成企业使用三维设计，大部分企业的设计仍以二维为主，这大大限制了企业的创新能力。与二维设计相比，三维设计能最大限度地发挥工程师们的潜力，更符合科学的设计理念和思路，更直观，更少差错，更可靠，更易于沟通和交流，设计效率和质量更高，更有利于创新设计。SolidWorks是主流三维设计软件之一，它强大的功能、简洁的界面以及易用性等已经在十几年间得到充分检验，受到广大用户的喜爱，创造出了大量优秀的设计。SolidWorks与ANSYS、MSCSoftware等工程分析软件集成，可以做几乎所有的工程分析计算；与Mastercam、EdgeCAM等CAM软件集成，可以解决加工仿真和CNC机床G代码生成问题。当然SolidWorks本身就是一个解决方案，它集成了COSMOS、Adams等软件的分析功能，使得在不离开SolidWorks界面的情况下就可以对零件和装配体进行强度校核、模态分析等有限元计算和运动分析；集成了CAMWorks软件，在不离开SolidWorks界面的情况下就可以生成刀路仿真和G代码。这对于一个工程师来讲，是非常方便的。尤其对于创新设计，是非常有用的。四年前的2004年，作者从最底层入手，以案例为中心，写成了《SolidWorks模具设计实训教程》（第1版），为大中专师生和企业工程师们学习SolidWorks提供了丰富的资料，得到广大师生和工程师们的认可。四年后的2008年，在第1版的基础上，结合新的工程实践，使用软件最新版本，作者对每个案例都做了精心的修订，又充实了不少新的内容，列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材再版。本书案例翔实，讲解生动细致，布局构思巧妙，相信第2版将会再一次呈现给广大读者一份丰盛的大餐，为我国的创新工程做出贡献！中国工程院院士西安交通大学机械学院院长卢秉恒（签名）2008.10.6作者简介赵俊武，男，生于1963年，汉族，高级工程师，清华大学“新世纪高职高专实用规划教材机电模具数控系列”教材编委，《SolidWorks模具设计实训教程》（清华大学出版社，2004.8）第一作者，《Mastercam模具设计实例教程》（清华大学出版社，2008.4）第一作者，《SolidWorks产品造型设计实训教程》（第2版）作者。长期从事CAD/CAE/CAM/PDM以及产品动画的应用、研究、培训与咨询，具有深厚的理论基础和丰富的工程经验，近年来先后完成各种设计工程项目数十项和近千小时的咨询、培训，发表论文18篇。作者联系办法：Tel:[phone]（西安）E-mail:[e-mail]：[e-mail]:363087428SolidWorks简介一、SolidWorks背景介绍•达索系统（DassaultSystemesS.A）的子公司（纳斯达克（NASDAQ）上市代号：DASTY）。•成立于1993年，总部位于马萨诸塞州的康科德城（Concord,Massachusetts）内。•1997年，法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值全资并购(公司原来的风险投资商和股东的风险投资为一千三百万美元)。1995年，第一款基于特征的三维实体造型CAD软件SolidWorks’95面市。SolidWorks’95是世界上第一款基于Windows开发的三维CAD系统。1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得二十多项国际大奖。1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续5年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。SolidWorks所遵循的“易用、稳定和创新”三大原则得到了全面的落实和证明。在教育市场上，每年来自全球4,300所教育机构的近145,000名学生通过SolidWorks的培训课程。包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。据国际著名的人才网站monster()检索，与其它3DCAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5,500万小时。全球用户约38万，涉及几乎所有的工业领域！重要用户国际：德国博朗（Braun）公司（世界小家电业巨头）国内：中国空间技术研究院（“神6”、“神7”研制单位）二、SolidWorks软件的特点•基于Windows操作系统，是Windows的OLE•内核先进(parasolid)•菜单少，使用直观、简单，界面友好接口丰富，数据转换成功率高与第三方软件的集成良好配置功能独特三、第三方软件—SolidWorks的黄金伙伴（GoldenPartner）•TEKSOFT公司(CAMWorks)•SRAC公司(COSMOS)•MasterCAM公司(Mastercam)四、系统需求•MicrosoftWindowsNT4.0或MicrosoftWindows2000(推荐)；•奔腾4（Pentium4）个人电脑；•内存≥1GB，硬盘≥80G，•显存≥128M。第1章茶壶特征分析茶壶体由基体、壶嘴和把手三部分组成，其中基体是旋转特征，壶嘴是中心线放样特征，把手是扫描特征。作图顺序先做基体特征，再做中心线放样特征和扫描特征。将抽壳特征放在最后做，且抽壳之前先要将各处圆角特征做好。注意事项1、中心线放样特征时应先做中心线草图，然后做轮廓草图。2、圆角特征应“先大后小”。3、多图素选择时应按住“Ctrl”键，这样可以提高建模效率。特征分析和作图顺序壶盖属于简单的旋转特征，画好截面草图是关键。注意，作图的第一顺序应该是首先做好中心线（旋转轴），中心线竖直且通过原点。第2章风扇特征分析和作图顺序风扇由三片扇叶和圆柱体二部分组成，其中扇叶是螺旋曲面，可由曲面放样特征生成，圆柱体是拉伸特征。作图顺序：首先做出两段螺旋线，放样做出一片螺旋曲面，然后加厚之生成螺旋曲面体，再切除生成一片扇叶。其次是“长”出圆柱体使扇叶伏在其上，利用【圆周阵列】特征复制出其他两片扇叶，最后做出电机轴孔等特征。第3章精确齿轮特征分析和作图顺序精确齿轮由齿廓和轴孔二部分组成，其中齿廓是扫描特征，轴孔是拉伸特征。作图顺序：按照齿轮参数和渐开线方程，首先在Excel中生成一段形成齿轮齿廓的渐开线，将渐开线数据存成“*.txt”格式后，导入到SolidWorks中。其次是“长”出根圆圆柱体，做好齿廓草图和路径草图，扫描生成单个齿廓，最后利用【圆周阵列】生成整个齿廓。第4章音箱前盖特征分析和作图顺序音箱前盖由拉伸基体、放样和抽壳三个主要特征组成。作图顺序：首先生成产品基体，然后以切除-放样特征生成音箱导柱和操作面板处造型，最后抽壳完成产品。注意：抽壳特征应该在所有圆角特征完成后进行！第5章槽式液体分布器特征分析和作图顺序槽式液体分布器由拉伸基体、抽壳、切除拉伸等特征组成。作图顺序：首先生成单个槽体，然后以【线性阵列】实体朝两个方向生成其余槽体，抽壳完成产品主要造型。其余造型比较繁琐，按照教材，仔细即可顺利完成！第6章模胎特征分析和作图顺序模胎由工作面、胎沿、筋板等部分组成。其中工作面和胎沿是旋转特征，筋板是筋特征。作图顺序：首先将模胎曲面数据（*.txt格式）导入SolidWorks，然后旋转、加厚完成模胎工作面造型。其次，旋转出模胎胎沿；第三，做出筋特征并以【圆周阵列】复制之；最后做出起吊孔、螺纹孔等特征。第7章蜗轮-蜗杆箱体特征分析和作图顺序蜗轮-蜗杆箱体由蜗轮-蜗杆箱腔体、底座和蜗轮、蜗杆轴孔等结构组成。作图顺序是：首先生成蜗轮-蜗杆箱体基体，然后利用多面抽壳功能生成腔体、蜗轮轴孔，再添加材料拉伸出蜗杆轴孔及底座；做好筋板后，再依次作出底座过孔、端盖处均布螺纹孔等特征。作图技巧：以【右视】基准面为对称平面，充分利用零件的对称特点，使用阵列、镜向等功能，加速建模进程。第8章合叶特征分析和作图顺序合叶由左半合叶、右半合叶及轴销三个零件组成。半合叶零件的作图特点是：1、步骤（5）采用扫描特征而非简单的拉伸，这有利于使用方程式时零件的灵活变型；2、采用方程式可以产生多种型式的产品型号，这对于迅速改变产品型号意义重大；3、由于两个半合叶零件外形相似，故采用了SolidWorks独特的配置功能，这对于相似零件的设计提供了一条新路；4、采用自上而下（Toptodown）的设计方法设计轴销零件，有利于明确装配关系，简化建模过程，加速模型实现。第9章波纹喇叭特征分析和作图顺序波纹喇叭由法兰、锥体及内腔若干个槽组成。其特征是旋转基体/凸台和旋转切除。作图顺序：首先旋转特征作出法兰、锥体，然后作出单个槽草图，采用【线性草图阵列】沿锥体母线方向复制之，旋转切除生成内腔槽，最后以简单拉伸切除完成法兰上的连接孔。第10章壳体特征分析和作图顺序壳体零件是一个回转体类零件，可按旋转特征处理。重要的是生成和导入曲线数据，这是完成模型的关键步骤。壳体零件的作图顺序是：按照曲线（椭圆）方程，在Excel中生成曲线数据，把该数据存成SolidWorks可以接受的*.txt格式并导入SolidWorks；作出零件外形，旋转生成基体。其余特征均为常规作法。第11章尾翼特征分析和作图顺序尾翼零件的主要特点是关于【前视】基准面对称，所以可先做一半，利用【镜向】功能完成建模。第12章固定件特征分析和作图顺序固定件零件的关于【前视】基准面对称，在建模时要充分利用零件的这一特点，先做出一半，最后利用【镜向】功能完成整个零件。第13章定时器旋钮特征分析和作图顺序定时器旋钮零件关于【右视】基准面对称（除过内腔花键），在建模时要充分利用零件的这一特点，先做出一半，利用【镜向】完成另一半。由于是塑胶件，所以要考虑拔模、圆角等因素，其中圆角使用了面圆角和可变半径圆角，圆角特征是完成本例的关键步骤。作图顺序：首先作出把手和圆柱体组合（均作一半），以【右视】基准面为中性面对把手顶面拔模，然后对把手顶面做面圆角，对把手侧边做变半径圆角。根据对称关系【镜向】生成零件的另外一半，最后做内腔与腔内花键。第14章机箱特征分析和作图顺序机箱是钣金件，按照钣金特征设计零件方能展开。故不能使用常规的拉伸特征设计零件。作图顺序：首先按照钣金特征作出零件基体，之后添加【斜接法兰】生成裙边，再使用【边线法兰】生成两只