CAXA实体设计天圆地方及造型技巧

摘 要：本文通过分析零件图的组成结构，思考了建模思路，详细描述建模步骤，实现了应用“CAXA实体设计2013”软件对天圆地方类零件进行三维实体设计。文章针对曲线、曲面等造型难点，为CAXA实体设计的学习者和从事人员提供解决方法和造型技巧。

关键词：天圆地方；建模思路；曲面造型；造型技巧

0前言

CAD技术对加速产品开发，缩短设计和制造周期发挥着重要的作用。CAXA实体设计软件是国产的一款三维软件，具有强大且方便的实体造型功能[1]，灵活的曲面创建功能，简洁易懂的操作窗口，它的用户量很大且逐年增加。

天圆地方结构的零件在工程实际中经常遇到，即一面为圆形，另一面为方形的圆滑曲面过渡，如管路的连接部分、喂入斗等[2]。它具有复杂的曲面结构，在三维软件造型方面属于难点。许多CAXA实体设计软件从事者在天圆地方造型方面均有各种问题，为解决这一难题，本文通过对零件结构的特点进行分析，确定了建模思路，详细描述了利用CAXA快速生成天圆地方的三维实体建模步骤。

1建模思路

通过对零件图纸分析，可知上表面为圆平面，下表面为正方形平面，以及侧表面由特殊曲面组成。圆平面与正方形平面都可快速生成，重点是侧表面的生成。由圆到正方形不能直接利用软件的曲面命令生成，需要对它进行曲面划分，根据零件图的特征可将侧面先划分为（如图1所示）曲面1和曲面2，再将它们生成环形阵列得到的8个曲面。经分析，曲面1与曲面2，曲面2与曲面3之间均属于圆滑相切过渡，成功将侧表面划分为8个曲面[3]。

2三维实体建模步骤

1）绘制上表面的圆弧曲线。在功能区的[草图]选项卡的[草图]面板上，通过下拉箭头选择[在X-Y基准面]进入草图，选择[圆心+半径]命令，点击xy坐标原点，右键修改半径为20。在[修改]面板上，选择[打断]命令在圆的4个象限点位置将圆打断成4段1/4圆弧；

2）绘制下表面正方形。在功能区的[草图]选项卡的[草图]面板上，通过下拉箭头选择[在X-Y基准面]进入草图，点击[三维球]命令，选择X-Y草图平面外手柄，向z轴负方向平移50，按F10退出三维球命令。在[绘制]面板上，选择[中心矩形]命令，点击xy坐标原点，修改矩形长度、宽度都为30。

3）连接圆弧端点与正方形之间曲线。在功能区的[曲面]面板上，点击[三维曲线]，选择[插入多义点]命令，按图1所示绘制直线。

4）绘制点1，点2。点击[插入点]命令，插入两点。

5）生成上表面。利用[曲面编辑]面板上的[曲面补洞]命令，点取圆上一点并确定。

6）生成下表面。利用[曲面]面板上的[直纹面]命令，类型选择[曲线+曲线][4]，依次拾取正方形的两条对边，点选曲线时，要尽量靠近曲线的同一方向端点，确定生成正方形平面。

7）生成曲面1。利用[曲面]面板上的[直纹面]命令，类型选择[曲线+点]，曲线选择三角形的底边，点选择上顶点，确定生成曲面1。

8）生成曲面2。利用[曲面]面板上的[直纹面]命令，类型选择[曲线+点]，曲线选择上圆弧，点选择下顶点，确定生成曲面2。

9）按上两步生成侧表面的其他曲面。还可以利用三维球生成环形阵列。

10）生成实体。利用[曲面编辑]面板上的[实体化]命令，框选所有曲面，确定生成天圆地方实体。

3曲面造型技巧

三维曲线的绘制是曲面造型的关键，它的绘制需要输入精确的坐标位置，许多尺寸计算量大且难，为解决这一问题，可通过3种方法解决。

1）绘制辅助线，可充分利用二维草图绘制线，通过约束和智能标注等可轻松且精确的控制直线或圆弧线尺寸及位置，再通过曲面中的提取曲线命令将二维草图线转化为空间曲线。例如吐所示利用草图可方便绘制两条曲线。

2）创建辅助体，通过创建特殊三维实体，找到实体上的特殊点来绘制曲线，例如图2、3所示空间曲线，要绘制图1曲线，可先创建三菱柱。

3）利用强大的三维球功能修改曲线的端点。编辑曲线，选择需修改的端点，启动三维球命令，修改端点位置，如图5、6、7所示。

4结束语

文中上表面圆弧曲线是利用曲面造型技巧中的第一点，使空间曲线的绘制简单易懂，熟练综合应用曲面造型技巧可解决大部分曲线的绘制。

参考文献

[1] 米双山， 张锡恩， 刘迅芳. 天圆地方的三维建模型2006[J]，机械设计与制造，2005（1），15-16.

[2] 更快、更方便的三维设CAXA实体设计2006[J]，CAD/CAM与制造业信息化2005（8），58-60.

[3] 张忠， 侯文. 天圆地方放样原理研究[J]，机械工程与自动化，2009（1）176-178.

[4] 李景仲， 张幼明主编. CAXA三维实体设计教程， 2012， 2.