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2.1 草圖

草圖是指位于二維平面內的曲線和點的集合,是參數化造型的重要工具。設計者可以按照自己的思路隨意繪制二維草圖曲線,然后添加幾何約束、尺寸約束及定位,從而能精確地控制曲線的尺寸、形狀和位置,以滿足設計要求。本節將介紹草圖的創建、編輯、約束、定位。草圖主要用于以下幾個方面:對圖形進行參數化驅動;用草圖建立標準成型特征無法實現的形狀;如果形狀可以用拉伸、旋轉或沿導線掃描的方法建立,可將草圖作為模型的基礎特征;將草圖作為自由形狀特征的控制線。

2.1.1 草圖環境

1.進入和退出草圖環境的方法

新建一個文件,按〈Ctrl+M〉進入建模環境后,可選擇菜單“插入”→“在任務環境中繪制草圖”命令,系統彈出“創建草圖”對話框,選擇或創建一個草繪平面后,單擊對話框的“確定”按鈕,系統進入草圖環境。草繪平面是草圖所在的某個空間平面,它可以是基準平面,也可以是實體的某個面,系統默認下草繪平面位于XC-YC平面。

進入草繪環境后,繪制草圖的工具按鈕命令被激活,它們位于“主頁”選項卡中,如圖2-1所示。

圖2-1 草繪環境下的“主頁”選項卡

完成繪制草圖后,單擊“主頁”選項卡→“草圖”分組→“完成”按鈕,退出草圖環境。

2.草圖環境設置

進入草圖環境后,選擇菜單“Task”→“草圖設置”命令,彈出如圖2-2所示的“草圖設置”對話框。在該對話框中可以設置草圖“尺寸標簽”的顯示樣式以及草圖創建過程中是否自動創建約束和自動標注尺寸。

圖2-2 草圖環境設置

a)“草圖設置”對話框b)“尺寸標簽”樣式

2.1.2 創建草圖

創建草圖首先要創建一個二維草繪平面,然后在草繪平面上創建草圖對象。

1.創建草圖工作平面

進入建模環境后,選擇菜單“插入”→“在任務環境中繪制草圖”命令,系統彈出如圖2-3所示的“創建草圖”對話框,在該對話框的“類型”下拉列表中提供了兩種創建草圖平面的方法“在平面上”和“基于路徑”。

圖2-3 “創建草圖”對話框

(1)在平面上

“在平面上”是指以平面為基礎來創建所需的草圖工作平面。在“平面方法”下拉列表框中,UG提供了3種指定草圖工作平面的方式。

●現有平面:選擇該選項可指定坐標系中的基準面作為草圖平面,或選擇三維實體中的一個面作為草圖平面。

●創建平面:該選項可以借助現有平面、實體及邊線等圖素作為參照,創建一個新的平面,然后以此為草圖平面。

●創建基準坐標系:該選項可以首先創建一個新的坐標系,然后選擇新坐標系中的基準面作為草圖平面。

(2)基于路徑

“基于路徑”是將已有直線、圓、實體邊線、圓弧等曲線作為基礎,選擇與曲線軌跡垂直、平行等各種不同關系形成的平面作為草圖平面。選擇該方法創建草圖平面時,繪圖區內必須有可供選擇的直線、圓、實體邊線、圓弧等曲線。

2.創建草圖對象

選擇或創建草繪平面后,單擊“創建草圖”對話框的“確定”按鈕,進入草繪環境,可利用如圖2-1所示用戶界面中的草繪命令繪制草圖曲線。

提示:在選取草圖平面時,應優先選取實體表面或基準平面,因為此時創建的草圖與指定的草圖平面之間存在相關性,方便使用和修改。如果沒有合適的平面選取,可事先創建基準平面,然后再選取。

3.轉換為自參考對象

在繪制草圖時,有時需要繪制一些輔助線,這些輔助線不能作為草圖元素,可將其轉換為自參考對象,使其不控制草圖幾何體。選取需要轉換為參考的圖素,然后單擊“草圖工具”工具欄中的“轉換至/自參考對象”按鈕,將其轉換為參考。

2.1.3 草圖的約束

對草圖進行合理的約束是實現草圖參數化的關鍵所在。用UG創建草圖,其本質就是隨意畫出一些圖素,然后再添加約束,使其達到設計要求。草圖約束包括3種類型:尺寸約束、幾何約束和定位約束。

1.尺寸約束

草圖的尺寸約束就是對草圖進行尺寸標注,來控制圖素的幾何尺寸。單擊“草圖工具”工具欄中的“自動判斷尺寸”按鈕,彈出如圖2-4所示的不同的尺寸約束類型。

圖2-4 尺寸約束

2.幾何約束

尺寸約束的作用在于限制草圖對象之間的幾何關系,如相切、平行、共線等。

1)自動創建約束

依據草圖對象之間的幾何關系,按照設定的幾何約束類型,自動將相應的幾何約束添加到草圖對象上去。單擊“主頁”選項卡→“約束”分組→“自動約束”按鈕,彈出如圖2-5所示的“自動約束”對話框。設定需要的約束類型后,單擊“應用”按鈕,將分析草圖對象之間的幾何關系,自動建立各對象間的幾何約束。

圖2-5 “自動約束”對話框

2)手工創建約束

手工創建約束是指由用戶對選取的對象指定約束。單擊“主頁”選項卡→“約束”分組→“幾何約束”按鈕,彈出如圖2-6所示的“約束”對話框。在對話框的“約束”選項組中單擊選擇約束類型后,分別選擇添加約束的兩個幾何對象,即可創建約束。

圖2-6 “幾何約束”對話框

3.顯示/移除約束

“顯示/移除約束”命令用于顯示與選定的草圖幾何對象關聯的約束,并可移除這些約束。單擊“主頁”選項卡→“約束”分組→“顯示/移除約束”按鈕,系統彈出如圖2-7所示的“顯示/移除約束”對話框。

圖2-7 “顯示/移除約束”對話框

2.1.4 草圖的編輯

在繪制草圖過程中經常需要運用快速修剪、延伸、倒圓角、倒斜角等命令對圖素進行編輯。這些編輯工具按鈕位于如圖2-1所示的“主頁”選項卡→“曲線”分組中。

1.快速修剪

“快速修剪”工具可以以任一方向將曲線修剪到最近的交點或選定的邊界。選擇該命令后,當鼠標捕捉到需要修剪(移除)的對象時,該對象將高亮顯示,單擊即可實現快速修剪,如圖2-8所示。

圖2-8 快速修剪

2.快速延伸

“快速延伸”工具可以將草圖元素延伸至臨近曲線或選定的邊界線,如圖2-9所示。

圖2-9 快速延伸

3.圓角

“圓角”工具可以在兩條或三條曲線之間倒圓角,如圖2-10所示。

圖2-10 倒圓角

4.斜角

“斜角”工具可以在兩條曲線之間倒斜角,如圖2-11所示。

圖2-11 倒斜角

2.1.5 草圖的操作

草圖操作工具可完成對已有草圖的鏡像、投影、偏置等操作,從而獲得新的草圖曲線。

1.鏡像曲線

選擇菜單“插入”→“來自曲線集的曲線”→“鏡像曲線”命令,或單擊“主頁”選項卡→“曲線”分組→“鏡像曲線”按鈕

,彈出如圖2-12所示的“鏡像曲線”對話框。指定直線為中心線,選取所有要鏡像的對象。鏡像效果如圖2-13所示。

圖2-12 “鏡像曲線”對話框

圖2-13 鏡像曲線

2.投影曲線

利用該工具可以將二維曲線、實體或片體的邊按草圖平面的法向進行投影,將其變為草圖曲線。操作過程如下。

打開附帶光盤文件ch02\ch02_01\touyingqx.prt,選擇基準平面作為草繪平面,進入草繪環境。單擊“主頁”選項卡→“曲線”分組→“投影曲線”按鈕,彈出如圖2-14所示的“投影曲線”對話框,設置輸出曲線的類型后,選取需要投影的對象,最后單擊“確定”按鈕,即將曲線對象投影到草圖平面,并成為草圖元素,如圖2-15所示。

圖2-14 “投影曲線”對話框

圖2-15 投影曲線

【例2-1】 繪制如圖2-16所示的草圖

圖2-16 草圖

1)新建一個名為caohui.prt的文件,按〈Ctrl+M〉鍵進入建模環境。選擇菜單“插入”→“在任務環境中繪制草圖”命令,彈出“創建草圖”對話框。采用默認設置,然后單擊“確定”按鈕,進入草繪環境。系統默認情況下,采用XC-YC平面作為草繪平面,+ZC軸垂直繪圖平面,并指向用戶。

2)繪制如圖2-17所示的兩個同心圓和兩條互相垂直的直線,并使圓心位于兩直線的交點。

圖2-17 繪制草圖

3)依次選擇兩個圓和兩條直線,單擊“主頁”選項卡→“約束”分組→“轉換至/自參考對象”按鈕,將其轉換為參考對象(輔助線)。依次右擊兩個圓和兩條直線,在彈出的快捷菜單中選擇“編輯顯示”命令,彈出如圖2-18所示的“編輯對象顯示”對話框,在“線型”下拉列表中選擇虛線,將參考對象轉為參考線(虛線顯示),如圖2-19所示。

圖2-18 “編輯對象顯示”對話框

圖2-19 轉為參考線

4)在“選擇條”中將“象限點”捕捉方式按鈕激活,如圖2-20所示。拾取φ60圓的4個象限點作為圓心,分別繪制φ12、φ14、φ16、φ18的4個圓并添加尺寸約束,如圖2-21和圖2-22所示。

圖2-20 激活捕捉“象限點”

圖2-21 捕捉象限點

圖2-22 繪制4個圓

5)約束4個小圓圓心在直線上,其操作步驟如圖2-23所示。單擊“主頁”選項卡→“約束”分組→“幾何約束”按鈕,彈出“幾何約束”對話框。選擇約束類型為“點在線上”,捕捉φ12小圓圓心作為要約束的對象,選擇直線作為要約束到的對象,即可添加約束。按照同樣的操作,將其他3個小圓圓心約束在直線上。

圖2-23 約束圓心在直線上

6)采用“圓角”命令繪制4段與小圓相切的圓弧。單擊“主頁”選項卡→“曲線”分組→“圓角”按鈕,選取φ12和φ14兩個小圓上面的兩點,在合適的位置單擊,創建一段圓弧,如圖2-24所示,同時系統自動顯示相切符號。雙擊圖中的尺寸R25.5,在彈出的文本框中輸入R23.29并單擊鼠標中鍵確認,繪制第一段圓弧,如圖2-25所示。

圖2-24 繪制圓弧

圖2-25 尺寸約束

7)按照步驟6)的操作,分別繪制R23.64、R24.15、R21.64的3段圓弧,如圖2-26所示。

圖2-26 繪制草圖

8)單擊“主頁”選項卡→“草圖”分組→“完成”按鈕,完成草繪。

9)選擇菜單“文件”→“保存”命令,保存文件。

提示:在用“圓角”命令繪制與小圓相切的圓弧時,要注意鼠標拾取點和鼠標單擊點的位置,否則會出現錯誤答案。本例圓弧的繪制也可采用“圓弧”命令先繪出圓弧,然后添加相切和尺寸約束。繪制完成后圓弧半徑尺寸顯示一位小數,可右擊該尺寸,在彈出的快捷菜單中選擇“編輯”命令,在系統彈出的“編輯尺寸”對話框中修改小數點后兩位數即可。

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