第第 6章章 零件建模的草绘特征零件建模的基本技术是基于草绘特征的。草绘特征是零件建模的重要特征，任何零件的创建都离不开草绘特征，熟练掌握草绘特征的创建是学习三维设计的基本功，本章详细介绍利用草绘特征建模的各种方法。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.1 基础知识基础知识3D建模不同于2D绘图，2D绘图在1个平面上即可完成，而3D建模则是在空间中进行的，建立的模型具有长度、宽度、高度三个方向的尺寸。在3D建模中，首先要选定工作空间的坐标系（包括原点、坐标轴和基准平面），用户一般可直接使用Pro/ENGINEER系统提供的默认坐标系，然后再明确草绘平面与参照平面即可。 草绘平面：在该面绘制模型的特征截面或扫描轨迹线等。 参照平面：选定与草绘平面垂直的1个面，作为参照平面，以确定草绘平面的放置特征。本章所述特征均由二维截面经过拉伸、旋转、扫描等方式生成，因为特征截面以草图的方式绘制，因此这种建模方式又称为零件建模的草绘特征。在零件建模过程中可使用草绘特征增加材料或去除材料。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.2 拉伸特征将绘制的截面沿给定方向和给定深度生成的三维特征称为拉伸特征。它适于构造等截面的实体特征。单击绘图区右侧的【拉伸工具】按钮 ，或单击菜单【插入】【拉伸】选项，系统显示如图6-1所示的拉伸特征操控板，并提示“选取一个草绘（如果首选内部草绘，可在放置面板中找到“定义”选项。）”现将该操控板介绍如下。图6-1 拉伸特征操控板 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著： 模型预览。选中按钮 进行模型的几何预览（系统默认的方式，显示特征生成的几何形状与特征尺寸。），选中按钮 进行模型的特征预览（特征正确完成的预览，以观察建立的特征；若预览时出错，表明特征的构建有错误）。如图6-2所示的左图为“几何预览”状态，右图为“特征预览”状态 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 放置：单击该按钮，显示放置面板，单击其中的【定义】按钮或【编辑】按钮，打开草绘对话框定义草绘平面或重定义拉伸截面。选项：单击该按钮，显示如图6-3所示的面板。面板中的第1侧、第2侧栏供用户选择拉伸特征的方式，并显示当前的拉伸尺寸，用户也可直接更改拉伸尺寸。 封闭端：建立曲面拉伸特征时该项被激活，以选择拉伸曲面的端口是封闭的还是开口的。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著属性：单击该按钮，打开如图6-4所示的面板，显示当前特征的名称，用户可在名称栏修改特征的名称；单击按钮 打开该特征的信息窗口，如图6-5所示。图6-4 显示当前特征的名称图6-5 特征的信息窗口Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著图6-6 草绘对话框建立拉伸特征的操作步建立拉伸特征的操作步骤如下：如下： 进入零件设计模式，单击菜单【插入】【拉伸】选项，或直接单击【拉伸工具】按钮 打开拉伸特征操控板。 单击放置面板中的【定义】按钮，系统显示如图6-6所示的草绘对话框。该对话框中显示指定的草绘平面、参照平面、视图方向等内容。， 在绘图区中选择相应的草绘平面或参照平面，在草绘对话框中设定视图方向和特征生成方向。 单击草绘对话框中的【草绘】按钮，系统进入草绘状态。 在草绘环境中绘制拉伸截面，绘制完毕单击草绘工具栏中的按钮 系统回到拉伸特征操控板。， 在选项面板选择拉伸模式并设置拉伸尺寸。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著提示提示：在进行减料特征操作时，将光标移到特征操作方向箭头处，如图6-7所示，单击左键即可完成特征生成方向的更改。在其他特征的操作中也有类似功能，请读者留心学习使用。图6-7 将光标移到特征操作方向箭头处Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著图6-8 使用拉伸特征建立的模型实例使用拉伸特征建立如图6-8所示的模型。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立新文件 图6-9 零件设计工作界面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立增料拉伸特征 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立拉伸减料特征图6-14 绘制的截面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著图6-17 厚度值为5的拉伸特征效果Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.3 旋转特征旋转特征是由特征截面绕旋转中心线旋转而成的一类特征，它适合于构建回转体零件。草绘旋转特征截面时，其截面必须全部位于中心线的一侧，倘若要生成实体特征，其截面必须是封闭的。单击绘图区右侧的【旋转工具】按钮 ，或单击菜单【插入】【旋转】选项，系统显示如图6-18所示的“旋转特征操控板”，该面板与拉伸特征操控板极为相似，现只将该面板中形似而意不同的功能选项介绍如下：Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著提示： 在Pro/E野火版的操控板中选择或设定参照时，应首先激活其对应的栏目（也称收集器，激活后的背景颜色为黄色）使其处于工作状态。要激活栏目直接单击它即可，如图6-19所示。图6-19 单击收集器将其激活 在Pro/E野火版3.0中建立旋转特征，用户既可以在草绘环境中绘制旋转中心线作为旋转轴，也可在非草绘环境中选定边或轴线作为旋转轴。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著建立旋转特征的操作步骤如下： 进入“零件设计”模式，单击菜单【插入】【旋转】选项，或直接单击【旋转工具】按钮 ，打开旋“转特征操控板”。 单击位置面板中的【定义】按钮，系统显示草绘对话框，该对话框中显示指定的草绘面、参照平面、视图方向等内容。 在绘图区中选择相应的草绘平面或参照平面，在草绘对话框中设定视图方向和特征生成方向。 单击草绘对话框中的【草绘】按钮，系统进入草绘工作环境。 在草绘环境中使用绘制中心线工具绘制一条中心线作为截面的旋转中心线，在中心线的一侧绘制旋转特征截面，绘制完毕单击草绘工具栏中的按钮 ，回到旋转特征操控板（若在草绘环境中没有绘制中心线，应在三维模型中指定作为旋转中心线的几何元素，这一功能是在新版本中增加的）。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著提示： 在预览生成的特征后，如果欲重新修改草绘特征截面，以重新生成新的特征，只需单击位置面板中的【编辑】按钮，回到草绘工作环境进行修改即可。 要建立实体旋转特征，需绘制一封闭截面，绘制的截面应完全位于旋转轴的一侧，不可与旋转轴相交。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例使用旋转特征建立如图6-20所示的模型。图6-20 利用旋转特征建立的模型Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立新文件 建立旋转增料特征Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立旋转减料特征图6-25 绘制一条中心线和一个圆Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.4 扫描特征扫描特征扫描是将二维截面沿着指定的轨迹线扫描生成三维实体特征，使用扫描建立增料或减料特征时首先要有一条轨迹线，然后再建立沿轨迹线扫描的特征截面。单击菜单【插入】【扫描】【伸出项】（或【切口】选项），会显示如图6-28所示的扫描轨迹菜单。 草绘轨迹：在草绘图中绘制扫描轨迹线。 选取轨迹：选择已有的曲线作为扫描轨迹线。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著如果在已有的轨迹曲线中选择轨迹线，会显示6-29所示的链菜单，利用该菜单可采用不同的方式选择曲线。 依次：对已有的边线进行逐一选取作为扫描轨迹线。 相切链：在一条曲线链中，单击一条边，所有从它出发的边线，只要链点是切点，其相连边线自动被选中，直到该链点不为切点为止。 曲线链：选择曲线链中的边作为扫描轨迹。 边界链：通过选取1个曲面，并使用其单侧边来定义轨迹；若曲面有多个环，可选择1个特征环来定义。 曲面链：通过选取1个面，并使用该面的边来定义轨迹。 目的链：通过选择模型中预先定义的边集来定义。 选取：根据选中的链类型，进行边线、曲线的选择。 撤销选取：撤销当前曲线或边的选择。 修剪/延伸：对选择的曲线进行裁剪或延长。 起始点：选择扫描曲线的开始点。 完成：单击该键完成轨迹曲线的设定。 退出：单击该键终止链选择，返回到上一级菜单。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著建立扫描特征的操作步骤如下：建立扫描特征的操作步骤如下： 单击菜单【插入】【扫描】【伸出项】（如果建立减料特征选【切口】选项）。 在扫描轨迹菜单中选择创建轨迹线的方式。 如果在步骤中，选择的是【草绘轨迹】，则需定义绘图面与参考面，然后绘制轨迹线；如果选择【选取轨迹】，则需在绘制区中选择一条曲线作为轨迹线。 如果轨迹线为开放轨迹并与实体相接合，则应确定轨迹的首尾端为【自由端点】还是【合并终点】。如果轨迹为封闭的，则需配合截面的形状选择【增加内部因素】或【无内部因素】选项。 在自动进入的草绘工作区中绘制扫描截面并标注尺寸（注：位置尺寸的标注必须以轨迹起点的十字线的中心为基准）。 完成后，单击模型对话框中的【预览】按钮，观察扫描结果，单击鼠标中键完成扫描特征。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 绘制的草绘特征截面不可彼此相交。 截面与轨迹设置不当会造成扫描干涉，不能完成扫描特征的建立。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例1建立如图6-34所示的扫描模型。图6-34 要建立的扫描模型Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 创建新的零件文件 以扫描方式建立增料特征Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例2本例练习在已有的实体模型中建立扫描特征，使读者理解【自由端点】与【合并终点】的不同及其用法。 打开练习文件 创建合并终点形式的扫描Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 修改为自由端点形式的扫描特征Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例实例3通过本例的练习，使读者理解和学习扫描中使用“添加内部因素”和“无内部因素”的特点。 创建新零件文件 无内部因素的扫描增料特征图6-46 绘制轨迹线Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著图6-49 无内部因素的扫描增料特征 添加内部因素的扫描增料特征Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著提示：在使用添加内部因素进行扫描时，轨迹线必须封闭，截面为不封闭，方可完成扫描特征。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.5 混合特征由数个截面混合生成的特征称为混合特征。按混合方式的不同，混合特征分为三种形式：平行混合、旋转混合、一般混合。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著在使用混合特征建模时，首先在系统显示的混合选项菜单中选择混合的形式及截面的绘制形式，如图6-53所示。 平行：选择此项为平行混合方式，所有截面相互平行。 旋转：选择此项为旋转混合方式，截面绕Y轴旋转。 一般：选择此项为一般混合方式，截面可沿X、Y、Z轴旋转或平移。 规则截面：以草绘平面所绘制的面，或由现有零件选取的面为混合截面。 投影截面：以草绘平面所绘制的面，或选择现有零件在投影后所得的面作为混合截面。 选取截面：选择已有的截面作为混合截面。 草绘截面：在草绘图中绘制混合截面。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著在建立混合特征时，无论采用何种混合形式，所有的混合截面必须具有相同数量的边，当数量不同时，可通过如下方式解决： 使用草绘命令工具栏中的【分割】按钮 。 利用【混合顶点】命令（单击菜单【草绘】【特征工具】【混合顶点】选项）指定草绘截面的1个点作为一条边。此外，在绘制特征截面时应注意截面起始点的位置不同，混合后的结果有所不同。截面的起始点就是截面绘制完后，截面中出现的箭头位置，通过右键菜单中的【起始点】选项，可以更改起始点的位置。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.5.1 平行混合平行混合是混合特征中最简单的方法，平行混合中所有的截面都相互平行，所有的截面都在同一窗口中绘制，截面绘制完毕，指定截面的距离即可。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著图6-54 确定截面混合方式建立平行混合特征的操作步建立平行混合特征的操作步骤如下如下： 单击菜单【插入】【混合】【伸出项】选项；若建立厚度均匀的实体，则选择【薄板伸出项】。 在弹出的混合选项菜单中选择【平行】选项，并相应选择截面的绘制形式及方法。 在弹出的属性菜单中确定截面混合的方式是【直的】还是【光滑】，若建立混合曲面还应选择端面为【开放终点】还是【封闭端】，如图6-54所示。 选择草绘平面与参照面，绘制第1个截面，标注尺寸，并观察或调整起始点的位置。 在绘图窗口单击右键，在弹出的快捷菜单中单击【切换剖面】选项，绘制的第1个截面颜色变淡，此时绘制第2个截面，标注尺寸，并观察或调整起始点的位置。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 若要绘制第3个截面，操作步骤同步骤，若不绘制新的截面，单击草绘工具栏中的按钮 即可完成混合截面的绘制。若要重新回到第1个截面，再次在右键快捷菜单中单击【切换剖面】选项即可，如图6-55所示。 系统弹出如图6-56所示的深度菜单，选择一种定义深度的选项，然后相应确定相邻截面间的距离。 图6-55 单击模型对话框中的【预览】按钮，观察混合后的结果；单击模型对话框中的【确定】按钮，完成混合特征的建立。 图6-56Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例1使用平行混合特征绘制如图6-57所示的零件模型。图6-57 使用平行混合特征绘制零件模型 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 创建新零件文件 采用平行混合方式 绘制第1个截面图6-58 绘制第2个截面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 绘制第3个截面 输入两截面间的距离Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 修改属性为光滑Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例实例2本节练习使用平行混合特征处理截面边数不同的混合特征，建立如图6-64所示的零件模型。 建立新文件 绘制第1个截面 绘制第2个截面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 分割第2个截面 绘制第3个截面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 在截面中添加点线段Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 修改起始点Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.5.2 旋转混合旋转混合旋转混合特征的特点：参与旋转混合的截面间彼此成一定角度。在绘制旋转混合截面时，每一截面必须在草绘模式下建立1个相对坐标系，并标注该坐标系与其基准面间的位置尺寸；将各截面的坐标系统一在同一平面上，然后将坐标系的Y轴作为旋转轴，定义截面绕Y轴的转角即可建立旋转混合特征。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例实例使用旋转混合特征，建立如图6-73所示的零件模型。图6-73 使用旋转混合特征建立的零件模型Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立新文件 选择旋转混合方式 绘制第1个截面 绘制第2个截面图6-74 绘制第1个截面图6-75 绘制第2个截面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 绘制第3个截面并完成混合 图6-76 绘制第3个截面图6-77 完成旋转混合特征的建立Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.5.3 一般混合 一般混合是三种混合特征中使用最灵活、功能最强的混合特征。参与混合的截面可沿相对坐标系的X、Y、Z轴旋转或者平移，其绘制的基本操作步骤同旋转混合的操作步骤。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著建立一般混合特征的操作步骤如下：建立一般混合特征的操作步骤如下： 单击菜单【插入】【混合】【伸出项】选项；若绘制厚度均匀的实体，则选择【薄板伸出项】选项。 在混合选项菜单中，选择【一般】选项，并根据情况选择截面的绘制形式及方法。 确定截面混合的方式是直的还是光滑的。 选择草绘面与参照面，在草绘环境中使用【创建参照坐标系】按钮 ，建立一个相对坐标系并标注此坐标系的位置尺寸。 绘制混合特征的第1个截面并标注尺寸。 单击草绘命令工具栏中的按钮 ，按系统提示依次输入第2个截面沿相对坐标系X、Y、Z三方向旋转的角度。 同绘制第1个截面的操作，绘制第2个截面。 若绘制第3个截面，操作同步骤，否则按系统提示，单击【否】按钮结束截面绘制。 重复直到完成截面的绘制。 完成混合截面的绘制后，依次输入截面相对坐标系间的距离。 单击模型对话框中的【预览】按钮，观察生成的模型；或单击模型对话框中的【确定】按钮，完成混合特征的建立。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例本例制作如图6-78所示的零件模型 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立新文件 选择一般混合方式 绘制第1个截面图6-79 绘制第1个截面 绘制第2个截面 图6-80 系统提示输入旋转角度Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著图6-81 绘制第2个截面 绘制第3个截面并完成混合图6-83 第3个截面Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.6 筋特征筋特征筋特征是在两个或两个以上的相邻平面间添加加强筋，该特征是一种特殊的增料特征。根据相邻平面的类型不同，生成的筋分为：直筋和旋转筋两种形式。相邻的两个面均为平面时，生成的筋称为直筋，即筋的表面是1个平面；相邻的两个面中有1个为弧面或圆柱面时，草绘筋的平面必须通过圆柱面或弧面的中心轴，生成的筋为旋转筋，其表面为圆锥曲面。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著单击菜单【插入】【筋】选项或单击按钮 ，打开如图6-86所示的筋特征操控板，各功能选项的意义说明如下。 定义：建立或修改筋特征的草绘截面（对已有的筋特征进行修改时，该按钮显示为【编辑】）。 反向：控制筋特征的生成方向是向外还是向内，如图6-87所示。 Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 图6-87 筋特征生成方向Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著实例使用筋特征建立如图6-89所示模型中的直筋和旋转筋。 打开练习文件 图6-89Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立直筋Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著 建立旋转筋Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.7 综合练习综合练习本节综合利用前面所学的拉伸特征、旋转特征、扫描特征、筋特征，建立如图6-96所示的模型。Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著6.8 课后练习1思考题（1）草绘平面与参照平面在设计过程中扮演着什么角色？（2）想一想拉伸特征的概念与操作步骤。（3）在书中经常提到“增料”与“减料”两个词，你是如何理解这两个词的？（4）想一想旋转特征的概念与操作步骤，它与拉伸特征有何不同？（5）想一想扫描特征的概念与操作步骤。（6）在扫描特征中如何理解“自由端点”、“合并终点”、“增加内部因素”、“无内部因素”的含义？（7）想一想混合特征的概念，它包括哪三种混合特征？试比较这三种混合特征的异同？（8）在混合特征建立过程中如何切换到不同的特征截面？如何保证各特征截面的“边数”相同？（9）想一想为什么在建立旋转混合特征与一般混合特征时都要建立相对坐标系？（10）想一想筋特征的概念与操作步骤？如何变更筋特征的生成方向？ Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著Pro/ENGINEER Wildfire3.0基础设计周四新 和青芳编著