第3章　零件设计

3.1　SolidWorks零件设计的一般方法

用SolidWorks系统创建零件模型的方法十分灵活，主要有以下几种。

1. “积木”式的方法

这是大部分机械零件的实体三维模型的创建方法。这种方法是先创建一个反映零件主要形状的基础特征，然后在这个基础特征上创建其他的一些特征，如拉伸、旋转、倒角和圆角特征等。

2. 由曲面生成零件的实体三维模型的方法

这种方法是先创建零件的曲面特征，然后把曲面转换成实体模型。

3. 从装配体中生成零件的实体三维模型的方法

这种方法是先创建装配体，然后在装配体中创建零件。

本章将主要介绍用第一种方法创建零件模型的一般过程，其他的方法将在后面章节中陆续介绍。

下面以一个简单实体三维模型为例，说明用SolidWorks 2019创建零件三维模型的一般过程，同时介绍拉伸特征的基本概念及其创建方法。三维模型如图3.1.1所示。

3.1.1　零件文件的新建步骤

操作步骤如下：

选择下拉菜单命令（或在“标准（S）”工具栏中单击按钮），此时系统弹出“新建SolidWorks文件”对话框。

选择文件类型。在对话框中选择文件类型为“零件”，然后单击按钮。

3.1.2　创建一个拉伸特征作为零件的基础特征

基础特征是一个零件的主要结构特征，创建什么样的特征作为零件的基础特征比较重要，一般由设计者根据产品的设计意图和零件的特点灵活掌握。本例中的三维模型的基础特征是一个图3.1.2所示的拉伸特征。拉伸特征是最基本且最常用的零件造型特征，它是通过将横断面草图沿着垂直方向拉伸而形成的。

1. 选取拉伸特征命令

选取特征命令一般有如下两种方法。

方法一：从下拉菜单中获取特征命令。如图3.1.3所示，选择下拉菜单命令。

方法二：从工具栏中获取特征命令。本例可以直接单击“特征（F）”工具栏中的命令按钮。

2. 定义拉伸特征的横断面草图

定义拉伸特征横断面草图的方法有两种：一是选择已有草图作为横断面草图；二是创建新草图作为横断面草图。本例中，以第二种方法介绍定义拉伸特征的横断面草图，具体定义过程如下。

定义草图基准面。

对草图基准面的概念和有关选项介绍如下：

草图基准面是特征横断面或轨迹的绘制平面。

选择的草图基准面可以是前视基准面、上视基准面和右视基准面中的一个，也可以是模型的某个表面或新创建的基准面。

完成上步操作后，系统弹出图3.1.5所示的“拉伸”对话框（一），在系统的提示下，选取上视基准面作为草图基准面，进入草绘环境。

绘制横断面草图。基础拉伸特征的横断面草绘图形如图3.1.6所示。绘制特征横断面草图的一般步骤如下。

（1）设置草图环境，调整草绘区。

操作提示与注意事项：

◆ 进入草绘环境后，系统不会自动调整草图视图方位，此时应单击“标准视图（E）”工具栏中的“正视于”按钮，调整到正视于草图的方位（即使草图基准面与屏幕平行）。

◆ 除可以移动和缩放草绘区外，如果用户想在三维空间绘制草图或希望看到模型横断面草图在三维空间的方位，可以旋转草图区，方法是按住鼠标的中键并移动鼠标，此时可看到图形跟着鼠标旋转。

（2）创建横断面草图。

① 绘制横断面草图的大体轮廓。

操作提示与注意事项：

绘制草图时，开始没有必要很精确地绘制横断面草图的几何形状、位置和尺寸，只要大概的形状与图3.1.7相似就可以。

绘制直线时，可直接建立水平约束和垂直约束，详细操作可参见第2章中草绘的相关内容。

② 建立几何约束。建立图3.1.8所示的相切、水平、竖直、对称和同心约束。

③ 建立尺寸约束。单击“草图”工具栏中的按钮，标注图3.1.9所示的尺寸，建立尺寸约束。

④ 修改尺寸。将尺寸修改为设计要求的尺寸，如图3.1.10所示。其操作提示与注意事项如下：

尺寸的修改应安排在建立完约束以后进行。

注意修改尺寸的顺序，先修改对横断面外观影响不大的尺寸。

完成草图绘制后，选择下拉菜单命令，退出草绘环境。

绘制实体拉伸特征的横断面时，应该注意如下要求：

◆ 横断面的图形通常应闭合，可以包含一个或多个封闭环，生成特征后，外环以实体填充，内环则为孔。

◆ 拉伸特征的横断面可以是开放的，此时系统自动按照薄壁特征来创建。

◆ 横断面通常应避免出现图3.1.12所示的缺口、有线头、环与环相切和环与环相连等情况，此时可能得到非预期的结果。

3. 定义拉伸类型

退出草绘环境后，系统弹出图3.1.13所示的“凸台—拉伸”对话框（二），在对话框中不进行选项操作，创建系统默认的实体类型。

◆ 在“拉伸”对话框的区域中单击“拔模开/关”按钮，可以在创建拉伸特征的同时对实体进行拔模操作，拔模方向分为内外两种，由是否选中选项决定，图3.1.16所示即为拉伸时的拔模操作。

4. 定义拉伸深度属性

定义拉伸深度方向。采用系统默认的深度方向。

定义拉伸深度类型。

在“凸台-拉伸”对话框（三）的区域下拉列表中选择选项，在区域下拉列表中选择选项，如图3.1.18所示。

对图3.1.18所示“凸台-拉伸”对话框（三）各选项的说明如下。

◆ 如图3.1.18所示，“凸台-拉伸”对话框的区域下拉列表中表示的是拉伸深度的起始元素，各元素说明如下。

• 选项：表示特征从草图基准面开始拉伸。

• 选项：若选取此选项，需选择一个面作为拉伸起始面。

• 选项：若选取此选项，需选择一个顶点，顶点所在的面即为拉伸起始面（此面与草图基准面平行）。

• 选项：若选取此选项，需输入一个数值，此数值代表的含义是拉伸起始面与草绘基准面的距离。必须注意的是当拉伸为反向时，可以单击下拉列表中的按钮，但不能在文本框中输入负值。

◆ 如图3.1.18所示，打开“凸台-拉伸”对话框（三）中区域的下拉列表，特征的各拉伸深度类型选项说明如下。

• 选项：可以创建确定深度尺寸类型的特征，此时特征将从草图平面开始，按照所输入的数值（即拉伸深度值）向特征创建的方向一侧进行拉伸。

• 选项：特征在拉伸方向上延伸，直至与指定顶点所在的面相交（此面必须与草图基准面平行）。

• 选项：特征在拉伸方向上延伸，直到与指定的平面相交。

• 选项：若选择此选项，需先选择一个面，并输入指定的距离，特征将从拉伸起始面开始到所选面指定距离处终止。

• 选项：特征将从拉伸起始面沿拉伸方向延伸，直到与指定的实体相交。

• 选项：可以创建对称类型的特征，此时特征将在拉伸起始面的两侧进行拉伸，输入的深度值被拉伸起始面平均分割，起始面两边的深度值相等。

◆ 选择拉伸类型时，要考虑下列规则：

• 如果特征要终止于其到达的第一个曲面，需选择选项。

• 如果特征要终止于其到达的最后曲面，需选择选项。

• 使用选项时，可以选择一个基准平面作为终止面。

• 穿过特征可设置有关深度参数，修改偏离终止平面（或曲面）的特征深度。

• 图3.1.19显示了凸台特征的拉伸深度选项。

定义拉伸深度值。在“凸台-拉伸”对话框区域的文本框中输入数值10.0，并按Enter键，完成拉伸深度值的定义。

5. 完成凸台特征的定义

特征的所有要素被定义完毕后，单击对话框中的 按钮，预览所创建的特征，以检查各要素的定义是否正确。

预览完成后，单击“凸台-拉伸”对话框中的按钮，完成特征的创建。

3.1.3　创建其他特征

1. 创建第二个凸台拉伸特征

在创建零件的基本特征后，可以增加其他特征。现在要创建图3.1.20所示的凸台拉伸特征，操作步骤如下：

选择命令。选择下拉菜单命令（或单击“特征（F）”工具栏中的命令按钮），系统弹出图3.1.21所示的“拉伸”对话框（一）。

创建横断面草图。

（1）选取草图基准面。选取图3.1.22所示的模型表面作为草绘基准面，进入草绘环境。

（2）绘制特征的横断面草图。绘制图3.1.23所示的横断面草图，完成草图绘制后，选择下拉菜单命令，退出草绘环境。

定义拉伸深度属性。选择默认的拉伸方向，在区域的下拉列表中选择选项，在区域的文本框中输入深度值40.0。

单击“凸台-拉伸”对话框中的按钮，完成特征的创建。

2. 创建第三个凸台拉伸特征

现在要创建图3.1.24所示的凸台拉伸特征，具体操作步骤如下：

选择命令。选择下拉菜单命令（或单击“特征（F）”工具栏中的命令按钮），系统弹出“拉伸”对话框。

创建特征的横断面草图。

（1）选取草图基准面。选取前视基准面作为草图基准面。

（2）绘制横断面草图。在草绘环境中创建图3.1.25所示的横断面草图，完成草图绘制后，选择下拉菜单命令，退出草绘环境。

定义拉伸深度属性。选择默认的拉伸方向，在区域的下拉列表中选择选项，在区域的文本框中输入深度值25.0。

单击“凸台-拉伸”对话框中的按钮，完成特征的创建。

3. 创建第一个切除拉伸特征

切除拉伸特征的创建方法与凸台拉伸特征基本一致，只不过凸台拉伸是增加实体，而切除拉伸则是减去实体。

现在要创建图3.1.26所示的切除拉伸特征，具体操作步骤如下：

选择命令。选择下拉菜单命令（或单击“特征（F）”工具栏中的命令按钮），系统弹出“拉伸”对话框。

创建特征的横断面草图。

（1）选取草图基准面。选取图3.1.27所示的模型表面1作为草图基准面。

（2）绘制横断面草图。在草绘环境中创建图3.1.28所示的横断面草图，完成草图绘制后，选择下拉菜单命令，退出草绘环境，此时系统弹出图3.1.29所示的“切除-拉伸”对话框。

定义拉伸深度。

（1）选取深度方向。采用系统默认的深度方向。

（2）选取深度类型。在“切除-拉伸”对话框区域的下拉列表中选择选项。

单击“切除-拉伸”对话框中的按钮，完成特征的创建。

4. 创建第二个切除拉伸特征

现在要创建图3.1.30所示的切除拉伸特征，具体操作步骤如下：

选择命令。选择下拉菜单命令（或单击“特征（F）”工具栏中的命令按钮），系统弹出“拉伸”对话框。

创建特征的横断面草图。

（1）选取草图基准面。选取图3.1.31所示的模型表面1作为草图基准面。

（2）绘制横断面草图。在草绘环境中创建图3.1.32所示的横断面草图，完成草图绘制后，选择下拉菜单命令，退出草绘环境，此时系统弹出“切除-拉伸”对话框。

定义拉伸深度。采用系统默认的深度方向，在区域的下拉列表中选择选项。

单击“切除-拉伸”对话框中的按钮，完成特征的创建。

保存模型文件。选择下拉菜单命令，文件名称为link_base。