03零件造型和特征相关技术

1、第 3 章 零件造型和特征相关技术特征(Feature )是构造模型的基本单元，模型是特征的集合。特征造型的终极目标是表达完整的设计信息和工艺信息，建立和修改模型要求简便，也便于别人理解，使之成为产品设计与分析、工艺、加工的联系，为 CAD/CAPP/CAM 集成系统创造条件。这时，设计操作的对象不再是原始的线条和体素而是产品的功能要素，如孔、螺纹孔、轴、槽等，将功能要素抽象出来就形成了实体造型的特征。所以，特征从设计需求来说，不仅是几何，也是工艺。在 Inventor 中，有下列的特征分类：基础特征、零件特征、放置特征、定位特征和草图特征等。创建零件时，生成的第一个特征称为基础特征。然后在它

2、的基础上，通过并、交、差的运算，顺序生成其他特征，逐步生成复杂的零件。这里有两点是很重要的，一是基础特征不能删除；二是在基础特征上增加其他特征的顺序有讲究，将影响零件造型的可行性和效率。有些特征依赖于现有特征的几何要素，称之为基于特征的特征。它们将随着所依附的特征而变化，且所依附的特征删除后这种特征也随之删除，例如依赖于面、边、工作轴、工作面定义的草图特征；依赖于面、边建立的工作平面；依赖于边的倒角、圆角；依赖于平面、工作点定位的孔等。掌握特征的使用，关键是两点：几何定义和可控参数。在本章将介绍零件环境、定位特征、草图特征、放置特征、衍生和众多的应用实例等。1. 零件环境创建或编辑零件，都会激

3、活零件造型环境。其中包括：特征面板；零件标准工具条 (即零件环境下的Inventor标准工具条)和浏览器。参见图3-1，其中特征面板显示关闭了相关提示文字。零件标准工具条特征面板浏览器图 3-1 零件造型环境之一如果“将图标与文本一同显示”，就是说要显示出提示文字来。这样工具面板将变得比较长，参见图3-2；其中的细节将在后面陆续介绍。1图 3-2 零件工具面板展开在零件造型环境中，使用浏览器可以编辑草图或特征、显示或隐藏特征、创建设计注释、使特征自适应以及特性。2. 定位特征位定位特征是用来创建与坐标系相关的特征：工作面、工作轴和工作点；它们分别对应于经典几何学概念中的坐标平面、坐标轴和坐标原

4、点。Inventor 中自己带有这样的结构，在零件、装配、钣金环境中，都有默认存在包括三个工作面、三个工作轴、一个工作点组成的“原始坐标系”。原始坐标系是“固定的”，相当于 AutoCAD中的 WCS。在默认状态下，它们不显示。要设置它们显示：在浏览器中选定要显示的元素，在右键菜单中“可见(V)”。参见图 3-3。2.1 工作面图 3-3 显示控制2.1-1 几何定义：自定义的、可参数化的坐标平面。工作面本身是这个自定义坐标系的 XY 轴所确定的面。工作面可以显示或隐藏，正面显示颜色是淡黄色半透明、是淡绿色半透明；也可以修改它的名称。工作面没有边界，无限大。2.1-2 工作面的作用：2创建依附

5、于这个面的新草图、工作轴或者工作点作为特征的终止面作为装配的参考面作为装配状态下剖切观察的剖面工作面也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。2.1-3 创建工作面的方法：工作面是一个几何平面，实质就是用户坐标系的 XY 面。数学上三点确定一个平面，虽然创建它有十分丰富的方法，但将遵循这个规律。具体操作中，一个工作面至少需要两个已知条件才能正确构建，下面将详细介绍。基于“原始坐标系”的工作面选定浏览器中“原始坐标系”下的坐标面，说明这是新工作面的参照面；选定浏览器中“原始坐标系”下的坐标轴，说明这是新工作面的通过的轴。输入与参照面的夹角（如果选定了不可能有夹角的轴，将不出现这个输入框，

6、工作面构建过程处于等待状态）。例如：作与原始坐标系的 XY 面，以 Y 为轴，夹角 32的工作面。图 3-4 基于原始坐标系的工作面在零件特征工具面板中点击“工作平面”，之后在浏览器中先后选定 XY 面和 Y 轴，Inventor 将弹出图 3-4 的编辑框，在其中输入角度值 32，按编辑框右边的绿对号，完成。基于已有的工作面或者坐标面的平行工作面选定已有工作面或原始坐标系的面，说明这是新工作面的平行参照面；向期望的方向拖动，再输入两面的间距。例如：作与原始坐标系XY 面的平行工作面，间距20mm。在零件特征工具面板中点击“工作平面”，之后在浏览器中先选定 XY 面，再在图形区拖动光标向希望的

7、方向移动，之后将弹出图 3-5 的编辑框，在其中输入距离值 20，图 3-5 平行于 XY 面的工作面按编辑框右边的绿色符号，完成。距离的正方向是所参照面的 Z 方向。原始特征平面基于已有特征的平面的平行工作面选定已有特征上的平面，说明这是新工作面的参照面；向期望的方向拖动，再输入两面的间距。例如：作与所指特征面的平行，间距为 5mm 的新工作面。打开 3-001.IPT”；在零件特征工具面板中点击 “工作平面”，之后选定这个面，再拖动光标向希望 的方向移动，将弹出图 3-6 的编辑框，在其中输入距离值 5，按编辑框右边的绿色符号，完成。图 3-6 平行于特征面的工作面原始特征平面基于已有特征

8、平面并成一定夹角的工作面选定特征面的某了棱边，说明这是新工作面与现有结构的交线；选定已有特征上的平面，说明这是新工作面的参照面；之后输入与参照面的夹角。例如：作与所指特征面夹 10角，交线为所指棱原始特征棱边图 3-7 与特征面夹角的工作面3边的的新工作面。先打开 3-001.IPT 在零件特征工具面板中点击“工作平面”，之后先选定特征的棱边(Inventor将感应并醒目显示棱边线)，再选定特征上的平面，将弹出图 3-7 的编辑框，在其中输入夹角值 10，按编辑框右边的绿色符号，完成。正角度离开实体，负角度深入实体。基于已有特征的圆柱面并相切的工作面选定已有特征上的圆柱面，作为与新工作面相切的

9、参照面，相切的位置接近所指处。例如：作与所指圆柱特征面相切，平行于原始坐标系的 XY 面的新工作面。先打开 3-002.IPT。在零件特征工具面板中点击“工作平面”，之后先选定指定的特征圆柱面，再在浏览器中选定 XY 面，完成。参见图 3-8。与圆柱面相切的面相切的圆柱面XY 面图 3-8 与圆柱特征面相切的工作面在圆锥面上作相切的工作面，需要先确定工作面与圆锥面的交线。例如打开 3-003.IPT，使圆锥轴的草图可见，之后作工作面，先选定草图线、再选定锥面，参见图 3-9。草图线圆锥面样条线指定点图 3-10 线和点的工作面图 3-9 锥面的切平面基于已有点和线选定已有线(构造线、特征上的边

10、或草图线)，说明工作面的 Z 轴方向（垂直于线的法面），之后选定线上的某端点或控制点，说明工作面的通过点。例如：先打开 3-004.IPT，其中有一根样条线做的草图。做新的工作面，要经过样条线上指定的控制点，且工作面垂直于曲线在这一点上的切线而成为“法向平面”。在零件特征工具面板中点击“工作平面”，之后先选定样条线，再指定要求的控制点，完成。参见图 3-10，对于 3-005.IPT 中的空间三维样条线，也能够同样创建它的法向面。棱边 1基于已有直线边选定已有特征平面上的两个同面棱边、或者同面工作轴，说明工作面通过这两个边。如果所指的第二个边与第一个边不能共面， Inventor 就不会有“选

11、定棱边”的反馈显示。例如：做图 3-11 中两个指定边的新工作面。打开 3-006.IPT，图 3-11 两线的工作面4棱边 1在零件特征工具面板中点击“工作平面”，选定两条棱边线，完成。基于三个点经过点选定已有特征棱边交接处的三点，说明工作面通过这三点。注意，棱边上的中间点也能被感应并拾取。另外，三维草图中“固定工作点”也同样可用。平行面基于已有点和面选定已有点，说明工作面通过这个点，之后选定已有面（特征面、工作面），说明工作面与之平行。例如：做图 3-12 中平行于指定面，并经过指定点的新工作面。图 3-12 点、面的工作面打开 3-006.IPT，在零件特征工具面板中点击“工作平面”，先

12、选指定的特征平面，再指定要求的顶点，完成。基于平行两面的对称面这不是经典几何学原理所列规则，而是 Inventor自己发展的规则，所以还不能直接借助几何学的概念类理解。例如 3-007.IPT。参见图 3-13。创建工作面，选定一个平面，再选定一个与之平行的面（否则不会感应选定），将创建介于两个平行平面之间的工作面；并与两个面的距离成动态关联。图 3-13 平行两面的对称面2.1-4工作面与所依附的对象的关系：总之，这许多创建工作面的方法，绝大部分都是在几何学上“确定一个面”的概念的延续和使用，所以实际上可能的创建方法还会有许多。在 Inventor 中，工作面与它创建时所依附的几何对象，是相

13、互关联的。当依附对象发生参数改变后，工作面也会相应改变；而且对于偏移型工作面，间距也是参数化的；有夹角的夹角也是参数化的等等。2.1-5 调整工作面的性质：选定某工作面，在右键菜单中可见到“可见”、“反向”、“自适应”、“固定”和“显示输入”等这样一些可操作的项目(参见图 3-12)。前两个很容易理解。如果对这个工作面设置过“自适应”或者“固定”有效的操作，以后将不再可能有“可参数驱动”状态，而只能在“自适应”或者“固定”之间切换。如果想让这个工作面回到“可参数驱动”状态，只好选定这个工作面，在右键菜单中选定“重定义特征”重新创建了。默认的性质是“可参数驱动”。而“显示输入”则是醒目显示这个工

14、作面创建时所依据的几何结构，将使用特殊的土黄色。上述规则对于后边简要点”也是同样的。的“工作轴”和“工作在“原始坐标系”中选定某工作面，右键菜单中会看到“自动调整尺寸(A)”的开关，默认是有效。这是一图 3-12 工作面的可操作项目5个显示模式控制开关，如果有效，将自动根据目前的模型，比模型大一圈地显示“原始坐标系”中的坐标面。2.2 工作轴2.2-1 几何定义：工作轴是一个几何直线，必须依附于一个几何实体（例如：工作面、平面表面、圆柱表面、圆环表面、点、草图线等），常用作设计基准轴。工作轴没有端点，无限长。工作轴定义了方向，并满足一些特征造型或者装配的操作需要。与工作面相同，具有关联的性能。

15、工作轴也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。2.2-2 工作轴的作用：创建工作平面和工作点。投影到二维草图以创建截面轮廓几何图元或参考的曲线。为旋转特征提供旋转直线。为装配约束提供参考。 为工程图尺寸提供参考。为三维草图提供参考。 为环形阵列提供参考。创建对称的对称轴。2.2-3 工作轴创建方法：基于圆柱、圆环特征选定圆柱、圆锥或者圆环形状的特征。打开 3-008.IPT，创建弯曲处的工作轴。在零件特征工具面板中点击“工作轴”，选定弯曲处圆环状特征面，完成。参见图 3-13。它是环的中心线。圆环状面正交面工作轴经过点图 3-14 点-面工作轴实例图 3-13 环的工作轴实例基于点和

16、正交面选定点（草图中的点、工作点、实体上的棱边交点等），说明轴的通过点；再选定一个平面，说明轴所垂直的正交面。打开 3-006.IPT，使“草图点”可见，在零件特征工具面板中点击“工作轴”，选定草图点，再选定面，完成。参见图 3-14。它是过点的面的法线。基于两平面的交线感应选定两个不平行的平面，说明轴是两面交线。用这方法可以方便的求两平面的交线。基于两个点感应选定两个点（草图中的点、工作点、实体上的棱边交点等），说明轴经过这两个点。另6 工作轴外，三维草图中的“固定工作点”也同样可用。基于草图线感应选定可见的一根草图直线，说明轴经过这条线。2.3 工作点2.3-1 几何定义：工作点是一个几何

17、点，没有大小，只有三维位置。满足一些特征造型或者装配的操作需要。与工作面相同，具有关联的性能。工作点也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。2.3-2 工作点的作用：创建工作平面和工作轴。投影到二维草图以创建参考点。为装配约束提供参考。为工程图尺寸提供参考。为三维草图提供参考。定义坐标系。2.3-3 工作点创建方法：直接使用现有点在零件特征工具面板中点击“工作点”，指点一个 Inventor 可感应的点，将创建工作点。面与线的交点指点一线一面，Inventor 将线自动延长到面（如果可能）并创建线面交点。参见图 3-15，在 3-006.IPT 中，选定实体棱边，在选定实体上的平面，

18、Inventor 将创建线、面相交处的工作点。用这方法可以方便的求面与线的交点。实体棱边两线的交点指点共面的两线，Inventor 将自动将线相交（如果可能），并创建线线交点。延伸面上的工作点实体面三面交点图 3-15 线-面工作点指点三个面，Inventor 将自动将面相交（如果可能），并创建面面交点。用这方法可以方便的求三个面的交点。草图线的端点指可见草图线的端点，创建工作点。3. 基于草图的特征所谓“基于草图”，是说这样的特征必须先创建草图，之后启用相关的特征创建功能，依照草图，形成实体结构。如果有多个封闭草图，在创建特征时需要逐个指定这些草图。零件的第一个特征，即基础特征总是草图特征。

19、3.1 拉伸73.1-1 几何定义：将一个草图中的一个或多个轮廓，沿着草图所在面的法向（正向、反向、双向）生长出特征实体，沿生长方向，可控制收缩角。可以创建曲面结果。3.1-2 “形状”选中的可控参数：参见图 3-16与现有实体的关系终止方式轮廓草图拉伸方向曲面结果类型图 3-16 拉伸参数设置-形状轮廓草图草图：对于“实体”输出结果，必须是封闭的草图；对于“曲面”输出结果，可以是开放草图。拉伸方向（正向、反向、双称）方向的正反，以草图所在面的正向为准；调整方向，Inventor 将动态显示结果。与现有实体的关系（并、差、交）这是三种运算的结果，参见图 3-17。现有实体新特征草图图 3-17

20、 不同的运算结果左为原始草图和原有实体；再后，由左至右依次为：并运算（添加）、差运算（切除）、交运算（共有的部分）的结果。在图 3-16 界面中对应的是自上而下的图标按钮。结果类型（特征实体、曲面）对于封闭的草图，可以创建实体或者曲面结果；对于不封闭的草图，只能创建曲面结果。如果选定曲面结果，默认的显示方式为半透明。终止方式图 3-18 终止8 方式参见图 3-18，点击终止方式框右边的黑“”，可展开全部可能。其中有“距离”、“到表面或平面”、“到”、“从表面到表面”和“贯通”几种可能，详细规则如下：距离：默认方式，拉伸的总距离。到表面或平面：在选定的拉伸方向上，将使用可能完整地将轮廓投影到达

21、的、并首先到达的现有的实体表面或平面，作为拉伸的终止条件。对基础特征，由于尚无已存在的面而不出现这种可能。操作中，仅需要确认方向，Inventor 将自己探索可能的终止条件。如果草图的投影不能、或者不完全能落在现有的表面上，会弹出图 3-19 的提示。图 3-19 问题的提示如果用户选择“接受”，Inventor 就创建“空的”实体；以后若进一步整理草图，使得结果满足了“完全落在现有表面上”的条件，Inventor 将自动重建特征实体。打开 3-009.IPT，可见圆形草图，用“到表面或平面”方式拉伸，结果没有实体产生。编辑草图 3，将尺寸 3 改为 5，会自动出现结果实体部分。到：在选定的拉

22、伸方向上，穿过指定的面与草图之间的所有特征，将草图投影到指定的面上，创建特征实体。参见图 3-18 所示，“终止方式”栏目中，左边的按钮是“选定到达面，并且完整投影”。默认条件下，草图轮廓必须能够完整投影到选定面上，才可创建特征实体。在选定了到达面之后，Inventor会自动显示出右边的复选框，打开这个开关，允许延伸投影。如果草图不能完全投影到指定的面上，处理规则同上。从表面到表面：重新确定拉伸特征开始和终止面。这种条件下，特征实体就不一定从草图所在面开始。也有“到”方式中的完整投影和延伸投影两种可能。对基础特征，由于尚无已存在的面而不出现。例如打开 3-010.IPT，拉伸现有草图，参见图

23、3-20。两个表面分别指定梯形结构的上下面。结果将重新确定拉伸特征开始和终止面在这个结构上切削出草图的轮廓，而不是在草图所依附的面上，参见图 3-21。表面 1延伸投影开关表面 2图 3-21 结果图 3-20 从表面到表面参数设置实例贯通：从草图所在面，沿指定方向，穿过所有已存在的结构，一直到达最后的面，是很常用的功能。93.1-3 “”选中的可控参数：（参见图 3-22）类推iMate图 3-22 拉伸参数设置-替换方式“替换方式”与通常概念中的“替换”并没关系。这是在控制“拉伸方向”的参数，只有当终止方式为“到”或者“从表面到表面”，这种拉伸方向需要进一步确认的状态下有效。最短方式在“到

24、”终止方式下，可能的结果会不确定。当“最短方式”有效时，将拉伸到最先碰见的面上，如图 3-23左边。参考 3-011.IPT 中的“椭圆柱”特征相关参数。图 3-23 最短方式的效果拉伸斜角在拉伸方向上，截面轮廓的变化是：正角度扩张、负角度收缩。用以形成锥体。角度为零是柱。类推 iMate如果“类推 iMate”开关打开，Inventor 会自动创建 iMate 到完整圆形棱边上。为将来进入装配做出准备。iMate 定义称为 iMate 的约束对，它告诉零件详见后。3.1-4 拉伸特征中的“匹配形状”：在到装配中如何自动连接。这是一种基于草图创建特征过程中、为开放的草图自动匹配目标生成封闭草图

25、的处理模式： 在现有特征结构基础上，开口的截面轮廓草图，用怎样的可能创建特征结构。当选择开放的截面轮廓时，如果此选项可用，则说明现在的草图和特征结构适用于具有“匹配形状”的条件。以3-012.IPT 为基础说明。不匹配：参见图 3-24。关闭“匹配形状”功能，草图中不封闭的曲线将在自身所在平面上寻找最外部的边界，然后延长或者修剪自身、与边界相交而形成封闭轮廓供特征使用。不封闭的拉伸曲线图 3-24 “不匹配”的例子如果选定的草图不可能延长至边界而形成封闭结果，将弹出图 3-25 的提示。10图 3-25 草图不能延长并封闭匹配：如果打开“匹配形状”功能，将先估算出零件模型的最大包容矩形，作为草

26、图延长或者修剪的边界，而不仅仅限于当前草图所依附的面内。参见图 3-26。图 3-26 “匹配”的例子因此，可能的结果轮廓，就不仅仅受草图本身的制约，而且还与这个特征的现有结构相关。这可能形成三种不同结果：都是匹配有效的设置，但拉伸高度不同。2mm 高，没超过圆角（参见 3-013.IPT）；6mm 高，没超过矮墙（参见 3-014.IPT）；12mm 高，超过矮墙而低于高墙（参见 3-015.IPT）。可以这样理解结果模型的可能性：假定不封闭轮廓与 Inventor 自己内定的封闭方式组成了一个虚拟的“围堰”，原有的模型结构是真实围堰；准备创建出特征结构的材料是“水”。于是，可能形成的结果就

27、按照中“灌水”的机制完成。图 3-27 或者 3-016.IPT 就是测试验证上述推测的。从模型中可见，“红水”通过了弯弯曲曲的“管子”，填充了虚、实围堰所限定的空间；只要水面高于管口，这种现象就会出现。图 3-27评论：上边对这个开关的作用解释了。关键是：这个功能会怎样在设计支持中被使用呢？尤其是，在机械设计的领域中，会样的表达需求，不能确定封闭的草图轮廓而一定要使用这种不封闭的草图呢？依的经验，设计者一定能唯一确定地创建一个封闭的、每个细节都在自己掌控之中的草图轮廓，而不会需要这个机制。下面是几条总结性的描述：因为延长或修剪原来的草图的时候，没有提供用户确实介入的可能，这就使最后的结果轮廓

28、处于基本上不可控的状态。从现在的结果看，延长的部分都是直线片段而没有可选择类型；打开开关后，特征本身的数据将直接导致结果在零件形状控制中的不同作用，而其规则与几何学和工程上的都不相同；但是很符合的。对于旋转特征，也同样有此功能，具体特性相同。在这种对于不封闭草图的操作中，拉伸特征界面中的默认拉伸方向，多数条件下是反的，而且默认的方式是“到面”，这需要注意。11(5) 对于回转特征，使用不封闭草图时，最好在这个草图中同时做出回转轴线来，通常回转特征创建中可以作为回转轴被选定的工作轴，在这种条件下可能不可用。3.1-5 应用提示：用拉伸特征来创建轴类零件，是错误的（除非是无台阶的光轴），因为不符合

29、设计思维表达的要求，未来设计调整将十分别扭。但是还是有许多人在这样用，因为他们不是在进行设计构思的表达，仅仅是建模。对于许多铸、锻零件造型，需要拔模斜度结构。向拉伸并加上拉伸斜角，表达铸、锻造零件的平面分型和可以基于装配关系实现关联设计的表达。3.2 旋转3.2-1 几何定义：将同一个草图中的一个或多个轮廓，以选定的直线做轴线，回转而成特征实体。可创建曲面结果。3.2-2 可控参数：（参见图 3-28）截面轮廓草图对于“实体”结果，必须是封闭的草图；对于“曲面”结果，可以是开放的草图。草图中应当包含旋转轴线，也可以借用原始坐标系的轴充当旋转轴。旋转轴图 3-28 旋转特征参数可以是轮廓中的直线

30、，也可以使轮廓外的直线。如果用中心线形绘制未来的轴线，而草图又有惟一的封闭轮廓，Inventor 将能够自动识别轴线。终止方式全部，将截面轮廓旋转 360 度，即旋转角度，使截面轮廓旋转指定的角度。 到面，与拉伸类似。到表面或平面，与拉伸类似。从表面到表面，与拉伸类似。3.2-3 应用提示：回转体是极为常见的零件形状。对于回转体草图，常常希望直接标注直径驱动尺寸，如果标注时有中心线形的轴线参与，将自动标注直径；否则可以在标尺寸时，先选中心线、后选轮廓线，然后在右键菜单中选择“线性直径”（参见图 3-29）。值得讨论的是如果轴中心有孔，这孔的。表面究竟怎样做？如果在轴外圆的回转特征中也包括了它们

31、，将来的结构特征分析，将不会明确地得到“孔加工”的工艺数据结构。所以，还是按制造的实际情况，旋转创建轴的外观，用专门的打孔特征处理轴中心的孔。对于特种孔，例如：工具锥孔，也同图 3-29 草图直径标注样是单独做出这个孔的特征，而不是草图形成所有的轴上的回转结构。这也是“你怎么制造、我怎么建模”的原则体现。12这样做的唯一目的，是准备给设计数据的继续使用（例如 PDM/CAPP）准备充要条件，如果做了大量的、数据结构错误的设计，在将来 CAD 或相关系统完善、升级的过程中，将追悔莫及。不封闭的草图在回转特征下只能创建曲面，封闭的草图也可以创建为曲面；可以实现基于装配关系的关联设计表达。3.3 打

32、孔孔特征界面见图 3-30，可以创建光孔、螺纹孔等特征等。孔口类型详细尺寸孔位控制类型终止方式和方向孔类型图 3-30 打孔特征参数设置-类型3.3-1 控制孔位：“放置尺寸”栏目可能的类型有：从草图、线性、同心和在点上。典型的已知条件下，使用这个机制的方法是：图 3-31 控制孔位草图中的点：类型名：“从草图”。利用草图中的孔中心点或者其他可用端点，定位孔中心，见图 3-31 左。如果草图中已经有了几个孔中心点类型的草图点，将自动全部选中，这可以一次打出多个孔；如果其中有不想被选择的点，可以按下 Ctrl 键选择要去掉的那些点。基面和边距：类型名：“线性”。不必在打孔前为孔特征准备草图，利用

33、现有特征上打孔的基础平面和与两个棱边的距离定位孔心。见图 3-31，其中：面：选定孔钻入的基础平面。：选定在这个面上、定位孔中心的一条直线棱边，确定尺寸。：选定在这个面上、定位孔中心的另一直线棱边，确定尺寸。要确定尺寸的方向，可用方向按钮调整。端面和圆柱：类型名：“同心”。13类型不必在打孔前为孔特征准备草图，利用现有圆柱特征的端面和轴线定位其中：平面：选定孔钻入的基础端面。见图 3-31 右二，同心要素。：选定与孔同心的圆柱面，可以直接选定圆柱面、圆形棱边等可能确认轴线的几何过空间点：类型名：“在点上”。需要一个控制孔位置的工作点；利用这个工作点和另一个方向控制条件，确认孔位。见图 3-31

34、 右，其中：点：选定要放置孔的工作点。方向：选定任何可以控制打孔方向的要素，平行方向控制，例如：棱边、工作轴；垂直方向控制：例如：平面、工作面。注意：目前还不能正确处理斜孔钻入的结构。3.3-2“孔口类型”和“详细尺寸”的可控参数：根据选定的孔类型在孔预览图像上指定尺寸。单击箭头从列表中选择，或使用“测量”、“显示尺寸”或在“公差”框中设置“公差”。也可在预览图像的参数框中输入值。（参见图 3-32）直孔：孔与平面，并且具有指定的直径。沉头孔：孔具有指定的直径、沉头孔直径和沉头孔深度。注意: 不能将锥角螺纹孔与沉头孔结合使用。锪平孔：孔具有指定的直径、锪平面直径和切入深度。孔和螺纹深度从沉头平

35、面的底面测量。图 3-32 孔口类型和详细尺寸倒角孔：孔具有指定的直径、倒角孔直径和倒角孔深度。3.3-3参见图 3-33 所示，设置是平底还是锥底，以及锥底的角度。图 3-33 配合孔143.3-4 终止方式选择下列终止类型之一：距离：定义孔的终止方式。用一个正值来定义孔的深度。深度是沿与平面或工作平面垂直的方向测量的。孔贯通：所有面。到面：类似拉伸的同样选项。3.3-3 简单孔类型创建不带螺纹的光孔。3.3-5 配合孔类型创建与选定的紧固件配合的孔，企图解决螺栓、螺钉的安装孔创建需求，参见图 3-33 所示。相关标准紧固件类型：从列表中选择紧固件的标准。随着所选定孔的类型不同，会关联列出不

36、同的“紧固件类型”供选择，这些类型目前还没有译成中文，而标准件库中的相关类型已经译成中文，两者的对应会有些麻烦。 另外，列出的所有标准件类型，并不是都能被一般设计作为正确的结构使用的。孔的深度：作为与螺钉、螺栓的“配合孔”，绝不会有不通孔的可能性。所以，需要自己注意，要将 Inventor默认的“终止方式”由“距离”设置成为“贯通”。“配合”方式：需要将 Inventor 现有的模式与设计需要的模式对应如下：“普通” 标准间隙；“闭合”小间隙；“不精确”大间隙。参见图 3-33 底部。关于公差设置孔特征界面中所有的尺寸输入框，都能设置公差，但穿过螺钉光孔，一般不必设置。3.3-6 圆柱螺纹孔创

37、建圆柱螺纹孔，螺纹通过以下选项指定：（参见图 3-34）图 3-34 螺纹孔尺寸设置方法15螺纹类型：展开类型列表，选择标准和类型。如选 GB 标准。尺寸大小：根据所选的螺纹类型，Inventor 提供一个公称尺寸列表，其中并未按一般标准的同的序列，而是掺杂在一起了。，分出不规格：其实是在选择螺距。每个公称尺寸都可能有一个或多个可用的螺距。系列螺纹选择配合的精度系列。直径：正确的名称是“低孔直径”。也就是在攻丝前孔径的大小。这个数据值只能在“文档设置”中进行更改，孔直径将基于文档设置中的设置。方法是“菜单”-“工具”-“文档设置”-“造型选”-“螺纹孔直径”。可选的有：“小径”、“螺距”、“大

38、径”、“攻丝底孔”。对于普通的螺纹选用“攻丝底孔”作为螺纹径是合理的、符合一般的；而精密螺纹孔的设计尺寸，底孔直径则可能使用“小径”。除此之外的其它设置，绝少会在实际设计中被使用；例如绝少将底孔做成螺纹中径（文档设置中错译成了“螺距”）尺寸，因为这将只有一少半牙齿。当上述设置中，如果将螺纹底孔设置成最常用的“攻丝底孔”，将看到 Inventor 弹出提示说：仅当“螺纹孔直径”被设置为“小径”时，才能正确生成工程图管理器螺纹表达。但是 Inventor 所说的情况并没有发生，会发生的情况是：这种设置下，将把锥管螺纹的底孔按照圆柱孔而非圆锥孔造型了，工程图中并无错误发生。方向：左旋或右旋。3.3-

39、7 锥管螺纹孔创建锥管螺纹孔，参见图 3-35。图 3-35 锥管螺纹孔目前还没能直接支持 GB 标准的锥管螺纹，但 ISO 标准与 GB 在这个数据上充分一致，可以替代。默认的“终止方式”是“距离”而将创建不通孔，这对于锥管螺纹是极其罕见的。16因为原始数据有些错误，造成某些规格的锥管螺纹在螺纹终止处于底孔之间有个小环带，参见3-017.IPT 中红色的环带，1/4”管螺纹，环状宽 0.089mm。3.4 扫掠3.4-1 几何定义：通过沿选定的一个路径，扫掠一个或多个截面轮廓来创建特征。路径可以是开放回路，也可以是封闭回路，但是必须截面轮廓平面。即它用两个以上的不共面、也不平行的草图作为基础

40、，其中一个是截面轮廓，另一个是扫掠路径，轮廓沿路径全长“移动”，终止于路径的两个端点。其轨迹的全体包缝形成特征实体。还有其它附加控制条件。参见图 3-36。可以创建曲面结果。3.4-2 截面、路径与结果：图 3-36 扫掠特征参数设置截面轮廓草图：对于“实体”，必须是封闭的草图；对于“曲面”结果，可以是开放的草图。支持同时选定多个截面轮廓。扫掠路径草图：可以是开放的、或者封闭的草图线；也可以是三维草图线。这个路径草图与截面轮廓草图应是两个草图；不应当共面，而且应当在空间相交。路径只有一条。与现有实体的关系（并、交、差）：与前面的特征以以相同。3 4 3 关于“方向”参数：路径：截面轮廓始终保持

41、与路径线之间的、在原始草图中确定的关系，如果路径弯曲，截面轮廓也随之改变角度。例如原始截面轮廓草图与路径具有正交关系，在扫掠创建中的所有瞬间，轮廓与路径始终呈正交。平行：截面轮廓始终保持与原始草图中确定的位置，因此在扫掠创建中的所有瞬间，截面都平行。3.4-4 关于“类型”：完整地说应当是“ 控制类型”，有三种类型：路径、路径和引导轨道、路径和引导曲面。路径：控制扫掠结果的草图线，可以是二维或三维草图线。两个草图应当具有“相交”的位置关系，而不是相互离开。参见 3-018.IPT，两草图的关图 3-37 扫掠草图关系实例17系参见图 3-37。选“控制类型”为“路径”。这是成形铣刀沿曲线路径开

42、槽的造型, 典型的正确条件是：路径草图到达或者穿过截面轮廓草图所在面，相交点落在轮廓草图围成的区域之内或者轮廓草图上，这样结果特征完全与现有草图相关；如果给定的条件与规则相差很多，Inventor 可能会发出提示，如“凑合”截面轮廓，结果常常是以扫掠路径线的等距曲线做实际路径，因此结果特征可能会有意外象或者不能成功。应当将截面轮廓创建在过路径线的某点的“法向面”上，否则结果特征的实际截面形状与原始草图之间将不是直接对应的关系，而将有变形的现象。路径可以是封闭的、也可以是开口的；截面轮廓草图也是如此。开口的截面草图扫掠结果为曲面，当然封闭的截面草图也可以创建为曲面。如果路径是二维的，结果模型上各

43、截面轮廓不会扭转；如果路径是三维的，需要有第三个附加控制条件才能唯一稳定住这种扭转。扫掠斜角，图中的“锥度”设置。设置垂直于草图平面的扫掠的扫掠斜角（不适用于“平行”）。扫掠斜角将显示在实体扫掠预览中。对于封闭的路径不可用。正扫掠斜角使扫掠特征沿离开起点方向的截面面积增大。 负扫掠角度使扫掠特征沿离开起点方向的截面面积减小。嵌套的截面轮廓扫掠斜角的符号（正或负）应用在嵌套截面轮廓的外回路；内回路的符号相反。路径 + 引导轨道像路径线一样，引导线也可以是三维线，引导轨道也必须截面轮廓平面。引导轨道可以控制扫掠截面轮廓的比例和，随着路径与引导线的距离而变化。这种类型除了截面轮廓和路径外，多了一条“

44、引导轨道”，图 3-38 中“引导轨道”按钮就是用来选择它的。参见 3-019.IPT。图 3-38 引导线的实例截面轮廓的比例有三种可能的处理规则：“X 和Y”：截面轮廓将在所有方向上成比例变化； “X”：只在两线相连的方向上变化；“无”：扫掠进行过程中，使截面轮廓保持固定的形状和大小。使用此选项，轨道仅控制截面轮廓。路径+引导面：图 3-39 引导面的实例18参见图 3-39 和 3-020.IPT，这是另一种控制扫掠扭转的方法，引导曲面用曲面的法向控制扫掠截面轮廓的。其中，引导面可以是平面也可以是曲面。再如而 3-021.IPT，用了端面做引导面，各个位置的截面轮廓都相对于端面呈确定的角

45、度（这里是平行），这已经符合机械设计的需要了。3.5 螺旋扫掠3.5-1 几何定义：这个功能创建各种截面、沿着圆柱形、或者平面的螺旋线扫掠而成的几何模型。这是一种类弹簧的螺旋造型；是一种比较狭义的扫掠。弹出图的界面，它有三个选：“螺纹形状”选项卡；“螺纹尺寸”选；“螺纹端部”选。参见图 3-40。图 3-40 螺旋扫掠设置界面3.5-2 “螺旋形状”选可控参数：截面轮廓：若创建实体的结果，草图必须是封闭的草图。旋转轴：按下旋转轴选择按钮，选定轴线；旋转轴方向按钮可以设置螺旋沿轴线的正向还是反向创建。注意：旋转轴与截面轮廓可以不是一个草图、可以不依附在同一个面上；工作轴（包括原是坐标系的轴）只要

46、它们可见都可以用。旋转方向：参见图 3-40 左。作为熟悉机械设计与制造的笔者，会直接使用“右边高右旋、左边高左旋”的简明判断方法；但 Inventor 的作者不见得了解这些，所以界面中的图标可能看不明白。不过“左边是左旋、右边是右旋”也就清楚了，以设置是螺纹旋向。3.5-3 “螺旋尺寸”可控参数：类型：这是确定怎样描述螺旋路径的具体参数，参见图 3-40 中。有几种数据配合类型：螺距和圈数、圈数和高度、螺距和高度、螺旋。其中，“螺旋”的意思是“平面螺旋”。遗憾的是：平面螺旋特有的伸展方向参数不能支持，目前只能外展，不能内收。所以，在创建诸如铲齿成形铣刀的后刀面时，用平面螺旋不能像实际铲齿齿背

47、加工那样贴切地（内收）描述结果特征，而不得不“反着做”（参见 3-022.IPT）。螺距、高度、圈数、锥角：螺旋路径的具体参数。随着不同的“类型”，有效的栏目可能不同。3.5-4“螺旋端部”选可控参数19端部形状：目前有“自然的”和“平直”两种。参见图 3-40 右。前一种是不做改变，依照螺旋的规律做；后者将产生类似于弹簧常见的“平圈”的结构。过渡段、平底段的包角：如果使用了“平直”类型，这两个参数有效，分别设定从正常螺距到平圈之间过渡的部分和平圈部分的包角大小。3.5-5 应用提示：螺旋扫掠功能还以对付机械设计中真实的圆柱螺旋弹簧造型需要。对于复杂的弹簧，也有可能在设计数据整理之后，将弹簧分

48、段，一段一段地连续拼凑作出，可能相当费事。螺旋扫掠虽然也应当归到扫掠一类功能，但与单纯的扫掠有差别：可以根据用户的参数设置， Inventor 自己来创建扫掠路径。这虽然操作简单了些，但结果的可能性则大受限制。例如轿车悬挂弹簧，这是一根既变距，也变径的弹簧。只要设计数据前处理正确，分段合理，原则上讲多么复杂的弹簧也能被创建出来。其实弹簧本身的创建并不是必要的，制作弹簧的加工工具靠模，则需要靠创建弹簧类特征这种技术方法，参考图 3-41，这是轿车悬挂弹簧热弯成型靠模槽子的模拟模型。图 3-41 靠模设计实例3.5-6实例 1，近似的圆柱弹簧：长度 30、中径 20、螺距 6、钢丝直径 2、右旋、

49、支撑平圈不小于 200 度。可能的创建过程：在原始坐标系的 XY 面新建草图，投影 Y 轴。绘制截面圆，标注驱动尺寸，结果参见图 3-42 左。图 3-42 草图和结果结束草图，在特征工具面板单击“螺旋扫掠”，选定圆为截面轮廓、Y 轴投影为旋转轴。螺旋尺寸设置参见图 3-43 左。图 3-43 参数设置端部参数参见图 5-43 右。结果参见 3-023.IPT。203.5-7 关于圆柱弹簧模型的简单分析：说这个是个近似的弹簧模型，其中一个重要原因是，Inventor 的螺旋特征圆”截面，而正确的应当是“法向正圆”截面。使用了“轴向正这属于基本的几何在概念级别，尚未涉及到 CAD或实现方法。对于

50、这种基础的几何模型，例如这个弹簧类特征，不可以出现这种错误的户的轮廓草图放置到法截面上，再创建几何模型构造。原理；正确的处理应当是：自动将用另一个重要原因是，在工程界的弹簧，比目前提供的可能情况要复杂得多。目前仅在“无支撑圈等螺距圆柱压缩弹簧”这种很狭窄的范围内才可能完整支持造型需要。3.5-8 实例 2，平面螺纹：这个题目要创建平面螺纹，参见图 3-44，参数为：螺距 8mm，螺牙齿槽 4x3mm，顺时针旋转。图 3-44 平面螺纹工程图结果模型参见 3-024.IPT 和图 3-46。可能的建模过程是：用原始坐标系的 Y 轴作轴线；创建基础圆盘结构，在圆盘的轴截面做草图，创建螺旋槽截面轮廓

51、； 完成螺旋扫掠特征，主要参数设置参见图 3-45。用拉伸特征完成锐边倒钝 0.5 的结构，完成。结果参见图 3-46。图 3-46 平面螺旋槽图 3-45 草图和特征参数3.6 放样3.6-1 几何定义：用两个以上的截面草图为基础，甚至添加“轨道”、“中心轨道”或“区域放样”等为辅助约束，而中间部分实现光顺而成的复杂几何结构。要素作放样特征是通过在多个截面轮廓或零件面之间过渡创建的。这些截面轮廓在“放样”特征中称为截面。截面可以是二维草图或三维草图中的曲线、模型边或面回路。放样形状可以通过轨道或中心线或区域放样以及点来进一步优化，以控制形状并防止。对于开放放样，一个或两个终止截面可以是点或相

52、切点。放样可用于生成实体或曲面体。截面21的中间部分用“非均匀有理 B 样条”算法实现光顺而成的复杂几何结构。多截面多轨迹的放样，接近于 U-V 双向放样的功能。但它有个苛刻的条件，即截面与轨迹必需严格相交，这大大限制了它的应用。从原理和目前的能力看，只要创建出足够密集的截面草图，结果模型就可以十分精确十分复杂。由于各个截面草图是这个位置上模型法向截面的形状，而且它们都能参数化驱动；而这些截面草图又是基于同样多的可参数化的工作面所确定的草图，因此整个特征就是充分的参数化的了。可以创建实体，也可以创建曲面。单击“ 零件特征”工具板上的“放样”工具，弹出图 3-47 的界面，它有三个选：“曲线”选

53、、“条件”选、“过渡”选可控参数：。3.6-2 “曲线” 选截面：轨道选择多个相关的、截面轮廓草图。要按放样结果的需要的先后次序，在“截面”栏目中点击 “单击以添加”，再选定有关的草图，参见图 3-47。放样的各个基础截面草图中，也可只包括一个封闭的轮廓，但可以含有不封闭的草图若干,这是一些与另外的封闭轮廓之间位置控制用的参考线。区域放样中心线图 3-47 放样参数设置-曲线轨迹-轨道参见图 3-47 中的开关。“轨道”是一些二维或三维曲线，即二维或三维的、开放或闭合的曲线；或者模型棱边都可以充当轨道，但应该是光顺的。轨道必须与每个截面相交，并且必须在第一个和最后一个截面上（或在这些截面之外）

54、终止。创建放样时，将忽略延伸到截面之外的那一部分轨道。要保证每一条轨道都是“一个草图”，而不能在一个草图中包含多条轨道；在“轨道”栏目中“单击以添加”，再选定轨道草图。轨道用于进一步控制相邻截面之间的形状。它将影响整个放样实体，而不仅仅是与轨道相交的截面顶点。没有轨道的截面顶点也将受相邻轨道的影响。轨迹-中心线这种轨迹可以不必经过截面轮廓。这个机制会使放样控制能力进一步增强。因为是一种新的概念和机制，需要仔细研读。按 Inventor 自己的说明：中心线是一种与放样截面垂直的轨道类型，其作用与扫掠路径的作用类似。中心线放样使选定的放样截面的相交截面区域之间的过渡更平滑。中心线与轨道遵循相同的标

55、准，只是中心线无需与截面相交，且只能选择一条中心线。到底是什么样的规则呢？实际结果与 Inventor 自述并不完全相同，参见图 3-48 和 3-025.IPT，从中可见这根“中心线”与截面-1 所在平面相交；若未到达这个平面则 Inventor 不予确认。可见 Inventor 自述中“只是中心线无需与截面相交”至少是不精确的描述。另外这条线与截面-1 也并不垂直，Inventor 已经确认接受。可见 Inventor 自述中的“一种与放样截面垂直的轨道类型”至少是不完整的描述。截面-1截面-2中心线图 3-48 模型结构22可见，目前的实际规则是：只要这条线穿过或者端点落在相关截面草图所

56、在的平面，就可以充当 Inventor 所说的这种中心线了，是 3-026.IPT：这个结果说明放样特征的“中心线”机制实际上与 Inventor 自己说的规则并不完全一致。参见 3-027.IPT，这应当是一种比较典型的应用实例。从实际的建模和设计方案表达的需要看，在符合经典几何原理以及上述规则的基础上，下列的技术要点是应当重视的：中心线与轮廓草图所在面的关系是：、面交点处，线是面的法向；中心线尽量落在草图轮廓的，并与草图轮廓的关键结构有确定的几何约束和尺寸约束；中心线只能完全控制基本相同的截面轮廓的构造，如果各截面轮廓形状之间的形状差别较大，则必须添加以前那种经过截面轮廓线的“轨道”。（3

57、）具体控制能力怎样？典型的、简单构造的模型对比。对于 3-028.IPT，是使用了完全符合所列规则的中心线，可见只有少数位置产生一些；对于 3-026.IPT，是使用了符合 Inventor 的规则但超出规则的中心线，结果明显产生。关键在于目前并没有任何可设置条件用来控制截面轮廓的变化，按说因此截面轮廓就应当被严格保持而不会改变，就像扫掠结果那样。但遗憾的是目前的结果还不是想象中的样子。区域放样实际上应称为“面积控制”放样，这种机制能控制沿中心线放样的指定点处的横截面面积。区域放样需要选择单个轨道作为中心线。能显示放样中心线上所选的每个点的截面尺寸。使用截面尺寸定义每个点的横截面面积和比例系数

58、。参见图 3-49。图 3-49 区域放样双击引线上的点“截面尺寸”框。参见图 3-49 右。使用“截面尺寸”框控制放置点和选定点的面积和比例以及放置点的位置。“确定”后，在“已装入截面”框中添加一个控制横截面面积的点。图 3-50 面积控制的结果23但是其结果有些意外，参见 3-030.IPT 和图 3-50 左设置了三个截面上的面积都等于 500，在完成模型后，以相邻截面中间再次截切模型测量面积，发现并不是 500（参见图 3-50 右）。这说明面积控制放样的结果，只控制了用户定义处的截面积，中间部分并未被控制。封闭回路这是个开关，决定在具有三个以上的截面轮廓的放样特征中，是否连接第一个和

59、最后一个截面以封闭回路，最后形成可能的环状实体。合并相切面这是个开关，决定在结果模型上是否创建各个结构细节之间的“边”。对于中心线有效的轨道模式下， Inventor 强制打开而不能由用户设置。典型结果参见3-030a.IPT 和图 3-51，左面是开关打开的结果、右面是关闭的结果。3.6-3“条件”参数选图 3-51 典型结果一般条件：在“条件”栏目中，列出可以控制的截面草图名；选定某草图，可以进一步设置形状控制条件。在一般条件下，参见图 3-52 左。图 3-52 条件无条件（状态）默认状态，无特殊约束条件方向条件当所选线是二维草图，设置相对于截面轮廓平面角度。参见图 3-52。其中：角度

60、：设置所选定的草图所在平面，与放样后相关表面之间的角度。默认数值是 90 度。只有在草图权值非 0 时，才可以设置角度参数。允许的范围是从 0.0000001 到 179.99999。权值：对指定的草图，权值对结果模型施加影响的“权力”的大小。大值影响大（结果形状较多地受到这个草图的影响）；小值影响小。可试着修改 3-031.IPT 中方形和圆形的权值（见图 3-53）。全为 0 全为 5 圆5方0 圆 0方5 图 3-53 权值3.6-4 “条件”参数选放样到点：可以用点（草图点、工作点）作为放样的终止条件了。点附近的形状控制有三种可能：相切和与平面相切，这种条件下，“条件”设置参见图 3-