《三维造型设计》教案

UGNX机械零件设计与制造工程应用教程第页项目一纺织机械的底座设计项目目的本项目的目的在于培养学生使用NX软件进行三维造型的能力，旨在通过具体的案例学习，能充分掌握建模的思路和技巧，对完整的建模流程有清晰的认识。项目重点加强针对工程图纸的识图造型能力；掌握实体造型的一般流程和方法；掌握孔工具的使用方法；建立数据管理的概念和方法；项目难点拉伸工具的灵活使用；规则图案的阵列；在使用孔工具时，确定孔中心的方法；项目实施方法先对项目的实施情况对学生进行前期介绍，然后提供二维工程图纸，让学生看图，进行三维模型的空间想象，接着讲述三维模型在NX中构建策略，最后由学生自己动手完成数字模型的建立。项目用具个人电脑项目实施过程工程图纸图1-1所示是纺织机械的上针刺机的底座尺寸图。造型前分析造型设计一般需遵循从整体到局部，也就是先设计主要形状特征，其次再设计局部细节特征。从图中可以看出，该零件的是一个规则形状，外部轮廓是一个正方形，中间具有一定深度的圆形凸台，在零件底面的四个角落分布有沉头孔，另外在圆形凸台的周边均匀分布着8个圆形通孔。在造型时，需要遵循以“仿真零件加工过程”作为造型步骤的指导思想，即先设计零件的毛坯形状，然后设计粗加工外形特征，最后进行精加工的特征处理。因此，在设计本零件时，需要先创建一个正方形的毛坯实体，然后建立圆形凸台，接着进行创建沉头孔和通孔的创建，最后进行倒圆和倒角。造型过程新建文件启动NX。选择文件à新建，创建一个名为design_case_1.prt的模型文件，单位为公制。系统自动进入建模模块，并已经在绝对坐标的原点位置建立了一个基准坐标系。创建零件的毛坯选择插入设计特征长方体，弹出块对话框。确认【类型】设置为【原点和边长】，根据图纸尺寸，在【尺寸】中指定长度为122mm，宽度122mm，高度23mm，如图1-2所示。图1-2块对话框 图1-3毛坯块的原点采用系统默认的设置，即绝对坐标的原点。创建如图1-3所示的正方体毛坯。选择插入细节特征边倒圆，为毛坯的4条侧边缘创建半径为13.5mm的圆角，结果如图1-4所示。图1-4边倒圆建立凸台及其特征选择插入设计特征孔，接下来将在顶面的中心创建直径为76mm，深度为13mm的孔。首先将孔的【类型】设置为【常规孔】。确认【指定点】处于激活状态，在选择条工具条中，单击点对话框图标，如图1-5所示，弹出点对话框。将类型设置为【点在面上】，选择毛坯零件的上表面，设置【u向参数】和【v向参数】均为0.5，如图1-6所示。图1-5捕捉点工具条图1-6确定孔中心的位置 图1-7指定孔的形状尺寸在点对话框中单击【确定】完成孔中心的定义后，自动返回到孔对话框。在【形状和尺寸】组中，将【成形】设置为【简单】，直径为76mm，深度为13mm，如图1-7所示。在【布尔】组中，设置为【求差】。单击【确定】，即可获得如图1-8所示的效果，孔位于毛坯顶面的中心，并有13mm的深度。 图1-8孔 图1-9选择拉伸截面选择插入设计特征拉伸，接下来将移除顶面的部分材料。选择如图1-9所示的边缘作为拉伸截面。指定-Z轴作为拉伸方向。在【极限】中，设置开始距离为0，结束距离为5mm，如图1-10(a)所示。在【布尔】组中，设置为【求差】。在【偏置】组中，设置为【两侧】，并指定开始偏置距离为7mm，结束偏置距离为55mm，如图1-10(b)所示。单击【确定】，即可获得如图1-11所示的效果，顶面的部分材料被移除，同时出现了凸台。 （a） （b）图1-10设置拉伸参数图1-11凸台 图1-12底面的孔特征以同样的方法，在毛坯的底面创建直径为70mm，深度为1mm的孔，结果如图1-12所示。思考：拉伸特征中的偏置距离应该如何理解？创建沉头孔和通孔在底面的四个角落位置处，创建沉头孔特征。选择插入设计特征孔，弹出孔对话框。确认孔的【类型】设置为【常规孔】。确认【指定点】处于激活状态，在选择条工具条中，单击圆弧中心图标，如图1-13(a)所示，然后捕捉底面4个圆弧边缘的中心作为孔的放置位置，如图1-13(b)所示。（a） （b）图1-13捕捉圆心在孔对话框的【形状和尺寸】组中，将【成形】设置为【沉头】，并指定沉头直径为12mm，沉头深度为8mm，直径为7mm，深度限制为贯通体，如图1-14所示。图1-14指定沉头孔的参数 图1-15沉头孔确认【布尔】设置为【求差】，得到如图1-15所示的沉头孔。思考：除了直接选择四个孔的位置点创建沉头孔，还有没有其他方法来快速创建该特征？再次利用孔工具，创建其中一个通孔，其余7个通孔将采用阵列的方式获得。在孔对话框中，确认【类型】设置为常规孔。在【位置】组中，单击【绘制截面】，弹出创建草图对话框，如图1-16所示。选择零件的顶面作为草图平面。在【草图原点】中，指定凸台的圆心作为草图的原点，单击【确定】，进入草图环境。在图示的位置单击，绘制一个点，该点将作为通孔的位置点。同时，创建一条参考线以便用于尺寸标注，相关尺寸请参考图1-17所示。图1-16创建草图对话框 图1-17点的位置尺寸在完成点的定义后，单击【完成草图】，退出草图环境，返回到孔对话框。在孔对话框的【形状和尺寸】组中，将【成形】设置为【简单】，直径为7mm，【深度限制】为【贯通体】。在【布尔】组中，设置为【求差】。单击【确定】，这样即可在零件上创建如图1-18所示的通孔。图1-18通孔提示：除了可以直接捕捉点作为孔的中心，也可以通过草图绘制点，约束点的位置，从而确定孔中心。选择插入关联复制阵列面，通过阵列的方法获得其余的通孔。在阵列面对话框中，将【类型】设置为【圆形阵列】。选择通孔的圆柱面。指定Z轴作为圆形阵列旋转轴矢量。选择凸台的圆心作为圆形阵列的中心点。在【阵列属性】中，设置角度为45°，圆数量为8，如图1-19(a)所示。创建的阵列孔如图1-19(b)所示。（a） （b）图1-19阵列孔对锐边进行倒圆角和倒斜角利用边倒圆工具，选择凸台底部的边缘，如图1-20(a)所示，建立半径为3mm的倒圆角，结果如图1-20(b)所示。（a） （b）图1-20凸台底部的倒圆角利用边倒圆工具，选择零件底面圆孔的底部边缘，如图1-21(a)所示，建立半径为1mm的倒圆角，结果如图1-21(b)所示。（a） （b）图1-21底面圆孔的倒圆角选择插入细节特征倒斜角，在如图1-22(a)所示的凸台边缘上创建1mm的倒斜角，结果如图1-22(b)所示。（a） （b）图1-22倒斜角利用倒斜角工具，在沉头孔的边缘，如图1-23(a)所示，创建1mm的倒斜角，结果如图1-23(b)所示。 （a） （b）图1-23倒斜角 至此，完成底座的设计，如图1-24所示。图1-24底座项目二阀体设计2.1项目目的本项目的目的在于培养学生使用NX软件进行三维造型的能力，旨在通过具体的案例学习，能充分掌握建模的思路和技巧，对完整的建模流程有清晰的认识。2.2项目重点加强针对工程图纸的识图造型能力；掌握实体造型的一般流程和方法；掌握NX的草图使用方法及其技巧；建立数据管理的概念和方法；2.3项目难点针对异形零件如何确定造型思路；草图的灵活应用；拔模工具的使用；2.4项目实施方法先对项目的实施情况对学生进行前期介绍，然后提供二维工程图纸，让学生看图，进行三维模型的空间想象，接着讲述三维模型在NX中构建策略，最后由学生自己动手完成数字模型的建立。2.5项目用具个人电脑2.6项目实施过程2.6.1工程图纸本项目的设计案例是阀体，它是闸阀的一个主要部件，如图2-1所示，图2-2所示是零件的工程图。图2-1闸阀的阀体图2-2阀体零件图

2.6.2造型前分析造型设计一般需遵循从整体到局部，也就是先设计主要形状特征，其次再设计局部细节特征。从图中可以看出，该零件的整体形状并不规则，但仔细拆分，却可从中发现个中规律。实际上，该零件有一个比较明显的回转体特征，中间则是一个拉伸特征。因此，零件的造型设计将从这两个特征中入手，分别建立，然后再进行合并，这样零件的整体形状就出来了，最后就是创建阵列孔，以及倒圆角。在造型时，需要遵循以“仿真零件加工过程”作为造型步骤的指导思想，即先设计零件的毛坯形状，然后设计粗加工外形特征，最后进行精加工的特征处理。在遇到不规则形状的零件造型时，要懂得拆分，将复杂的形状拆解为多个简单的形状特征，各个击破，这不仅有利于快速造型设计，而且也易于实现零件的关联建模。2.6.3造型过程新建文件启动NX。选择文件à新建，创建一个名为design_case_2.prt的模型文件，单位为公制。系统自动进入建模模块，并已经在绝对坐标的原点位置建立了一个基准坐标系。创建回转体将21层设为工作图层，同时将61层设为可选择。选择插入任务环境中的草图，以YZ平面作为草图的放置面，绘制如图2-3所示的轮廓线。由于线条数量较多，在绘制时，要充分利用形状对称的特点，先绘制出右侧部分，最后通过镜像曲线的功能或者另一半，具体操作如下。绘制如图2-4所示的曲线，它代表了回转体内侧的轮廓曲线。继续绘制如图2-5所示的回转体外侧的曲线，这样就完成了回转体轮廓右侧曲线的绘制。在草图环境中，选择插入来自曲线集的曲线镜像曲线，将右侧的轮廓曲线进行镜像，即可获得如图2-3所示的曲线。图2-3回转体的轮廓线图2-4回转体内侧的轮廓图2-5回转体右侧的轮廓线思考：在绘制轮廓曲线时，为什么没有绘制圆角？如果绘制圆角，会带来不便吗？在什么时候创建此类圆角更为合适？将1层设为工作图层。在完成轮廓曲线的绘制后，选择插入设计特征回转，以刚创建的曲线作为截面，选择Y轴作为回转中心轴，，创建如图2-6所示的实体。图2-6回转体创建中间的形状特征建立中间形状轮廓的放置平面。将62层设为工作图层。选择插入基准/点基准平面，选择XY平面，在偏置距离中输入143mm，创建如图2-7所示的基准平面。图2-7建立基准平面建立中间特征的轮廓曲线。将22层设为工作图层。选择插入任务环境中的草图，以偏置平面作为草图的放置面，确认草图原点也在坐标原点的方向上，如图2-8所示。图2-8绘制如图2-9所示的轮廓线。同样的，在绘制时，要充分利用形状对称的特点，先绘制出四分之一部分，最后通过连续镜像曲线的功能获得其余的曲线，具体操作如下。图2-9轮廓线绘制左半侧的内轮廓曲线，如图2-10所示。绘制左半侧的外轮廓曲线，如图2-11所示。 图2-10内轮廓曲线 图2-11外轮廓曲线在草图环境中，选择插入来自曲线集的曲线镜像曲线，将右侧的轮廓曲线进行镜像，即可获得如图2-9所示的曲线。创建拉伸特征。将1层设为工作图层。选择插入设计特征拉伸，以刚创建的曲线作为截面，开始距离为0，结束距离为22mm，方向为-Z轴，结果如图2-12所示。 图2-12拉伸特征 图2-13截面再次使用拉伸工具，选择如图2-13所示的边缘作为截面，方向为-Z轴，开始距离为0，结束距离设置为【直到选定对象】，然后选择XY平面；在【布尔】组中，选择【求和】，选择刚创建的拉伸体；在【偏置】组中，设置为【两侧】，开始偏置距离为0，结束偏置距离为12mm，结果如图2-14所示。图2-14拉伸体（4）在回转体中创建通槽将23层设为工作图层。选择插入任务环境中的草图，以图2-15所示的面作为草图放置面。绘制如图2-16所示的两条直线。图2-15草图平面 图2-16草图曲线将1层设为工作图层，22、61层可选择，然后隐藏拉伸体。选择插入设计特征拉伸，在回转体上开槽，具体操作方法如下。在选择条工具条上，开启【在相交处停止】。选择如图2-17所示的拉伸截面。指定-Z轴作为拉伸方向。在【极限】组中，指定开始距离为0，结束距离为【直至选定对象】，选择XY平面。在【布尔】组中，设置为【求差】，选择回转体。单击【确定】，这样可从回转体中创建一个槽，如图2-18所示。图2-17截面 图2-18回转体再次使用拉伸工具，创建阀体中的台阶，步骤如下。在选择条工具条上，开启【在相交处停止】。选择如图2-19所示的曲线作为拉伸截面。指定-Z轴作为拉伸方向。在【极限】组中，指定开始距离为71mm，结束距离为【直至选定对象】，选择XY平面。在【布尔】组中，设置为【求和】，选择拉伸体。单击【确定】，结果如图2-10所示。图2-19拉伸截面 图2-20拉伸体修剪拉伸体和回转体选择插入修剪修剪体，选择拉伸体作为目标对象，在【工具】组中，确认设置为【面或平面】，然后选择回转体的内表面，如图2-21所示，结果如图2-22所示。图2-21目标体和工具面 图2-22修剪拉伸体再次使用修剪体工具，选择回转体作为目标体，选择如图2-23所示的凸台平面和内侧面作为工具面，单击【应用】，结果如图2-24所示，可以看到回转体中超出凸台的体积部分已被移除。 图2-23目标体和工具面 图2-24修剪回转体以同样的方法，对另一侧的特征进行相同的操作。细节设计选择插入组合求和，将回转体和拉伸体进行合并。选择插入细节特征拔模，在阀体的内壁创建拔模特征，方法如下。将【类型】设置为【从平面】。脱模方向使用默认的+Z轴方向。在【固定面】组中，使用点工具，捕捉内壁底部圆弧的中点，如图2-25所示，完成固定面的定义后返回到拔模对话框。图2-25定义固定面在【要拔模的面】组中，选择回转体内壁的2个侧面，如图2-26所示，将角度设为5°。 图2-26要拔模的面 图2-27拔模的结果单击【确定】，结果如图2-27所示。选择插入细节特征边倒圆，在图2-28所示的两条边缘上，如图2-28(a)所示，创建半径为6mm的倒圆角，结果如图2-28(b)所示。（a） （b）图2-28倒圆角使用边倒圆工具，选择如图2-29(a)所示的20条边缘，创建半径为6mm的倒圆角，结果如图2-29(b)所示。（a） （b）图2-29倒圆角使用边倒圆工具，选择如图2-30(a)所示的4条边缘，创建半径为18mm的倒圆角，结果如图2-30(b)所示。 （a） （b）图2-30倒圆角使用边倒圆工具，选择如图2-31(a)所示的4条边缘，创建半径为51mm的倒圆角，结果如图2-31(b)所示。 （a） （b）图2-31倒圆角使用边倒圆工具，选择如图2-32(a)所示的2条边缘，创建半径为18mm的倒圆角，结果如图2-32(b)所示。 （a） （b）图2-32倒圆角使用边倒圆工具，选择回转体外侧的30条边缘，如图2-33(a)所示，创建半径为3mm的倒圆角，结果如图2-33(b)所示。 （a） （b）图2-33倒圆角使用边倒圆工具，选择回转体内壁的6条边缘，如图2-34(a)所示，创建半径为3mm的倒圆角，再选择如图2-34(b)所示的2条边缘创建3mm的倒圆角。至此，完成圆角的创建。 （a） （b）图2-34倒圆角创建螺栓过孔选择插入设计特征孔，在顶面创建螺栓过孔，步骤如下。确认【类型】设置为【常规孔】。在【位置】组中，单击【绘制截面】，选择阀体的顶面的作为草图平面。在草图中绘制如图2-35(a)所示的两点。完成后退出草图，返回到孔对话框。 （a） （b）图2-35孔中心在【形状和尺寸】组中，设置为【简单】，直径为15mm，【深度限制】为【直至下一个】。创建的孔如图2-35(b)所示。选择插入关联复制阵列面，将【类型】设置为【镜像】，选择刚创建的两个孔的圆柱面，指定YZ平面作为镜像中心平面，结果如图2-36(a)所示。 （a） （b）图2-36顶面的孔再次使用阵列面工具，阵列的结果如图2-36(b)所示。在阀体的左端创建螺栓过孔。使用孔工具，在图2-37所示的面上创建孔中心。 图2-37孔中心在【形状和尺寸】组中，设置为【简单】，直径为19mm，【深度限制】为【直至下一个】。创建的孔如图2-38(a)所示。使用阵列面工具，将【类型】设置为【圆形阵列】，选择Y轴作为中心轴，阵列角度为60°，数量为6，阵列的结果如图2-38(b)所示。 （a） （b）图2-38阵列孔以相同的方法在阀体的另一侧创建相同大小和数量的孔。1层为工作图层，关闭其余的图层。至此，完成阀体的造型，如图2-39所示。图2-39阀体项目三手表设计3.1项目目的本项目的目的在于培养学生使用NX软件进行三维造型的能力，旨在通过具体的案例学习，能充分掌握建模的思路和技巧，对完整的建模流程有清晰的认识。3.2项目重点加强针对工程图纸的识图造型能力；掌握实体造型的一般流程和方法；掌握草图的使用方法和技巧；建立数据管理的概念和方法；3.3项目难点灵活使用基本造型工具获得异形形状；理解复制体关联性的控制；规则图案的阵列；3.4项目实施方法先对项目的实施情况对学生进行前期介绍，然后提供二维工程图纸，让学生看图，进行三维模型的空间想象，接着讲述三维模型在NX中构建策略，最后由学生自己动手完成数字模型的建立。3.5项目用具个人电脑3.6项目实施过程3.6.1工程图纸图3-1所示是手表的尺寸图。3.6.2造型前分析造型设计一般需遵循从整体到局部，也就是先设计主要形状特征，其次再设计局部细节特征。手表的形状可分为3个部分，分别是表体、表盖和调校器。表体的俯视图形状主要是圆形以及4个角落的延伸臂；表盖在忽略凹陷部位后，实际上是一个回转体；调校器则是一个明显的圆柱体，外加均匀分布的V形槽。在造型时，需要遵循以“仿真零件加工过程”作为造型步骤的指导思想，即先设计零件的毛坯形状，然后设计粗加工外形特征，最后进行精加工的特征处理。对于表体，可以先设计其主要形状，即圆形，然后设计其侧视图轮廓形状，通过两个形状的交集而获得基本的表体。对于表盖和调校器也是同样的思路，先获得其主要形状特征，然后再进一步细化。3.6.3造型过程新建文件启动NX。选择文件à新建，创建一个名为design_case_3.prt的模型文件，单位为公制。系统自动进入建模模块，并已经在绝对坐标的原点位置建立了一个基准坐标系。创建表体将21层设为工作图层，61层可见。选择插入任务环境中的草图，以XY平面作为草图平面，创建表体的俯视图轮廓。由于轮廓线具有对称的几何特点，因此只须先绘制出如图3-2(a)所示的四分之一，其余采用镜像，即可得到如图3-2(b)的轮廓。（a） （b）图3-2俯视图轮廓将22层设为工作图层，61层可见。选择插入任务环境中的草图，以XY平面作为草图平面，创建调校器两侧的形状，如图3-3所示，由于草图中一般不绘制圆角，所以轮廓曲线与最终的模型形状有差别。（a）（b）图3-3俯视图轮廓2思考在草图中，为什么要遵循尽量避免绘制圆角？将23层设为工作图层，61层可见。选择插入任务环境中的草图，以YZ平面作为草图平面，绘制表体的侧视图轮廓，如图3-4所示。图3-4侧视图轮廓将1层设为工作图层。选择插入设计特征拉伸，以第一个草图轮廓作为拉伸截面，方向为+Z轴，起始距离为0，结束距离为10mm，如图3-5所示。图3-5拉伸再次使用拉伸工具，以第二个草图为拉伸截面，方向和距离与第一次拉伸一致，在【布尔】组中，指定【求和】，如图3-6所示。图3-6拉伸选择插入设计特征旋转，以侧视图轮廓作为截面，指定Z轴作为旋转轴，在【极限】中，指定开始角度为0，结束角度为360°；在【布尔】组中，指定【求交】，结果如图3-7所示。图3-7表体选择插入设计特征凸台，在表体的底面建立直径为46mm，高度为1.5mm的凸台，结果如图3-8所示。图3-8凸台选择插入细节特征倒斜角，为图3-9(a)所示的表体底面边缘创建倒斜角，偏置的方式是非对称，距离分别是1.5mm和2mm。（a） （b）图3-9倒斜角选择插入细节特征边倒圆，为图3-10(a)所示的4条边缘添加半径为20mm的倒圆角，结果如图3-10(b)所示。 （a） （b）图3-10倒圆角为图3-11(a)所示的4条边缘进行半径为2mm的倒圆角，结果如图3-11(b)所示。 （a） （b）图3-11倒圆角为图3-12(a)所示的4条边缘进行半径为1mm的倒圆角，结果如图3-12(b)所示。 （a） （b）图3-12倒圆角为图3-13(a)所示的2条边缘进行半径为10mm的倒圆角，结果如图3-13(b)所示。（a） （b）图3-13倒圆角为图3-14(a)所示的2条边缘进行半径为5mm的倒圆角，结果如图3-14(b)所示。（a） （b）图3-14倒圆角为图3-15所示的边缘进行半径为0.2mm的倒圆角。图3-15倒圆角为图3-16所示的边缘进行半径为0.4mm的倒圆角。图3-16倒圆角设计表盖将24层设为工作图层，61层可见，可以关闭其余的图层。利用草图工具，选择YZ平面作为草图面，绘制如图3-17所示的曲线，它是表盖的横截面轮廓。图3-17表盖的截面轮廓将1层设为工作图层。利用回转工具，以草图曲线为截面，Z轴为回转中心轴；开始角度为0，结束角度为360°；在【布尔】组中，确认设置为【无】，创建表盖实体，如图3-18所示。图3-18表盖实体将25层设为工作图层。利用草图工具，选择XY平面作为草图面，绘制如图3-19所示的曲线。图3-19表盖的凹陷轮廓曲线将2层设为工作图层，1层可见。选择插入关联复制抽取体，将【类型】设置为【体】，选择刚创建的回转体，在【设置】组中，确认开启【固定于当前时间戳记】，如图3-20所示。这样就在第2层有了一个表盖实体的复制体，它与原始实体保持关联性，下一步将用于布尔减，以便创建表盖的切口特征。图3-20复制表盖实体确认25层可见，关闭1层。利用拉伸工具，以该绘制的草图作为截面，方向为+Z；在【极限】组中，设置开始距离为0，结束距离为10mm；在【布尔】组中，设置【求差】，选择刚复制的回转体，创建如图3-21所示的效果。图3-21创建切口利用边倒圆工具，为图3-22所示的2条边缘创建5mm的倒圆角。 （a） （b）图3-22倒圆角利用边倒圆工具，为图3-23所示的2条边缘创建1mm的倒圆角。 （a） （b）图3-23倒圆角由于切口特征是均布分布的，接下来将进行阵列。选择插入关联复制阵列面，将【类型】设置为【圆形阵列】，选择切口中的7个面；指定Z轴为中心轴；在【阵列属性】中，设置【角度】为60，【圆数量】为6，结果如图3-24所示。图3-23表盖的切口将1层设为工作图层。此时可注意到回转体处于重叠的效果。提示：为了更好地区别回转体的原始部分和复制部分，可以将其中一个修改为其它颜色。选择插入偏置/缩放偏置面，选择原始的表盖回转体，指定-0.5mm的偏置距离，即移除材料，如图3-24(a)所示，结果如图3-24(b)所示。 （a） （b）图3-24偏置面选择插入组合求和，将两个体进行求和，结果如图22-25所示。图3-25表盖提示：如果希望在布尔运算后工具体仍保持原来的颜色，那么可以在首选项建模常规中，设置【布尔运算面属性来自】为【工具体】，如图3-26所示，即可得到图示效果。否则，在完成布尔运算后，工具体的颜色将和目标体一致。图3-26设置首选项至此，完成表盖的设计。设计调校器将26层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，YZ面作为草图放置面，创建如图3-27所示的圆。图3-27调校器外轮廓曲线将27层设为工作图层。利用草图工具，仍然是选择YZ平面作为草图放置面，创建如图3-28所示的轮廓曲线。图3-28调校器切口轮廓将1层设为工作图层。利用拉伸工具，选择26层的草图轮廓作为截面，方向为+X；在【极限】组中，设置开始距离为23mm，结束距离为25mm；在【布尔】组中，设置为【无】；结果如图3-29所示。 图3-29调校器的主体 图3-30倒斜角利用倒斜角工具，为调校器的外轮廓边缘创建0.5mm的对称倒斜角，结果如图3-30所示。利用拉伸工具，在选择条工具条中，设置【单条曲线】，并开启【在相交处停止】，如图3-31所示；选择如图3-32所示的曲线作为截面；在【极限】组中，设置开始距离为23mm，结束距离为25mm；在【布尔】组中，设置为【求差】，选择刚创建的拉伸体，结果如图3-33(a)所示。 图3-31设置拉伸选项 图3-32拉伸截面 （a） （b）图3-33调校器切口利用阵列面工具，将【类型】设置为【圆形阵列】，选择切口中的2个面；指定X方向为阵列中心轴的方向，拉伸体的圆心作为中心；在【阵列属性】中，设置【角度】为10°，【圆数量】为36，结果如图3-33(b)所示。至此，完成调校器的设计。将1层设为工作图层，关闭其余的图层，显示表体、表盖和调校器，如有需要可修改它们的颜色。至此，完成手表的设计，如图3-34所示。图3-34手表项目四地球仪设计4.1项目目的本项目的目的在于培养学生使用NX软件进行三维造型的能力，旨在通过具体的案例学习，能充分掌握建模的思路和技巧，对完整的建模流程有清晰的认识。4.2项目重点加强针对工程图纸的识图造型能力；掌握实体造型的一般流程和方法；掌握回转体工具的使用方法；建立壳体；建立数据管理的概念和方法；4.3项目难点利用面倒圆工具实现在三个面之间创建圆角；4.4项目实施方法先对项目的实施情况对学生进行前期介绍，然后提供二维工程图纸，让学生看图，进行三维模型的空间想象，接着讲述三维模型在NX中构建策略，最后由学生自己动手完成数字模型的建立。4.5项目用具个人电脑4.6项目实施过程4.6.1工程图纸图4-1所示是地球仪的尺寸图。4.6.2造型前分析造型设计一般需遵循从整体到局部，也就是先设计主要形状特征，其次再设计局部细节特征。从图中的观察可以看出，该零件有比较明显的回转体特征，例如球体、支撑架、底座等。对于这些回转体的造型，通常是先绘制截面曲线，然后通过回转工具创建具有一定回转角度的体。下面将详细介绍具体的操作过程。4.6.3造型过程新建文件启动NX。选择文件à新建，创建一个名为design_case_4.prt的模型文件，单位为公制。系统自动进入建模模块，并已经在绝对坐标的原点位置建立了一个基准坐标系。创建球体选择插入设计特征球，弹出球对话框，将【类型】设置为【中心点和直径】，使用默认的中心点，即坐标原点，指定直径为85mm，如图4-2(a)所示，创建如图4-2(b)所示的球体。 （a） （b）图4-2球体从插入偏置/缩放抽壳，将【类型】设置为【对所有面抽壳】，选择球体的表面，指定厚度为8mm，这样可得到壁厚为8mm的球体。为了便于观察，图4-3是切除一半球体后的效果。图4-3抽壳提示：除了使用抽壳工具获得壳体，也可以在创建回转体时，使用偏置选项来获得壳体。创建支撑架将21层设为工作图层，61层可见。选择插入任务环境中的草图，以XY平面作为草图放置面，绘制如图4-4所示的曲线，它是支撑架的横截面形状。 图4-4支撑架的横截面将1层设为工作图层，61层可见。选择插入设计特征回转，以草图曲线作为截面，X轴为回转中心轴；在【极限】组中，设置开始角度为-85°，结束角度为110°，创建如图4-5所示的支撑架。图4-5支撑架将22层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，以YZ平面作为草图放置面，绘制支撑架的上定位柱轮廓线，如图4-6所示。由于是回转体特征，所以只绘制了一侧的轮廓线。图4-6上定位柱轮廓将1层设为工作图层。使用回转工具，以上定位柱轮廓作为截面，以草图中的参考线作为旋转中心轴，创建360°的回转体，结果如图4-7所示。 图4-7上定位柱将23层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，以YZ平面作为草图放置面，绘制用于修剪支撑架前端的轮廓曲线，如图4-8所示。 图4-8修剪曲线 图4-9修剪曲面将81层设为工作图层。选择插入设计特征拉伸，以刚绘制的曲线作为截面，拉伸方向为X轴，在【极限】中指定距离为5mm的对称拉伸，如图4-9所示。选择插入修剪修剪体，以支撑架作为目标体，拉伸曲面作为工具面，修剪结果如图4-10所示。图4-10修剪结果将1层设为工作图层，81层不可见。选择插入组合求和，支撑架作为目标体，上定位柱作为工具体，进行合并。选择插入细节特征面倒圆，将【类型】设置为三个定义面链，然后选择顶面作为【面链1】，选择底面作为【面链2】，选择侧面作为【中间的面或平面】，注意要确认每个箭头均指向圆心，如图4-11(a)所示，结果如图4-11(b)所示。（a） （b）图4-11面倒圆角选择插入细节特征边倒圆，选择如图4-12(a)所示的边缘，添加半径为0.5mm的圆角。 （a） （b）图4-12倒圆角利用边倒圆工具，为支撑架的外侧边缘，如图4-12(a)所示，添加半径为0.5mm的圆角，结果如图4-13(b)所示。 （a） （b）图4-13倒圆角将24层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，选择YZ平面作为草图放置面，绘制下定位柱的轮廓曲线，如图4-14所示。 （a） （b）图4-14下定位柱的轮廓利用回转工具，以刚绘制的曲线作为截面，草图中的参考曲线作为旋转轴，创建如图4-15所示的下定位柱。 图4-15下定位柱利用求和工具，将下定位柱合并到支撑架上。利用边倒圆工具，在下定位柱的边缘上，如图4-16(a)所示，创建半径为0.5mm的倒圆角，结果如图4-16(b)所示。 （a） （b）图4-16倒圆角利用求差工具，选择球体作为目标体，支撑架为工具体，同时在【设置】中开启【保存工具】选项，如图4-17所示，这样可在球体上创建定位柱的安装孔。图4-17求差将25层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，选择YZ平面作为草图放置面，绘制如图4-18所示的支持柱轮廓。 图4-18定位柱轮廓曲线将1层设为工作图层。利用回转工具，以刚绘制的曲线作为截面，Z轴作为旋转轴，创建如图4-19所示的定位柱。图4-19定位柱利用求和工具，将定位柱合并到支撑架上。将26层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，选择YZ平面作为草图放置面，绘制如图4-20所示的曲线，它是底座的外轮廓线。 图4-20底座外轮廓将1层设为工作图层，关闭61层。利用回转工具，以刚绘制的曲线作为截面，Z轴作为旋转轴，创建如图4-21所示的底座。图4-21底座利用边倒圆工具，为图4-22(a)所示的边缘创建半径为2mm的圆角，结果如图4-22(b)所示。 （a） （b）图4-22倒圆角利用边倒圆工具，为底座的顶部边缘创建半径为0.5mm的圆角，图4-23(a)所示，结果如图4-23(b)所示。（a） （b）图4-23倒圆角选择插入偏置/缩放抽壳，将【类型】设置为【移除面，然后抽壳】，选择底座的底面，如图4-24(a)所示，指定厚度为1.8mm，这样可得到厚度为1.8mm的底座壳体，如图4-24(b)所示。 （a） （b）图4-24抽壳选择插入设计特征凸台，以底座顶部的内表面作为放置面，如图4-25(a)所示，创建直径为7.6mm，高度为6.2mm的凸台，结果如图4-25(b)所示。 （a） （b）图4-25凸台选择插入设计特征孔，在底座的顶部创建直径为6mm的通孔，结果如图4-26所示。图4-26通孔除了1层，关闭其余的图层。至此，完成地球仪的造型设计，如图4-27所示。图4-27地球仪项目五摩托车后视镜设计5.1项目目的本项目的目的在于培养学生使用NX软件进行三维造型的能力，旨在通过具体的案例学习，能充分掌握建模的思路和技巧，对完整的建模流程有清晰的认识。5.2项目重点加强针对工程图纸的识图造型能力；掌握三维造型的一般流程和方法；建立数据管理的概念和方法；掌握自由形状特征的构建；5.3项目难点特殊、不规则曲面的构建技巧及处理方法；曲面光顺度的判断与改善；5.4项目实施方法先对项目的实施情况对学生进行前期介绍，然后提供二维工程图纸，让学生看图，进行三维模型的空间想象，接着讲述三维模型在NX中构建策略，最好由学生自己动手完成数字模型的建立。5.5项目用具个人电脑5.6项目实施过程5.6.1工程图纸图1-1所示是摩托车后视镜外壳的产品尺寸图。

5.6.2造型前分析造型设计一般需遵循从整体到局部，也就是先设计主要形状特征，其次再设计局部细节特征。从图中可以看出，该零件的主要外形特征是一个不规则的自由形状曲面，无法用简单的体素特征，例如块、球或柱体来表达，而是需要通过建立自由形状曲面。在建立主要特征后，再建立凹口部分。在建立外形曲面前，首先需要构造主要的轮廓曲线，遵循由线构造面的思路。根据零件的曲面形状，可以考虑使用网格类型的曲面的表达。因此，整个的造型步骤应该是先建立主要轮廓线，然后创建外形曲面，接着设计凹口，最后进行合并、倒圆和抽壳。5.6.3造型过程新建文件启动NX。选择文件à新建，创建一个名为rearview_mir.prt的模型文件，单位为公制。系统自动进入建模模块，并已经在绝对坐标的原点位置建立了一个基准坐标系。创建俯视图轮廓将21层设为工作图层。选择插入à草图，在图形窗口中，选择XY平面作为草图平面。绘制如图1-2所示的曲线，它是产品的俯视图轮廓。完成后退出草图。图1-2俯视图轮廓创建主视图轮廓将22层设为工作图层。利用草图工具，选择XZ平面作为草图平面。绘制如图1-3所示的曲线，由5段圆弧组成，它是产品的主视图轮廓。完成后退出草图。图1-3主视图轮廓思考如何保证主视图轮廓与俯视图轮廓始终相交？注意观察两侧R3的圆弧，它的圆心在哪里？为什么要放在那里？创建侧视图轮廓将62层设为工作图层。选择插入à基准点/平面à基准平面，选择YZ平面，输入偏置距离-20.6，如图1-4所示。思考该基准平面的位置在R25的圆弧中心上，如何保证它与圆弧中心始终保持关联？图1-4创建基准平面将41层设为工作图层。选择插入à来自体的曲线à截面，在图形窗口中，指定R25圆弧和俯视图轮廓作为【要剖切的对象】，刚创建的基准平面作为【剖切平面】，创建如图1-5所示的交点。图1-5交点将23层设为工作图层。以刚创建的基准平面作为草图平面，创建如图1-6所示的侧视图轮廓。它有6段圆弧组成。由于左右对称，可以先创建一侧的曲线，然后再通过镜像曲线的功能创建另一半曲线。图1-6侧视图轮廓建立外形产品主要形状将81层设为工作图层，打开21、22和23层，将其余图层关闭。选择插入à扫掠à扫掠，在选择条中，将【曲线规则】设置为【单条曲线】，然后选择如图1-7(a)所示的截面线和引导线，在产品的顶部创建一个扫掠曲面，结果如图1-7(b)所示。（a） （b）图1-7创建扫掠曲面将63层设为工作图层，打开61层，将基准坐标系显示在图形窗口中。选择插入à基准点/平面à基准平面，选择XY平面，输入偏置距离27.5，如图1-4所示。图1-8创建基准平面 图1-9修剪的结果选择插入à修剪à修剪体，指定扫掠曲面作为修剪操作的目标对象，刚创建的基准平面作为工具对象，将修剪方向设置为-Z轴，结果如图1-9所示。将82层设为工作图层。选择插入à设计特征à拉伸，在选择条中将曲线规则设置为【单条曲线】，开启【在相交处停止】，指定俯视图轮廓的一半圆弧作为拉伸对象，方向为-Z轴，起始距离为0，终止距离为5，创建如图1-10所示的拉伸曲面。 图1-10创建拉伸曲面 图1-11镜像曲面打开61层。选择插入à关联复制à镜像体，以XZ平面作为镜像平面，将拉伸曲面进行镜像，获得如图1-11所示的结果，该曲面将作为约束参考面。思考该曲面为什么不采用一次拉伸成型的方法？将81层设为工作图层，将21和61层关闭。选择插入à网格曲面à通过曲线网格，根据下述步骤创建外形。按照图1-12(a)所示，选择2组主曲线，注意箭头的起点和指向必须一致。在指定交叉曲线时，先在选择条中将曲线规则设置为【单条曲线】，开启【在相交处停止】，按照顺序选择如图1-12(b)所示的5组交叉曲线，注意最后一组交叉曲线也就是第一组交叉曲线。在【连续性】选项组中，将【第一主线串】设置为G1，然后选择修剪后的扫掠曲面。在【连续性】选项组中，将【最后主线串】设置为G1，然后选择修拉伸曲面和镜像曲面。点击【确定】，创建如图1-13所示的形状，由于主曲线和交叉曲线都形成封闭的形状，所以结果为实体。 （a） （b）图1-12主曲线与交叉曲线 图1-13主要外形特征 图1-14处理顶部形状选择插入à组合à补片，选择网格实体作为目标对象，扫掠曲面作为工具对象，方向指向产品内部，这样可将网格实体的顶面替换为扫掠形状，结果如图1-14所示。创建凹口将24层设为工作图层，打开61层。利用草图工具，选择XY平面作为草图平面。绘制如图1-15所示的曲线，由4段直线组成，它是凹口特征的俯视图轮廓。图1-15凹口特征轮廓 图1-16去除多余实体选择插入à设计特征à拉伸，将【曲线规则】设置为【自动判断曲线】，指定刚绘制的轮廓曲线作为截面，开始距离设置为4，结束距离设置为30，【布尔】设置为求差，选择网格实体作为目标对象，点击【确定】，得到如图1-16所示的结果。创建镜片的安装卡位将42层设为工作图层，打开81层，关闭其余的图层。选择插入à来自曲线集的曲线à偏置，选择网格实体的底部轮廓，偏置为3，方向朝里，创建如图1-17所示的偏置曲线。图1-17偏置曲线将1层设为工作图层，打开61层选择插入à扫掠à管道，选择偏置曲线作为路径，指定横截面外径为6，在【设置】中，将【输出】设置为【单段】，创建如图1-18(a)所示环形特征。选择插入à修剪à修剪体，指定环形特征作为修剪操作的目标对象，XY平面作为工具对象，将修剪方向设置为+Z轴，结果如图1-18(b)所示。（a） （b）图1-18卡位特征选择插入à组合à求和，将修剪后的环形实体和网格实体进行合并，并放置到1层。细节设计选择插入à细节特征à拔模，将【类型】设置为从平面，+Z轴为脱模方向，选择凹口地面作为固定面，3个侧面作为要拔模的面，设置角度为2度，如图1-19所示，为侧面创建脱模角度。图1-19添加拔模角度选择插入à细节特征à边倒圆，创建圆角特征。选择如图1-20(a)的边缘，创建半径为8.5的圆角。选择如图1-20(b)的边缘，创建半径为0.5的圆角。选择如图1-20(c)的边缘，创建半径为1的圆角。（a） （b）（c）图1-20圆角选择插入à偏置/缩放à抽壳，将厚度设置为2，选择实体的底面，创建后视镜的外壳实体。图1-21后视镜的外壳关闭除1层外的其它图层，将实体修改为喜欢的颜色，这样就完成了摩托车后视镜外壳的造型，如图1-22所示。图1-22后视镜外壳项目六肥皂盒设计6.1项目目的本项目的目的在于培养学生使用NX软件进行三维造型的能力，旨在通过具体的案例学习，能充分掌握建模的思路和技巧，对完整的建模流程有清晰的认识。6.2项目重点加强针对工程图纸的识图造型能力；掌握自由形状造型的一般流程和方法；掌握NX的草图使用方法及其技巧；掌握异形曲面的处理方法和技巧；建立数据管理的概念和方法；6.3项目难点异形曲面（5边形曲面）构建及其处理技巧；草图的灵活应用；拔模工具的使用；6.4项目实施方法先对项目的实施情况对学生进行前期介绍，然后提供二维工程图纸，让学生看图，进行三维模型的空间想象，接着讲述三维模型在NX中构建策略，最后由学生自己动手完成数字模型的建立。6.5项目用具个人电脑6.6项目实施过程6.6.1工程图纸本项目的设计案例是肥皂盒，它的外形是一个自由曲面，图6-1所示是该产品的工程图。6.6.2造型前分析造型设计一般需遵循从整体到局部，也就是先设计主要形状特征，其次再设计局部细节特征。从图中可以看出，该零件相对比较复杂，外形是由不规则曲面组成，无法直接使用简单的几何体特征来表达。实际上这种产品的造型，需要借助自由形状命令，也就是曲面造型工具来完成。在NX中，如果要建构参数化的曲面模型，就必须通过使用曲线来建构曲面。因此，首先需要做的，就是建立肥皂盒的主要外形轮廓线，然后利用产品左右对称的特点，建立产品的外形曲面，接着进行抽壳操作，以便获得壳体。6.6.3造型过程新建文件启动NX。选择文件à新建，创建一个名为design_case_6.prt的模型文件，单位为公制。系统自动进入建模模块，并已经在绝对坐标的原点位置建立了一个基准坐标系。创建轮廓曲线将21层设为工作图层，同时将61层设为可选择。选择插入任务环境中的草图，以XY平面作为草图的放置面，绘制如图6-2所示的轮廓线。轮廓曲线是一个椭圆，从后续利于创建曲面的角度考虑，建议在绘制时，先创建其中的四分之一，然后再通过镜像获得其余的四分之三。具体步骤如下。图6-2草图轮廓在草图环境中，选择插入曲线椭圆，在屏幕上的任意位置创建一个四分之一的椭圆。对椭圆弧进行几何约束和尺寸约束，如图6-3所示。图6-3椭圆弧注意：椭圆需要5个约束，除了2个尺寸约束以及2个椭圆弧中心的位置约束以外，另一个约束则是椭圆弧与轴平行或垂直的约束。选择插入来自曲线集的曲线镜像曲线，经过两次镜像操作，即可获得如图6-2所示的轮廓曲线。将22层设为工作图层，21、61层可见。利用草图工具，绘制如图6-4所示的曲线。中间的椭圆为前一个草图轮廓。注意，同样是采用镜像曲线的方式或者另一半的曲线。图6-4草图曲线将62层设为工作图层。选择插入基准/点基准平面，选择XZ平面，单击【反向】以便在-Y方面进行偏置，输入偏置距离p5，它是上一个草图的表达式名，如图6-5所示。图6-5偏置平面思考：在创建偏置面时，为什么不是直接输入偏置距离，而是使用表达式？将23层设为工作图层，22层可见。利用草图工具，以偏置基准平面作为放置面，绘制如图6-6所示的曲线。图6-6草图曲线提示：轮廓曲线必须和第二个草图轮廓相交。如图6-7所示。图6-7曲线相交将24层设为工作图层，61层可见。利用草图工具，以YZ平面作为草图放置面，绘制产品的侧视图轮廓，如图6-8所示。图6-8侧视图轮廓提示：轮廓曲线的左右两侧均与前面的草图相交。将25层设为工作图层。利用草图工具，选择XY平面作为草图放置面，绘制如图6-9(a)所示的俯视图轮廓曲线。由于该轮廓是左右对称的椭圆弧，因此先绘制其中的一半，另一半通过镜像曲线来获得。（a） （b）图6-9草图曲线提示：从关联设计的角度考虑，草图标注的尺寸应该使用上一个草图中的表达式。另外，图中有一个隐含约束条件没有显示出来，即椭圆弧的下端应该和图6-8中尺寸为12mm的右侧端点在投影上相交，如图6-9(b)所示。将41层设为工作图层，24、25层可见。选择插入来自曲线集的曲线组合投影，指定24层的侧视图轮廓作为【曲线1】，25层的俯视图轮廓作为【曲线2】，投影方向使用默认的方向，这样即可获得产品的空间轮廓曲线，如图6-10所示。图6-10组合投影将26层设为工作图层，25、61可见。利用草图工具，选择XY平面作为草图放置面，绘制如图6-11所示的俯视图轮廓曲线。同样的，该轮廓是左右对称椭圆弧，另一半通过镜像曲线来获得。图6-11草图曲线将42层设为工作图层，24、26层可见。选择插入来自曲线集的曲线组合投影，指定24层的侧视图轮廓作为【曲线1】，26层的俯视图轮廓作为【曲线2】，投影方向使用默认的方向，这样即可获得产品的空间轮廓曲线，如图6-12所示。图6-12组合投影将27层设为工作图层，22、41、61可见。利用草图工具，以XZ平面作为草图放置面，绘制如图6-13所示的曲线，可采用镜像曲线的方式获得另一半。注意，轮廓曲线的端点必须落在22层和41层的曲线上，特别是对于41层的空间曲线，需在草图环境中创建一个交点来用于约束（插入来自曲线集的曲线交点）。图6-13草图曲线这样就基本完成了产品有关轮廓曲线的构建，如图6-14所示。图6-14产品的轮廓曲线创建产品的外观曲面将81层设为工作图层，24、41、42层可见。利用拉伸工具，选择24层的轮廓曲线，如图6-15所示，进行对称拉伸，单边距离为90mm，获得片体。图6-15片体选择插入修剪修剪片体，利用41和42的空间曲线对拉伸片体进行修剪，结果如图6-16所示。图6-16修剪片体将43层设为工作图层，21层可见。选择插入来自曲线集的曲线偏置，将【类型】设置为拔模，选择21层的轮廓曲线，如图6-17(a)所示，指定偏置高度为-4.5mm，即向+ZC轴方向进行偏置，结果如图6-17(b)所示。 （a） （b）图6-17偏置曲线将81层设为工作图层，42、43层可见。选择插入网格曲面直纹，创建直纹曲面，步骤如下。选择42层的空间曲线作为【截面线串1】，偏置曲线作为【截面线串2】，确保两组的箭头指向、起点一致，如图6-18所示。图6-18截面线串 图6-19设置对齐方式在【对齐】组中，设置为【根据点】，如图6-19所示。创建的直纹曲面如图6-20所示。图6-20直纹面 图6-21有界平面选择插入曲面有界平面，选择偏置曲线，即可构建一个平面，结果如图6-21所示。将44层设为工作图层，22、23、24、27、41、42层可见。选择编辑曲线长度，选择如图6-22(a)所示的曲线，调整其长度，在【延伸】组中，设置【长度】为【全部】，将长度设为37mm，如图6-22(b)所示，为了方便观察，在【设置】组中，将【输入曲线】设为【隐藏】。结果如图6-22(c)所示。（a） （b）（c）图6-22调整曲线长度选择插入来自曲线集的曲线桥接，选择刚调整完长度的曲线作为【起始对象】，选择如图6-23(a)所示的曲线为【终止对象】，其余参数使用默认，创建如图6-23(b)所示的曲线。 （a） （b）图6-23桥接曲线提示：在选择起始对象和终止对象时，应该在靠近桥接曲线的一端进行选择。将82层设为工作图层，24层可见。利用拉伸工具，在选择条工具条上将【曲线规则】设为【单条曲线】，然后选择如图6-24(a)所示的曲线，沿-X轴方向拉伸20mm的距离，结果如图6-24(b)所示。该拉伸曲面将用于约束后续产生的外观曲面，起辅助的作用。（a） （b）图6-24辅助曲面将81层设为工作图层。选择插入网格曲面通过曲线网格，创建外观曲面，步骤如下。选择2组主线串和2组交叉线串，如图6-25(a)所示，主线串的箭头指向和起点必须一致。在【连续性】组中，将【第一交叉线串】和【最后交叉线串】设为【G1相切】，然后分别选择刚创建的拉伸曲面作为约束面。创建的网格曲面如图6-25(b)所示。（a） （b）图6-25网格曲面将28层设为工作图层，22、23、61、81层可见。利用草图工具，以XY平面作为草图放置面，绘制如图6-26所示的两条曲线，注意曲线一侧的端点是在桥接曲线的端点上。从目前的俯视图可以清晰地看到，当前草图曲线和其他草图曲线可以构成一个四边形，这是易于构建网格曲面的形状。图6-26草图曲线选择插入修剪修剪片体，以网格曲面作为【目标】，刚创建的草图曲线作为【边界对象】，在【投影方向】组中，设置为【沿矢量】，ZC轴；修剪结果应和图6-27一致。图6-27修剪曲面将81层设为工作图层，61层可见。使用通过曲线网格工具，选择如图6-28(a)所示的主线串和交叉线串，同时指定2个边界约束，结果如图6-28(b)所示。（a） （b）图6-28网格曲面选择插入组合缝合，确认【类型】设置为【片体】，选择先创建的网格曲面作为【目标】，刚创建的曲面作为【工具】，将这两个曲面缝合在一起，结果如图6-29所示。图6-29缝合片体 图6-30镜像体选择插入关联复制镜像体，将缝合好的的片体进行镜像，在【设置】中，确认开启了【固定于当前时间戳记】，结果如图6-30所示。再次使用缝合工具，将产品的外观曲面进行合并，结果如图6-31所示。图6-31外表面创建产品实体将1层设为工作图层，22层可见。利用拉伸工具，选择草图轮廓线，指定+Z轴作为拉伸方向，起始距离为-5mm，结束距离为35mm，如图6-32所示。图6-32创建实体选择插入修剪修剪体，利用刚才缝合好的曲面对拉伸体进行修剪，结果如图6-33所示。图6-33修剪体选择插入细节特征拔模，将【类型】设置为【从边】，使用默认的ZC轴作为脱模方向，选择体的底部边缘作为【固定边缘】，如图6-24(a)所示，创建角度为1°的拔模，结果如图6-34(b)所示。（a） （b）图6-34拔模利用边倒圆工具，在图6-35(a)所示的边缘中创建7mm的倒圆角，结果如图6-35(b)所示。（a） （b）图6-35倒圆角选择插入偏置/缩放抽壳，确认【类型】设置为【移除面，然后抽壳】，选择如图6-36(a)所示的2个面，指定厚度为3mm，结果如图6-36(b)所示。（a） （b）图6-36抽壳将23层设为可见。利用拉伸工具，选择如图6-37所示的轮廓，沿YC轴方向拉伸，距离为20mm，确认【布尔】组设置为【无】，结果如图6-37(b)所示。（a） （b）图6-37拉伸体将29层设为工作图层，23、61层可见，隐藏其余的图层。利用草图工具，选择YZ平面作为草图放置面，创建如图6-38所示3条曲线，包括2条参考线。图6-38草图曲线 图6-39草图曲线将30层设为工作图层。利用草图工具，选择XY平面作为草图面，绘制如图6-39所示的圆弧曲线。为了约束圆弧和前一个草图的曲线相交，需要利用插入来自曲线集的曲线交点来创建交点。将83层设为工作图层，关闭23、61层。选择插入扫掠扫掠，以29层的曲线作为截面，30层的圆弧作为引导线，如图6-40(a)所示，创建扫掠曲面，结果如图6-40(b)所示。 （a） （b）图6-40扫掠曲面将1层设为工作图层。利用修剪体工具，利用扫掠曲面修剪刚创建的拉伸体，如图6-41所示。图6-41修剪体将2层设为工作图层。选择插入关联复制抽取体，确认【类型】设置为【体】，选择刚完成修剪的实体，在【设置】中，确认开启了【固定于当前时间戳记】，复制该实体。关闭1层。选择插入偏置/缩放偏置面，选择复制体的5个面，如图6-42(a)所示，指定偏置距离为-3mm，即移除材料，结果如图6-42(b)所示。（a） （b）图6-42偏置面将1层设为工作图层，2层可见。利用求和工具，将拉伸体合并到产品中，结果如图6-43所示。图6-43合并 图6-44求差利用求差工具，从实体中挖出用于肥皂盒放置固定的托架位置，如图6-44所示。利用边倒圆工具，在图6-45所示的边缘上创建半径为1mm的倒圆角。图6-45倒圆角利用边倒圆工具，在图6-46所示的边缘上创建半径为1mm的倒圆角。图6-46倒圆角至此，完成肥皂盒的设计，如图6-47所示。图6-47肥皂盒项目七智能手机模架上框加工7.1项目目的让学生能够掌握NX数控编程，从实际的案例中学习相应的加工方法，使学生对数控专业产生兴趣，发展学生的潜在能力和今后职业的需求；帮助学生认识自我、建立自信，促进学生在已有水平上发展。为社会培养更多的制造业专业的人才。7.2项目重点掌握NX软件编程应用，学习零件加工的工艺以及加工方法。此项目重点在于讲解平面铣与钻孔加工，使学员能够掌握2D加工方法。7.3项目难点在NX软件中，平面铣加工操作步骤相对较复杂，需要学员能认真学习，把握操作技巧性。7.4项目方法利用企业模具制造中的实际案例讲解，按实际的加工工艺流程教学。7.5项目用具电脑室、数控机床设备、材料、刀具与测量工具等7.6项目实施过程7.6.1工艺分析数控加工专业机械加工工艺流程卡零部件名称材料编号智能手机模架上框普通钢（45#钢）ZM0001工序号工序名称工序内容1备料按照模具制造工艺，直接购买标准模架（如龙记LKM、富特巴、哈斯卡HASCO与DME等）；上框大小:ø350mmX300mmX60mm2面处理模框的表面在模架厂已处理完成，六个面均无需再处理。3工具游标卡、高度尺、校表、分中棒、刀柄、铣刀等4铣床模框在指定位置加工螺丝孔位置。5钳工装配6数铣利用软件针对零件编程7操作工模框使用码板装夹，并四边分中、校表、对刀等8NC程序传送处理数控NC代码并传送机床9机床加工数控机床自动加工10检测完成加工后,对零件进行检测11钳工处理零件表面光洁度、模框边缘倒角。设计者指导老师7.6.2零件加工分析这是一个用于智能手机模具的模框，现在需要对此模框进行加工开框。在早期，模具的模框一般都是使用手动铣床进行开框，但加工效率太低，而且精度也无法保证，为了提高效率与精度，现在的模具模框都是使用数控铣床进行加工生产的，它的时间更短、精度更高。本项目案例主要讲解NX软件的数控编程，介绍平面加工与孔位加工。为了保证良好地编写程序，需对模框零件进行一系列分析。如模型的结构形状复杂、体积大小、材料硬度及公差等；如盲目地对模型进行编程，往往会给编程带来很多麻烦事项。利用NX软件对模型分析零件大小，操作如下：从下拉菜单上点选分析（Analysis）→点选测量距离（MeasureDistance），并弹出测量距离（MeasureDistance）对话框，且在绘图区选择模型的对角点，如图1-1所示。图1-1分析模型大小利用以上方法同时对模型的加工区域进行测量，确保我们合理选择刀具进行加工；通过NX软件的分析功能对模型加工区域测量大小及R角位值。如图1-2所示（图形着色位置为模型加工区域）：图1-2加工区域分析7.6.3加工工艺的制定在开始编写刀路之前，应确定合适的工艺原则，用来指导数控编程。工艺原则的制定应考虑机床设备、原毛坯材料、刀具和工艺条件等因素，在实际应用中，编程员应根据零件模型的结构特点和加工要求，随机应变，灵活应用。一般在数控编程时，大都遵循以下几点共性原则：加工方法应遵循先粗加工、再到半精加工、最后精加工的加工顺序；刀具的使用，尽可能地遵循直径从大到小的顺序；尽可能地减少换刀次数；精加工时尽可能先光平面后曲面；尽可能减少放电加工的比重；刀具圆角半径必须小于工件曲面的曲率半径。在完成模型的分析后，根据数控加工工艺原则和现有的刀具等条件，制定智能手机模框零件的加工方案如下：（注：模型的加工方法有很多，在此案例里介绍平面铣加工方法。）粗加工模型材料为45#钢王牌料，此材料比较软、易切削、硬度较低；材料大小为350X300X60（MM），且六个面均已完成精光。对于此模型先使用大刀具切除大部分余量材料，即先用圆鼻刀D30R5mm的刀具进行粗加工。精加工为了减少换刀的次数，我们用同样的刀具（D30R5）先精加工底面，但要注意相应的加工事项，为保证精加工的质量，刀具的刀片要换新的、需重新对刀，在精加工底面时，刀具一定要避让模型的侧壁。半精加工在粗加工与精加工底面后，模型侧壁仍留有大部分余量，此时需要对模型进行半精加工。半精加工的作用是为了使模型表面余量更加均匀，以便在进行精加工时可以保证光洁度，也可避免余量过大对刀具造成伤害。为了过渡模型的圆角位，我们选择刀具为D12R0.8mm的立铣刀做半精加工。精加工半精加工侧壁后，接着可以精加工侧壁；选择平铣刀具D12mm，刀具材料为钨合金；确保精加工的侧壁没有锥度，在刀柄装夹刀具时要测刀具摆动；此精加工将采用刀具侧刃来精加工侧壁。粗加工由于D30R5的刀具不能加工小槽位置，所以需要换小刀具来做第二次粗加工。小槽位置有两种大小，分别为60X18X8（MM）和18X35X8（MM），其中拐角位置为R4mm。那么粗加工此小槽位置应该选择D6mm的平铣刀具进行粗加工。精加工小槽粗加工后，接着精加工小槽底平面与侧壁，同样使用D6mm的平铣刀精光底平面与侧壁。（注：虽然是同样的D6刀具，但是粗加工与精加工，刀具是需要分开的，粗加工时可以使用旧的刀具，但精加工则需要使用新刀具。）孔定位模型的螺丝孔位置，一般是由钳师傅来完成，但为了方便钳工师傅钻螺丝孔，编程人员应该在螺丝孔位置打上定位点；因为数控机床可以准确地对螺丝孔定位，而钳工师傅则需要手动画线来找到钻孔的位置，其实这也是提高生产效率的做法。7.6.4软件编程本案例是通过UGNX软件进行讲解编写零件刀路，此案例侧重于平面加工与钻孔加工，学生可以通过以下操作来学习NX软件编程并打下良好基础。如下将给大家讲述NX软件针对智能手机模具的上框零件的编程步骤。父级组的创建与参数设定打开并另存为文件从存放目录下打开文件“…\YJSK_MD0001.PRT”，模型见图1-3所示。将文件另存于易管理的目录下“…\YJSK_MD0001_Tools.PRT”，另存为文件是有一定好处的，例如模型为了加工方便常会做一些简化修改的操作，如模型修改错了，还有原文件作对应。注：在NX软件中文件的保存路径与文件名不能有中文出现。 图1-3智能手机模架上框加工环境的初始化从标准（Standard）工具条中单击开始（Start）加工（Manufacturing），系统启动加工应用模块，并弹出加工环境（MachiningEnvironment）对话框。从【CAM会话配置】（CAMSessionConfiguration）列表中选择“cam_general”，从【要创建的CAM设置】（CAMSetuptoCreate）列表中选择“mill_contour”，然后按【确定】（OK），完成加工环境初始化，如图1-4所示。注：当第一次进入加工模块时方有此加工环境对话框出现，如模型以前进入过加工模块并进行了保存，则不会出现此对话框。NX加工的进程配置文件，一般默认为通通用配置（cam_general），它包含了加工中的所有加工类型。当然也可以通过自定义方法来进行定制。NX加工的模板文件，默认状态有平面铣、轮廓铣、多轴铣、叶轮铣、孔加工、特征孔加工、数控车与线切割等。用户可根本模型加工类型选择相对应的加工模板。NX加工的进程配置文件，一般默认为通通用配置（cam_general），它包含了加工中的所有加工类型。当然也可以通过自定义方法来进行定制。NX加工的模板文件，默认状态有平面铣、轮廓铣、多轴铣、叶轮铣、孔加工、特征孔加工、数控车与线切割等。用户可根本模型加工类型选择相对应的加工模板。图1-4加工环境创建父级组并设定参数在创建加工操作之前，应创建父级组来管理操作，并设定公共参数，以供后续操作共享，这可有效减少重复设置的工作，从而提高工作效率。创建程序组一般情况下，为了使编程员更好地区分和管理加工刀路，需要创建多个程序组来管理加工刀轨。但当前模型的加工相对简单，所以使用默认程序组（PROGRAM），不需再创建任何程序组。创建刀具组从插入（Insert）工具条单击创建刀具（CreateTool）图标，将弹出创建刀具对话框，按表1-1列出的刀具参数要求，分别创建5把刀具，并且均以“GENERIC_MACHINE”作为新建刀具的父级组。表1-1加工零件的刀具参数序号刀具名称刀具类型刀具直径（mm）圆角半径（mm）刀具材料1D30R5圆鼻刀D=30R5合金刀片2D12R0.8平铣刀D=12R0.8合金刀片3D12平底刀D=12/钨合金4D6平底刀D=6/钨合金5ZD5中心钻D=5/钨合金设定加工坐标与安全平面将操作导航器切换到几何（Geometry）视图，双击节点“MCS_MILL”，将弹出Mill_Orient对话框。首先将机床坐标系定位在零件模型的最高位置，点击图标，弹出Csys对话框如图1-5所示，在【参考Csys】选项卡，设置（参考）坐标为当前工作坐标【WCS】，点击【确定】返回。 图1-5机床坐标系设定在【安全设置】选项卡里，点击小三角选择平面，并在绘图区域选择模型顶平面，拖动前头距离为30mm；设置如图1-6所示。确定完成加工坐标与安全平面的定义。图1-6安全平面设定指定加工几何体在操作导航器的几何（Geometry）视图，双击节点“WORKPIECE”，将弹出铣削几何体（MILLGEOM）对话框，如图1-7所示，点击选择或编辑部件几何体图标，弹出部件几何体（PartGeometry）对话框，在绘图区域选择零件模型为部件几何体，如图1-8所示。图1-7“WORKPIECE”指定部件与毛坯几何体图1-8部件几何体对象选择同样在铣削几何体（MILLGEOM）对话框里，点击选择或编辑毛坯几何体图标，弹出毛坯几何体（BlankGeometry）对话框，在毛坯几何体对话框中，将【类型】（Type）设置为【包容块】（BoundingBlock），接受各轴的默认极限值，这样就完成毛坯几何体设置，如图1-9所示。图1-9毛坯几何体设置设定加工方法将操作导航器切换到加工方法（MachiningMethod）视图，分别双击节点“MILL_ROUGH”、“MILL_SEMI_FINISH”和“MILL_FINISH”，按表1-2列出的加工方法参数要求，分别设定粗加工、半精加工和精加工的加工方法参数。表1-2各种加工方法的参数序号加工方法部件余量内公差（mm）外公差（mm）切除方法1MILL_ROUGH0.350.080.08HSMROUGHMILLING2MILL_SEMI_FINISH0.150.030.03HSMSEMIFINISHINGMILLING3MILL_FINISH00.0050.005HSMFINISHINGMILLING粗加工刀轨的编写在插入（Insert）工具条中点击创建操作（CreateOperation）图标，将弹出创建操作（CreateOperation）对话框。按表1-3所列出的创建步骤及参数要求，创建一个用于切除毛坯体上大量材料的粗加工操作“PLANAR_1”。表1-3粗加工的创建步骤及参数设定步骤参数说明创建新操作类型子类型位置名称mill_planar（PLANAR_MILL）程序PROGRAMPLANAR_1刀具D30R5几何体WORKPIECE方法MILL_ROUGH指定几何体由于模型的加工区域范围为“开放式”，那么加工的最大范围由毛坯边界来指定。首先在【几何体】选项组中，点击【选择或编辑毛坯边界】（SelectorEdittheBlankBoundaries）图标，弹出边界几何体（BoundaryGeometry）对话框，将【模式】（Mode）设置为【曲线/边】（Curves/Edges），弹出创建边界（CreateBoundary）对话框，将【平面】（Plane）设置为【用户定义】（User-Defined），选择模型最顶平面为边界的高度位置；返回到创建边界（CreateBoundary）对话框，点选成链（Chaining）并弹出成链对话框，在模型里如图1-10选择；其他参数均为默认值。图1-10指定毛坯边界前面设置了毛坯边界定义了最大加工范围，但有几级台阶无需加工，因此需要用部件边界来定义保护范围。同样在【几何体】选项组中，点击选择或编辑部件边界（Se