教学材料《安全阀》-项目三

项目三混合特征创建实体在生活中，有些产品不是由单一的截面构成，如一字螺丝刀的工作部分、吹风机的吹风口等，这些特征的创建，在Pro/ENGINEER软件中创建的方法是将几个不同形状和大小的截面按一定的顺序连接而成，即通过混合特征来实现。预期目标1.了解混合特征建模的基本原理及混合特征建模的方法。2.知道混合特征对截面的要求，能根据要求正确绘制截面图形。3.知道混合特征建模的步骤并能正确选择混合特征建模的方法。返回任务3.1

一字螺丝刀的创建一、任务描述用平行混合特征创建一字螺丝刀，其结构如图3.1-1所示，共由9个平行截面构成，主要采用平行混合实体特征功能来创建模型。从左到右共有9个截面组成，各截面的尺寸依次为:第1至第5个截面分别是直径为9,9,6,8,8的圆，其间距分别为22,11,2,2;第6,第7个截面均是直径为3的圆，其间距为30;第8个截面是5x1.5的矩形，它与上一个截面的距离为17;第9个截面是3.5x1的矩形，它与上一个截面的距离为90。下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建二、任务分析一字螺丝刀创建步骤如表3.1-1所列。三、知识准备1.混合特征混合特征是创建复杂几何体的方法之一，是由多个截面按照一定规范的顺序相连构成。有增加材料和去除材料两种方式，可以创建实体、薄板和曲面。2.设计工具选择主菜单命令【插入】-【混合】，系统弹出如图3.1-2所示的子菜单，选取其中一个选项后，弹出菜单管理器的【混合选项】菜单，如图3.1-3所示。该菜单列出了混合特征的3种创建方法(【平行】、【旋转的】和【一般】)、截面的两种形式(【规则截面】、【投影截面】)以及创建截面的两种方法(【选取截面】、【草绘截面】)。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建若选【平行】或【一般】混合特征，单击【完成】，弹出菜单管理器的【属性】，如图3.1-4所示，列出截面之间两种过渡方式(【直的】、【光滑】);若选【旋转】混合特征，单击【完成】，弹出菜单管理器的【属性】菜单，如图3.1-5所示，除列出了截面之间两种过渡方式(【直的】、【光滑】)之外，还有首尾截面之间有无连接的两种选项(【开放】、【封闭的】)。1)混合特征创建方法根据混合特征创建时各截面之间的位置关系不同，其建模方法可分为以下3种类型。(1)平行混合特征。所有的混合截面相互平行，如图3.1-6所示，图3.1-6(a)是各截面“直的”过渡，图3.1-6(b)是各截面“光滑”的过渡。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建(2)旋转混合特征。将相互之间并不平行的多个截面连接而成，后一个截面的位置是由前一个截面绕y轴转一定的角度(0~120°)来确定。图3.1-7(a)是各截面“直的”过渡和“开放”，图3.1-7(b)是各截面“光滑”过渡和“开放”，图3.1-7(c)是各截面“直的”过渡和“封闭”，图3.1-7(d)是各截面“光滑”过渡和“封闭”。(3)一般混合特征。与旋转混合特征的截面相比，一般混合特征的截面具有更大的灵活性。后一个截面的位置由前一个截面的位置可分别绕x，y，z轴转过指定的角度来确定。如图3.1-8(a)是各截面“直的”过渡，图3.1-8(b)是各截面“光滑”过渡。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建2)混合特征截面的形式(1)规则截面:在草绘状态下绘制具有确定尺寸的截面。(2)投影截面:选取某一曲面在指定的参照上的投影为截面，这种截面形式只有在平行混合特征创建的方式下有效，其他两种方式下无效。3)创建混合特征截面的方法(1)选取截面:选取已经存在的特征表面作为混合特征的截面，这种方法在平行混合特征创建方法中不可用。(2)草绘截面:在草绘状态下绘制的草绘截面，是最常用的截面生成方式。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建4)混合特征截面的属性(1)直的:各截面之间用直线连接，在实体特征中可以明显看到不同截面之间的连接关系。(2)光滑:各截面之间采用曲线连接，截面之间平滑过渡，实体特征上看不到截面之间的明显连接关系。(3)开放:顺序连接各截面形成旋转混合特征，特征的起始截面和终止截面不相连。(4)封闭:顺序连接各截面形成旋转混合特征，特征的起始截面和终止截面相连成封闭的特征。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建5)混合特征对截面的要求混合特征是通过多个截面依次连接而成，但最基本的要求是各截面顶点数必须相同，否则就不能成形。解决的方法常见有以下两种。(1)在截面上打断曲线增加顶点。如图3.1-9所示，用平行混合特征创建如图3.1-9(a)所示的实体，其2个截面分别是由1个正方形和1个圆形，正方形有4个顶点，而圆没有，所以必须将圆打断，形成如图3.1-9(b)所示的4个顶点。(2)混合顶点。创建混合特征时，当某一截面的顶点数比其他截面少，但又满足特征的要求时，必须使用混合顶点。在生成特征时，该顶点可以当2个顶点用，同时和其他截面上的2个顶点相连。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建如图3.1-10(a)所示，将某一顶点设为混合顶点的步骤是:先用鼠标选中该点后，单击主菜单【草绘】-【特征工具】-【混合顶点】，混合顶点就设置完成，创建的实体如图3.1-10(b)所示。但设置混合顶点时必须注意的是:截面的起始点不能设为混合顶点。(3)点截面。如创建棱锥等模型，其中一个截面为一个“点”，点作为一种特殊的截面可以与各种截面混合。图3.1-11(a)所示为截面，图3.1-11(b)所示为创建的实体。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建在创建混合特征时，除对截面的顶点有要求外，截面的起始点及其方向也是非常重要的。起始点是两个截面混合时的参考，两截面的起始点直接连接，其余各点按起始方向依次连接。在绘制截面时，系统会自动将第一个顶点设为起始点，起始点处有一个箭头。要保证创建的特征不发生扭曲变形，两截面的起始点要对齐或靠近。如图3.1-12所示。截面的起始点可以根据需要重新设置，先用鼠标选中该点，然后单击主菜单【草绘】-【特征工具】-【起始点】，即可将该点设置为起始点。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建四、任务实施1.新建文件新建一个【零件】-【实体】类型文件，文件名为“YIZILUOSIDAO"，选择“mmns_part_solid”模板。

2.创建螺丝刀工作部分

1)进入混合特征模式选择主菜单中【插入】-【混合】-【伸出项】，系统弹出“混合选项”菜单，选择【平行】-【规则截面】-【草绘截面】，单击【完成】，系统弹出“属性”菜单，选择【直的】，单击【完成】，系统弹出“设置草绘平面”菜单，在绘图区内选择“FRONT”平面为草绘平面，依次选择菜单中的【正向】-【缺省】，此时系统进入截面草绘模式。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建2)绘制截面图形草绘如图3.1-13所示的混合特征的第1个截面(螺丝刀截面9)，然后单击主菜单【草绘】-【特征工具】-【切换截面】，第1个截面绘制完成，图形颜色变暗后，就不能被修改。此时进人第2截面草绘模式，草绘如图3.1-14所示的混合特征的第2个截面(螺丝刀截面8)。再【切换截面】，进入第3截面草绘模式，草绘如图3.1-15所示的混合特征的第3个截面(螺丝刀截面7)，由于该截面是一个圆，与上一个截面顶点数不相等，所以需要将圆打断，产生4个顶点，同时注意起始点位置。同理完成第4个截面(螺丝刀截面6)。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建3)生成螺丝刀工作部分实体模型完成4个截面后，单击草绘工具栏中(确定)按钮，按提示分别输人截面2的深度、截面3的深度、截面4的深度分别为9,17和30，单击如图3.1-16所示【伸出项】对话框中的【确定】按钮，完成螺丝刀工作部分造型，如图3.1-17所示。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建3.创建螺丝刀柄部1)进入混合特征模式选择主菜单中【插入】-【混合】-【伸出项】，系统弹出“混合选项”菜单，选择【平行】-【规则截面】-【草绘截面】，单击【完成】，系统弹出“属性”菜单，选择【直的】，单击【完成】，系统弹出【设置草绘平面】菜单，在绘图区内选择“螺丝刀工作部分的圆柱端面”为草绘平面，依次选择菜单中的【正向】-【缺省】，此时系统弹出【参照】对话框，如图3.1-18所示，选择绘图区内的“RIGHT”和“TOP”作为参照，单击“关闭”按钮，进入截面草绘模式。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建2)绘制截面图形草绘混合特征的第1个截面8的圆(螺丝刀截面5)，然后单击主菜单【草绘】-【特征工具】-【切换截面】，进入第2截面草绘模式，草绘第2个截面郝的圆(螺丝刀截面4)，同理草绘第3截面6的圆(螺丝刀截面3)、草绘第4截面9的圆(螺丝刀截面2)和草绘第5截面9的圆(螺丝刀截面1),截面绘制完成，如图3.1-19所示。3)生成螺丝刀柄部实体模型单击【草绘】工具栏中(确定)按钮，按提示分别输入截面的深度为:2,2,11和22，单击【伸出项】对话框中的【确定】按钮，完成螺丝刀柄部造型，如图3.1-20所示。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建4.倒圆角单击工具栏上的(倒圆角)，输入半径值为1，选取倒圆角部位，如图3.1-21所示。单击倒圆角工具栏中的按钮，完成倒圆角，至此，螺丝刀造型全部完成，如图3.1-22所示。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建五、归纳总结(1)创建平行混合实体特征时，系统将按照各截面绘制的先后顺序依次将它们连接生成特征，所以，在绘制截面时必须从结构的一端依次绘制各截面，直到另一端所在的截面。(2)混合特征是通过多个截面依次连接而成，除点截面外，一般情况下要求各截面顶点数必须相同，否则就无法成形。(3)起始点是两个截面混合时的参考，生成混合特征时，两截面的起始点直接连接，其余各点按起始方向依次连接，两截面的起始点要尽量对齐或靠近，否则生成的特征就会发生扭曲变形。上一页下一页返回任务3.1

一字螺丝刀的创建(4)平行混合特征创建的主要步骤如下。①设置属性:根据设计要求选择【直的】或【光滑】属性。②设置草绘平面:与拉伸、旋转特征设置草绘平面的方法、过程基本一致。③草绘截面图:按照模型结构截面的顺序，依次绘制各截面，每个截面绘制完成后，要进行【切换截面】，才能进入下一截面的绘制。④输入截面之间的深度:根据系统提示，按截面之间的关系正确输入两截面间的深度值。⑤最后生成平行混合特征。上一页返回任务3.2

带柄杯子的创建一、任务描述创建杯子模型，其结构如图3.2-1所示，主要有杯体和杯柄两部分构成，杯柄共由3个旋转的截面构成，采用旋转混合实体特征功能等来创建模型。从上到下共有3个截面，各截面的尺寸依次如图3.2-2所示，第1至第3个截面旋转角度都为90°。二、任务分析带柄杯子的创建步骤如表3.2-1所列。下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建三、知识准备旋转混合特征中，各截面的草绘平面并不相同。因此，在截面中引入了坐标系，各截面都以坐标系为公共定位参考来进行尺寸设计，所以在绘制多个截面图时，每个截面图中必须加入坐标系，如图3.2-3所示。在最后生成特征时，这些坐标系会重叠在一起，就可以确定各截面之间的相对位置。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建截面图中坐标系的创建步骤是:单击主菜单中【草绘】-【坐标系】或单击草绘工具栏中的按钮，放在绘图区中鼠标上就会出现坐标系，在合适的位置用鼠标左键确定，再修改完位置尺寸即可。在旋转混合实体特征的界面中，坐标系的y轴有重要的用途。下一个截面的位置是由前一个截面绕y轴转过一定角度，然后在xoy平面中由坐标系两个定位尺寸来确定其与坐标的位置关系。在旋转混合特征创建时，每完成一个截面后，系统要求输入下一截面相对上一截面绕y轴旋转的角度，然后进入下一截面的草绘模式。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建四、任务实施1.新建文件新建一个【零件】-【实体】类型文件，文件名为“beizi"，选择“mmns_part_solid”模板。2.创建杯子手柄1)进入旋转混合特征模式选择主菜单中【插入】-【混合】-【伸出项]，系统弹出【混合选项】菜单，选择【旋转】-【规则截面】-【草绘截面】，单击【完成】，系统弹出【属性】菜单，选择【光滑】-【开放】，单击【完成】，系统弹出【设置草绘平面】菜单，在绘图区内选择“RIGHT”平面为草绘平面，依次选择菜单中的【正向】-【缺省】，此时系统进入截面草绘模式。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建2)绘制截面图形(1)草绘第1个截面，其结构尺寸和坐标系位置尺寸如图3.2-4所示，单击草绘工具栏中的按钮，系统弹出【为截面2输入y_axis旋转角(范围0°~120°)的对话框，输入角度“90”，确定后进入下一个截面的草绘平面。(2)草绘第2个截面，其结构尺寸和坐标系位置尺寸如图3.2-5所示，单击草绘工具栏中的按钮，系统弹出【继续下一个截面吗(Y/N)】对话框，单击“是”，系统弹出“为截面3输入y_axis旋转角(范围0°~120°)”的对话框，输入角度“90”，确定后进入下一个截面的草绘平面。(3)草绘第3个截面，其结构尺寸和坐标系位置尺寸如图3.2-6所示，单击草绘工具栏中的按钮，系统弹出【继续下一个截面吗(Y/N)】对话框，单击“否”，截面绘制完成。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建3)生成杯子手柄单击【伸出项】对活框(如图3.2-7所示)中的【确定】按钮，手柄创建完成，如图3.2-8所示。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建3.创建杯体单击按钮，选择“FRONT”为草绘面，绘制杯体截面图，其结构尺寸和旋转轴如图3.2-9所示，旋转角为360°，完成结果如图3.2-10所示。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建4.倒圆角单击工具栏上的按钮，输入半径值为4，选取杯底、杯口和手柄两侧倒圆角部位，单击倒圆角工具栏中的按钮，如图3.2-11所示。再单击工具栏上的，输入半径值8，选取杯体与手柄连接处，单击按钮，完成倒圆角，至此，杯子造型全部完成，如图3.2-12所示。上一页下一页返回任务3.2

带柄杯子的创建五、归纳总结(1)创建旋转混合特征时，除点截面外，各截面的顶点数必须相等。(2)创建旋转混合特征中，各截面的草绘平面并不相同，因此，在绘制多个截面图时，每个截面图中必须加入坐标系，各截面都是以坐标系为公共定位参考来进行尺寸设计。(3)旋转混合特征创建的主要步骤。①设置属性:根据设计要求除选择【直的】或【光滑】属性之外，还要选择【开放】或【封闭】属性。②设置草绘平面:与其他特征设置草绘平面的方法、过程基本一致。③草绘截面图:按照模型结构截面的顺序，依次绘制各截面，每个截面中要加入坐标系，每个截面绘制完成后，根据系统提示输人绕y轴旋转的角度值后，才能进入下一截面的绘制。④最后生成旋转混合特征。上一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建一、任务描述创建圆柱铣刀模型，其结构如图3.3-1所示。主要由刀具本体和支撑轴两部分构成，刀具本体截面结构尺寸如图3.3-2所示，采用一般混合实体特征功能等来创建模型。一般混合实体特征创建6个截面，绕z轴旋转角度为45°，间距为30。二、任务分析圆柱铣刀的创建步骤如表3.3-1所列。下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建三、知识准备一般混合特征的创建原理与旋转混合特征比较接近，依次绘制各截面，确定各截面之间的相对位置关系后，按照设定的属性将各截面依次连接生产模型。但与旋转混合特征相比，一般混合特征更具有灵活性，在指定各截面之间的位置关系时，后一个截面的位置是由前一个截面分别绕x、y、z轴转过一定的角度来确定的，这样截面位置的变化更加灵活多样，因此可以用于创建更加复杂的特征。一般混合特征的截面绘制与旋转混合特征截面基本一致，要求加入坐标系。在产品设计过程中，一般都要通过草绘完成截面的设计，有些截面比较常用，如:正多边形、工字钢截面等，还有一些复杂的零件，有些截面比较复杂，并且可能需要多次使用。为了提高效率，对于这种情况，Pro/ENGINEER软件提供多种解决方法。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建1.用草绘器调色板调入草绘器调色板中存储一定量的外部数据，通过调色板可以将部分外部数据插人到草绘图中。【草绘器调色板】对活框如图3.3-3所示，包括常用标准图形(如多边形、轮廓、形状和星形)和工作目录文件夹中存储的由Pro/ENGINEER软件绘制的草绘图形，如图3.3-4所示。使用方法是:选中需要的图形后按住鼠标的左键拖入到绘图区，根据系统提示修改缩放比例和旋转角度即可，在绘图区内还可以对其图形和尺寸进行修改。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建2.用文件系统调入单据主菜单【草绘】-【数据来自文件】-【文件系统】，系统弹出如图3.3-5所示的【打开]窗口，数据接口的类型如图3.3-6所示。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建四、任务实施1.新建文件新建一个【零件】-【实体】类型文件，文件名为“yuanzhuxidao”，选择“mmns_part_solid”模板。

2.创建铣刀本体

1)进入一般混合特征模式选择主菜单中【插入】-【混合】-【伸出项]，系统弹出【混合选项】菜单，选择【一般】-【规则截面】-【草绘截面】，单击【完成】，系统弹出【属性】菜单，选择【光滑】，单击【完成】，系统弹出【设置草绘平面】菜单，在绘图区内选择“RIGHT”平面为草绘平面，依次选择菜单中的【正向】-【缺省】，此时系统进入截面草绘模式。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建2)绘制截面图形(1)绘制图形，其结构和尺寸如图3.3-7所示。(2)选中图形后，单击按钮，绘制的图形如图3.3-8所示。(3)同理完成左、右两侧的图形，并修剪完成如图3.3-9所示的截面图。(4)加入坐标系，如图3.3-10所示。至此第1截面绘制完成。(5)单击保存按钮，存储截面文件名为“S2D0029.SEC"(文件名可能不同，但要记住文件名)。(6)单击草绘工具栏中的按钮，系统弹出截面2分别绕x、y、z轴的旋转角(范围0°~120°)，分别输人角度为“0,0,45”，确定后进入下一个截面的草绘平面。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建(7)单击主菜单【草绘】-【数据来自文件】-【文件系统】，系统弹出如图3.3-5所示的【打开]窗口，选中文件名为S2D0029.SEC的文件并打开，鼠标左键单击绘图区，绘图区出现图形，并弹出【缩放旋转】对话框，修改比例为“1”后，单击对话框中的按钮，第2截面完成。(8)单击草绘工具栏中的按钮，根据系统提示继续完成剩下截面。按提示输入绕x、y、z轴的旋转角的值为“0,0,45"，同理完成剩余5个截面。第7个截面完成后，就不再继续下一个截面了，至此截面图形全部完成。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建3)生成刀具本体截面绘制完成后，单击草绘工具栏中的按钮，系统弹出两截面之间的深度值，全都输入30后并确定，单击【伸出项】对话框的【预览】按钮，实体模型就已生成，单击【确定】按钮，刀具本体创建结束，结果如图3.3-11所示。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建2.创建支撑轴(1)草绘截面图形:单击按钮，选择刀具本体两端面之一为草绘面，绘制截面如图3.3-12所示，完成后单击草绘工具栏中的按钮。(2)单击如图3.3-13所示的【拉伸】工具栏中的【选项】，系统弹出【深度】设置对话框，将第1侧和第2侧的深度设为如图3.3-14所示后，单击【拉伸】工具栏的按钮，支撑轴完成，结果如图3.3-15所示。至此，圆柱铣刀创建全部结束。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建五、归纳总结(1)一般混合特征的创建步骤与旋转混合特征类似;截面绘制要求与旋转混合特征截面绘制要求基本相同，但下一个截面的草绘平面相对于上一个截面的变化更复杂，可以绕x、y、z轴分别旋转一定角度，所以可以创建更加复杂的特征。上一页下一页返回任务3.3

圆柱铣刀的创建(2)无沦是使用拉仲特征、旋转特征、扫面特征，还是使用混合特征创建模型，一般都需要先草绘截面，对于一些常见标准图形，可以通过草绘器调色板直接导入;对于需要重复使用的截面，在第一次绘制完成后可以单独将草绘截面图存储成一个文件，以后使用时可以再打开导入;对于特别复杂的截面可以利用其他软件(如:AutoCAD)绘制后存储成一定格式的文件(如:*.dwg,*.igs等)，在草绘模式下可以通过主菜单【草绘】-【数据来自文件】-【文件系统】，在打开的窗口中直接打开导入。上一页返回学习小结混合特征建模是Pro/ENGINEER软件的常用建模方法之一，但与拉仲、旋转和扫面三种基本特征建模有一定区别，拉伸、旋转和扫面三种特征建模有相似之处，就是每个特征的截面都是单一草绘截面。混合特征建模的成形原理略有不同，它可以将不同形状和大小的多个截面按照一定的次序相连，即可创建混合特征模型。混合特征创建有三种方法，即平行混合、旋转混合以及一般混合。平行混合特征中所有的混合截面相互平行，旋转混合特征是将相互之间并不平行的多个截面连接而成，后一个截面的位置是由前一个截面绕)轴转一定的角度来确定的。一般混合特征与旋转混合特征的截面相比，一般混合特征的截面具有更大的灵活性。后一个截面的位置由前一个截面的位置分别绕x、y、z轴转过指定的角度来确定。下一页返回学习小结在截面创建时，无沦是采用哪种混合特征方法，每个截面的顶点数都必须相等(点截面除外)。平行混合特征中的截面创建时，所有的截面都在同一草绘平面，所以它们有共同的参考，而创建旋转混合特征、一般混合特征的截面时，每个截面的草绘平面都不相同，所以每个截面图中都要加人坐标系，在特征成形时，这些坐标系重叠，用于确定各截面之间的相对位置。起始点是截面的重要组成部分，它是两个截面混合的参照。在特征成形时，两截面的起始点直接相连，其余各点再依次