三维数字化设计课件 模块四 高级零件设计

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ContentsPage04模块四

高级零件设计任务1：轴类零件设计课时：2知识目标轴类零件设计能准确说出旋转凸台/基体、倒角、键槽等核心特征的参数含义及父子关系逻辑1能复述“轴类零件设计五原则”（基准统一、特征关联、公差合规、工艺可行、结构优化）及企业通用规范2能区分不同建模方案对轴类零件加工工艺性、装配精度的影响3能力目标轴类零件设计能独立拆解前驱动轴工程图纸，构建参数化建模方案，特征关联正确率达100%1能熟练运用“旋转基体+基准面定位+键槽阵列+倒角工艺”组合策略，将建模时间压缩35%以上，模型体积控制在±0.5%以内2能自主排查并解决“参考线定位偏差、键槽对称度超差、倒角工艺性不足”三类常见轴类零件建模错误3素质目标轴类零件设计养成“基准先行、精度第一”的轴类零件设计规范，对接企业7S管理与机加工艺要求，树立“一次建模、全程可控”的效率意识1通过小组协作完成前驱动轴建模，形成系统分析能力，树立“逻辑严谨、零容错”的工匠精神2重点难点重点1.轴类零件参数化建模流程（旋转基体→基准面定位→特征添加→精度校验）。2.参考线在键槽、退刀槽等特征定位中的应用逻辑。难点1.参考线的精准定位与动态关联（保障键槽对称度±0.02mm）。2.渐开线键槽的草图绘制基准面创建与扫描切除。轴类零件设计任务1轴类零件设计项目四高级零件设计岗位情境导入本次任务以烟台艾迪精密机械股份有限公司的真实需求为背景，设计工程师需要根据提供的前驱动轴图纸，使用SolidWorks软件完成该轴类零件的建模工作。图纸详细标注了零件的尺寸、公差、材料以及加工要求，如图4-1-1所示，是设计工作的核心依据。工程师必须在规定时间内，将图纸信息准确转化为三维模型，确保模型与图纸一致，为后续生产提供精准的设计支持。任务描述导入任务【倒角】共有五种类型，包括【角度距离】【距离距离】【顶点】【等距面】【面-面】五种，每种倒角类型对应的选项也不同。倒角知识准备（1）角度距离通过设定角度与距离方式生成倒角。【要倒角化的项目】：选择需要倒角的对象，系统支持的对象为边线、面、环。【倒角参数】：输入倒角参数，由“距离”与“角度”组成，如果“角度”值为非45度时，注意倒角的方向性，通过预览如果看到方向不是预期方向，可以通过“反转方向”选项进行更改。（2）距离距离通过输入距离值生成倒角。【倒角参数】：倒角形式分为“对称”与“非对称”，“对称”选项只需输入一个距离值，其结果等同于【角度距离】下的45度倒角；“非对称”选项需分别输入两个方向的距离值，当两个方向值不同时需注意对应的方向性。（3）顶点

：对三边相交点进行倒角。【要倒角化的项目】：选择三边相交的顶点。【倒角参数】：分别输入距所选点的距离值，注意方向性。倒角任务1知识准备（4）等距面

通过偏移选定边线相邻的面来求解等距面倒角。软件将计算等距面的交叉点，然后计算从该点到每个面的法向以创建倒角。【要倒角化的项目】：选择需要倒角的对象，系统支持的对象为边线、面、特征、环。如左图所示选择边线，单击【确定】，生成如中间图所示倒角，其原理如右图c所示，偏距两相邻面，通过偏距后的交点法向绘线至原面，再连接两个法向线与原面的交点所形成的线就是倒角线。倒角知识准备【倒角参数】：该项中有一特殊选项“多距离倒角”，其适用于带“对称”参数的等距面倒角。当倒角对象为多个时，选择该选项后可以给每一个对象单独给定倒角值，如左图所示，分别给两个对象倒角值为5、10，确定后结果如右图所示。（4）等距面倒角知识准备（5）面-面用于非相邻、非连续的无相交实线的面间倒角。【要倒角化的项目】：分别选择需倒角的两组面，每组面可以包含多个面。如左图所示，V型槽的两面是没有相交线的，无法通过【角度距离】进行倒角，此时可通过【面-面】倒角，分别选择V型槽的两个侧面，如中间图所示，输入合适的尺寸值后单击【确定】，结果如右图所示，系统同时会填充倒角与已有实体间的间隙部分。倒角知识准备【倒角选项】：当所选的倒角对象为曲面实体时，会额外多出“剪裁曲面”的选项，共两个子选项，“剪裁和附加”与“不剪裁或附加”，前一选项在倒角同时会通过倒角形成的面剪裁相应曲面实体，而后一选项在生成倒角面时保持原曲面状态不变，新生成一倒角曲面。倒角（5）面-面知识准备知识准备互动环节倒角的类型主要有哪些？问一问知识准备前驱动使用到的命令：【旋转凸台/基体】【直口槽】【扫描切除】前驱动轴的外形主要由回转体组成，是由直线段绕着轴线回转而成。轴类零件根据需要可以有不同的建模方式，常见的建模方式有三种：●拉伸凸台法：俗称叠蛋糕法，草图简单但是特征较多，操作容易但较繁琐。●旋转凸台法：特征少但是草图较复杂，对草图使用熟练者可以采用此种方法。（本任务使用此方法）●旋转切除法：可用于模拟加工过程。熟悉工艺示范演示1.演示“前驱动轴参数化建模全流程”，重点展示参考线与中心线的重合约束、键槽对称度控制、参数关联设置的技巧；2.挑战问题：“若中心孔改为B3，如何修改中心孔各部分尺寸与角度？”。领取任务1.同步跟随操作，记录“参考线约束关系”“键槽定位尺寸”“倒角参数”等关键步骤；2.小组讨论“冗余特征的潜在风险”，形成初步规范意识；3.记录“中心孔变更”的解决方案思路。示范探究零件实做任务实施1.参考微课完成前驱动轴的设计练习；2.优化参数化方案，构建“一键改型”模板，并使用有限元分析进行轴的强度校验；3.实时投屏共性问题，如“草图角度偏差”“阵列基准错误”。完成任务1.分组完成对应层级任务，组长负责进度协调与特征合规校验；2.组内交叉排查“参考线定位偏差、键槽对称度超差”等问题，记录错误点；3.挑战层小组使用有限元分析进行强度与刚度仿真，根据结果优化参数化方案。岗位任务实战岗位任务实战任务实施步骤1新建一个前驱动轴零件步骤2旋转生成轴的基本体1．在“前视基准面”绘制草图。2.单击【智能尺寸】按钮，标注草图尺寸。轴类零件设计（前驱动轴）3.点击特征工具栏中的【旋转凸台/基体】按钮，SolidWorks系统会自动判断旋转草图轮廓是否为封闭草图。因上述所绘“草图1”为非封闭草图，故系统会首先弹出是否自动封闭“草图1”的提示框。当需要完成非薄壁的旋转特征时，单击【是】按钮，系统会自动将草图轮廓封闭。轴类零件设计（前驱动轴）步骤3扫描切除圆周阵列花键1．以右视基准面等距112mm创建基准面1，转换实体Φ43mm外圆轮廓线，绘制Φ39圆。绘制竖直和15°斜线参考线，再绘制一条与竖直参考线平行的直线，标注总宽度为5mm，以斜线为参考镜像直线到另一侧，裁剪不需要的实体，如图4-1-10所示，退出草图。轴类零件设计（前驱动轴）2.再以草图2的斜线参考线投影或重合，与轴的右端面垂直创建参考面2，使用参考面2绘制草图3，创建扫描路径线，绘制直线和三点圆弧，标注直线长度46mm，圆弧R30mm尺寸，对直线的端点与上一草图Φ39圆弧线进行穿透几何约束。轴类零件设计（前驱动轴）3.鼠标左键选择特征标签栏的扫描切除命令，选择草图2为轮廓线，草图3为路径线，完成扫描切除操作确认退出。轴类零件设计（前驱动轴）步骤4拉伸切除键槽前视基准面绘制草图4，选择直槽口命令绘制槽口，标注圆弧半径为R6，中心距离32mm，右侧圆弧到端面距离为10mm，然后退出草图。选择拉伸切除命令，选项从修改为等距19.5mm，给定深度10mm。轴类零件设计（前驱动轴）步骤5旋转切除中心孔前视基准面上创建草图5，沿原点绘制一条参考水平直线，再选择直线命令绘制出中心孔旋转直线，进行尺寸标注。标注直径Φ10、Φ6.7、Φ4mm，角度分别为60°、30°和55°，长度10mm。退出草图。选择旋转切除命令，切除中心孔。轴类零件设计（前驱动轴）步骤6镜像中心孔选择轴的左右端面，定义方式全部选择两侧对称，创建基准面3。在特征标签栏选择镜像命令，镜像面选择基准面3，镜像特征选择旋转切除的中心孔，选择部分预览，完成后确认退出。轴类零件设计（前驱动轴）步骤7倒角圆角处理选择特征标签栏的倒角命令，左端倒角2mm，右端倒角1mm，其他圆角按照图纸要求处理。选择圆角命令，对所有需要倒圆角的位置进行圆角处理。轴类零件设计（前驱动轴）步骤12保存文件完成设计后，对照图纸检查模型无误后，保存并退出文件。验收总结任务实施1.引导学生分析“特征数量、建模效率、尺寸精度”的差异；2.梳理“轴类零件建模三步法”（定基准→建关联→控精度），拓展至电机轴、减速器轴等其他轴类零件设计场景。完成任务1.对比自身方案，优化调整建模流程；2.总结“避免轴类零件建模冲突的三个技巧”（参考线重合约束、特征全关联、公差合规），形成个人操作笔记；3.思考该方法在其他轴类零件设计中的应用。复盘迁移评价反馈1.结合过程表现、特征关联正确率、尺寸公差合格率、仿真优化效果进行点评，公布“轴类零件建模规范排行榜”；2.邀请企业导师线上点评优秀作业，反馈岗位真实要求；3.对照企业工单验收标准（体积与质量公差符合图纸要求），现场打分。总结提升1.小组代表展示建模成果，说明参数化方案设计与优化点，汇报有限元分析仿真结果；2.完成自评、组间互评，对照“前驱动轴零件图纸”查漏补缺；3.记录个人得分与改进点。多元评价轴类零件设计（前驱动轴）任务小结：1.【旋转凸台/基体】、【旋转切除】、【异形孔向导】、【倒角】、【直口槽】等常用实体造型特征的使用。2.通过【装饰螺纹线】快速为轴添加外螺纹特征。课后练习请根据任务拓展图纸，进行成图大赛齿轮轴建模练习。继续努力SolidWorks三维数字化设计产品数字化设计与仿真主讲教师：刘慧深目录页

ContentsPage任务2：齿轮零件设计课时：204模块四

高级零件设计知识目标齿轮零件设计能准确说出齿轮核心参数（模数、齿数、压力角、齿宽）的定义及计算公式1能复述“齿轮参数化建模五步骤”（参数定义→渐开线构建→齿形拉伸→阵列→特征编辑）及企业通用规范2能区分不同建模方案对齿轮加工工艺性、传动性能的影响3能力目标齿轮零件设计能独立拆解圆柱齿轮工程图纸，构建参数化建模方案，参数关联正确率达100%1能熟练运用“自动生成齿轮+特征回退+倒角工艺”组合策略，将建模时间压缩40%以上，体积误差控制在±0.5%以内2能自主排查并解决“齿轮参数设置、参数表关联、倒角插入位置”三类常见齿轮建模错误3素质目标齿轮零件设计任务2养成“参数先行、精度第一”的齿轮设计规范，对接企业7S管理与机加工艺要求，树立“一次建模、全程可控”的效率意识1通过小组协作完成圆柱齿轮建模，形成系统分析能力，树立“逻辑严谨、零容错”的工匠精神2建立三维模型数据安全保护意识，理解切除法对产品轻量化、成本控制的核心作用，增强职业认同感3重点难点重点1.自动生成齿轮参数化建模流程（参数定义→渐开线构建→齿形拉伸→阵列→特征编辑）。2.方程式驱动参数的关联逻辑与编辑方法。难点1.齿轮类零件设计的分析方法和操作步骤。2.编辑齿轮零件参数并生成齿轮。齿轮零件设计任务2齿轮类零件设计项目四高级零件设计岗位情境导入职业学院需要为传动实验台更换圆柱直齿轮，限定2学时内完成参数化三维模型并生成增材制造STL文件。学生作为设计员，依据图纸输入渐开线齿形、变位系数0、压力角20°等参数，使用放样曲面生成渐开线，旋转切除与圆周阵列创建实体，利用质量属性验证体积误差≤1%。任务描述导入任务

特征编辑——Instant3DInstant3D是在三维环境下对模型尺寸进行直接修改的工具开关，打开后通过Instant3D功能，能对特征尺寸进行快速的编辑修改。知识准备建模过程中如果出现已有特征不再需要时，就要将其删除，任何特征均可以从模型中删除，但由于三维软件的参数关联性，删除对象有可能被其他特征所引用，即存在父子关系，在删除前可以查看相关的父子关系，在需要查看的特征上单击鼠标右键，弹出如左图所示立即菜单，选择【父子关系】，弹出如右图所示对话框，在该对话框中列出了所选特征的父子关系，如果删除该特征，其子特征将会受到影响。SOLIDWORKS提供了更便捷的查看父子关系方法，在设计树中根节点上单击鼠标右键，弹出如左图所示的工具条，选择其中的“动态参考可视化（子级）”，此时在设计树上选择特征时，系统将实时显示其子关系，如右图所示。

特征编辑——删除特征知识准备确定要删除某个特征时通常有两种方法：一是在该特征上单击鼠标右键，在立即菜单中选择【删除】。二是选择该特征后直接按键盘的<Delete>键。删除时需注意关联特征及子特征。

特征编辑——删除特征知识准备任务2对特征的重命名有多种操作方式：一是在特征上单击鼠标右键，在弹出的立即菜单中选择如左图所示【特征属性】，在特征属性对话框中输入所需的名称。如中间图所示；二是在设计树上慢速两次单击鼠标左键，进入名称修改状态，输入新名称即可，如右图所示；三是在设计树上选择需重命名的特征，按键盘的<F2>键进入修改状态。

特征编辑——重命名特征知识准备对于较复杂模型，为了减少对模型的误操作，可以将已完成的部分进行冻结，如图所示，冻结的特征不可修改，且不能重建，这对于提高大模型的处理速度也有一定帮助。冻结栏默认没有启用，可在【选项】/【系统选项】/【普通】中将“启用冻结栏”选项勾选上，这样在设计树中模型的名称下方将会出现表示冻结栏的黄色横线，鼠标移至该横线处，按住左键拖动至所需冻结的特征处即可。

特征编辑——冻结栏知识准备退回是SOLIDWORKS中一个非常重要的功能，通常特征均是在最后一个特征之后进行插入，但当需要在中间某部分进行插入时就需要用到退回，以便在期望的特征后插入添加的特征。操作方法为将将鼠标移至设计树的最下方退回控制棒上，此时鼠标指针会变成手的形状，按住鼠标左键，拖动控制棒至需回退的特征下方，松开鼠标，控制棒下方的特征均被压缩。

特征编辑——退回特征知识准备建模过程中如果特征的先后顺序需要调整，可在该特征上按住鼠标左键并拖动，该特征将放置在目标特征的后面位置。需特别注意的是该操作受制于父子关系，也就是说不能将父特征拖至子特征的后面，同样也不能将子特征拖至父特征前面。

特征编辑——重新排序知识准备如果规律性较强的特征复制可能通过各种【阵列】功能完成，那么没什么规律的除了新建特征外有没有更有效的方法呢？答案是肯定的，通过特征复制可以很容易的对类似特征进行复制，后续只需要更改一下相关尺寸即可，可以大大提高建模的效率。

特征编辑——复制特征

方法一：找到需要复制的特征，如左图所示，按住键盘的<Ctrl>键，同时按住鼠标左键拖动上一步所选择的特征，将其拖到待复制位置上，此时出现特征预览，同时光标右下角会出现“+”的提示，如右图所示，松开鼠标左键再松开键盘<Ctrl>键。方法二：找到需要复制的特征，按键盘的<Ctrl+C>，选择复制到的新参考面，按键盘的<Ctrl+V>，根据需要在出现的【复制确认】对话框选择合适的选项，复制完成。知识准备方法三：找到需要复制的圆角，并选择该圆角所形成的面，一定要选择面而不能选择边线，如左图所示，此时会在选择的地方看到一个较大的白色点，按住键盘的<Ctrl>键，同时按住鼠标左键拖动该白点至需复制倒角的边线上，如中间图所示，松开鼠标，复制完成，结果如右图所示。

特征编辑——复制特征知识准备

草图是建立在基准面基础之上的，但有时基准面选择不合理，此时就需要更改基准面，而不是重新绘一次草图。

特征编辑——更改草图基准操作方法如下：1）如左图所示，草图圆基于上表面为基准面绘制，现需要将其转为侧面为基准面。2）在设计树中单击鼠标选择需更改基准面的草图，在出现的快捷工具栏中选择【编辑草图平面】，如2图所示。3）系统弹出如左图所示的【草图绘制平面】对话框。4）选择如中间图所示的侧面作为新的基准平面。5）单击“确定”后完成基准面修改，如右图所示，草图圆已附加在新的基准平面上。

知识准备模型创建过程中难免会出现各种问题，有些问题是创建时参数不合理无法生成，有些是父特征的修改引起的子特征错误，不管是什么样的问题，作为一个完整的模型文件而言，均需要查找到相关问题并作相应的修改。SOLIDWORKS提供了一系列工具用以辅助查找并修复相关错误。SOLIDWORKS中错误分为两种，一是“错误”

用红色提示，会引起特征创建失败，无法建立几何体，属于严重问题，另一种是“警告”

为一般错误，比如悬空的参考、过定义的草图等，用黄色提示。要修改错误首先要知道是什么错误，在设计树的根节点上单击鼠标右键，在立即菜单中单击【什么错】，如左图所示，系统弹出如右图所示的“什么借”窗口，里面列出了当前模型的所有错误，并列出了每个错误产生的具体原因，每个错误后还带有帮助符号，单击时会出现进一步的帮助信息，用于判断问题产生的原因，对于初学者相当友好。

特征编辑——常见错误知识准备知识准备互动环节如何对特征重新排序？问一问齿轮零件设计任务分析●根据创建的齿轮主体，利用拉伸凸台，拉伸切除，阵列等选项，创建产品的其他结构。●利用拉伸切除，去除齿轮空腔、孔特征。添加倒角圆角特征。最终得到完整的齿轮模型。●利用渲染软件添加材质以及环境背光等等，最后得出效果图。【AI插件】【切除拉伸】【倒角】【拉伸凸台/基体】渐开线齿轮一般的创建过程：●首先创建齿轮主体。基于AI与参数化设计插件，可以快速创建齿轮。使用到的命令：熟悉工艺示范演示1.演示“圆柱齿轮参数化建模全流程”，重点展示渐开线数学逻辑构建、方程式驱动参数关联、特征回退编辑的技巧；2.挑战问题：“若模数需从2调整为2.5，如何通过参数化逻辑实现一键更新？”。领取任务1.同步跟随操作，记录“参数定义公式”“渐开线控制点”“阵列数量”等关键步骤；2.小组讨论“冗余参数的潜在风险”，形成初步规范意识；3.记录“模数变更”的解决方案思路。示范探究零件实做任务实施1.按企业工单完成圆柱齿轮建模，符合国标要求；2.优化参数化方案，构建“一键改型”模板，并通过质量评估验证；3.实时投屏共性问题，如“渐开线参数输入错误”“键槽参数错误”。完成任务1.分组完成对应层级任务，组长负责进度协调与参数合规校验；2.组内交叉排查“渐开线失真、参数关联失效”等问题，记录错误点；3.挑战层小组使用有限元分析进行接触应力仿真，根据结果优化渐开线齿形或圆角参数。岗位任务实战岗位任务实战任务实施：步骤1新建一个零件步骤2使用大国工匠插件创建齿轮主体1.在软件中打开提前安装好的大国工匠插件，选择圆柱齿轮工具，在弹出的迈迪圆柱齿轮设计对话框中选择设计参数，把齿轮1齿数改成29，模数值2不变，点击生成齿轮1。弹出选择齿轮结构对话框，无需修改参数，点击确定。齿轮零件设计任务实施2.在桌面底部找到生成的齿轮零件并打开，生成了一个齿轮和一个齿轮参数表如图所示，双击参数表可修改表格格式和字体样式。齿轮零件设计任务实施：步骤3创建齿轮凸缘在齿轮右端面创建草图4，以坐标原点为中心，绘制一个圆，标注直径尺寸为φ42mm，退出草图。选择拉伸凸台命令，拉伸距离为10mm。齿轮零件设计步骤4拉伸切除孔与键槽在齿轮左侧端面创建草图5，绘制一个圆，在圆的上方四分点绘制一个中心矩形。标注圆的直径为φ25，矩形上方横线到圆的远端距离为28.3mm，退出草图。选择拉伸切除命令，在所选轮廓中删除草图5，选择圆与矩形部分轮廓，方向选择完全贯穿。齿轮零件设计步骤5特征编辑1.单击特征标签的圆角命令，圆角参数修改为3mm，选择凸缘的内边线，完成圆角处理，如图4-2-20左图所示。再选择圆角下拉菜单中的倒角命令，选择齿轮内孔两侧边线和凸缘外侧边线，输入倒角距离为2mm。齿轮零件设计2.在设计树底部按住鼠标左键，拖动控制棒退回特征至凸台－拉伸1的下方，选择倒角命令，倒角距离为2mm，选择外圆两侧边线完成倒角处理，如图4-2-21所示，将控制棒再拖回设计树底部。齿轮零件设计1.添加材质：右键单击设计树材质，在弹出的对话框中左键点击编辑材料，如图所示，在上方搜索栏搜索材料名称，浏览并选择45钢，点击底部应用并退出。步骤6添加材质质量检验齿轮零件设计2.质量评估：选择评估标签栏的质量属性，查看齿轮的质量与体积。验收总结任务实施1.引导学生分析“参数数量、建模效率、齿形精度”的差异；2.梳理“齿轮参数化建模三步法”（定参数→构齿形→优关联），拓展至斜齿轮、锥齿轮等其他齿轮类型设计场景。完成任务1.对比自身方案，优化调整建模流程；2.总结“避免齿轮建模冲突的三个技巧”（方程准确、参数全关联、工艺合规），形成个人操作笔记；3.思考该方法在其他齿轮设计中的应用。复盘迁移评价反馈1.结合过程表现、参数关联正确率、齿形误差合格率、仿真优化效果进行点评，公布“齿轮建模规范排行榜”；2.邀请企业导师线上点评优秀作业，反馈岗位真实要求；3.对照企业工单验收标准（体积误差±0.5%、参数关联100%、仿真达标），现场打分。总结提升1.小组代表展示建模成果，说明参数化方案设计与优化点，汇报有限元仿真结果；2.完成自评、组间互评，对照“圆柱直齿轮图纸”查漏补缺；3.记录个人得分与改进点。多元评价齿轮零件设计评价总结1.使用AI插件利用宏命令创建零件的应用与思考。2.齿部结构的作用和使用方法。3.拉伸凸台和拉伸切除的作用和使用方法。4.圆角和倒角的创建方法和技巧。拓展训练1——圆柱斜齿轮圆柱斜齿轮步骤1新建一个齿轮零件步骤2使用大国工匠插件生成斜齿轮主体部分打开插件选择圆柱齿轮，在设计参数中界面中齿轮2齿数改为63，模数为2mm。螺旋角12°，左旋。齿宽改为35mm。完成后选择生成齿轮2。拓展训练1——松圈器齿带轮任务2圆柱斜齿轮步骤3其余部分请同学们利用学过的建模技能继续创建。继续努力SolidWorks三维数字化设计产品数字化设计与仿真主讲教师：刘慧深目录页

ContentsPage任务3：减速器箱盖设计课时：304模块四

高级零件设计知识目标箱盖零件设计能准确说出箱体类零件设计的一般原则，掌握拉伸、抽壳、异形孔向导、加强筋等核心特征的参数含义及父子关系逻辑1能复述“箱体类零件设计五步法”（基准建立→基体创建→特征添加→细节优化→精度校验）及企业通用规范2能区分不同建模方案对箱体加工工艺性、装配精度、密封性能的影响3能力目标箱盖零件设计能独立拆解减速器箱盖工程图纸，构建参数化建模方案，特征关联正确率达100%1能熟练运用“拉伸基体+异形孔向导+抽壳+阵列”组合策略，将建模时间压缩35%以上，体积误差控制在±0.05mm以内2能自主排查并解决“薄壁抽壳厚度不均、孔系位置度超差、拔模角度不合理”三类常见箱体建模错误3素质目标箱盖零件设计养成“基准统一、工艺优先”的零件设计规范，对接企业7S管理与机加工艺要求，树立“一次建模、全程可控”的效率意识1建立产品设计数据安全保护意识，理解参数化设计对减速器迭代创新的支撑作用，增强职业认同感2重点难点重点1.箱体类零件参数化建模流程（基准建立→基体创建→特征添加→细节优化→精度校验）。2.异形孔向导在轴承孔、螺栓孔等高精度孔系中的应用逻辑。难点1.视窗特征的位置控制方法。2.孔系位置度的精准控制与草图辅助定位。箱盖零件设计任务3减速器箱盖设计设计项目四高级零件设计岗位情境导入学院实验平台需更换箱盖JSQ-01，学生作为机械设计工程师，需在3学时内完成三维参数化建模：先以箱体三个主要特征拉伸出主体结构，再使用拉伸凸台完成凸台创建，再利用拉伸切除去除内部腔体，使用异形孔向导完成打孔操作，镜像阵列完成凸台和孔系，添加筋特征并完成倒圆角等特征编辑任务，最后通过质量属性验证重量，确保实验台按期恢复运行。任务描述导入任务圆角/倒角是在三维建模中最常用的辅助特征之一，通过对已有模型的实体边线进行操作以生成所需圆角/倒角。圆角在零件上生成一个内圆角或外圆角面，选择圆角对象时可以是一条边线、也可以是一个面，系统生成与相邻两面均相切的圆角，以实现两面间的光滑过渡。倒角用于在所选边线、面或顶点上生成一倾斜的面特征。【圆角】有两个选项，一是【手工】，另一是【FilletXpert】，基本创建均是通过【手工】栏完成，功能首先根据需要选择所需的圆角类型，SOLIDWORKS共提供四种圆角类型，包括【恒定大小圆角】、【变量大小圆角】、【面圆角】、【完整圆角】，每种圆角类型对应的选项也不同。圆角知识准备1）恒定大小圆角

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用以生成恒定半径值的圆角【要圆角化的项目】：列出当前所选择的需要圆角的对象，系统支持的对象为边线、面、特征、环。其下有三个子选项，【显示选择工具栏】选中时可以在选择圆角对象后出现关联工具条，选择对象不同该工具条所列工具也不同，将鼠标移至该工具条后系统会根据相应的规则选择一系列圆角对象，从而大大提高选择效率。【切线延伸】选中时系统会自动选择连续的相切边线，没有选择则只选择鼠标指向的对象。三种预览方式指显示预览的范围。圆角——恒定大小圆角知识准备【圆角参数】：圆角参数是圆角的主要参数之一，对称、非对称选项指圆角过渡方式，两个选项分别又分别对应着不同的“轮廓”选项。圆角——恒定大小圆角知识准备【逆转参数】：该选项用以在多个圆角汇于一点时，从汇集点沿着圆角边线按给定距离生成平滑的过渡。“逆转顶点”可以选择一顶点和一圆角边线，当选择圆角边线时系统会自动搜寻到汇集点，然后为每条圆角边线指定相同或不同的逆转距离，

“逆转距离”为从汇集点开始沿每条圆角边线的距离，圆角从该距离处开始混合过渡到共同顶点，如图是等半径与不等半径逆转的效果。圆角——恒定大小圆角知识准备

【圆角选项】：未分类的圆角参数均在该选项中，“通过面选择”可以选择看不到的隐藏边线，而如果该选项没有选中则只能选择可见边线。“保持特征”用于当圆角大到覆盖其他某个特征时，该被覆盖的特征是保留还是被圆角去除，左图所示为“保持特征”的结果，而右图所示的为未选“保持特征”的结果。圆角——恒定大小圆角知识准备

“圆形角”用于控制两相邻边在圆角时如何过渡，在对如图所示六棱柱与底座连接处进行圆角时，未选择该选项时其结果如中间图所示，选择该选项时其结果如右图所示。“扩展方式”用于控制圆角过程中当圆角无法完整时，对不完整区域的相关面如何处理，系统默认为“默认”选项，该选项将由系统自动按几何条件进行选择控制。在对如图所示六棱柱与底座连接处进行圆角时，当圆角直径大于六棱柱顶点至侧面距离时圆角无法完整生成，此时如果选择“保持边线”，其结果如中间图所示，可以看到侧边线是完整的，但该处的圆角面已被分割成多个面，当选择“保持曲面时”时，其结果如下方图所示，可以看到圆角面是完整的，但侧边线已经不是一条直线了。圆角——恒定大小圆角知识准备

用以生成半径变化的圆角，与【恒定大小圆角】参数相比，主要区别在于【变半径参数】，相同参数部分不再赘述。圆角——变量大小圆角【变半径参数】：用于控制圆角的半径值，其“对称”与“不对称”选项的含义与【恒定大小圆角】相同；在对边线进行圆角时，在图形区会出现首末点的半径值输入框，单击输入框输入相应值，出现变量圆角的预览；单击边线上的插值点后出现该点的输入框。除了半径值外，还可以对该点在整条边线的位置通过百分比方式进行调整，如需要更多的插值点，可单击已有的插值点后拖动其位置。知识准备

用于非相邻、无相交实线的面之间生成圆角。【要圆化的项目】：分别选择需圆角的两组面，每组面可以包含多个面。圆角——面圆角知识准备【圆角参数】：除了具备“对称”与“非对称”两个选项外，还有“弦宽度”与“包络控制线”两个选项。“弦宽度”选项基输入的将不再是圆角半径值，而是所生成圆角的弦宽度尺寸；“包络控制线”是用模型上的边线或面上的投影分割线作为圆角控制边界，圆角半径不是具体值，而是由所选的边线与圆角面之间的距离自动生成。圆角——面圆角知识准备生成相切于三个相邻面组（一个或多个面相切）的圆角，由于与三面相切，半径只有唯一解，所以该圆角功能的没有圆角参数，只需选择需圆角的对象即可。圆角——完整圆角【要圆角化的项目】：分别选择需圆角的三组面，如左图所示模型，三组面分别为前面、侧面、后面，结果如右图所示。知识准备

FilletXpert主要用于添加、管理、组织和重新排序基本的恒定大小圆角中的对称等半径型圆角。圆角——FilletXpert【添加】：选择所需倒角的边线、面、特征、环并输入半径值后单击【应用】，其与基本圆角相比最大优势是无需退出命令状态就可以选择下一组需圆角的对象。【更改】：可以对已有的圆角特征中的一部分圆角进行更改，而无需通对该特征进行编辑修改，对于更改已有圆角的一部分时相当有效。选择需更改的圆角，并输入新的半径值，单击【调整大小】，更改后的圆角会同时变更为单独的特征。如果某一处圆角不需要了，可选择后单击【移除】即可，删除该圆角而不影响同一特征内的其他圆角。下方的“按大小分类”列出了模型中所有的圆角半径值，在此选中可以快速选择所有的同半径圆角对象。【边角】：可用于对已的三条边交于一点的圆角面进行过渡方式调整，如左图所示，三边交于一点圆角面不符合预期，选择该面后，单击下方的【显示选择】，弹出如中间图所示可能的圆角面选项，单击所需的选项，交点处的圆角面变更为如右图所示的圆角面。知识准备【复制目标】用于对边角面调整后，将调整的结果复制到相似的圆角面处，上一步操作中中已经对其中一个圆角面作了调整，此时其余三处也需做同样的调整，选择该圆角面，单击【复制目标】对话框，此时会显示符合条件的所有圆角面，选择需复制到的圆角面，再单击【复制到】。圆角——FilletXpert知识准备

圆角是SOLIDWORKS核心的辅助特征之一，选项众多，需加以练习并熟知不同圆角的应用场合。一般而言，在生成圆角时最好遵循以下规则：注意大小顺序特征优先顺序工艺圆角后置减少特征数量圆角知识准备知识准备互动环节曲面编辑工具主要有哪些？问一问熟悉工艺示范演示1.演示“减速器箱盖参数化建模全流程”，重点展示异形孔向导参数设置、抽壳厚度控制、加强筋布局优化的技巧；2.挑战问题：“若箱体壁厚需从6mm调整为8mm，如何通过参数化逻辑实现一键更新且不影响孔系位置精度？”。领取任务1.同步跟随操作，记录“基准选择”“抽壳厚度”“孔系定位尺寸”等关键步骤；2.小组讨论“冗余特征的潜在风险”，形成初步规范意识；3.记录“壁厚变更”的解决方案思路。示范探究零件实做任务实施1.完成给定箱盖的拉伸、抽壳、钻孔特征创建；2.优化参数化方案，构建“一键改型”模板（壁厚、孔系位置全关联），并通过有限元静力学仿真验证箱体强度；3.实时投屏共性问题，如“草图角度偏差”“阵列基准错误”。完成任务1.分组完成对应层级任务，组长负责进度协调与特征合规校验；2.组内交叉排查“薄壁变形、孔系偏斜”等问题，记录错误点；3.挑战层小组使用有限元分析进行密封面平面度仿真，根据结果优化抽壳厚度或加强筋布局。岗位任务实战箱盖零件设计任务分析●根据创建的箱体外形，拉伸切除内腔，创建凸台，对称部分使用镜像实体等命令完成，创建产品内外主要特征。●利用拉伸凸台或者筋命令创建加强筋。依据图纸创建：螺纹孔特征，倒角特征。最终得到完整的箱体模型。【放样凸台】【切除拉伸】【异型孔向导】【倒圆角】【拉伸凸台/基体】箱体类零件一般的创建过程：●首先创建箱体主体部分。依据图纸分解特征，简化草图绘制内容，快速拉伸建模。使用到的命令：箱盖零件图纸箱盖零件设计任务实施步骤1新建一个箱盖零件“箱盖.SLDPRT”步骤2创建外形特征零件11.在“前视基准面”上创建一张草图，以坐标原点为中心，绘制如图所示草图。先绘制两条构造线并标注尺寸。根据图纸要求，标注R35mm，R40mm，中心矩70mm。2.在特征标签栏选择拉伸凸台命令，方向选择两侧对称，拉伸距离104mm。箱盖零件设计步骤3创建外形特征21.选择前视基准面绘制草图2，显示共享上一草图，绘制R62和R70圆弧，绘制切线，标注上一草图左侧参考线到左侧圆弧中心距离为22mm,完成退出。2.选择拉伸凸台命令

，方向两侧对称，拉伸距离52mm，合并结果打钩。箱盖零件设计步骤4创建底座特征31.选择上视基准面绘制草图3，绘制100×230mm中心矩形，矩形中心点与原点水平约束，倒R23圆角，标注草图原点到右边线的距离95mm，退出草图。2.选择拉伸凸台命令，方向给定深度，向上拉伸7mm，合并结果打钩。箱盖零件设计步骤5创建凸台与台阶孔1.在上视基准面创建草图4，绘制R13中心直槽口，标注原点到右侧中线点距离50mm，槽口中心矩158mm，槽口中心点到另一侧槽口中心矩74mm。选择拉伸凸台命令，拉伸距离28mm。箱盖零件设计步骤5创建放样凸台与台阶孔2.选择异形孔向导命令，在拉伸的凸台上面以两侧的圆弧中心为基准打出台阶孔。3.选择镜像命令，以前视面为基准镜像凸台实体与台阶孔特征。箱盖零件设计步骤6拉伸切除箱盖内腔1.选择特征1前面创建草图5。以草图1参考线和原点绘制φ41、φ62圆。2.

单击【拉伸切除】按钮，方向选择完全贯穿，切除两半圆孔。箱盖零件设计3.继续以特征1前面创建草图6，以草图1参考线和原点绘制φ55、φ70圆。4.选择【拉伸切除】命令，从等距4mm处向内拉伸3mm，完成密封槽切除特征。选择镜像命令，以前视基准面为基准镜像切除特征2到另一侧。步骤6拉伸切除箱盖内腔箱盖零件设计步骤6拉伸切除箱盖内腔5.在前视基准面上创建草图7，显示共享草图2，选择圆弧与切线向内等距6mm.再选择直线工具封闭底部，裁剪实体完成草图创建。6.单击【拉伸切除】命令，方向选择两侧对称，距离40mm，切除箱体内腔,切除实体特征3。箱盖零件设计1.在底座上面创建草图8，分别绘制直线与斜线。对两线端点进行竖直约束，显示草图4，标注至草图4腰形孔中线点的距离为16mm、34mm。左右斜线端点至边线23mm。2.选择异形孔向导命令，分别在直线与斜线端点打M8台阶孔和φ3定位销孔，打孔时选择底座平面。步骤7底座台阶孔与定位销孔箱盖零件设计1.在前视基准面创建草图9，绘制如图所示的斜线。这里是本任务的重点难点这里注意斜线与切线垂直几何约束关系。2.选择三点边角矩形工具，绘制长度46矩形，矩形底部线与斜边重合，到斜面的垂直距离2mm。上边线中心点与参考线顶点重合，选择拉伸凸台命令，拉伸方向两侧对称，拉伸距离46mm，创建视窗凸台。步骤8创建顶部视窗部分箱盖零件设计3.在凸台上面创建草图10，以凸台外轮廓线向内等距5和9mm。4.5等距实体改为构造线，选择拉伸切除命令，拉伸切除视窗口。4.选择异形孔向导命令。单击【基准轴】按钮，选择外圆面，创建中心轴线。5.选择圆角工具，视窗凸台、箱体外轮廓倒圆角3mm。箱盖零件设计1.在右视基准面创建草图11，绘制如图所示的斜线，标注角度和端点定位尺寸，选择筋命令，创建厚度6mm加强筋1。2.以右视基准面等距基准面1，创建草图14，绘制如图所示斜线。标注角度和端点定位尺寸，选择筋命令，创建厚度7mm加强筋2。步骤9创建筋特征箱盖零件设计3.选择镜像命令，以前视基准面镜像两加强筋特征至另一侧。1.选择圆角命令，先对筋特征的两侧线倒圆角R3，再次使用圆角命令对底座轮廓进行圆角处理。步骤10箱体圆角特征处理箱盖零件设计3.对凸台与箱体轮廓进行圆角处理。步骤10箱体圆角特征处理箱盖零件设计4.对视窗轮廓进行圆角处理，倒圆角R1。步骤10箱体圆角特征处理箱盖零件设计添加材质：右键单击设计树材质，在弹出的对话框中左键点击编辑材料，在上方搜索栏搜索材料名称，浏览并选择HT200，点击底部应用并退出。质量评估：在特征树选择评估标签栏的质量属性，查看箱盖体积与质量步骤11添加材质与模型质量评估验收总结任务实施1.引导学生分析“特征数量、建模效率、精度控制”的差异；2.梳理“箱体类零件建模三步法”（定基准→优结构→控精度），拓展至泵体、阀体等其他箱体类零件设计场景。完成任务1.对比自身方案，优化调整建模流程；2.总结“避免箱体建模冲突的三个技巧”（基准统一、特征关联、工艺合规），形成个人操作笔记；3.思考该方法在其他箱体设计中的应用。复盘迁移评价反馈1.结合过程表现、特征关联正确率、尺寸公差合格率、仿真优化效果进行点评，公布“箱体建模规范排行榜”；2.邀请企业导师线上点评优秀作业，反馈岗位真实要求；3.对照企业工单验收标准（壁厚6-8mm、体积质量误差±0.5%、仿真达标），现场打分。总结提升1.小组代表展示建模成果，说明参数化方案设计与优化点，汇报质量分析结果；2.完成自评、组间互评，对照“箱盖零件图纸”查漏补缺；3.记录个人得分与改进点。多元评价箱盖零件设计任务小结：1.拉伸凸台和拉伸切除的作用和使用方法。2.镜像特征的作用和使用方法。3.草图共享的作用和使用方法。4.螺纹孔和倒角的创建方法和技巧。拓展训练3——缸体零件建模缸体步骤1新建一个缸体零件步骤2创建拉伸草图在“上视基准面”上新建草图1,以原点绘制60X92mm中心矩形，倒圆角R10mm。拓展训练3——缸体零件建模步骤3创建拉伸底座特征选择拉伸凸台命令，从基准面向上拉伸12mm。步骤4创建沉头螺纹孔选择异形孔向导命令，在底面打如图所示M6沉头螺纹孔。拓展训练3——缸体零件建模步骤5创建拉伸中间特征从底座上面绘制如图所示中心距形，拉伸高度20mm中间凸台部分。步骤6创建中间圆柱腔体1.以左侧平面为基准绘制草图5，绘制φ52mm圆。拉伸凸台，方向1拉伸60mm，方向2拉伸5mm。拓展训练3——缸体零件建模步骤6创建中间圆柱腔体2.从圆柱左端面创建草图6，绘制φ60圆，向左拉伸30mm。步骤7创建顶部凸台以上视基准面等距基准面1，创建草图7，绘制如图所示两半圆槽口，向下拉伸至下一面。拓展训练3——缸体零件建模步骤8创建M10沉头螺纹孔选择异形孔向导命令，在顶部两凸台打M10mm沉头螺纹孔。步骤9切除内孔特征以左侧圆柱平面创建草图10,绘制φ36mm圆，拉伸切除内孔，深度85mm。拓展训练3——缸体零件建模步骤10创建内部圆形凸台选择内孔端面创建草图11，绘制φ8mm圆。向左拉伸5mm凸台。步骤11切除底座槽口以底座左侧平面创建草图12,绘制如图所示中心矩形，拉伸切除槽口，完全贯穿。拓展训练3——缸体零件建模步骤12创建端面M6螺纹孔选择左侧端面创建草图13，绘制φ48mm圆。使用异形孔向导打M6螺纹孔。步骤13圆周阵列螺纹孔以内控轮廓线为基准阵列M6螺纹孔,阵列数量6。拓展训练3——缸体零件建模步骤14特征编辑倒圆角外部特征倒圆角2mm。课后练习学习通项目四拓展作业3继续努力SolidWorks三维数字化设计产品数字化设计与仿真主讲教师：刘慧深目录页

ContentsPage03模块四

高级零件建模任务6：CaTiCs大赛曲面设计实例2课时：3知识目标CaTiCs大赛曲线曲面设计实例能准确说出等距曲面、剪裁曲面、缝合曲面、加厚等核心命令的参数含义及父子关系逻辑1能复述“CaTICs曲面建模四步法”（草图绘制→曲面构建→混合建模→特征编辑）及竞赛评分标准2能区分不同曲面方案对模具分型面质量、产品外观合格率的影响3能力目标CaTiCs大赛曲线曲面设计实例能独立拆解曲面建模赛题，构建曲面参数化方案，曲面特征关联正确率达100%1能熟练运用“3D草图+等距曲面+剪裁曲面+阵列”组合策略，将建模时间压缩30%以上，体积误差控制在±0.5%以内2能自主排查并解决“曲面缝合失败、等距错误、几何关系冲突”三类常见曲面错误3素养目标CaTiCs大赛曲线曲面设计实例养成“曲面优先、混合建模”的设计规范，对接企业7S管理与模具质量要求，树立“一次建模、全程可控”的效率意识1通过小组协作完成CaTICs赛题，形成系统分析能力，树立“逻辑严谨、零容错”的工匠精神2重点难点重点1.曲面混合建模设计的流程和操作步骤。2.利用等距曲面等命令进行曲面建模设计。难点1.曲面混合建模设计的流程和操作步骤。2.利用等距、抽壳、拔模等命令进行曲面混合建模设计。CaTiCs大赛曲线曲面设计实例任务4

CaTiCs大赛曲线曲面设计实例项目四高级零件设计任务分析曲面建模是SOLIDWORKS软件中的一个重要功能，使用SolidWorks曲线曲面建模功能可以创建具有复杂形状和特征的曲面模型。在CaTiCs三维设计大赛中有很多需要通过曲面建模才能完成的试题。今天我们将对3D10-H06这个试题进行分析和建模。任务描述导入任务任务分析旋转曲面知识点导入任务任务分析曲线造型是曲面造型的基础，在此先介绍几种常用的生成曲线的方法，包括投影曲线、组合曲线、螺旋和涡状线、通过XYZ点的曲线与分割线等。获取知识曲线工具任务分析分割线：用于将参考对象投影到实体表面或曲面，将该面分割成多个独立的面，该功能在拔模、抽壳、分析等功能中均有着重要的应用。投影线：可以将草图投影到草图或面上创建新的曲线，其原理是将草图沿所在基准面的垂直方向投影到面，产生的相交线，两个草图时则同时投影求相交线。获取知识曲线创建任务分析在SolidWorks中建立曲面，有多种方式对其进行编辑，既可将其延伸到某个已有曲面，与其缝合或延伸到指定的实体表面，也可以输入固定的延伸长度，或者直接拖动红色箭头手柄，实时地将边界拖到新的位置。利用SolidWorks可以对曲面进行修剪，可以用实体修剪，也可以用另一个复杂的曲面进行修剪，此外还可以将两个曲面或一个曲面一个实体进行弯曲操作。获取知识曲面创建任务分析获取知识SolidWorks可以使用下列方法生成多种类型的曲面：1.从一组闭环边线插入一个平面，该闭环边线位于草图或者基准面上。2.由草图拉伸、旋转、扫描或放样生成曲面。3.从现有的面或曲面等距生成曲面。4.导入其它软件转换格式的曲面文件。5.由多个曲面组合而成曲面。曲面实体用来描述相连的零厚度的几何体，如单一曲面、圆角曲面等。一个零件中可以有多个曲面实体。曲面创建任务分析获取知识

SolidWorks在对曲面的编辑修改，需要注意保持其相关性，如果其中一个曲面发生改变时，另一个也会同时相应改变。对曲面的控制包括延伸曲面、圆角曲面、缝合曲面、中面、填充曲面、剪裁曲面、移动/复制实体、移动面、删除面、删除孔、替换面等。曲面编辑任务分析互动环节曲面编辑工具主要有哪些？问一问熟悉工艺制定计划1演示“曲面建模全流程”，重点展示草图集合约束分析、关系构建、等距曲面；3.挑战问题：“若壁厚T需从1调整为1.5，如何通过参数化逻辑实现一键更新且保持几何关系不变？”。领取任务1.同步跟随操作，记录“草图控制点”“等距厚度参数”“剪裁边界”等关键步骤；2小组讨论“冗余曲面特征的潜在风险”，形成初步规范意识；3.记录“壁厚变更”的解决方案思路。示范探究熟悉工艺根据图纸制定零件设计流程示范探究1