朱小明

（華南理工大學(xué) 廣州學(xué)院，廣東 廣州 510800）

在三維CAD軟件建模中，對(duì)稱是機(jī)械零件的常見形態(tài)，需要仔細(xì)設(shè)定。在CAD建模中，含有參考元素、草圖、特征等元素或?qū)哟?，所以?duì)稱形態(tài)的設(shè)定，存在不同的設(shè)定環(huán)境、不同的設(shè)定方法。

1 Solid works的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

Solid works是世界上第一款基于Windows平臺(tái)開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，目前在用戶數(shù)量、客戶滿意度和操作效率等方面，均是世界上領(lǐng)先的3D設(shè)計(jì)軟件。

Solid works軟件以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)效率和品質(zhì)，目前已成為主流3DCAD軟件市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)?？偨Y(jié)其對(duì)稱設(shè)定方法，有利于提高相關(guān)對(duì)稱零件的建模效率。

2 對(duì)稱的設(shè)定環(huán)境與方法分析

2.1 參考元素的設(shè)定環(huán)境

一般而言，對(duì)稱盡量圍繞模型空間最初的3個(gè)基準(zhǔn)面和坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定。草圖定位原點(diǎn)、草圖平面的選擇和特征元素的平面選擇，都應(yīng)盡量遵循這個(gè)原則。其中，對(duì)稱零件建模布局中的第一個(gè)草圖或特征的設(shè)定尤為重要，遵循這個(gè)原則，可提高建模效率。

2.2 草圖環(huán)境中的設(shè)定方法

在草圖環(huán)境中，存在點(diǎn)、直線、圓、矩形等幾何元素，幾何元素之間可存在著必要的約束關(guān)系。草圖中的約束，可分為尺寸約束和幾何關(guān)系約束，所以對(duì)稱關(guān)系，可在這兩類約束中靈活設(shè)定。

在幾何約束中，可利用原點(diǎn)設(shè)定中點(diǎn)或者對(duì)稱約束。例如坐標(biāo)原點(diǎn)可為直線的中點(diǎn)；兩圓關(guān)于通過原點(diǎn)豎直中心線添加對(duì)稱關(guān)系等。

在尺寸約束中，則運(yùn)用方程式設(shè)定單側(cè)尺寸為兩側(cè)尺寸的一半。例如設(shè)定兩圓圓心水平，兩圓之間有一條豎直中心線。那么當(dāng)兩圓的距離為2X，其中一個(gè)圓與中心線的距離為X時(shí)，無論尺寸X如何變化，兩圓關(guān)于中心線對(duì)稱的形態(tài)都會(huì)存在。

2.3 特征環(huán)境中的設(shè)定方法

對(duì)稱關(guān)系在特征層次中，主要是通過運(yùn)用一些特征命令，建立模型而自動(dòng)產(chǎn)生。例如拉伸特征中的兩側(cè)對(duì)稱拉伸、旋轉(zhuǎn)、鏡像等，要根據(jù)不同的零件狀態(tài)，靈活選擇不同的特征命令。

3 對(duì)稱零件的Solid works建模

下面以一個(gè)相關(guān)的對(duì)稱零件建模，來介紹Solid works中對(duì)稱零件建模方法的具體運(yùn)用。零件形狀及尺寸如圖1（a）所示。由于建模命令的運(yùn)用和組合是多樣的，所以要完成這個(gè)零件的建模方法不是單一的。這里只介紹其中的一種方法。

具體建模步驟如下：

（1）在上視面上建立一矩形的草圖，并運(yùn)用兩側(cè)對(duì)稱拉伸完成特征。其中草圖中的矩形為中心點(diǎn)矩形，中心點(diǎn)定位于坐標(biāo)原點(diǎn)上。完成后的拉伸特征關(guān)于模型空間最初的3個(gè)基準(zhǔn)面（上視面、前視面、右視面）對(duì)稱。

（2）在上視面上建立草圖，草圖為中心矩形，中心點(diǎn)定位于坐標(biāo)原點(diǎn)，并運(yùn)用兩側(cè)對(duì)稱拉伸完成特征。此特征同樣關(guān)于模型空間最初的三個(gè)基準(zhǔn)面對(duì)稱，如圖2所示。

圖2 拉伸特征

（3）在凸臺(tái)面上建立如圖3所示的草圖，運(yùn)用拉伸切除完成特征。其中草圖上一矩形的兩邊關(guān)于通過原點(diǎn)豎直中心線對(duì)稱，完成一個(gè)矩形后，再用鏡像操作完成另一矩形。

圖3 對(duì)稱的矩形草圖

（4）在凸臺(tái)面上建立草圖，完成一邊的拉伸切除，再利用鏡像命令完成另一半的切除效果，如圖4所示。其中，草圖在尺寸約束中運(yùn)用方程式設(shè)定單側(cè)尺寸為兩側(cè)尺寸的一半。

圖4 尺寸約束的對(duì)稱

（5）完成凸臺(tái)的圓角部分。

在建模中，設(shè)定好對(duì)稱關(guān)系后，即使更改尺寸，模型的對(duì)稱形態(tài)仍然保持不變，如圖1（b）所示為更改部分尺寸后，模型發(fā)生變化的情況。

在這個(gè)實(shí)例中，既運(yùn)用了草圖層次的對(duì)稱設(shè)定方法，也使用了模型層次對(duì)稱設(shè)定方法。

4 結(jié)束語

目前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)漸漸轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型經(jīng)濟(jì)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和品質(zhì)要求越來越高。Solid works軟件作為一款非常優(yōu)秀的3D設(shè)計(jì)軟件，在中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用得相當(dāng)廣泛。及時(shí)總結(jié)軟件中相關(guān)的建模方法和技巧，必將有利于我們提高建模效率。

[1]葉修梓，陳超祥.Solid works基礎(chǔ)教程：零件與裝配體[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]北京菁華銳航.三維CAD習(xí)題集[Z].北京：北京菁華銳航，2008.