CAD创建蜗杆三维实体模型的方法与技巧

董金梁

摘 要：为提高学生的绘图技能和空间想象力，文章通过Auto CA2008创建蜗杆三维实体模型的案例，介绍建模的方法与技巧，以及用户坐标系的应用。

关键词：二维图形；三维建模；方法；技巧

前言

三维实体模型具有立体感，绘制时，除了要掌握必要的知识点，即实体的三维旋转、移动、差集、并集、消隐等，还必须掌握一定方法与技巧。在用户坐标系中绘制三维实体模型的思路是：根据立体的空间位置，建立用户坐标系，即移动坐标原点或切换XY平面的位置，因为绘制平面图形时，必须在XY平面上绘制。下面通过一个案例来说明（如图1所示）。

1 在用户坐标系中创建三维实体模型

1.1 绘图方法及步骤

用形体分析法分解为三部分，即阶台轴1、蜗杆2和阶台轴3。先画出二维轮廓线，沿着轴线平移1、3，对2建模，再对1、3建模，最后组成整体。具体步骤如下：

1.1.1 画轮廓线。视图-三维视图-俯视图，进入二维视图状态，在XY平面绘制轮廓线，如图2所示。

1.1.2 平移。修改-移动-选择对象（选择1、3）-回车-指定基点（选择轴线上一点）-指定第二个点（向右偏移并输入100）-回车，如图3所示。

1.1.3 画倒角面域。画倒角平面-绘图-面域-选择对象（选择倒角平面）-回车，即生成两个倒角面域，如圖4所示。

图2 绘制轮廓线 图3 平移1、3 图4 绘制倒角面域

1.1.4 平移倒角面域。修改-移动-选择对象（选择倒角面域）-回车-指定基点（选择轴线上一点）-指定第二个点（向右偏移并输入100）-回车，如图5所示。

1.1.5 牙型面域。画牙型-绘图-面域-选择对象（选择牙型）-回车，即生成牙型面域，如图6所示，牙型计算见表1。

表1 蜗杆牙型计算

1.1.6创建用户坐标系：视图-三维视图-东南等轴测，命令行输入UCS-回车-指定UCS原点（选择圆心）-指定X轴上的点（选择半径）-选择XY平面上的点（正交模式，任选原点正上方某点），如图7所示。

1.1.7 画螺旋线。绘图-螺旋-指定底面中心点（选择原点）-指定底面半径（输入19.5）-回车-指定顶面半径（默认19.5）-回车-指定圈高（H）（输入H）-回车-指定圈间距（输入6.28）-回车-指定螺旋高度（输入36）-回车，如图8所示。

1.1.8 平移螺旋线和牙型面域。视图-三维视图-俯视。修改-移动-选择对象（选择螺旋线）-回车-指定基点（选择轴线上一点）-指定第二个点（向左上方移动并输入33）-回车，同法平移牙型面域，使面域下边界线中心点对齐螺旋线与外圆母线交点，如图9所示。

1.1.9 扫掠。按步骤6设置UCS，视图-三维视图-东南等轴测。绘图-建模-扫掠-选择要扫掠的对象（选择牙型面域）-回车-选择扫掠路径或[对齐（A）]（输入A）-回车-扫掠前对齐垂直于路径的扫掠对象（输入N）-回车-选择基点（输入B）-回车-指定基点（选择面域下边界线中心点）-选择扫掠路径（选择螺旋线），如图10所示。

1.1.10 平移倒角面域。修改-移动-选择对象（选择倒角面域）-回车-指定基点（选择轴线上一点）-指定第二个点（向左上方移动并输入100）-回车，如图11所示。

1.1.11旋转。绘图-建模-旋转-选择要旋转的对象（选择倒角面域、轮廓线）-回车-指定轴起点（选择轴线上一点）-指定轴端点（选择轴线另一点）-指定旋转角度（输入360）-回车-消隐，如图12所示。

图9平移螺旋线 图10扫掠 图11平移倒角面域 图12旋转

1.1.12 差集倒角。差集-选择对象（选择蜗杆）-回车-选择对象-（选择倒角实体）-回车，如图13所示。

1.1.13 平移实体1、3。修改-移动-选择对象（选择实体1、3）-回车-指定基点（选择轴线上一点）-指定第二个点（向左上方移动并输入100）-回车，如图14所示。

1.1.14 自由观察。视图-视觉样式-概念，视图-动态观察-自由动态观察，如图15所示。

图13运用差集倒角 图14平移实体1、3 图15自由动态观察

1.2 绘图技巧

1.2.1 只能在XY平面内绘制平面图，切换视图后注意UCS坐标轴的设定。

1.2.2 将零件分为三部分，平移轮廓线1、3时，保持相对位置不变，先对较复杂的蜗杆建模，然后对1、3部分建模，最后平移后将三部分并集。

1.2.3 倒角平面应封闭、形成面域，并使其边界线与蜗杆圆柱端面线相切，以便做差集倒角。

1.2.4 设置对象捕捉端点、中心、圆心、交点、垂足、最近点。

1.2.5 创建用户坐标系，应在正交模式下，正确选择XY平面上的点。

1.2.6 绘制螺旋线长度为36mm，平移时为33mm，这样两端均有足够的余量供倒角。

1.2.7 扫掠时应对齐扫掠对象，否则牙型方向不对，详见步骤9。

2 结束语

本文主要讲述蜗杆轴的建模过程，其他回转类零件的建模类似。要掌握三维实体的建模方法，必须掌握二维、三维图形的绘制与编辑方法，对零件形体分析，注意二维平面图只能在XY平面绘制，因此还需掌握一定技巧，如灵活变换视图和用户坐标系，合理运用移动、镜像、旋转等命令。

参考文献

[1]陈竞 .机械制图与CAD技术[M].北京：中国人民大学出版社，2010.9