CATIA空间曲面类零件建模实例：蜗杆

8.1 阿基米德蜗杆

    在桌面上双击CATIA的快捷方式图标，进入CATIA系统的“product1”界面。或者从【开始】菜单中选择CATIA命令，运行该软件。单击“Start（开始）”下拉菜单，依次选择“Mechanical Design（机械设计）”→“Part Design（零件设计）”命令，进入零件设计模块。

    单击“View（视图）”下拉菜单，依次选择“Tree Expansion（展开模型树）”→“Expand Second Level（展开二层模型树）”命令，将目录树展开，如图8.1所示。或者在进入零件设计模块后，在左边的模型树中逐一单击“+”号，将目录树展开，如图8.2所示。

图8.1  模型树二层树展开

图8.2  单击“+”号展开模型树

    阿基米德蜗杆是实际应用最广泛的一种蜗杆形式。这种蜗杆在其轴面内的形状为直线齿廓的齿条，与垂直轴线的平面的交线为阿基米德螺旋线。

    产生成形特征后的阿基米德蜗杆外形如图8.3所示。其建模操作步骤如下：

图8.3  阿基米德蜗杆

1．产生蜗杆本体

（1）选择yz平面，单击（草图绘制）工具，进入草图绘制模块。在轮廓工具栏中，单击（中心线）工具，画水平中心线，作为形成蜗杆本体的旋转轴线。单击（折线）工具画折线，绘制完成的草图如图8.4所示。单击约束工具栏中的（约束）工具，标注尺寸，再双击尺寸线修改尺寸，结果如图8.5所示。

图8.4  绘制草图

图8.5  修改尺寸

（2）草图绘制完成后，单击（退出）工具，退出草图绘制模块。单击特征工具栏中的（旋转成形）工具，在窗口绘图区中显示如图8.6所示的旋转成形预览画面，并显示如图8.7所示的对话框。在对话框中设置“First angle（旋转角度）”为360°，单击“OK（确定）”按钮，完成旋转成形操作，结果如图8.8所示。

图8.6  旋转成形预览画面.

图8.7  “旋转成形”对话框

图8.8  旋转成形结果

（3）用鼠标选择欲产生倒角的棱边，如图8.9所示。单击特征工具栏中的（倒角）工具，在窗口中显示如图8.10所示的对话框，在对话框中选择“Mode（模式）”为“Length1/Angle（长度/角度）”，“Length1（长度）”为9mm，“Angle（角度）”为30°，选中“Reverse（反向）”选项可调整倒角方向，单击“OK（确定）”按钮，完成30°倒角设计。用同样的方法选择另一侧边线，完成30°倒角设计，结果如图8.11所示。注意30°倒角存在倒角的方向问题，两侧不能同时选择进行倒角。完成倒角特征的蜗杆本体如图8.12所示。

图8.11  在另一侧产生倒角

图8.12  完成倒角特征的蜗杆本体

 

2．形成蜗杆螺旋面

（1）单击如图8.13所示的“Insert（插入）”下拉菜单，在其中选择“Axis System（轴系统）”命令，系统显示如图8.14所示的对话框，单击“OK（确定）”按钮，以默认值插入坐标系。

图8.13  “插入”下拉菜单

图8.14  “坐标系定义”对话框

（2）单击参考元素工具栏中的（点）工具，绘制螺旋曲线的起始点，在窗口显示的对话框中输入x坐标为0、y坐标为173mm、z坐标为26mm，如图8.15所示，单击“OK（确定）”按钮。设定的螺旋曲线起始点如图8.16所示。

（3）在“Start（开始）”下拉菜单中，依次选择“Mechanical Design（机械设计）”→“Wireframe and Surface Design（线框和曲面设计）”命令，进入曲面设计模块。单击线框工具栏中的（螺旋曲线）工具，系统显示如图8.17所示的“螺旋曲线定义”对话框。对话框中的“Start point（起始点）”参数通过单击所绘的起始点选定，选择“Axis（轴）”参数为y坐标轴，设定螺旋曲线螺距为12.56mm、长度为100mm、然后单击“OK（确定）”按钮，即产生如图8.18所示的螺纹曲线。

图8.15  “点定义”对话框	图8.16  设定螺旋曲线起始点
图8.17  “螺旋曲线定义”对话框		图8.18  产生的螺纹曲线

（4）在模型树上选择yz平面，单击（草图绘制）工具，进入草图绘制模块。在轮廓工具栏中，单击（折线）工具绘制草图，双击鼠标左键完成断面形状草图的绘制，结果如图8.19所示。单击约束工具栏中的（约束）工具，标注并修改尺寸，结果如图8.20所示。

图8.19  绘制断面草图

图8.20  标注并修改调整尺寸

（5）草图绘制完成后，单击（退出）工具，退出草图绘制模块。在“Start（开始）”下拉菜单中，依次选择“Mechanical Design（机械设计）”→“Part Design（零件设计）”命令，进入零件设计模块。单击特征工具栏中的（扫描切割）工具，系统显示“扫描切割”对话框，在“Profile（断面）”选项框中选择扫描断面，在“Center curve（扫描导线）”选项框中选择螺旋曲线，在“Profile control（轮廓控制）”选项栏的选项框中选择“Keep angle（保持角度）”进行扫描切割，可保证所形成的螺旋面轴向剖面内为直线齿廓形状。然后再选择水平Y轴作为扫描切割参考中心线，即完成扫描切割的设定，如图8.21所示。扫描切割预览画面如图8.22所示，此时系统将自动生成扫描切割实体，成形的蜗杆螺旋面如图8.23所示。

图8.21  “扫描切割”对话框

图8.22  扫描切割预览画面

图8.23  成形的蜗杆螺旋面

3．修补切削

（1）产生基准面1平行于zx平面。首先在模型树中单击zx平面，以zx平面作为基准面，然后单击参考元素工具栏中的（参考平面）工具，系统显示如图8.24所示的对话框，在“Offset（偏移距离）”文本框中输入170mm，预览画面如图8.25所示，单击“OK（确定）”按钮，完成的基准面1就是一个相对zx坐标平面偏置的平面。

图8.24  “参考平面”对话框

图8.25  预览画面

（2）在如图8.26所示的模型树上选择平面1作为绘图平面，单击（草图绘制）工具，进入草图绘制模块。单击轮廓工具栏中的（圆）工具画圆。单击约束工具栏中的（约束）工具，标注尺寸，再双击尺寸线修改尺寸，结果如图8.27所示。

图8.26  选择平面1

图8.27  画圆并修改尺寸

（3）单击（退出）工具，退出草图绘制模块。单击特征工具栏中的（拉伸切割）工具，系统显示如图8.28所示的预览画面，并在窗口中显示如图8.29所示的对话框。在“Type（类型）”选项框中选择“Dimension（特定距离）”，在“Depth（深度）”文本框中输入8mm，单击“OK（确定）”按钮，完成拉伸切割操作。

图8.28  拉伸切割预览画面

图8.29  “拉伸切割”对话框

（4）产生基准面2平行于zx平面。首先在模型树中单击zx平面，以zx平面作为基准面，然后单击参考元素工具栏中的（参考平面）工具，系统显示如图8.30所示的对话框，在“Offset（偏移距离）”文本框中输入276mm，预览画面如图8.31所示，单击“OK（确定）”按钮，完成的基准面2就是一个相对zx坐标平面偏置的平面。

图8.30  “参考平面”对话框

图8.31  预览画面

（5）在模型树上选择平面2作为绘图平面，单击（草图绘制）工具，进入草图绘制模块。单击轮廓工具栏中的（圆）工具画圆。单击约束工具栏中的（约束）工具，标注并修改尺寸，结果如图8.32所示。使用特征工具栏中的（拉伸切割）工具完成蜗杆另一端面的修补切削，结果如图8.33所示。

图8.32  标注并修改尺寸

图8.33  修补切削结果

（6）在“Tools（工具）”下拉菜单中，依次单击“Hide（隐藏）”→“All Curves（所有曲线）”命令隐藏螺旋线，结果如图8.34所示。

图8.34  隐藏螺旋线

4．键槽的形成

（1）产生基准面3平行于yz平面。首先在模型树中单击yz平面，以yz平面作为基准面，然后单击参考元素工具栏中的（参考平面）工具，系统显示如图8.35所示的对话框，在“Offset（偏移距离）”文本框中输入8.5mm。预览画面如图8.36所示，单击“OK（确定）”按钮，完成的基准面3就是一个相对yz坐标平面偏置的平面。

图8.35  “平面定义”对话框

图8.36  预览画面

（2）在模型树上选择基准面3作为绘图平面，单击（草图绘制）工具，进入草图绘制模块。单击轮廓工具栏中的（折线）工具，从坐标原点开始画垂直、水平线。在如图8.37所示的草图绘制工具栏中，单击（相切圆弧）工具，绘制如图8.38所示的草图。单击约束工具栏中的（约束）工具，标注尺寸，再双击尺寸线修改尺寸，结果如图8.39所示。

图8.37  选择相切圆弧工具

图8.38  绘制草图

图8.39  标注并修改尺寸

（3）单击（退出）工具，退出草图绘制模块。单击特征工具栏中的（拉伸切割）工具，系统显示如图8.40所示的预览画面，并在窗口中显示如图8.41所示的对话框。在“Type（类型）”选项框中选择“Up to next（成形至下一面）”，单击“OK（确定）”按钮，完成切除键槽造型设计，结果如图8.42所示。

图8.40  拉伸切割预览画面

图8.41  “拉伸切割”对话框

图8.42  完成切除键槽造型