1.2 SolidWorks设计意图体现

SolidWorks软件是用户进行产品设计的工具，用户通过该软件在计算机上对产品进行设计构思，模拟零件制造、加工及装配的过程。但是如何体现设计者在制造加工过程中的若干问题，如何正确运用基本操作命令体现设计意图、处理问题，是设计中非常主要的问题。本节通过对典型事例归纳，总结出设计过程中如何体现设计者设计思想和意图的方法。通过这些方法，使设计者更好地将设计思想融入三维设计过程中，更好地运用三维软件解决实际问题。

1.2.1 零件建模与加工工艺分析

在三维软件中对零件进行三维建模，实质是对零件加工过程进行模拟，对零件加工的工艺过程进行描述，是在三维软件的环境下进行的虚拟加工。

零件的常用建模方法分析——零件建模的常用方法有：层叠法、旋转法和加工法。下面以过轮轴为例，分别用这3种方法进行建模，对比分析它们的优劣。

1．旋转法

在一幅草图上画出零件多个复杂的外形轮廓，通过旋转命令【一步到位】生成零件。此方法常常用于回转零件的建模，如图1-8所示为过轮轴旋转法建模。

2．层叠法

单独建立零件的每个特征，用堆积的方式，将各个特征层层堆叠起来，如图1-9所示为过轮轴层叠法建模过程。

3．加工法

顾名思义，加工法就是模拟零件产品实际加工的过程，首先生成零件的基本特征，也即实际加工的毛坯，然后通过一道道工序逐渐加工，最终生成成品零件。

过轮轴加工法建模如表1-1所示。

过轮轴工艺分析：在实际加工过程中，首先生成毛坯（通常采用车削、铸造或者其他方法生成棒料毛坯），然后将工件的一端夹持在车床的三爪卡盘上，加工其另一端，完成圆柱面、砂轮越程槽、端面倒角车削。然后掉头工件，夹持已加工的圆柱面，对工件的另一端完成圆柱面、砂轮越程槽、端面倒角车削。在该加工过程中，装夹一次完成多道工序，从而节省装夹时间，提高生产效率。

通过上述方法对比，我们不难发现，加工法最符合实际生产过程，它的建模顺序符合实际加工步骤，也符合一个专业设计者的设计过程。因此，在建模之前，我们有必要对产品零件进行特征规划，这样不仅使设计者对后续的建模有个总体把握，而且对于最后的编辑修改也很方便。

事实上，我们对零件的三维建模过程实质是对零件加工过程进行模拟。脱离加工的建模就成了【空中楼阁】，所以建模命令与加工方法的关联、对应，就是建模命令对加工方法的抽象描述，零件建模是建立在它的加工的基础上的，而建立的模型如果无法加工，那么它也失去了实际的生产意义。

零件的加工，首先是从毛坯的选择开始的；而在建模过程中，基本特征的生成，即毛坯的生成，往往被忽视。因此在造型时根据产品的主要结构建立特征草图，通过拉伸、旋转等建立一个合理的【毛坯】是零件建模的第一步。

毛坯建模完成后需进行后续特征规划。在特征规划的过程中，应该考虑以下问题：

●基本特征反映零件的整体面貌（例如选择圆柱棒料作为毛坯，表明该零件的整体外形为圆形）。

●每个特征应尽量简单，这便于特征的修改和管理。

●应明确特征之间的关系和特征的实现方法。

1.2.2 在建模过程中体现设计意图

使用SolidWorks建立模型的方法多种多样，关键是要正确地表达零件的加工信息，全面地将设计者的思想融入设计建模中。

在SolidWorks零件建模中体现设计者设计意图有如下3种方法：

●绘图平面的选择。

●添加几何关系。

●尺寸标注。

1．绘图平面的选择体现设计意图

绘图平面的选择能体现设计者的设计思想与意图。建立模型后，需要确定一些重要的尺寸，这些尺寸对零件的安装定位等起决定性作用，而对其余尺寸的要求不高。选择绘图平面不仅有利于将重要尺寸体现出来，而且还能为后续零件模型的编辑修改提供方便。

如图1-10所示选择基体的柱体表面作为其上圆柱的草图绘图平面。在加工制造时需要保证圆台上顶面与柱体上顶面尺寸要求。在对尺寸进行修改时，修改下面柱体的高度，圆柱体高度保持不变，零件的总高发生变化。

如图1-11所示选择前视基准面，即基体柱体底面作为其上圆柱的草图绘图平面。表现出上面圆柱体上顶面相对于基体柱体下底面高度180为重要尺寸，即总高保持不变。在对尺寸进行编辑修改时，修改下面圆柱体的高度，不会影响整个零件的总高。

通过对图1-10和图1-11的比较不难发现，选择不同绘图平面能够体现不同的设计意图。因此，在设计过程中，应当根据实际要求选择合适的平面作为草图的绘图平面。

2．添加几何关系体现设计意图

通常在草图中确定一些几何关系或辅助的几何元素可以减少尺寸的重复标注，而且还有利于体现设计者的设计思想与意图。

如图1-12所示零件几何关系的添加：添加圆心与水平中心线为【重合】的关系；草图绘制【镜像实体】，选中【复制】复选框，选择竖直中心线为【镜像点】。镜像后，两个实体就自动地添加上相等共线的几何关系。

3．尺寸标注体现设计意图

与实体关联时，不同的标注方法体现不同的设计意图。

如图1-13所示，对于孔而言，在水平方向上，不同的标注方法体现不同的设计意图。两圆孔圆心均在水平中心线上，表明两孔均上下对称。

●（a）选择左右两端分别对两孔各自进行定位，左、右两端面为通孔的设计和安装基准。

●（b）两孔圆心在中心线上，两孔互为基准。对两孔间的距离要求高，两孔的水平距离60mm为重要尺寸。

●（c）左端面为设计基准，左孔相对于设计基准10mm，右孔相对于左边孔60mm。

●（d）左端面为设计基准，右孔相对于设计基准70mm，左孔相对于右孔10mm。

1.2.3 装配体约束关系、要求体现设计

在SolidWorks下进行装配体的设计，实际上是根据装配实体的形状特点创建实体模型的，并把这些模型按照装配关系进行装配，得到装配体的三维实体模型。装配体的设计过程就是一个模拟实际零件与零件、零件与部件装配的过程。

设计者通过采用合理的装配配合关系，能够体现设计意图，表达设计目的。通常能够采用不同的配合命令达到装配的效果，但是往往却体现出设计者不同的设计意图。

通常在进行配合的时候，选择两个接触平面的配合关系为【重合】，而在实际装配过程中，往往需要对其进行调整，比如在该两配合面之间加垫片、密封环、垫圈，在两个接触面间加入润滑油形成一层油膜等。下面以减速器装配体中轴承端盖与箱体的配合为例进行介绍。

轴承端盖用于轴承外圈紧固、防尘和密封。通常在轴承端盖与箱体之间添加调整垫片，从而调整轴承端盖与轴承外圈的距离，达到装配要求。可见，轴承端盖与箱体之间并不是简单的重合，如图1-14所示，选择平行和距离的配合来达到轴承端盖与箱体之间的装配要求。