在现代机械设计中，应用了大量三维造型软件，如UG、Pro/E、SolidWorks、Master、CAXA等。这些软件在零件建模、装配检验、工程分析、动画演示、自动编程等方面，显示出突出的优点，越来越受到工业企业的重视和应用。

    在机械加工中，企业广泛采用数控机床，并电脑接口。工程师首先应用造型软件；零件建模，然后调用软件中的加工模块，设置加工工艺方法和加工参数，最后将这些数据转换成加工程序(G代码)。即自动编程。最后将程序通过电脑接口传输给数控机床，进行自动加工。真正实现信息化、参数化、无图化的加工制造。

    现代机械加工离不开计算机和工程软件，即计算机辅助制造――CAM。在此，推荐一款易学易懂、功能较强、应用广泛的三维软件――Solidworks，着重就软件的建模及其工程图进行讨论。

1 模具建模

    模具都是中间带凹腔复杂形状的一副零件，常用数控铣床加工。但需要先要计算机建模。常常用到“型腔”命令。现在举一个例子，说明一副模具的建模过程。

    1.1 生成模具毛胚

    在新建装配图中，先插入零件(以后模具的生成将以它为准)。然后选择“插入”→“另部件”→“新零件”。在零件周围生成一个长方体，把零件包容在中间，最后调用“型腔”命令。通过设定“型腔”对话框的有关内容，完成对毛胚中间减空的操作。中间空腔形状就是先插入零件的形状，并及时对装配图和相关零件图的存盘，以便在下一步调用。

    1.2 完成下模

    打开上述模具毛胚的零件图，通过以下步骤完成下模的建模。

    (1)在模具毛胚顶面再画新草图，将毛胚中空型腔外边缘线向草图进行转换实体引用。生成草图轮廓线，然后对该封闭草图轮廓线进行“拉伸-切除”，直到下一个面为止。

    (2)以模具毛胚的侧面重新画新图。选择中间空腔所在分型面的边缘线，再次应用“转换实体引用”命令，生成直线段，再将直线段向两边延伸至毛胚外。

    (3)应用“插入”→“曲面”→“拉伸曲面”，将上述直线段拉伸成分型面。

    (4)重新以模具毛胚的顶面为基准面，对毛胚外边缘轮廓线及在第(1)步骤形成的封闭轮廓线再次引用“转换实体引用”，生成两组封闭线框，接着进行“插入”→“切除”→“拉伸”。切除直到第(3)步骤形成的分型面为止。并对分型面进行隐藏。最后另存为“零件下模具”。

    1.3 生成上模具

    打开模具毛胚零件图，以毛胚侧面为新草图，画一条位于型腔分型面的水平直线。具体操作如2．2小节的第(2)步骤。

    第二步，以上述水平线为准，进行“插入”→“切除”→“拉伸”。将毛胚位于分型面以下部分进行切除，得到零件上模具。

    有时候会在上模具空腔中残留一部分凸出的下摸具，可以对其进行隐藏或删除，最后另存为“零件上摸具”。

    为了表达装配图的关系，可以对模具装配图进行爆炸处理。图1为模具的爆炸视图。特别说明，为了表达清楚，特地将上模具解剖开，以便将上模具型腔表达清楚。

    图1 模具的装配爆炸视图

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2 异型零件

    异型零件虽然应用不多，但是造型方法比较复杂。要掌握好这些零件的建模技术也很重要。现在就以鼓形弹簧为例，介绍其建模方法。

    具体建模方法如下：

    (1)首先画一个封闭线框及轴线，然后通过旋转生成鼓形实体。

    (2)在鼓形底面再画一个圆，然后操作“插入”→“曲线”→“螺旋线”。在鼓形实体中生成螺旋线。

    (3)仍以鼓形底面为基准面，画一条直线(径向方向)，其端点与螺旋线“穿透”。然后选择“插入”→“曲面”→“扫描曲面”。从而形成一个螺旋面。

    (4)选择“工具”→“草图绘制工具”→“交叉曲线”。先后选中鼓形表面和螺旋面，这样两个被选中的曲面交线将生成新的交叉线。即得到鼓形螺旋线实体。

    (5)分别将扫描曲面、鼓形实体内的螺旋线、鼓形等3个实体隐藏。

    (6)最后在鼓形内的螺旋线端点新建一个基准面，以螺旋线的端点为中心，画一个小圆。启动“扫描”特征工具，选定扫描轮廓和路径，将得到鼓形螺旋线弹簧。

    异型件建模步骤繁杂，涉及很多技巧，需要多加练习，才能触类旁通，举一反三。图2为鼓形弹簧的建模图。

    图2 鼓形弹簧的建模图

3 工程图转换

    SolidWorks软件功能较强，能把三维立体模型直接转换为三视图，包括全剖、半剖、局部剖等各种视图。如图3所示。但是，这些视图很多图线、符号、尺寸标注并不符合我国的制图标准。具体表现如下：

    (1)剖切符号不合要求，且回转体的非圆视图无中心线(轴线)。

    (2)光滑曲面零件的表面残留很多多余的线条。这些线条是建模时每两段相邻曲面的分界线。

    (3)各种线型(虚线、点画线、双点画线)的长短比例不易调整。

    还有许多细节问题，如果这些问题逐个修改，不仅耗时，而且有些问题很难改正。因此，最好的方法就是把SolidWorks的工程图再另存为AutoCAD格式(.dwg)的三视图。然后利用AutoCAD强大的二维平面绘图功能，对转换过来的三视图进行逐个修改。这样的三视图就能完全达到我国标准的制图(图3)。

    图3 经过转换而产生的工程图

4 结语

    SolidWorks具有较强的三维造型功能，只要正确使用，完全能对复杂零件进行建模，并能实现自动编程及指令数控加工。在航空、机械、船舶、汽车、模具等工业得到广泛的应用。

    SolidWorks可以方便地把三维建模零件转换为二维工程图。但图纸一般不符合国标《机械制图》。因此可以利用AutoCAD强大的绘图功能，对其进行逐一修改，使工程图达到国标《机械制图》。

    SolidWorks和AutoCAD各有其特点，把它们有机地结合起来，发挥各自的长处，就能高质量地完成建模和出图的设计任务。

责任编辑：刘谊萍