任务四 绘制球阀阀芯的三视图并建立其三维模型
任务描述
球阀阀芯在介质管路中起调节与控制的作用。启闭件是一个球体，球体由阀杆带动同时围绕着阀体轴线做旋转运动，通过旋转的角度完成球阀启闭。本任务通过认识球阀阀芯机械图样并绘制其三维模型，来进一步掌握曲面立体图形和相贯线的绘制，并能完整、正确地标注尺寸。
任务目标
（1）掌握复杂曲面立体的投影画法。
（2）熟悉截交线三视图的表达方法。
（3）掌握曲面立体类零件的尺寸标注及技术要求。
（4）能读懂阀类零件图的结构特点。
（5）能用AutoCAD绘制球阀阀芯的三视图。
（6）能对球阀阀芯进行三维建模。
相关理论知识点
知识点一 圆柱面截交线
1.平面切割圆柱体
圆柱体被平面切割，柱面与平面的截交线有表2-4-1所示的3种情况。
表2-4-1 柱面与平面的截交线
（1）当截平面与圆柱体的轴线垂直时，截交线为圆。
（2）当截平面与圆柱体的轴线平行时，截交线为矩形。
（3）当截平面与圆柱体的轴线倾斜时，截交线为椭圆。
例2.4.1 根据图2-4-1所示的立体图，绘制其三视图。
图2-4-1 立体图
形体分析：基础形体为圆柱体，先用一个侧平面和水平面切去一角，侧平面和柱面的交线为线段，水平面和柱面的交线为圆弧；再用两个正平面和一个水平面切出一个矩形槽，矩形槽的侧面和柱面的交线为线段，槽的底面与柱面的交线为圆弧，如图2-4-2所示。
图2-4-2 形体分析
画图步骤（见图2-4-3）：
（1）主视图的投射方向由图2-4-3可知，先画出未切割前圆柱体的三视图。
图2-4-3 画图步骤
（2）画切角的投影。切角的投影要先画主视图，再画俯视图，然后由主视图和俯视画左视图，最后擦去主视图中切去的轮廓线。
（3）画矩形切槽的投影。矩形切槽的投影要先画左视图，再画俯视图，主视图由俯视图和左视图求出（主视图中，矩形切槽的底面不可见，因此要画成虚线）。
（4）整理轮廓线，将切去的轮廓线擦除并加深图线。
例2.4.2 根据图2-4-4所示的立体图，绘制其三视图。
图2-4-4 立体图
形体分析和线面分析：基础形体为圆柱体，用一个水平面和正垂面切去一角，水平面和柱面的交线为线段，截断面形状为矩形；正垂面和柱面的交线为椭圆弧。椭圆弧的圆心为O点，O点在圆柱体的轴线上，长轴的端点为A，A点在圆柱面的最上方素线上（柱面对V面的转向轮廓线），短轴的端点为B和C，B、C点在柱面最后和最前素线上（柱面对H面的转向轮廓线），E、F是椭圆弧的端点，也是水平截断面和柱面交线的端点。
画图步骤（见图2-4-5）：
图2-4-5 画图步骤
（1）主视图的投射方向由图2-4-4已知，先画出没有切割之前圆柱体的三视图。根据图2-4-4所示的立体图，在主视图上确定截断面的位置和投影。
（2）绘制左视图：矩形截断面在左视图中为直线，椭圆弧截交线在左视图中为圆弧。
（3）由主视图和左视图绘制俯视图。椭圆弧截交线的俯视图仍为椭圆弧，可先求出截交线上的特殊点（转向轮廓线上的点和交线的端点），再求出一些一般位置点，求一般位置点时可利用对称性求出对称点，然后用曲线板光滑连接各点。
（4）整理轮廓线，将切去的轮廓线擦除并加深图线。
2.圆锥面截交线
圆锥体被平面切割时，锥面与平面的截交线可分为如表2-4-2所示的5种情况：
表2-4-2 锥面与平面的截交线
注：α为截断面和圆锥面轴线的夹角，β为圆锥锥角的1/2。
（1）当截平面过圆锥体的锥顶时，截断面为等腰三角形。
（2）当截平面垂直于圆锥体的轴线时，截断面为圆。
（3）当截平面与圆锥体的轴线所成的角大于1/2锥角时，截交线为椭圆。
（4）当截平面与圆锥体的轴线所成的角等于1/2锥角，即截断面与圆锥体的某条素线平行时，截交线为抛物线。
（5）当截平面与圆锥体的轴线平行，但不过锥顶时，截交线为双曲线。
3.圆球面截交线
圆球体被平面切割，不论截平面处于什么位置，球面和截平面的空间交线总为圆。当圆球体被投影面平行面切割时，截断面在与其平行的投影面上的投影为圆，在其他两个投影面上的投影为直线；当圆球体被投影面垂直面切割时，截断面在其垂直的投影面上的投影为直线段，在其他两个投影面上的投影为椭圆，如表2-4-3所示。
表2-4-3 圆球面截交线
任务实施
绘制如图2-4-6所示的球阀阀芯的三视图。
根据图2-4-6建立其三维模型。
2-4-6 球阀阀芯
（1）模型的创建和保存：打开Inventor软件，在如图2-4-7所示的窗口中点击【零件】开始创建三维模型。
图2-4-7 创建零件模型
点击窗口左上角【文件】，在如图2-4-8（a）所示的菜单中，点【保存】按钮将弹出如图2-4-8（b）所示的对话框，设置完成后点击【保存】按钮，完成模型的保存。
图2-4-8 保存
（2）绘制模型草图：点击【三维模型】菜单下的
，在图2-4-9（a）中的坐标系中，选择水平的XZ平面作为草图平面，在草图菜单中点击
，在窗口垂直的黑色线条交叉处点击（XZ坐标系原点）作为绘图起点，输入圆的半径20 mm，绘制一条过圆心直线作为旋转轴，完成效果如图2-4-9（b）所示。点击
结束草图绘制。
图2-4-9 绘制模型草图
（3）创建旋转特性：点击【三维模型】中的
，在弹出的特性对话框中，按照图2-4-10（a）进行设置，设置完成后，点击【确定】完成旋转特性的创建，创建的球体如图2-4-10（b）所示。
图2-4-10 创建旋转特性
（4）创建参考（修剪）平面：如图2-4-11所示，展开原始坐标系，选择YZ平面，点击平面工具中的【从平面偏移】，设置偏移的距离为16 mm，点击完成创建。
图2-4-11 创建参考平面
（5）球体的切割：点击【三维模型】中的
，在弹出的对话框中进设置，如图2-4-12（a）所示。重复第（4）、（5）步完成球体另一边的修剪，完成效果如图2-4-12（b）所示。
（6）使用拉伸特性制作通孔：在图2-4-12（b）中任意修剪平面上完成直径为20 mm的圆的草图绘制，如图2-4-13（a）所示，点击【三维建模】菜单中的
，进行如图2-4-13（b）所示的设置，并进行拉伸即可完成通孔制作。
图2-4-12 球体的切割
图2-4-13 制作通孔
（7）制作顶部凹槽：点击【原始坐标系】中的YZ平面，并完成如图2-4-14（a）所示的草图绘制。使用拉伸特性对材料进行去除，设置如图2-4-14（b）所示，最后通过对材质和外观进行设置，最终完成效果如图2-4-14（c）所示。
图2-4-14 制作顶部凹槽
任务评价
任务评价单见表2-4-4。
表2-4-4 任务评价单
