项目一 端 盖
任务引入
本项目绘制如图4-1所示的端盖模型。
【任务说明】
盘类零件结构相对比较简单，且多为中心对称结构。相应地，可以混合采用参数化草图和回转的方法构建其实体模型。对于模型框架结构可以采用回转特征：对于圆孔可以采用孔特征或草图拉伸特征：对于边缘的梯形沟槽可以采用草图回转特征；对于圆角、倒角等可以直接采用对应的圆角、倒角特征。
【知识点、技能点】
（1）草图工具，拉伸特征、阵列特征的创建。
（2）掌握草图中尺寸表达式应用的技巧。
（3）熟悉阵列特征的创建方法。
图4-1 端盖模型
任务分析
绘制和编辑草图曲线；通过回转生成端盖轮廓，利用阵列操作生成6个孔，最后生成倒角特征。
相关知识
1.拉伸
拉伸特征是将截面轮廓草图通过拉伸生成实体或片体。其草绘截面可以是封闭的也可以是开口的，可以由一个或者多个封闭环组成，封闭环之间不能相交，但封闭环之间可以嵌套。如果存在嵌套的封闭环，则在生成添加材料的拉伸特征时，系统自动认为里面的封闭环类似于孔特征，如图4-2所示。
选择菜单栏中的“插入”→“设计特征”→“拉伸”命令，或者单击“特征”工具栏中的“拉伸”按钮
，打开如图4-3所示的“拉伸”对话框。
1）“截面”面板
（1）选择曲线：用来指定使用已有草图来创建拉伸特征，在“拉伸”对话框中默认选择
图标。
图4-2 具有嵌套封闭环的拉伸特征
（2）绘制草图：在“拉伸”对话框中单击
按钮，可以通过在工作平面上绘制草图来创建拉伸特征。
2）“方向”面板
（1）在“拉伸”对话框中单击
图标右边的
按钮，打开如图4-4所示“指定矢量”下拉列表，用于设置所选对象的拉伸方向。
图4-3 “拉伸”对话框
图4-4 “指定矢量”下拉列表
（2）单击
图标，打开如图4-5所示的“矢量”对话框，在该对话框中选择所需的拉伸方向。
（3）反向：在“拉伸”对话框中单击
图标，使拉伸方向反向。
3）“极限”面板
（1）开始：用于限制拉伸的起始位置。
（2）结束：用于限制拉伸的终止位置。
4）“布尔”面板
在“拉伸”对话框中的“布尔”下拉列表栏中选择布尔操作命令，包括“无”“求和”“求差”“求交”和“自动判断”操作。
图4-5 “矢量”对话框
5）“偏置”面板
（1）单侧：指在截面曲线一侧生成拉伸特征，此时只有“结束”文本框被激活，其示意图如图4-6所示。
图4-6 “单侧”创建拉伸特征
（a）外侧；（b）内侧
（2）两侧：指在截面曲线两侧生成拉伸特征，以结束值和起始值之差为实体的厚度，其示意图如图4-7所示。
（3）对称：指在截面曲线的两侧生成拉伸特征，其中每一侧的拉伸长度为总长度的一半，其示意图如图4-8所示。
图4-7 “两侧”创建拉伸特征
图4-8 “对称”创建拉伸特征
6）“拔模”面板
（1）角度：用于设置拉伸方向的拉伸角度，其绝对值必须小于90°。大于0°时是沿拉伸方向向内拔模；小于0°时是沿拉伸方向向外拔模。
（2）起始位置：用于设置拉伸拔模的起始位置。
①从起始限制：用于设置拉伸拔模的起始位置为拉伸的起始位置，如图4-9所示。
②从截面：用于设置拉伸拔模的起始位置为所选取的拉伸截面曲线处，如图4-10所示。
图4-9 “从起始限制”方式
图4-10 “从截面”方式
③从截面-对称角：用于设置拉伸拔模的起始位置为所选取的拉伸截面曲线处，分别向截面曲线两侧以对称角度拔模，如图4-11所示。
④从截面匹配到终止处：用于设置拉伸拔模的起始位置为所选取的拉伸截面曲线处，但是最终的末端截面形状和截面曲线形状相似，如图4-12所示。
2.孔
孔特征是指为一个或多个零件或组件添加钻孔、沉头孔或螺纹孔特征。
选择菜单栏中的“插入”→“设计特征”→“孔”命令，或单击“特征”工具栏中的“孔”按钮
，打开如图4-13所示的“孔”对话框。
图4-11 “从截面-对称角”方式
图4-12 “从截面匹配到终止处”方式
图4-13 “孔”对话框
（1）常规孔：创建指定尺寸的简单孔、沉头孔、埋头孔或锥孔特征。
①位置：选择现有点或创建草图点来指定孔的中心。
②方向：指定孔方向。
a.垂直于面：沿着与公差范围内每个指定点最近面的法向的反向定义孔的方向。
b.沿矢量：沿指定的矢量定义孔方向。
③形状和尺寸。
a.形状：指定孔特征的形状。
b.简单：创建具有指定直径、深度和尖端顶锥角的简单孔，如图4-14所示。
c.沉头：创建具有指定孔直径、孔深度、顶锥角、沉头直径和沉头深度的沉头孔，如图4-15所示。
图4-14 “简单孔”示意图
图4-15 “沉头孔”示意图
d.埋头：创建具有指定孔直径、孔深度、顶锥角、埋头直径和埋头角度的埋头孔，如图4-16所示。
e.锥形：创建具有指定锥角和直径的锥孔。
f.尺寸：设置相关参数。
（2）钻形孔：使用ANSI或ISO标准创建简单钻形孔特征。
①大小：用于创建钻形孔特征的钻孔尺寸。
②等尺寸配对：指定孔所需的等尺寸配对。
③起始倒斜角：将起始倒斜角添加到孔特征。
④终止倒斜角：将终止倒斜角添加到孔特征。
图4-16 “埋头孔”示意图
（3）螺钉间隙孔：创建简单、沉头或埋头通孔，为具体应用而设计。
①螺钉类型：螺钉类型列表中可用的选项取决于是将形状设置为简单孔、沉头还是埋头。
②螺钉尺寸：为选定螺钉类型指定尺寸。
③等尺寸配对：指定孔所需的等尺寸配对。
（4）螺纹孔：创建螺纹孔，其尺寸标注由标准、螺纹尺寸和径向进刀定义。
①大小：指定螺纹尺寸的大小。
③径向进刀：选择径向进刀百分比，用于计算丝锥直径值的近似百分比。
③丝锥直径：指定丝锥的直径。
④旋向：指定螺纹为右手（顺时针方向）或是左手（逆时针方向）。
（5）孔系列：创建起始、中间和结束孔尺寸一致的多形状、多目标体的对齐孔。
①起始选项卡：指定起始孔参数。起始孔是在指定中心处开始的，具有简单、沉头或埋头孔形状的螺钉间隙通孔。
②中间选项卡：指定中间孔参数。中间孔是与起始孔对齐的螺钉间隙通孔。
③端点选项卡：指定终止孔参数。终止孔可以是螺钉间隙孔或螺钉孔。
3.对特征形成图样
选择菜单栏中的“插入”→“关联复制”→“对特征形成图样”命令，或单击“特征”工具栏中的“对特征形成图样”按钮
，打开如图4-17所示的“对特征形成图样”对话框。
（1）要形成图样的特征：选择一个或多个要形成阵列的特征。
（2）参考点：通过点对话框或点下拉列表中选择点为输入特征指定位置参考点。
（3）阵列定义-布局。
①线性：该选项从一个或多个选定特征生成图样的线性阵列。线性阵列既可以是二维的（在XC和YC方向上，即几行特征），也可以是一维的（在XC或YC方向上，即一行特征），其示意图如图4-18所示。
②圆形：该选项从一个或多个选定特征生成圆形图样的阵列，如图4-19所示。
③多边形：该选项从一个或多个选定特征按照绘制好的多边形生成图样的阵列，如图4-20所示。
图4-17 “对特征形成图样”对话框
图4-18 “线性阵列”示意图
图4-19 “圆形”示意图
④螺旋式：该选项从一个或多个选定特征按照绘制好的螺旋线生成图样的阵列，如图4-21所示。
图4-20 “多边形”示意图
圈4-21 “螺旋式”示意图
⑤沿：该选项从一个或多个选定特征按照绘制好的曲线生成图样的阵列，如图4-22所示。
⑥常规：该选项从一个或多个选定特征在指定点处生成图样，如图4-23所示。
（4）图样形成方法。
①变化：将多个特征作为输入以创建阵列特征对象，并评估每个实例位置的输入。
②简单：将单个特征作为输入以创建阵列特征对象，只对输入特征进行有限评估。
图4-22 “沿”示意图
图4-23 “常规”示意图
任务实施
1.新建文件
选择菜单中的“文件”→“新建”命令，或者单击“标准”工具栏中的“新建”按钮
，打开“新建”对话框，在“模板”列表框中选择“模型”，输入“duangai”，单击“确定”按钮，进入UG建模环境。
2.绘制草图
（1）选择菜单中的“插入”→“任务环境中的草图”命令，系统弹出“创建草图”对话框。选择XC-YC平面为工作平面绘制草图，进入草图绘制界面。
（2）选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“轮廓”命令，或者单击“草图工具”工具栏中的“轮廓”按钮
，绘制草图轮廓，如图4-24所示。
（3）选择第一条水平直线段（从上至下）和XC轴，使它们具有共线约束。选择第一条竖直直线段（从左至右、从上至下）和YC轴，使它们具有共线约束。选择所有的水平直线段，使它们具有平行约束。选择所有的竖直直线段，使它们具有平行约束。选择第二条竖直直线段和第三条竖直直线段，使它们具有共线约束。完成几何约束后的草图如图4-25所示。
图4-24 生成草图轮廓(https://www.daowen.com)
图4-25 完成几何约束后的草图
（4）选择菜单栏中的“工具”→“约束”→“显示/移除约束”命令，弹出“显示/移除约束”对话框，如图4-26所示。选择“活动草图中的所有对象”单选按钮，则上一步添加的所有几何约束都被列于列表框中。
（5）单击“草图”工具栏上的“完成草图”按钮
，草图绘制完毕。退出草图模式，进入建模模式。
3.创建表达式
选择菜单栏中的“工具”→“表达式”命令，弹出“表达式”对话框，在最下面的文本框中输入表达式名称“d3”、公式“8”，如图4-27所示。按回车键，表达式被列入列表框中。单击“确定”按钮退出对话框。
图4-26 列出所有几何约束
图4-27 输入表达式
4.编辑草图
（1）选择菜单中的“插入”→“任务环境中的草图”命令，重新进入到绘制草图界面。
（2）在工具条中的“草图名”下拉列表中选择草图“SKETCH_000”，如图4-28所示，进入到刚刚绘制的草图中。
（3）为草图添加尺寸约束，将文本高度设置为“6”。选择第一条竖直直线段和第四条竖直直线段，在对话框中输入尺寸名称“D”。将两线间的距离设置为“40”，如图4-29所示。
图4-28 在下列表中选择草图“SKETCH_000”
（4）选择第一条竖直直线段和第三条竖直直线段，在对话框中输入尺寸名“D1”，输入表达式“D2”，将两线间的距离设置为“D2”，如图4-30示。
（5）选择第一条竖直直线段和第五条竖直直线段，输入尺寸名“D2”，将两线间的距离设置为“（2*D＋5*d3）/2”，效果如图4-31所示。
图4-29 将两线间的距离设置为“40”
图4-30 将两线间的距离设置为“D2”
（6）其他直线段的尺寸名及尺寸表达式如图4-32～图4-37所示。
（7）选择第三条竖直直线段和斜线，在对话框中输入尺寸名称“a”、尺寸值“（180*atan（1/20））/3.14”（atan表示反正切，单位为“弧度”），按回车键，将两线的夹角设置为“2.864”（系统根据表达式算出的值），如图4-38所示，此时草图已完全约束。退出绘制草图界面。
图4-31 将两线间的距离设置为“（2*D＋5*d3）/2”
图4-32 将两点间的距离设置为“D6”
图4-33 将线段的长度设置为“1.2*d3”
图4-34 将线段的长度设置为“2”
圈4-35 将两线间的距离设置为“e＋2”
图4-36 将两线间的距离设置为“1.8*e”
4.创建端盖主体
（1）选择菜单中的“插入”→“设计特征”→“回转”命令，或者单击“特征”工具栏中的“回转”按钮
，打开如图4-39所示的“回转”对话框。
（2）选择如图4-40所示的曲线为旋转截面，选择YC轴作为旋转体截面线串的旋转轴，指定坐标原点为旋转原点。
（3）设置旋转的开始角度为“0”、结束角为“360”。
（4）单击“确定”按钮，生成最终的旋转体，如图4-41所示。
图4-37 两线间的距离设置为“36”
图4-38 将两线的夹角设置为“2.864”
图4-39 “回转”对话框
图4-40 完整尺寸图
图4-41 生成的旋转体
5.移动图层
（1）选择菜单栏中的“格式”→“移动至图层”命令，系统弹出“类选择”对话框，如图4-42所示。
（2）单击“类型过滤器”按钮
，弹出“根据类型选择”对话框，在列表框中选择“实体”类型，如图4-43所示，单击“确定”按钮。
（3）返回到“类选择”对话框，单击“全选”按钮
，则要移动的对象实体被选中。
（4）单击“确定”按钮，弹出“图层移动”对话框，在对话框中将“目标图层或类别”设为“1”，如图4-44所示，单击“确定”按钮。
6.设置层
（1）选择菜单栏中的“格式”→“移动至图层”命令，系统弹出如图4-45所示的“图层设置”对话框。
图4-42 “类选择”对话框
图4-43 选择“实体”类型
图4-44 将“目标图层或类别”设为“1”
图4-45 “图层设置”对话框
（2）在“工作图层”文本框中输入“21”，按回车键，将当前层改为第21层，单击“关闭”按钮，关闭对话框。
7.创建基准平面。
（1）选择菜单栏中的“插入”→“基准/点”→“基准平面”命令，弹出“基准平面”对话框，如图4-46所示。
（2）在类型下拉列表中选择“按某一距离”类型，选择旋转体底面。
（3）在对话框中设置偏置距离为“0”，单击“确定”按钮，生成一个与所选面重合的基准平面，如图4-47所示。
图4-46 “基准平面”对话框
图4-47 生成的基准平面
8.绘制草图
（1）选择菜单栏中的“插入”→“任务环境中的草图”命令，选择XC-YC平面，并将偏置距离设置为“38”，作为草图面，进入草图模式，如图4-48所示。
（2）选择菜单栏中的“草图”→“完成草图”命令，退出草图模式，进入建模模式。
9.创建凹槽
（1）选择菜单栏中的“插入”→“设计特征”→“拉伸”命令，或者单击“特征”工具栏中的“拉伸”按钮
，系统弹出“拉伸”对话框，如图4-49所示。
图4-48 对草图添加几何约束
（2）选择上步绘制的曲线为拉伸曲线。
（3）在矢量下拉列表中选择
作为拉伸方向。
（4）在布尔操作下拉列表中选择“求差”。
（5）在对话框中输入结束距离为“250”，其他均为“0”。单击“确定”按钮完成拉伸，如图4-50所示。
10.创建孔
（1）选择菜单栏中的“插入”→“设计特征”→“孔”命令，或单击“特征”工具栏中的“孔”按钮
，弹出“孔”对话框，如图4-51所示。
（2）选择“成形”选项为“简单”类型。将通孔直径设置为“d3＋1”、深度为“50”、顶锥角为“118”。布尔运算设置为“求差”。
图4-49 “拉伸”对话框
图4-50 拉伸模型
（3）选择最大圆柱顶面作为孔的放置面，如图4-52所示。编辑孔的定位尺寸，D0＝（2*D＋2.5*d3）/2，p194＝0，如图4-53所示。单击“完成草图”按钮
，退出草图编辑状态。
图4-51 “孔”对话框
图4-52 选择孔的放置面
(4)返回“孔”对话框，单击“确定”按钮完成孔的创建，结果如图4-54所示。
图4-53 定位尺寸图
图4-54 生成通孔
11.阵列孔
（1）选择菜单栏中的“插入”→“关联复制”→“对特征形成图样”命令，或单击“特征”工具栏中的“对特征形成图样”按钮
，系统弹出“对特征形成图样”对话框，如图4-55所示。
（2）选择图4-55所示对话框中的“圆形”阵列选项，指定矢量设置为YC轴，指定点设置为原点。
（3）选择第九步创建的凹槽为要形成图样的特征。
（4）在对话框中输入数量为“4”，节距为“90”，单击“确定”按钮，生成阵列凹槽，如图4-56所示。
（5）采用相同的方法，生成通孔的环形阵列，阵列个数为“6”，阵列角度为“60”，效果如图4-57所示。
图4-55 “对特征形成图样”对话框
图4-56 生成的凹槽阵列
图4-57 生成的通孔阵列
12.倒圆角
（1）选择菜单栏中的“插入”→“细节特征”→“边倒圆”命令，或单击“特征”工具栏中的“边倒圆”按钮
，系统弹出“边倒圆”对话框，如图4-58所示。
（2）在对话框中设置半径为“1”，选择如图4-59所示的边，单击“应用”按钮，为旋转体生成一个圆角特征，如图4-60所示。
图4-58 “边倒圆”对话框
图4-59 选择圆角边
图4-60 生成圆角特征
（3）将“边倒圆”对话框中的圆角半径改为“6”，选择如图4-61所示的边，单击“确定”按钮，在旋转体内侧生成一个圆角特征，如图4-62所示。
13.创建倒斜角
（1）选择菜单栏中的“插入”→“细节特征”→“倒斜角”命令，或单击“特征”工具栏中的“倒斜角”按钮
，打开如图4-63所示“倒斜角”对话框。
图4-61 选择圆角边
图4-62 生成圆角特征
图4-63 “倒斜角”对话框
（2）选择如图4-64所示的一条倒角边，倒角偏置值设为“2”，单击“确定”按钮，生成倒斜角特征，如图4-65所示。
图4-64 选择倒角边
图4-65 生成倒斜角
