咖啡壶的设计案例分享

范例概述

本范例介绍了一个咖啡壶的设计过程。该设计过程是先创建骨架曲线，然后利用所创建的曲线构建扫掠曲面，再利用缝合等工具将独立的曲面变成一个整体面组，最后将整体面组变成实体模型。该范例同时采用了实体建模的方法，简化了设计的过程。咖啡壶模型如图10.5.1所示。

Step1.新建文件。选择下拉菜单命令，系统弹出“新建”对话框。在选项卡的区域中选取模板类型为，在文本框中输入文件名称coffee_pot.prt，单击按钮，进入建模环境。

Step2.创建图10.5.2所示的草图1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“创建草图”对话框。

（2）定义草图平面。选取XY基准平面为草图平面，单击“创建草图”对话框中的按钮。

（3）进入草图环境，绘制图10.5.2所示的草图1。

（4）选择下拉菜单命令（或单击按钮），退出草图环境。

图10.5.1 咖啡壶模型

图10.5.2 绘制草图1

Step3.创建图10.5.3所示的基准平面1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击按钮），系统弹出“基准平面”对话框。

（2）定义基准平面参照。在区域的下拉列表中选择选项，在绘图区选取XY基准平面，采用系统默认方向。

（3）在“基准平面”对话框中单击按钮，完成基准平面1的创建。

Step4.创建图10.5.4所示的草图2。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“创建草图”对话框。

（2）定义草图平面。选取基准平面1为草图平面，单击“创建草图”对话框中的按钮。

（3）进入草图环境，绘制图10.5.5所示的草图2。

（4）选择下拉菜单命令（或单击按钮），退出草图环境。

图10.5.3 基准平面1

图10.5.4 草图2(建模环境下)

图10.5.5 绘制草图2

Step5.创建图10.5.6所示的直线特征。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“直线”对话框。

（2）定义直线的起点和终点。在区域中单击按钮；在下拉列表中选取选项；在绘图区选取图10.5.6所示的点1，单击“点”对话框中的按钮；在区域中单击按钮；在下拉列表中选取选项；在绘图区选取图10.5.6所示的点2，单击“点”对话框中的按钮。

（3）单击“直线”对话框中的按钮（或单击鼠标中键），完成直线特征的创建。

Step6.创建图10.5.7所示的扫掠特征。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“扫掠”对话框。

（2）定义扫掠截面。在区域中单击按钮，在绘图区域中选取图10.5.8所示的直线，单击中键确认。

（3）定义扫掠引导线。在区域中单击按钮，在绘图区域中选取图10.5.8所示的曲线1，单击中键，选取曲线2，其他参数采用系统默认设置值。

（4）单击“扫掠”对话框中的按钮，完成扫掠特征的创建。

图10.5.6 直线特征

图10.5.7 扫掠特征

图10.5.8 定义扫掠特征

注意：定义扫掠特征时，所选取的扫掠截面线和扫掠引导线的方向要与图10.5.8所示的方向一致,否则会导致扫掠截面扭曲。

Step7.创建图10.5.9所示的回转特征。

（1）选择命令。选择命令，系统弹出“回转”对话框。

（2）定义回转特征的截面。

①单击区域中的按钮，系统弹出“创建草图”对话框。

②定义草图平面。选取ZX基准平面为草图平面，单击按钮。

③进入草图环境，绘制图10.5.10所示的截面草图。

④选择下拉菜单命令（或单击按钮），退出草图环境。

（3）定义回转轴和回转点。在绘图区域中选取Z基准轴为回转轴，指定坐标原点为回转点。

（4）定义回转角度。在“回转”对话框区域的下拉列表中选择选项，并在其下的文本框中输入0；在下拉列表中选择选项，并在其下的文本框中输入360；在下拉列表中选择选项，其他参数采用系统默认设置值。

（5）单击按钮，完成回转特征的创建。

图10.5.9 回转特征

图10.5.10 绘制截面草图

Step8.创建曲面缝合特征。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“缝合”对话框。

（2）定义缝合对象。在绘图区选取图10.5.11所示的曲面为缝合的目标片体，选取Step7所创建的回转特征为缝合工具片体。

（3）在“缝合”对话框中单击按钮，完成缝合特征的创建。

Step9.创建图10.5.12所示的边倒圆特征1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击按钮），系统弹出“边倒圆”对话框。

（2）在区域中单击按钮，选择图10.5.12a所示的边为边倒圆参照，并在文本框中输入值15。

（3）单击按钮，完成边倒圆特征1的创建。

图10.5.11 选取目标片体

图10.5.12 边倒圆特征1

Step10.创建图10.5.13所示的曲面加厚特征。

（1）选择下拉菜单命令时，系统弹出“加厚”对话框。

（2）定义加厚对象。在图形区选取图10.5.14所示的面为加厚面。

（3）在“加厚”对话框的文本框中输入5，方向朝外，其他参数采用系统默认设置值。单击按钮，完成曲面加厚特征。

图10.5.13 曲面加厚特征

图10.5.14 选取加厚面

Step11.隐藏片体特征。在图形区的右侧单击“部件导航器”按钮，在弹出的“部件导航器”窗口中选择Step8所创建的缝合特征，并右击，从弹出的快捷菜单中选择选项，所选取的特征即被隐藏。

Step12.创建图10.5.15所示的拉伸特征。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击按钮），系统弹出“拉伸”对话框。

（2）单击“拉伸”对话框中的“绘制截面”按钮，系统弹出“创建草图”对话框。

①定义草图平面。单击此按钮，选取ZX基准平面为草图平面，单击按钮。

②进入草图环境，绘制图10.5.16所示的截面草图。

③选择下拉菜单命令（或单击按钮），退出草图环境。

（3）定义拉伸开始值和终点值。在区域的下拉列表中选择选项，并在其下的文本框中输入150；在区域中选择选项，采用系统默认的求差对象。

（4）单击按钮，完成拉伸特征的创建。

说明：创建此拉伸特征是为了切平壶口处。

图10.5.15 拉伸特征(https://www.daowen.com)

图10.5.16 绘制截面草图

Step13.创建边倒圆特征2。选取图10.5.17所示的边链为边倒圆参照，其圆角半径值为1.5。

Step14.创建边倒圆特征3。选取图10.5.18所示的边链为边倒圆参照，其圆角半径值为2。

图10.5.17 选取边倒圆参照

图10.5.18 选取边倒圆参照

Step15.创建图10.5.19所示的草图3。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“创建草图”对话框。

（2）定义草图平面。单击按钮，选取ZX基准平面为草图平面，单击按钮。

（3）进入草图环境，创建图10.5.19所示的草图3。

①选择下拉菜单命令，系统弹出“艺术样条”对话框。

②在“艺术样条”对话框的区域中单击“通过点”按钮。

③绘制图10.5.19所示的草图3，在“艺术样条”对话框中单击按钮。

（4）对草图3进行编辑。

①双击图10.5.19所示的曲线1。

a)选择下拉菜单命令，在图形区显示草图曲线的曲率梳。

b)拖动草图曲线控制点，使其曲率梳呈现图10.5.20所示的光滑形状。选择下拉菜单命令，取消曲率梳的显示。

c)在“艺术样条”对话框中单击按钮。

②双击图10.5.19所示的曲线2，采用同样的方法调整曲线2，使其曲率梳呈现图10.5.21所示的光滑形状。

（5）选择下拉菜单命令（或单击按钮），退出草图环境。

图10.5.19 绘制草图3

图10.5.20 曲率梳1

图10.5.21 曲率梳2

注意：调整样条曲率时，应保证其曲率连续光滑，因为曲线构造质量的好坏直接关系到生成的曲面和实体的质量。

Step16.创建图10.5.22所示的基准平面2。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击按钮），系统弹出“基准平面”对话框。

（2）定义基准平面参照。在区域的下拉列表中选择选项，在绘图区选取YZ基准平面，在区域的文本框中输入60。

（3）在“基准平面”对话框中单击按钮，完成基准平面2的创建。

Step17.创建图10.5.23所示的草图4。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“创建草图”对话框。

（2）定义草图平面。单击按钮，选取基准平面2为草图平面，单击按钮。

（3）进入草图环境，绘制图10.5.23所示的草图4。

①选择下拉菜单命令(或在草图工具栏中单击“艺术样条”按钮)，系统弹出“艺术样条”对话框。

②在“艺术样条”对话框的区域中单击“通过点”按钮。

③选取图10.5.19所示的曲线1与基准平面2的交点为曲线的起点，选取图10.5.19所示的曲线2与基准平面2的交点为曲线的终点，绘制图10.5.24所示的曲线1，在“艺术样条”对话框中单击按钮。

（4）对所绘的曲线进行编辑。

①参照Step15，双击图10.5.24所示的曲线1，通过拖动草图曲线控制点，使其曲率梳呈现图10.5.25所示的光滑形状。选择下拉菜单命令，取消曲率梳的显示。在“艺术样条”对话框中单击按钮。

图10.5.22 基准平面2

图10.5.23 绘制草图4

图10.5.24 绘制曲线1

②选择下拉菜单命令，选取Z基准轴为镜像中心线，选取曲线1为要镜像的曲线，单击其对话框中的按钮。

（5）选择下拉菜单命令（或单击按钮），退出草图环境。

Step18.创建图10.5.26所示的扫掠特征。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击工具栏中的按钮），系统弹出“扫掠”对话框。

（2）定义扫掠截面。在区域中单击按钮，在绘图区域中选取图10.5.27所示的曲线1，单击中键确认。

（3）定义扫掠引导线。在区域中单击按钮，在绘图区域中选取图10.5.27所示的曲线2，单击中键后选取曲线3，其他参数采用系统默认设置值。

（4）单击“扫掠”对话框中的按钮，完成扫掠特征的创建。

注意：定义扫掠特征时，所选取的扫掠截面线和扫掠引导线的方向要与图10.5.27所示的方向一致,否则会导致扫掠截面扭曲。

图10.5.25 曲率梳

图10.5.26 扫掠特征

图10.5.27 定义扫掠特征

Step19.显示片体特征。在图形区的右侧单击“部件导航器”按钮，在弹出的“部件导航器”窗口中选择Step8所创建的曲面缝合特征，并右击，从弹出的快捷菜单中选择选项，所选取的特征即显示。

Step20.创建图10.5.28所示的修剪体特征。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击按钮），系统弹出“修剪体”对话框。

（2）定义修剪体。选取Step18所创建的扫掠特征为修剪的目标体，在绘图区域中单击鼠标中键，选取图10.5.29所示片体（即Step7所创建的回转特征）为修剪的刀具片体，采用系统默认的修剪方向（如有必要，可单击“反向”按钮，使修剪方向向外）。

（3）单击按钮，完成修剪体特征的创建。

图10.5.28 修剪体特征

图10.5.29 选取刀具片体

Step21.创建求和特征。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击按钮），系统弹出“求和”对话框。

（2）定义目标体和工具体。选取图10.5.30所示的实体为目标体，选取图10.5.31所示的特征为刀具体。

（3）单击按钮，完成布尔求和特征的创建。

Step22.创建边倒圆特征4。选取图10.5.32所示的两条边链为边倒圆参照，其圆角半径值为5。

图10.5.30 选取目标体

图10.5.31 选取刀具体

图10.5.32 选取边倒圆参照

Step23.设置隐藏。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“类选择”对话框。

（2）选择隐藏对象。单击“类选择”对话框中的按钮，系统弹出“根据类型选择”对话框。选择对话框列表中的、、和选项，单击按钮，系统再次弹出“类选择”对话框，单击对话框区域中的按钮。

（3）完成隐藏操作。单击对话框中的按钮，完成对设置对象的隐藏。

Step24.保存零件模型。选择下拉菜单命令，即可保存零件模型。