SolidWorks二維草圖的繪制經(jīng)驗(yàn)與技巧

趙 丹

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，蘭州 730060）

SolidWorks二維草圖的繪制是建立模型的基礎(chǔ)[1]。大部分SolidWorks的特征都是由二維草圖繪制開(kāi)始的，利用二維草圖生成基體特征。因此，只有熟練掌握草圖繪制的經(jīng)驗(yàn)與技巧，才能快速、高效地應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行三維建模，以便對(duì)其進(jìn)行后續(xù)分析。

1 草圖繪制的基本原則

草圖是由直線、圓弧等基本幾何元素構(gòu)成的幾何實(shí)體，構(gòu)成了特征的截面輪廓或路徑，并由此生成相應(yīng)的實(shí)體特征。草圖繪制主要包括以下6個(gè)基本原則。

（1）繪制草圖必須以坐標(biāo)系為基準(zhǔn)。

（2）草圖必須完全定義。當(dāng)完全定義時(shí)，草圖實(shí)體顯示為黑色；當(dāng)欠定義時(shí)，草圖實(shí)體顯示為藍(lán)色。

（3）盡量使用幾何約束。添加幾何關(guān)系不僅可以減少尺寸的重復(fù)標(biāo)注，也有利于維護(hù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和意圖[2]。如圖1所示，零件幾何關(guān)系添加：添加圓心與中心線為重合的關(guān)系；草圖繪制時(shí)采用鏡像實(shí)體命令，鏡像后兩個(gè)圓自動(dòng)添加上相等共線的幾何關(guān)系。

（4）草圖要簡(jiǎn)潔。簡(jiǎn)潔的草圖易于編輯、不易出錯(cuò)，并有利于特征的修改。

（5）細(xì)節(jié)特征（圓角、倒角等）通常最后處理。

（6）構(gòu)造幾何線僅用來(lái)協(xié)助生成草圖實(shí)體和幾何體。當(dāng)使用草圖生成特征時(shí)，構(gòu)造幾何線被忽略。

2 草圖繪制的流程

在SolidWorks中，草圖繪制的一般過(guò)程：首先指定相應(yīng)的草圖繪制平面；其次，利用草圖實(shí)體工具，繪出草圖的基本幾何形狀；最后，添加相應(yīng)的幾何關(guān)系標(biāo)注草圖尺寸。

3 草圖繪制的經(jīng)驗(yàn)和技巧

3.1 系統(tǒng)設(shè)置

在草圖的工作環(huán)境中，為了更準(zhǔn)確、有效地繪制草圖，草圖模塊的設(shè)置也是重點(diǎn)。配置好了草圖，可以大大提高設(shè)計(jì)速度。下面介紹如圖2所示的兩個(gè)重要設(shè)置，僅供參考。

（1）快速正視。選中【在草圖生成時(shí)垂直于草圖基準(zhǔn)面自動(dòng)旋轉(zhuǎn)視圖】復(fù)選框，這樣在新建草圖時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)正視于基準(zhǔn)面[3]。

（2）實(shí)時(shí)輸入草圖尺寸。勾選【在生成實(shí)體時(shí)啟用熒屏上數(shù)字輸入】和【僅在輸入值的情況下創(chuàng)建尺寸】?jī)蓚€(gè)復(fù)選框，此時(shí)在SolidWorks草圖創(chuàng)建時(shí)，每繪制一段線，鼠標(biāo)旁邊都會(huì)以數(shù)字框來(lái)顯示。此時(shí)，鍵盤(pán)輸入尺寸直接添加，如不輸入尺寸，軟件不標(biāo)注，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)輸入尺寸。

3.2 鼠標(biāo)筆勢(shì)

鼠標(biāo)筆勢(shì)作為執(zhí)行命令的一個(gè)快捷鍵，類似于鍵盤(pán)快捷鍵。一旦習(xí)慣了鼠標(biāo)筆勢(shì)，可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。

如何使用SolidWorks鼠標(biāo)筆勢(shì)？可以按住鼠標(biāo)右鍵并在任意方向輕輕移動(dòng)光標(biāo)來(lái)使用鼠標(biāo)筆勢(shì)。在默認(rèn)情況下，鼠標(biāo)筆勢(shì)是開(kāi)啟的且為4筆勢(shì)。建議使用8個(gè)筆勢(shì)，后續(xù)的繪圖會(huì)快捷很多。

鼠標(biāo)筆勢(shì)是一個(gè)隨工作環(huán)境變化并且完全可自定義的功能，用戶可以為SolidWorks的零件、裝配體、工程圖和草圖4個(gè)工作環(huán)境設(shè)定鼠標(biāo)筆勢(shì)?？梢酝ㄟ^(guò)點(diǎn)擊【工具】-【自定義】并選擇“鼠標(biāo)筆勢(shì)”選項(xiàng)卡來(lái)自定義鼠標(biāo)筆勢(shì)，勾選【啟用鼠標(biāo)筆勢(shì)】復(fù)選框，選擇【8筆勢(shì)】，將SolidWorks中的最常用的命令拖到鼠標(biāo)筆勢(shì)指南，如圖3所示。定義完成后，單擊【確定】退出該對(duì)話框即可使用。

3.3 自定義工具欄

在草圖繪制過(guò)程中，經(jīng)常用到上色的草圖輪廓、修復(fù)草圖以及草圖合法性等命令。而在默認(rèn)狀態(tài)下，這些命令在工具欄中是不顯示的，需自定義。在草圖環(huán)境下，點(diǎn)擊【工具】-【自定義】，選擇“命令”選項(xiàng)卡，選擇【草圖】類別，用鼠標(biāo)將【上色草圖輪廓】按鈕拖到工具欄空白處即可。同理，也可以將【2D到3D】類別中的【修復(fù)草圖】按鈕拖到工具欄空白處。

（1）上色的草圖輪廓。在繪制草圖時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)草圖不封閉或者草圖有多余的交叉線或交叉區(qū)域，在創(chuàng)建拉伸、切除等特征時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示草圖不可用。為解決這個(gè)問(wèn)題，在SolidWorks草圖繪制中，只要軟件勾選了上色草圖輪廓，每次在繪制一個(gè)封閉的草圖時(shí)都會(huì)自動(dòng)填充深灰色陰影，如圖4所示。

（2）修復(fù)草圖。當(dāng)選擇上色草圖輪廓設(shè)置時(shí)，軟件將僅對(duì)閉合草圖形狀上色，設(shè)計(jì)者很容易識(shí)別形狀是否完全閉合。啟用【上色草圖輪廓后】，若草圖未上色，說(shuō)明草圖不閉合或有多余的交叉線或交叉區(qū)域。查找方法如圖5所示，單擊【修復(fù)草圖】命令，可以檢查草圖合法性，斷開(kāi)處會(huì)以放大鏡的形式呈現(xiàn)出來(lái)，可以直接修改。

3.4 進(jìn)入草圖環(huán)境的方式

要想繪制草圖，需要進(jìn)入草圖繪制模式。在SolidWorks中，用戶可以通過(guò)以下幾種操作方式進(jìn)入草繪模式。

（1）【草圖繪制】工具。點(diǎn)擊【草圖】工具欄中的【草圖繪制】按鈕，并選擇需要的基準(zhǔn)面，如【前視基準(zhǔn)面】，直接進(jìn)入草圖繪制環(huán)境。

（2）【草圖實(shí)體】工具。在【草圖】工具欄中選擇相應(yīng)的草圖實(shí)體工具，如單擊【圓】按鈕，在繪圖區(qū)中選擇一基準(zhǔn)面或?qū)嶓w平面，即可進(jìn)入草繪狀態(tài)添加新的草圖。

（3）【特征實(shí)體】工具。點(diǎn)擊【特征】選項(xiàng)卡中的【拉伸凸臺(tái)/基體】或【旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體】按鈕后，選擇需要的基準(zhǔn)面，如【前視基準(zhǔn)面】，同樣可以進(jìn)入草圖繪制環(huán)境。

第3種方法，在退出草圖繪制后會(huì)直接拉伸或旋轉(zhuǎn)成實(shí)體，而前兩種方法還需要找到【特征】選項(xiàng)卡中的【拉伸凸臺(tái)/基體】或【旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體】按鈕后才能拉伸或旋轉(zhuǎn)成實(shí)體。因此，用第3種方法更加節(jié)約時(shí)間，提高繪圖效率。

3.5 繪制草圖過(guò)程

下面以圖6中的6個(gè)草圖為例，說(shuō)明草圖畫(huà)圖過(guò)程、畫(huà)圖技巧及注意事項(xiàng)，便于讀者熟練掌握草圖繪制的經(jīng)驗(yàn)和技巧，養(yǎng)成良好的繪圖習(xí)慣，快速高效地應(yīng)用于建模。

3.5.1 分析草圖

繪制草圖前要養(yǎng)成一個(gè)良好的習(xí)慣，即看懂圖形。只有看懂圖形，才能繪制一個(gè)正確的圖形?？磮D形的過(guò)程實(shí)際上是對(duì)圖形進(jìn)行尺寸分析和線段分析的過(guò)程。

要先確定圖形基準(zhǔn)。草圖的基準(zhǔn)點(diǎn)要和軟件的坐標(biāo)原點(diǎn)重合。平面圖形基準(zhǔn)點(diǎn)的確定原則：對(duì)稱圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)在對(duì)稱中心線上，圖形的主體是圓，則用圓心作為基準(zhǔn)點(diǎn)；不是上述情況時(shí)，將基準(zhǔn)定在長(zhǎng)線上。按照上述原則，將圖6中6個(gè)草圖案例的基準(zhǔn)定在圖6各子圖黑點(diǎn)所示位置。

基準(zhǔn)確定后，稍微復(fù)雜的草圖要先畫(huà)已知線段，使已知線段完全定義，再畫(huà)中間線段和連接線段[4]。圖6（f）的畫(huà)圖順序，如圖7所示。

3.5.2 草圖繪制的技巧和注意事項(xiàng)

（1）養(yǎng)成實(shí)時(shí)輸入草圖尺寸的習(xí)慣。前文已介紹實(shí)時(shí)輸入草圖尺寸的方法，繪制圖形時(shí)要加以應(yīng)用，能直接添加的尺寸直接輸入，尤其是已知線段的定形尺寸、矩形的邊長(zhǎng)以及圓的直徑等[5]。例如，在畫(huà)圖7（a）草圖時(shí)，可以先直接輸入尺寸完成圖8（a），然后對(duì)不能輸入的尺寸再添加尺寸約束，如圖8（b）所示。這樣可以節(jié)省一部分尺寸添加約束時(shí)間，提高畫(huà)圖效率。

（2）圖形修剪技巧。修剪矩形、槽口等實(shí)體時(shí)，不要破壞整體，也就是不要修剪到構(gòu)造幾何線。例如，繪制圖7（b）中的鍵槽時(shí)，可以先用中心矩形命令，再修剪。注意不要修剪到矩形的構(gòu)造幾何線，如圖9（b）所示。如果修剪時(shí)不得不破壞槽口整體使圖形變?yōu)榍范x，可添加相切和垂直約束使其完全定義，如圖10所示。

（3）充分發(fā)揮對(duì)稱優(yōu)勢(shì)。畫(huà)圖時(shí)使用【鏡像】或【動(dòng)態(tài)鏡像】草圖工具來(lái)鏡像草圖元素和添加對(duì)稱約束關(guān)系，如圖7（c）、圖7（d）和圖7（e）所示。

（4）學(xué)習(xí)新命令可以讓畫(huà)圖更快捷。先簡(jiǎn)化圖7（a）草圖如圖11（a）所示，再單擊【工具菜單】-【草圖工具】/【轉(zhuǎn)折線】命令，利用轉(zhuǎn)折線命令輕松完成如圖11（b）所示的草圖。

（5）巧用推理線添加幾何約束。在草圖的繪制過(guò)程中，SolidWorks軟件提供了推理線（虛線）來(lái)顯示指針和現(xiàn)有的草圖實(shí)體之間的幾何關(guān)系，以幫助用戶快速繪制草圖。在草圖繪制過(guò)程中要善于運(yùn)用和觀察推理線和反饋光標(biāo)，注意推理線有藍(lán)色和黃色之分。黃色的推理線可以自動(dòng)添加幾何關(guān)系，藍(lán)色的推理線則提供一種繪圖引導(dǎo)，并不自動(dòng)添加幾何關(guān)系。繪圖時(shí)注意不要捕捉黃色推理線添加多余的幾何約束。但是，應(yīng)該注意的是，自動(dòng)添加的幾何關(guān)系有限，需手動(dòng)添加幾何關(guān)系，才能完成草圖繪制。按CTRL鍵，選擇草圖元素后，從彈出的快捷菜單可以快速添加幾何約束。

（6）圓周陣列后草圖欠定義的解決辦法。在草圖繪制后經(jīng)常會(huì)用到圓周陣列，如圖7（b）、圖7（c）和圖7（f）這3個(gè)草圖，均能使用圓周陣列。SolidWorks圓周陣列后，草圖會(huì)出現(xiàn)欠定義，如圖12（a）所示。此時(shí)，先用鼠標(biāo)拖動(dòng)任一陣列圓的圓心，如圖12（b）所示，再為陣列中心點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)添加重合約束即可，如圖12（c）所示。

（7）等距實(shí)體快捷選擇。當(dāng)使用面、環(huán)、或草圖輪廓上的每一條邊線進(jìn)行參考實(shí)體或等距實(shí)體的操作時(shí)，選擇整個(gè)面、整個(gè)環(huán)或整個(gè)草圖會(huì)比單一選擇每一個(gè)實(shí)體容易。

（8）標(biāo)注圓弧弧長(zhǎng)。依次選取圓弧的兩個(gè)端點(diǎn)與圓弧，在修改對(duì)話框中輸入要標(biāo)注的弧長(zhǎng)值即可。

4 結(jié)語(yǔ)

SolidWorks的草圖繪制技巧還有很多，發(fā)現(xiàn)技巧并總結(jié)，將其積極應(yīng)用于工作，對(duì)熟練使用SolidWorks軟件和提高設(shè)計(jì)工作效率至關(guān)重要。因此，使用者需要不斷練習(xí)，勤思考，多總結(jié)，達(dá)到熟能生巧。