趙大民

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110036）

0 引言

CAXA制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開(kāi)發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床和加工中心的三維CAD／CAM軟件，具有方便、豐富的造型手段，能進(jìn)行各種復(fù)雜零件的銑削加工編程，生成任何CNC系統(tǒng)的加工代碼（俗稱G代碼），并能進(jìn)行仿真檢驗(yàn)和修改，此外，還可輸出相關(guān)工藝文件。造型是數(shù)控加工的基礎(chǔ)，草圖與空間線的熟練運(yùn)用是造型的前提，筆者結(jié)合多年應(yīng)用CAXA制造工程師的經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)分析草圖與空間線的應(yīng)用，希望能幫助初學(xué)者快速地掌握CAXA制造工程師。

1 草圖與空間線的區(qū)別

CAXA制造工程師常用的造型方式包括實(shí)體特征造型、曲面造型和曲面實(shí)體復(fù)合造型。在這3種造型過(guò)程中，有的地方需要畫空間線，有的地方需要畫草圖線，初學(xué)者特別容易將草圖線和空間線混淆。其實(shí)，進(jìn)入草圖環(huán)境后畫的圖就是草圖，退出草圖環(huán)境畫的圖就是空間線，它們的繪制方法一樣，只是環(huán)境不同，用途不同。

草圖必須在一個(gè)基準(zhǔn)平面上畫，所以，草圖狀態(tài)下不允許切換到其他工作平面，而空間線的繪制不需要依賴一個(gè)平面，可以在三維空間任意繪制。一般情況下進(jìn)行曲面造型時(shí)，由于各線條不能都在同一平面上，因此曲面的繪制就要在空間線狀態(tài)下畫，進(jìn)而在進(jìn)行曲面加厚增料、曲面加厚除料、曲面裁剪除料這些特征操作時(shí)，也要在空間線狀態(tài)下畫出曲面之后，才可以進(jìn)行增料、除料、裁剪等操作。但在進(jìn)行實(shí)體特征造型、曲面實(shí)體復(fù)合造型時(shí)，就要有時(shí)用到草圖，有時(shí)用到空間線，要用草圖經(jīng)拉伸增料或除料、旋轉(zhuǎn)增料或除料等方式形成特征，但在旋轉(zhuǎn)增料或除料時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸是空間線，就要退出草圖狀態(tài)，在空間狀態(tài)下繪制旋轉(zhuǎn)軸，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸位置的不同用F9進(jìn)行空間變換，而草圖環(huán)境下是不允許進(jìn)行空間變換的。

2 草圖的繪制

草圖是實(shí)體生成所依賴的曲線組合，也稱輪廓，是為生成實(shí)體而準(zhǔn)備的一個(gè)封閉的平面曲線，是創(chuàng)建三維實(shí)體的基礎(chǔ)。

2．1 進(jìn)入草圖狀態(tài)

要想繪制草圖，就應(yīng)先進(jìn)入草圖繪制狀態(tài)。而確定基準(zhǔn)平面是進(jìn)入草圖的第一步，基準(zhǔn)平面是草圖和實(shí)體賴以生存的平面，其作用是確定草圖在哪個(gè)基準(zhǔn)面上繪制，草圖中的所有圖線都存在于基準(zhǔn)平面上［1］?；鶞?zhǔn)面可以是特征樹(shù)中已有的坐標(biāo)平面，即系統(tǒng)預(yù)制的平面XY、YZ、XZ，也可以是根據(jù)需要構(gòu)造出的平面，還可以是已經(jīng)生成的實(shí)體中的某個(gè)平面。

進(jìn)入草圖的方法有兩種：①直接用右鍵單擊選擇的平面，系統(tǒng)會(huì)直接彈出即時(shí)菜單，可以直接選擇“創(chuàng)建草圖”命令，如圖1所示；②用左鍵單擊特征樹(shù)，選擇平面，再用左鍵單擊繪制草圖按鈕，進(jìn)入草圖狀態(tài)，如圖2所示。更方便的是直接按鍵盤上的功能鍵F2，也可進(jìn)入草圖狀態(tài)。

圖1 創(chuàng)建草圖方法1

在草圖狀態(tài)下無(wú)法存盤，存盤需要先退出草圖狀態(tài)。退出草圖狀態(tài)，直接按草圖器按鈕即可，或再次按功能鍵F2，但這樣不容易區(qū)分當(dāng)前狀態(tài)是草圖狀態(tài)還是空間線狀態(tài)，最好就是草圖器按鈕在按下去時(shí)就是草圖狀態(tài)，在彈出來(lái)時(shí)就是空間線狀態(tài)。

圖2 創(chuàng)建草圖方法2

2．2 繪制草圖

一個(gè)零件是由多個(gè)特征疊加而成，因此，當(dāng)繪制草圖的時(shí)候也要根據(jù)特征來(lái)進(jìn)行分解。在繪制一個(gè)特征的草圖時(shí)，有幾種方法：①在草圖狀態(tài)下，直接按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸精確作圖，就象畫普通的空間線一樣，因?yàn)樵诓輬D狀態(tài)下，所畫的圖形即為草圖；②利用草圖的參數(shù)化功能進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，就是在草圖環(huán)境下，先任意繪制曲線，不考慮坐標(biāo)和尺寸的約束，然后對(duì)所畫的草圖標(biāo)注尺寸，讓草圖隨著尺寸數(shù)值的變化而變化，直到完成需要的精確圖形。

利用草圖參數(shù)化功能，一定要滿足圖形的各種約束條件，即應(yīng)保證連續(xù)、平行、相切、垂直等幾何關(guān)系不變，只對(duì)某一尺寸進(jìn)行修改。參數(shù)化功能只適用于草圖，在非草圖狀態(tài)下，不能標(biāo)注尺寸，也不能驅(qū)動(dòng)尺寸。因此空間線的繪制不能用參數(shù)化功能。

利用草圖驅(qū)動(dòng)方式繪制曲線，其優(yōu)點(diǎn)是可以自由修改尺寸，缺點(diǎn)是速度慢。而直接繪制指定尺寸曲線，盡管修改起來(lái)沒(méi)有草圖驅(qū)動(dòng)快，但是效率高，是常采用的方法。

2．3 草圖與空間線的轉(zhuǎn)換

初學(xué)者對(duì)草圖及空間線理解不夠，往往急于畫出圖形、生成實(shí)體，當(dāng)畫完圖后，常會(huì)發(fā)現(xiàn)由于沒(méi)有進(jìn)入草圖繪制狀態(tài)，所畫的是空間線，有時(shí)即使是操作很熟練的人員，也常發(fā)生這種情況，如果重新畫草圖會(huì)非常麻煩，這時(shí)可以利用曲線投影功能進(jìn)行補(bǔ)救。就像畫草圖時(shí)一樣，先選擇投影平面，即草圖平面，單擊“繪制草圖”按鈕，進(jìn)入草圖狀態(tài)，再單擊“曲線投影”按鈕，拾取所需曲線，即可將相應(yīng)的圖素投影至草圖平面形成草圖。利用“曲線投影”功能，可以將選中的空間曲線、實(shí)體上的邊、曲面的邊等投影成草圖曲線，這也是草圖繪制的第三種方法。曲線投影功能只能在草圖狀態(tài)下使用。

2．4 草圖的讀入

除了在制造工程師草圖環(huán)境下繪制草圖外，還可以在CAXA電子圖板中繪制好二維圖形，然后通過(guò)“讀入草圖”命令輸入到制造工程師中。首先在CAXA電子圖板中繪制好二維圖形；然后選擇圖板中“文件”菜單中的“數(shù)據(jù)接口”中的“輸出視圖”命令，依照提示系統(tǒng)將草圖暫存在系統(tǒng)內(nèi)存中；最后進(jìn)入制造工程師中并進(jìn)入草圖繪制狀態(tài)，單擊“文件”菜單中的“讀入草圖”命令，輸入定位后，草圖將被輸入到制造工程師中。

2．5 草圖的編輯

在畫圖時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些不需要的線條卻刪除不掉，這時(shí)就要檢查該線條是草圖還是空間線，因?yàn)樵诓輬D環(huán)境中是不能刪除空間線的，在空間線狀態(tài)下也不能刪除草圖，草圖的編輯與刪除要在草圖狀態(tài)下進(jìn)行，而空間線的編輯與刪除要在非草圖狀態(tài)下進(jìn)行。

退出草圖狀態(tài)后如果還想修改某基準(zhǔn)平面上已有的草圖，則只需在特征樹(shù)中選取這一草圖，按下繪制草圖按鈕或?qū)⒐鈽?biāo)移到特征樹(shù)的草圖上，按鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇編輯草圖，進(jìn)入草圖狀態(tài)。草圖只有處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)才可以被編輯和修改。

3 草圖曲線的閉合檢查

草圖必須是一個(gè)首尾相接的無(wú)重疊的封閉輪廓，只有這樣的輪廓才能生成實(shí)體。對(duì)于所繪草圖曲線是否閉合的問(wèn)題，可以用“草圖環(huán)檢查”功能進(jìn)行檢查，當(dāng)草圖封閉時(shí)，系統(tǒng)提示“草圖不存在開(kāi)口環(huán)”；當(dāng)草圖不封閉時(shí)，系統(tǒng)就提示“草圖在標(biāo)記處為開(kāi)口狀態(tài)”，并在開(kāi)口處用紅色的點(diǎn)標(biāo)記出來(lái)，這時(shí)，就需要修改草圖，直到其完全閉合。修改時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不閉合的原因多數(shù)是在紅色標(biāo)記處出現(xiàn)了開(kāi)口、交叉、分叉等幾種情況，如圖3所示。如果是開(kāi)口，可以用曲線延伸功能進(jìn)行延伸，再用曲線裁剪功能剪去多余的線段；如果是交叉、分叉，則用曲線裁剪功能剪去多余的線段。此外，還可以用曲線過(guò)渡中的尖角過(guò)渡功能，對(duì)相鄰曲線進(jìn)行尖角過(guò)渡，這些辦法都可以解決開(kāi)口、交叉、分叉等問(wèn)題。

圖3 草圖曲線不閉合示例

在用草圖環(huán)檢查功能進(jìn)行草圖檢查時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)在紅色標(biāo)記處并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)開(kāi)口、交叉、分叉等情況，或者將上述情況解決之后，草圖還是不封閉，并且紅色標(biāo)記還經(jīng)常變動(dòng)位置，此時(shí)最有可能是草圖輪廓中多條曲線重疊在一起，而我們?cè)诋嬅嫔嫌譄o(wú)法直接觀察到。這時(shí)，可以將需要的草圖曲線隱藏，不需要的重復(fù)曲線就會(huì)顯示出來(lái)，再將多余的草圖曲線刪除即可解決多線問(wèn)題。

4 草圖曲線不閉合情況分析

在進(jìn)行特征操作時(shí)，多數(shù)情況下草圖曲線應(yīng)閉合，但也有特殊情況，草圖曲線可以不閉合：①生成筋板時(shí)，草圖曲線可以是單條線，也可以是由多條線組成的不閉合曲線，這時(shí)草圖曲線不能閉合，才能生成筋板，否則就不能用“筋板”功能生成筋板，只能用拉伸增料的辦法生成筋板；②在輸出視圖的操作中，除了局部剖切時(shí)剖切線是一個(gè)單環(huán)的封閉草圖外，階梯剖、旋轉(zhuǎn)剖的剖切線都是草圖，但可以不封閉；③用草圖分模功能時(shí)，草圖也必須為非封閉圖形，且模具必須位于草圖的基準(zhǔn)面一側(cè)，而且草圖的起始位置必須位于模具投影到草圖基面的投影視圖的外部。

5 結(jié)束語(yǔ)

特征設(shè)計(jì)是制造工程師的重要組成部分，深入理解草圖與空間線的概念及繪制、編輯方式，可以快速進(jìn)行特征造型與設(shè)計(jì)，進(jìn)而進(jìn)行軌跡生成、仿真檢驗(yàn)、數(shù)控加工代碼生成等操作，使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)更加簡(jiǎn)化、精良。

［1］ 彭志強(qiáng)，劉爽，杜文杰．CAXA制造工程師2006實(shí)用教程［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

［2］ 趙大民．CAXA制造工程師實(shí)際使用技巧［J］．職業(yè)技術(shù)教育研究，2006（5）：65－66．

［3］ 李德榮，吳敬權(quán)．CAXA制造工程師實(shí)體特征造型的經(jīng)驗(yàn)與技巧［J］．機(jī)械研究與應(yīng)用，2008（4）：102－103．

［4］ 陳志祥．CAXA制造工程師應(yīng)用中的幾個(gè)疑點(diǎn)探析［J］．CAD／CAM 與制造業(yè)信息化，2004（6）：94－96．