1、第 4 章 拉伸和旋转特征建模【教学提示】 拉伸特征是三维设计中最常用得特征之一，具有相同截面、可以指定深度的实体都可以用拉伸特征建立。旋转特征是有截面 绕一条中心轴转动扫过 的轨迹形成的特征，旋 转特征类似于机械加工中得车削加工，旋 转特征适用于大多数 轴和盘类零件。【教学要求】 掌握拉伸特征的概念与建立方法 掌握旋转特征的概念与建立方法 通过本章学习能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋 转特征建立三维模型。4.1 拉伸特征拉伸特征是 SolidWorks 模型中最常用的建模特征。4.1.1 拉伸特征的分类及操作按照拉伸特征形成的形状以及对零件产生的作用，可以将拉伸特征分为实体或薄壁拉伸
2、、凸台/基体拉伸、切除拉伸、曲面拉伸，如图 4-1 所示。图 4-1 拉伸的分类建立【拉伸】特征的操作步骤如下：(1) 生成草图。(2) 单击拉伸工具之一： 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，或选择下拉菜单【插入】【凸台基体】【拉伸】命令。 单击【特征】工具栏上的【拉伸切除】按钮 ，或选择下拉菜单【插入】2【切除】【拉伸】命令。 单击【曲面】工具栏上的【拉伸曲面】按钮 ，或选择下拉菜单【插入】【曲面】【拉伸】命令。(3) 出现【拉伸】属性管理器，如图 4-2 所示，设定以下选项，然后单击【确定】按钮 。 图 4-2 【拉伸】属性管理器4.1.2 确定拉伸特征的选项1. 反向单击【
3、反向】按钮 以与预览中所示方向相反的方向延伸特征。2. 拉伸方向【拉伸方向】 。在图形区域中选择方向向量拉伸草图。3. 设定拉伸特征的开始条件设定拉伸特征的开始条件，拉伸特征有 4 种不同形式的开始类型，如图 4-3 所示。(1) 【草图基准面】从草图所在的基准面开始拉伸。(2) 【曲面/面/基准面】从这些实体之一开始拉伸。为 【曲面/面/基准面】 选择有效的实体。(3) 【顶点】从选择的顶点开始拉伸。3(4) 【等距】从与当前草图基准面等距的基准面上开始拉伸。在【输入等距值】中设定等距距离。图 4-3 各种开始条件及其结果4. 设定拉伸特征的终止条件设定拉伸特征的终止条件，拉伸特征有 7 种
4、不同形式的终止类型，如图 4-3 所示。(1) 【给定深度】从草图的基准面拉伸特征到指定的距离。(2) 【完全贯穿】从草图的基准面拉伸特征直到贯穿所有现有的几何体(3) 【成形到顶点】从草图的基准面拉伸特征到一个与草图基准面平行，且穿过指定顶点的平面。(4) 【成形到下一面】从草图的基准面拉伸特征到相邻的下一面。(5) 【成形到一面】从草图的基准面拉伸特征到一个要拉伸到的面或基准面。(6) 【到离指定面指定的距离】从草图的基准面拉伸特征到一个面或基准面指定距离平移处。(7) 【两侧对称】从草图的基准面开始，沿正、负两个方向拉伸特征。4图 4-4 各种终止条件及其结果5. 拔模【拔模开/关】 ，
5、设定拔模角度，如图 4-5 所示。图 4-5 拔模6. 反侧切除【反侧切除】 （仅限于拉伸的切除） 。移除轮廓外的所有材质。默认情况下，材料从轮廓内部移除，如图 4-6 所示。5图 4-6 【反侧切除】7. 薄件特征选中【薄壁特征】复选框，则拉伸得到的是薄壁体，在薄壁特征中，可以选择薄壁特征厚度对于草图的方向类型。(1) 【单向】设定从草图以一个方向（向外）拉伸的【厚度】 。(2) 【两侧对称】设定同时以两个方向从草图拉伸的【厚度】 。(3) 【两个方向】设定不同的拉伸厚度， 【方向 1 厚度】 和【方向 2 厚度】 。(4) 选中【自动加圆角】复选框，在每一个具有直线相交夹角的边线上生成圆角
6、。指定【圆角半径】 设定圆角的内半径。(5) 选中【顶端加盖】复选框，为薄壁特征拉伸的顶端加盖，生成一个中空的零件。(6) 选中【加盖厚度】复选框，选择薄壁特征从拉伸端到草图基准面的加盖厚度。8. 所选轮廓【所选轮廓】 。允许使用部份草图来生成拉伸特征。在图形区域中选择草图轮廓和模型边线，如图 4.7 所示。图 4.7 选择轮廓说明：若想从草图基准面以双向拉伸，在 【方向 1】和【方向 2】中设定 属性管理器选项。4.1.3 拉伸特征的应用【例 4-1】 应用拉伸特征创建台 钳钳身三维模型，如图 4-8 所示。6图 4-8 台钳钳身建模分析：建立模型时，应先创建凸台特征，后创建切除特征，此模型
7、的建立将分为 ABC3部分完成，如图 4-9 所示。图 4-9 建模分析建模步骤如下：(1) 新建零件选择下拉菜单【文件】【新建】命令，在新建对话框中单击【零件】图标，单击【确定】 。(2) A 部分 在 FeatureManager 设计树中选择 “前视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-10 所示的草图。7图 4-10 草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现 【拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【两侧对称】选项，在【深度】文本框内输入“50mm” ，如图 4-1
8、1 所示，单击【确定】按钮 。图 4-11 基体拉伸特征(3) B 部分。 在图形区选择右端面，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-12 所示的草图。8图 4-12 草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸切除】按钮 ，出现【切除-拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【成形到下一面】选项，激活【所选轮廓】列表框，在绘图区选择需要切除的面，在【所选轮廓】中出现“草图 2-局部范围”和“草图 2-轮廓” ，如图 4-13 示，单击【确定】按钮 。9图 4-13 拉伸切除特征(4) C 部分。在 Feature
9、Manager 设计树中选择“草图 2”，单击【特征】工具栏上的【拉伸切除】按钮 ，出现【切除-拉伸】 属性管理器，在【开始条件 】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【完全贯穿】选项，激活【所选轮廓】列表框，在绘图区选择需要切除的面，在【所选轮廓】中出现“草图 2-局部范围” ，如图4-14 示，单击【确定】按钮 。10图 4-14 拉伸切除特征(5) 完成，存盘。【例 4-2】 应用拉伸特征创建支架三 维模型，如图 4-15 所示。图 4-15 支架11建模分析：建立模型时，应先创建凸台特征，后创建切除特征，此模型的建立将分为AB CD E5 部分完成，如图
10、4-16 所示。图 4-16 建模分析建模步骤如下：(1) 新建模型选择下拉菜单【文件】【新建】命令，在新建对话框中单击【零件】图标，单击【确定】 。(2) A 部分 在 FeatureManager 设计树中选择“上视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-17 所示的草图。12图 4-17 底座草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现 【拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【给定深度】选项，在【深度】文本框内输入“10mm” ，如图 4-18 所示，单击【确定】按钮 。
11、图 4-18 基体拉伸特征(3) B 部分 在 FeatureManager 设计树中选择“前视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-19 所示的草图。13图 4-19 端面草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现【拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【两侧对称】选项，在【深度】文本框内输入“50mm ”，如图 4-20 所示，单击【确定】按钮 。图 4-20 拉伸特征(4) C 部分 选择底面，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-21
12、所示的草图。14图 4-21 底面草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现【拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【成形到一面】选项，将光标移到绘图区选择需要拉伸的终止面，如图 4-22 所示，单击【确定】按钮 。图 4-22 基体拉伸特征(5) D 部分 在 FeatureManager 设计树中选择“上视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-23 所示的草图。15图 4-23 草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现【拉伸】属性管理器，在【开始条件】下
13、拉列表框内选择【等距】选项，单击【反向】按钮 ，在【深度】文本框内输入“111mm”,在【终止条件】下拉列表框内选择 【成形到一面】选项，将光标移到绘图区选择需要拉伸的终止面，激活【所选轮廓】列表框，在绘图区选择需要拉伸的面，在【所选轮廓】中出现“草图 4-轮廓” ，如图 4-24 所示，单击【确定】按钮 。16图 4-24 基体拉伸特征(6) E 部分在 FeatureManager 设计树中选择“草图 4”，单击【特征】工具栏上的【拉伸切除】按钮 ，出现【切除-拉伸】 属性管理器，在【开始条件 】下拉列表框内选择【等距】选项，单击【反向】按钮 ，在【深度】文本框内输入“65mm ”，在【终
14、止条件】下拉列表框内选择【完全贯穿】选项，激活【所选轮廓】列表框，在绘图区选择需要切除的面，在【所选轮廓】中出现“草图 4-轮廓” ，如图 4-25 示，单击【确定】按钮 。17图 4-25 切除拉伸特征(7) 完成，存盘。4.2 旋转特征旋转特征是轮廓围绕一个轴旋转一定角度而得到的特征。旋转特征的草图中包含一条构造线，草图轮廓以该构造线为轴旋转，即可建立旋转特征。另外，也可以选择草图中的草图直线作为旋转轴建立旋转特征。轮廓不能与中心线交叉。如果草图包含一条以上中心线，应选择想要用作旋转轴的中心线。4.2.1 旋转特征的分类及操作旋转特征起源于机加工中的车削加工，大多数轴盘类零件可以使用旋转特
15、征来建立。设计中常用旋转特征来完成下面这些零件的建模： 球或含有球面的零件，如图 4-26 所示。18图 4-26 球面的形成 有多个台阶的轴、盘类零件，如图 4-27 所示。图 4-27 轴类零件 “O”型密封圈，如图 4-28 所示。图 4-28 “O”型密封圈 侧轮廓复杂的轮毂类零件，如图 4-29 所示。图 4-29 轮毂类零件建立【旋转】特征的操作步骤如下：(1) 生成一草图，包含一个或多个轮廓和一中心线、直线、或边线以用为特征旋转所绕的19轴。(2) 单击拉伸工具之一： 单击【特征】工具栏上的【旋转凸台基体】按钮 ，或选择下拉菜单【插入】【凸台基体】【旋转】命令。 单击【特征】工具
16、栏上的【旋转切除】按钮 ，或选择下拉菜单【插入】【切除】【旋转】命令。 单击【曲面】工具栏上的【旋转曲面】按钮 ，或选择下拉菜单【插入】【曲面】【旋转】命令。(3) 出现【旋转】属性管理器，如图 4-25 所示，设定以下选项，然后单击【确定】按钮。 图 4-30 【旋转】属性管理器4.2.2 确定旋转的选项根据旋转特征的类型设定属性管理器选项。1. 旋转参数(1) 【旋转轴】 选择一特征旋转所绕的轴。根据所生成的旋转特征的类型，此可能为中心线、直线、或一边线。(2) 【旋转类型】从草图基准面定义旋转方向。单击【反向】按钮 来反转旋转方向。 【单向】从草图以单一方向生成旋转。 【两侧对称】对称的
17、从草图基准面以顺时针和逆时针方向生成旋转 【双向】从草图基准面以顺时针和逆时针方向生成旋转。说明：两个方向的角度总和不能超过 360 度。(3) 【角度】 定义旋转角度。默认的角度为 360 度。角度以顺时针从所选草图测20量。2. 薄壁特征【类型】定义厚度的方向。选择以下选项之一：(1) 【单向】从草图以单一方向添加薄壁特征。单击【反向】按钮 来反转薄壁特征添加的方向。(2) 【两侧对称】通过使用草图为中心，在草图两侧均等应用薄壁特征。(3) 【双向】在草图两侧添加薄壁特征。 【方向 1 厚度】 从草图向外添加薄壁体积。 【方向 2 厚度】 从草图向内添加薄壁体积。3. 所选轮廓当使用多轮廓
18、生成旋转时使用此选项。【所选轮廓】 在图形区域中选择轮廓来生成旋转4.2.3 旋转特征的应用【例 4-3】 应用旋转特征创建轮三维模型，如图 4-31 所示。图 4-31 轮建模分析：建立模型时，应先创建旋转凸台特征，后创建切除特征，此模型的建立将分为 AB2部分完成，如图 4-32 所示。21图 4-32 建模分析建模步骤如下：(1) 新建文件选择下拉菜单【文件】【新建】命令，在新建对话框中单击【零件】图标，单击【确定】 。(2) A 部分 在 FeatureManager 设计树中选择“上视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-33 所示的草图。
19、图 4-33 草图 单击【特征】工具栏上的【旋转凸台/基体】按钮 ，出现【旋转】属性管理器，22在【旋转轴轴】选择“直线 2”，在【旋转类型】下拉列表框内选择【单向】选项，在【角度】文本框内输入“360deg” ，如图 4-34 所示，单击 【确定】按钮 。图 4-34 旋转特征(3) B 部分 在 FeatureManager 设计树中选择“右视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-35 所示的草图。图 4-35 草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸切除】按钮 ，出现【切除-拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止
20、条件】下拉列表框内选择【完全贯穿】选项，选中【方向 2】复选框，在【终止条件】下拉列表框内选择【完全贯穿】选项，如图 4-36 示，单击 【确定】按钮 。23图 4-36 切除拉伸特征(4) 完成，存盘。【例 4-4】 应用旋转特征创建曲 轴三维模型，如图 4-37 所示。图 4-37 曲轴建模分析：建立模型时，应先创建旋转凸台特征，后创建拉伸特征，此模型的建立将分为AB CD 部分完成，如图 4-38 所示。24图 4-38 建模分析建模步骤如下：(1) 选择下拉菜单【文件】【新建】命令，在打开对话框中单击【零件】图标，单击【确定】 。(2) A 部分 在 FeatureManager 设计
21、树中选择“前视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-39 所示的草图。25图 4-39 草图 单击【特征】工具栏上的【旋转凸台/基体】按钮 ，出现【旋转】属性管理器，在【旋转轴轴】选择“直线 1”，在【旋转类型】下拉列表框内选择【单向】选项，在【角度】文本框内输入“360deg” ，如图 4-40 所示，单击 【确定】按钮 。图 4-40 旋转特征(3) B 部分 选择左端面，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-41 所示的草图。图 4-41 草图 单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现【拉伸】属性管理
22、器，26在【开始条件】下拉列表框内选择【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【给定深度】选项，在【深度】文本框内输入“8mm” ，如图 4-42 所示，单击【确定】按钮 。图 4-42 拉伸特征(4) C 部分在 FeatureManager 设计树中展开“拉伸 1”，选择“草图 2”，单击【特征】工具栏上的【拉伸凸台/基体】按钮 ，出现【拉伸】属性管理器，在 【开始条件】下拉列表框内选择【顶点】选项，在图形区选择“顶点” ，在【终止条件】下拉列表框内选择【给定深度】选项，在【深度】文本框内输入“8mm” ，单击【反向 】按钮 ，如图 4-43 所示，单击【确定】按钮 。图 4-4
23、3 拉伸特征27(5) D 部分 在 FeatureManager 设计树中选择“前视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制如图 4-44 所示的草图。图 4-44 草图 单击【特征】工具栏上的【旋转凸台/基体】按钮 ，出现【旋转】属性管理器，在【旋转轴轴】选择“直线 1”，在【旋转类型】下拉列表框内选择【单向】选项，在【角度】文本框内输入“360deg” ，如图 4-45 所示，单击 【确定】按钮 。图 4-45 旋转特征28(6) 完成，存盘。4.3 小结特征是 SolidWorks 中重要得基础概念和建模思想。本章详细介绍了拉伸特征和旋转特征及其造型方法
24、，它是进行三维建模的基础，应熟练掌握。本章重点掌握拉伸实体特征创建过程中草绘平面的选取与放置，在没有理想的实体表面和标准基准面可以作为草图绘制平面时，要能够灵活使用插入基准特征的方法来创建草图绘制平面。另外，在创建实体特征时，指定开始条件和终止条件的方法很多。通过本章学习可以进一步领会如何在不同的条件下指定开始条件和终止条件，这里包括单侧深度和双侧深度的选取，除了常用的直接输入数值确定深度的方法外，还介绍“至曲面” 、 “穿至下一个”和“穿过所有”等指定深度的方法。4.4 习题4.4.1 填空题(1) 拉伸特征分为 或 、 、 、 。(2) 使用拉伸功能时出现的拖动控标用于 。(3) 反侧切除
25、可以移除轮廓外的所有材质。默认情况下，材料从轮廓 移除。(4)4.4.2 选择题(1) 使用一个轮廓不封闭的草图进行拉伸，会出现以下哪种情况？ 。(A) 自动生成薄壁实体 (B) 不能进行拉伸操作 (C) 无反应(2) 在一个草图，绘制两个没有交集的圆，对其进行拉伸，会出现以下哪种情况？ (A) 提示不能生成不连续的实体。(B) 生成两个实体 (3) 使用拉伸特征时，终止条件选择【到离指定面指定的距离】选项。若指定面是圆柱面，拉伸的结束面是 。(A)平面 (B)圆柱面 (B)无法成形4.4.3 判断题(1) 在 Solidworks 中，同一个草图能够被多个特征共享。(2) SolidWorks 不可以使用薄壁特征的拉伸。(3) 拉伸方向总是垂直于草图基准面。(4) 旋转特征的旋转轴必须是中心线。(5) 旋转特征方式草图中不允许有多条中心线。294.4.4 简答题(1) 在 Solidworks 中拉伸特征提供了那几种开始条件和终止条件，简述其在建模过程中的应用(2) 在 Solidworks 中旋转特征提供了那几种旋转，简述其在建模过程中的应用4.4.5 上机题利用拉伸与旋转特征建模习题 1习题 2
