第 3 章创建草图

第3章创建草图 • 创建草图是指在用户指定的平面上创建点、线等二维图形的过程。草图功能是UG特征建模的一个重要方法，比较适用于创建截面较复杂的特征建模。一般情况下，用户的三维建模都是从创建草图开始，即先利用草图功能创建出特征的大略形状，再利用草图的几何和尺寸约束功能，精确设置草图的形状和尺寸。绘制草图完成后即可利用拉伸、回转或扫掠等功能，创建与草图关联的实体特征。用户可以对草图的几何约束和尺寸约束进行修改，从而快速更新模型。 • 本章主要介绍在UG NX 6中创建草图的方法，其中包括约束和定位、操作、管理和编辑草图，最后举例说明创建草图的步骤。

3.1 草图基本环境 • 在创建草图前，通常根据用户需要，需对草图基本参数进行重新设置。本节主要介绍草图基本参数设置方法及草图工作界面情况。

3.1.1 基本参数预设置 • 为了更准确有效地创建草图，需要对草图文本高度、原点、尺寸和默认前缀等基本参数进行编辑设置。 • 执行“首选项”|“草图”命令，打开“草图首选项”对话框，该对话框包括“草图样式”、“会话设置”和“部件设置”3个选项卡，分别如图3.1、3.2和3.3所示。

3.1.2 草图工作平面 • 草图工作平面是用于草图创建、约束和定位、编辑等操作的平面，是创建草图的基础。 • 在菜单栏执行“插入”|“草图”命令（或单击“特征”工具栏中的草图按钮），系统将弹出草图工作界面，如图3.4所示。

3.1.3 创建草图的一般步骤 • 当需要参数化地控制曲线、或通过建立标准几个特征无法满足设计需要时，通常需创建草图。草图创建过程因人而异，下面介绍其一般的操作步骤。 • （1）设置工作图层，即草图所在的图层。如果在进入草图工作界面前未进行工作图层设置，则一旦进行草图工作界面，一般很难进行工作图层的设置。可在退出草图界面后，通过“移动到图层”功能将草图对象移到指定的图层。 • （2）检查或修改草图参数预设置。 • （3）进入草图界面。执行“插入”|“草图”|命令，进入草图工作界面。在“草图生成器”工具栏的“草图名”文本框中，系统会自动命名该草图名。用户也可以便于管理将系统自动命名编辑修改为其他名称。 • （4）设置草图附着平面。利用草图对话框，指定草图附着平面。指定草图平面后，一般情况下，系统将自动转正到草图的附着平面，用户也可以根据需要重新定义草图的视图方向。 • （5）创建草图对象。 • （6）添加约束条件，包括尺寸约束和几何约束。 • （7）单击“完成草图”按钮，退出草图环境。

3.1.4 配置文件 • 该选项用于创建单一或连续的直线或圆弧。基本参数和草图工作平面设置完成后，单击图3.4所示“创建草图”对话框中“确定”按钮，进入草图环境。点击配置文件按钮，弹出“设置文件”对话框，同时在绘图区显示光标位置信息，如图3.9所示。

3.2 创建草图对象 • 创建草图几何对象是指在草图平面上创建基本的几何元素，为三维建模或后续的编辑特征提供参数依据。本节介绍几种常用草图几何对象的创建方法。

3.2.1 基本几何体 • 基本几何体包括直线、圆弧、圆。这些几何体都具有比较简单的特征形状，通常利用几个简单的参数便可以创建。下面分别来介绍。 • 1. 直线 • 2. 圆弧 • 3. 圆

3.2.2 派生直线 • 该选项是指由选定的一条或多条直线派生出其他直线。利用此选项可以对草图曲线进行偏置操作，可以两平行线中间生成一条与两条平行线平行的直线，也可以创建两不平行直线的角平分线，下面分别介绍。 • 1. 偏置直线 • 2. 创建两条平行线中间的平行线 • 3. 创建两不平行直线之间的角平分线

3.2.3 快速修剪 • 该选项用于修剪草图对象中由交点确定的最小单位的曲线。可以通过单击鼠标左键并进行拖动来修剪多条曲线，也可以通过将光标移到要修剪的曲线上来预览将要修剪的曲线部分。 • 单击“草图曲线”工具栏中的“快速修剪”按钮，进入“快速修剪”对话框，如图3.16所示。

3.2.4 快速延伸 • 使用该选项可以将曲线延伸到它与另一条曲线的实际交点或虚拟交点处。要延伸多条曲线，只需将光标拖到目标曲线上。 • 单击“草图曲线”工具栏中的“快速延伸”按钮，进入“快速延伸”对话框，如图3.22所示。

3.2.5 制作拐角 • 该选项是指通过将两条输入曲线延伸或修剪到一个交点处来制作拐角。 • 单击“草图曲线”工具栏中的“制作拐角”按钮，进入“制作拐角”对话框，如图3.28所示。按照对话框提示选择两条曲线制作拐角。

3.2.6 圆角 • 该选项是指在草图中的两条或三条曲线之间创建圆角。单击“草图曲线”工具栏中的“圆角”按钮，进入“创建圆角”对话框，如图3.32所示。

3.2.7 椭圆 • 执行“插入”|“曲线”|“椭圆”命令（或单击“草图工具”工具栏中“椭圆”按钮），进入“椭圆”对话框，如图3.35所示。

3.3 草图定位和约束 • 创建完草图几何对象后，需要对其进行精确约束和定位。通过草图约束可以控制草图对象的形状和大小，通过草图定位可以确定草图与实体边、参考面、基准轴等对象之间的位置关系。本节主要介绍草图的约束和定位功能。

3.3.1 草图点与自由度 • 草图工作界面的分析点称为草图点，控制这些草图点位置可以控制草图曲线，不同类型的草图曲线相关的草图点不同，如图3.38所示。

3.3.2 草图定位 • 草图定位是指相对于已存在的几何体定位草图。 • 单击当“草图工具”工具栏中“创建定位尺寸”按钮，系统将弹出“定位”对话框，如图3.39所示。该对话框中包含有9种定位方式。

3.3.3 重新附着草图 • 草图重新附着功能是指将在一个表面上建立的草图移到另一个不同方位的基准平面、实体表面或片体表面，实现改变草图的附着平面。 • 单击“草图重新附着”按钮，弹出“重新附着草图”对话框，如图3.49所示。

3.3.4 尺寸约束 • 尺寸约束用于控制一个草图对象的尺寸或两个对象间的关系。相当于对草图对象的尺寸标注。与尺寸标注不同之处在于尺寸约束可以驱动草图对象的尺寸，即根据给定尺寸驱动、限制和约束草图对象的形状和大小。 • 执行“插入”|“尺寸”|“自动判断”命令（或单击“草图约束”工具栏中“自动判断”按钮），弹出“尺寸”工具栏，如图3.53所示。在该对话框中单击按钮，弹出“尺寸”对话框，如图3.54所示。

3.3.5 几何约束 • 几何约束用于定位草图对象和确定草图对象之间的相互几何关系。分为约束和自动约束两种方法。单击“草图约束”工具栏中的“约束”按钮，此时选取视图区需创建几何约束的对象后，即可进行有关的几何约束。 • 在UG中，系统提供了20种类型的几何约束。根据不同的草图对象，可添加不同的几何约束类型。下面对这20种几何约束分别进行介绍。

3.3.6 显示/删除约束 • 该选项用于查看草图几何对象的约束类型和约束信息，也可以完全删除对草图对象的几何约束限制。 • 单击“草图约束”对话框中“显示/删除约束”按钮，进入“显示/删除约束”对话框，如图3.63所示。

3.3.7 转换至/自参考对象 • 该选项是指将草图中的曲线或尺寸转换为参考对象，也可以将参考对象转换为正常的曲线或尺寸。有时在为草图对象添加几何约束和尺寸约束的过程中，有些草图对象和尺寸可能引起约束冲突，此时可以使用该选项来解决这个问题。 • 单击“草图约束”工具栏中的“转换至/自参考对象”按钮，进入“转换至/自参考对象”对话框，如图3.65所示。

3.4 草图操作 • 上一小节介绍了草图的定位和约束功能，本节来介绍草图操作功能，包括镜像曲线、偏置曲线、添加现有的曲线和投影曲线等操作功能。

3.4.1 镜像曲线 • 镜像曲线是指将草图几何对象以指定的一条直线为对称中心线，镜像复制成新的草图对象。镜像的对象与原对象形成一个整体，并且保持相关性。 • 在“草图”工作界面下，执行“插入”|“镜像曲线”命令（或单击“草图操作”工具栏中“镜像曲线”按钮），进入“镜像曲线”对话框，如图3.66所示。 • 用户可以在绘图工作区，选择镜像中心线和需镜像的草图对象，此时所选的镜像中心线变为参考对象并显示成浅色。单击“确定”按钮，则系统会将所选的草图几何对象按指定的镜像中心线进行镜像复制，如图3.67所示。

3.4.2 偏置曲线 • 偏置曲线是指对草图平面内的曲线或曲线链进行偏置，并对偏置生成的曲线与原曲线进行约束。偏置曲线与原曲线具有关联性，即对原曲线进行的编辑修改，所偏置的曲线也会自动更新。 • 在“草图”工作界面下，执行“插入”|“偏置曲线”命令（或单击“草图操作”工具栏中“偏置曲线”按钮），进入“偏置曲线”对话框，如图3.68所示。 • 利用该对话框，用户可以在“距离”文本框设置偏置的距离。然后单击需偏置的曲线，系统会自动预览偏置结果，如图3.69所示。如有必要，单击反向按钮，可以使偏置方向反向。

3.4.3 添加现有的曲线 • 该选项用于将已有的不属于草图对象的点或曲线，添加到当前的草图平面中。单击“曲线操作”工具栏中的“添加现有曲线”按钮，进入“类选择”对话框，如图3.70所示。

3.4.4 投影曲线 • 投影曲线是指将能够抽取的对象（关联和非关联曲线和点或捕捉点，包括直线的端点以及圆弧和圆的中心）沿垂直于草图平面的方向投影到草图平面上 • 在“草图”工作界面下，执行“插入”|“投影曲线”命令（或单击“草图操作”工具栏中“投影曲线”按钮），进入“投影曲线”对话框，如图3.71所示。选择要投影的曲线或点，单击“确定”按钮，系统将曲线从选定的曲线、面或边上投影到草图平面，成为当前草图对象。

3.5 实例练习 • 为了更好的让读者掌握如何创建草图、草图对象、如何对草图对象添加尺寸约束和几何约束以及如何进行相关的草图操作，本节将以一个小实例的形式系统的对整个操作过程进行介绍。

3.5.1 创建螺钉模型 • 螺钉创建思路：先利用草图功能创建螺钉的截面曲线，然后利用旋转命令旋转该截面曲线，再对所生产的模型进行螺纹操作，最后生成螺钉，具体操作步骤如下所示。

3.5.2 创建手轮 • 手轮创建思路：先利用草图功能创建手轮的轮廓曲线，然后利用旋转命令旋转该轮廓曲线，生成手轮模型。具体操作步骤如下所示。

3.6 小结 • 本章主要讲述草图曲线的基本工作环境、草图曲线的创建、草图定位和约束及其操作等。在后面的建模过程中，经常将特征建模和草图结合起来，通过草图功能绘制大概曲线轮廓，然后对近似的曲线轮廓进行尺寸和几何约束来准确地表达用户的设计意图，再辅以拉伸、旋转和扫描等实体建模方法来创建模型。因此，对本章内容应重点掌握。

3.7 思考练习 • 1. 草图绘制在UG几何建模中有何作用？为什么要尽可能利用草图进行零件设计？ • 2. 在草图中重新附着草图有何好处？ • 3. 如何进行草图的几何约束和尺寸约束？ • 4. 简述建立草图工作平面的步骤。 • 5. 练习绘制等五边形草图 • 6. 练习绘制螺母

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