基于CAXA 實體設計的三通管設計研究

肖瑩瑩

（德州職業技術學院機械工程系，山東德州 253034）

0 引言

CAXA 實體設計是集創新設計、工程設計、協同設計于一體的新一代三維CAD 軟件解決方案，包含三維建模、協同工作和分析仿真等各種功能，操作簡單清晰，使設計像搭積木一樣便捷[1-2]。CAXA 實體設計中的三維球是既強大又靈活的三維空間定位工具，集定位、裝配、造型等功能為一體。三通管在生活中很常見，屬于管類零件，主要用于主管道分支管處，改變流體方向，如水管的連接等（圖1）。介紹利用CAXA 實體設計軟件的三維球，以“搭積木”的方式完成三通管的三維造型步驟和輸出工程圖的方法。

圖1 三通管

1 T 形管道本體繪制

CAXA 實體設計可以實現“搭積木”式建模，首先從設計元素庫中拖入零件，通過尺寸修改即可完成簡單的立體造型設計，然后利用三維球工具實現不同零件的位置調整和造型設計。三通管的T 形管道本體結構簡單，可以通過拖入圓柱體，借助三維球進行位置調整即可實現簡單建模。

啟動CAXA 實體設計2020，創建一個新的設計文件，進入三維設計環境。找到設計元素庫中的圓柱體模型，左鍵按住不放，將圓柱體拖入到設計顯示區。單擊圓柱體兩次，出現包圍盒和操作手柄，可以拖動操作手柄，輸入相應的數值（圖2）；也可以在包圍盒手柄上右擊，單擊編輯包圍盒，依次輸入長、寬、高的數值（圖3）。

圖2 拖動手柄修改尺寸

圖3 編輯包圍盒

按同樣的方法再從設計元素庫中拖入一個圓柱體，注意捕捉第一個圓柱體一個面的圓心，編輯包圍盒，修改長、寬、高的尺寸。打開第二個圓柱體的三維球，單擊直徑方向的手柄，變成亮黃色部分（圖4）。鼠標點按左鍵輕輕轉動三維球表面，出現旋轉角度的修改框，輸入90°或270°（圖5）。單擊長度方向手柄，呈亮黃色，向第一個圓柱體的中心拖拽，出現長度修改框，輸入數值后完成T 形管道本體的繪制（圖6、圖7）。

圖4 三維球手柄變亮黃色（模型右段）

圖5 旋轉角度修改

圖6 拖動手柄修改距離

圖7 T 形管道本體

2 法蘭繪制

法蘭是管子與管子之間相互連接的零件，用于管端的連接。三通管法蘭的結構相對簡單，可以直接從元素庫中拖入圓柱體修改尺寸，即可完成設計，再利用三維球進行陣列即可完成三維造型設計。

2.1 法蘭主體繪制

從設計元素庫中拖入圓柱體，捕捉水平圓柱的一個斷面的圓心，修改包圍盒直徑尺寸和厚度。利用三維球中心控制柄將剛拖入的圓柱體拷貝到水平圓柱的另一端，得到長度方向兩端的法蘭主體（圖8）。重新拖入圓柱體，捕捉上部圓柱圓心，修改尺寸，得到高度方向的法蘭主體（圖9）。

圖8 長度方向兩端法蘭主體

圖9 高度方向法蘭主體

2.2 通孔繪制

從設計元素庫中拖入孔類圓柱體，捕捉水平端面圓心，沿長度方向拉長，分別修改長度和孔內徑尺寸，回車或單擊“確定”，得到長度方向通孔（圖10）。按同樣的方法，完成高度方向通孔的繪制（圖11）。

圖10 孔徑和長度修改

圖11 通孔完成

2.3 端部聯接孔繪制

從設計元素庫中拖入孔，捕捉端面外圓邊界，修改孔直徑尺寸和厚度。單擊三維球，單擊三維球外控手柄，圓心方向手柄呈亮黃色，向圓心方向拖動手柄，修改尺寸后單擊“確定”。選擇陣列特征，單擊圓心，單擊孔，輸入陣列個數，單擊“√”按鈕，完成陣列（圖12）。按同樣的方法繪制其他兩個端面的聯接孔（圖13）。

圖12 孔陣列操作

圖13 完成端面聯接孔繪制

2.4 螺紋的繪制

單擊“工程標注”菜單中的“修飾螺紋”工具按鈕，彈出屬性對話框[3]，選擇內孔上面圓周，尺寸選擇M10，長度類型選擇制定長度30 mm，單擊“√”按鈕，完成螺紋繪制（圖14～圖16）。按同樣的方法完成另外兩個法蘭處螺紋的繪制。

圖14 螺紋屬性對話框

圖15 選擇內孔上的圓周

圖16 螺紋繪制完成

3 工程圖的輸出

打開實體造型好的三通管，單擊快速啟動欄“新的圖紙環境”按鈕，即進入工程圖文檔界面（圖17）。

圖17 “新的圖紙環境”按鈕

單擊圖幅選項卡中的“圖幅設置”按鈕，選擇圖紙幅面A2，調入標題“GB-A（CHS）”，單擊“確定”按鈕，出現視圖模板（圖18、圖19）。單擊“三維接口”選項卡中的“視圖生成”功能面板的標準視圖，彈出“標準視圖輸出”對話框[4]，根據不同的輸出要求進行設置（圖20）。

圖18 “圖幅設置”對話框

圖19 模板設置完成

圖20 “標準視圖輸出”對話框

以“三通管”為例進行簡單設置：①在“標準視圖對話框”的“視圖設置”下，調整主視圖，單擊“標準三視圖”和“軸測圖”按鈕；②在“標準視圖輸出”里的“選項”對話框下，調整“隱藏線處理”，改為“輸出所有隱藏線”，其余默認（圖21）；③拖曳鼠標將三視圖和軸測圖逐個放置在適當的位置（圖22）；④單擊“標注”選項卡的“尺寸”功能面板的尺寸標注，根據機械制圖要求對三視圖進行尺寸標注（圖23）；⑤單擊“標注”選項卡的“文字”功能面板的技術要求，出現技術要求庫的對話框（圖24）；⑥技術要求庫里的標題內容默認為技術要求，根據需要選擇材料要求、公差要求和裝配要求等；⑦三通管可以選擇一般技術要求，雙擊“零件加工表面上，不應有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷”和“去除毛刺飛邊”，點擊“生成”按鈕，移動鼠標在圖中適當位置拾取對角兩點，放置“技術要求”即可（圖25）；⑧檢查工程圖，補齊圖樣中的其他部分，確認沒有錯誤即可保存。

圖21 “標準視圖輸出”里的“選項”對話框

圖22 標準三視圖和軸測圖的放置

圖23 尺寸標注

圖24 技術要求庫的對話框

圖25 技術要求

至此，完成了三通管從實體造型到二維工程圖輸出的操作。

4 結語

通過對三通管進行三維造型設計的步驟說明，得出使用CAXA 實體設計軟件三維球實現“搭積木”式三通管快速建模的方法。CAXA 實體設計中的三維球內外各有3 個智能手柄，可以實現空間物體任意方向的移動、旋轉、附著和平面約束等，使三維設計更加方便快捷，實現精確定位任意三維物體。熟練使用三維球，可極大提高使用CAXA 實體設計軟件進行三維造型設計的速度和質量。此外，通過對CAXA 實體設計的產品生成二維工程圖的步驟說明，得出工程圖輸出的方法。