基于CATIA的箱体类零件的特征造型设计

特征造型的基本步骤
通常，应用特征造型设计零件大致要遵循以下几个步骤： • 规划零件 规划零件主要包括分析零件的特征组成、分析零件特征之间的相互位 置关系、分析特征的构造顺序以及特征的构造方法。 • 创建基础特征 按照特征的重要性和尺度进行建模，首先建立基础特征。在CATIA中 将每个零件所生成的第一个特征称为基础特征，并且每个零件只有一 个基础特征。一般选择构成零件基本形态的主要特征或尺寸较大的特 征作为基础特征，基础特征是构造后续特征的基础。 • 创建附加特征 根据零件的规划结果，在基础特征上逐一添加其他附加特征，最后添 加圆角、倒角等辅助特征。
箱体类零件的特征总结
对上述六个典型的箱体零件进行总结，可作出表格如下所 示：
箱体类零件的特征总结
由上述具有代表性的箱体类零件的零件特征可 大致总结出箱体类零件的特征如下： 一、材料特征 箱体类零件主要起支撑和连接作用，要求其材 料具有较强的强度、刚度、耐磨性及抗震性等， 故材料常采用灰铸铁，如HT200。一些负荷较大 的箱体，也可采用铸钢件。而对动力机械中的某 些箱体，不仅要求其结构紧凑、形状复杂外，还 要求体积小、重量轻等特点，则常采用铝合金或 镁铝合金材料，以减轻质量，如变速箱箱体。
一、零件的特征
• 零件的特征是指在设计、制造及相关过程中可以 识别的、包含特定形状和工程予以的基本信息单 元。特征单元是构成零件形状的基本要素,根据特 征单元在整个零件中的作用分为基础特征和附加 特征两类，基础特征用于构造零件的基本形状结 构，可以单独存在；附加特征用于对形状结构进 行局部修饰，必须与基础特征或其他附加特征发 生联系。一个零件可由一个基本特征和若干个附 加特征来描述。 • 特征分为形状特征、材料特征以及精度特征。 其中本文中的特征造型分析主要以形体特征分析 为主。
宏特征
简单辅特征
复制特征
组合特征
圆柱体
圆锥体
长方体
轮毂
轮辐
盘
孔
螺纹
槽
圆孔
锥孔
平键槽
弧形槽
T形槽
材料特征及精度特征
• 精度特征是用于描述几何形状和尺寸的许可变 动量或误差，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙 度等。精度特征又可细分为形状公差特征、位置 公差特征、表面粗糙度等。 材料特征是用于描述材料的类型、性能和热 处理等信息，如强度和延展性等力学特性、导热 性和导电性等物理化学特性、以及材料热处理方 式与条件
在后续的设计中，就是按照此步骤进行箱体类零件的特征 造型设计的。
典型箱体类零件的特征造型设计
• 由于箱体类零件的种类繁多，本文中选择 了几个具有代表性的箱体进行特征造型分 析与设计，其具体步骤如下：首先通过查 资料对箱体的材料及功能等进行了解，然 后研究其二维图形，进行特征造型分析， 确定特征的生成步骤，最后利用CATIA三维 软件绘制出其三维图形，总结出该零件的 形状特征、材料特征及精度特征。下面以 减速器的上箱体为例进行详细介绍，其余 的箱体不再进行详述。
阀体的特征造型设计
•
阀体常采用铸钢铸件，经精加工而成。对孔及 平面的加工精度要求较高，尤其是与管路想连的 圆孔。阀体的结构较为复杂，其主特征是由旋转 阀体的结构较为复杂， 阀体的结构较为复杂 生成的空心的圆柱体，辅特征包括底座、凸缘、 生成的空心的圆柱体，辅特征包括底座、凸缘、 阶梯孔、螺纹孔、螺纹、圆角等。 阶梯孔、螺纹孔、螺纹、圆角等。
是生成壳体的长方体， 是生成壳体的长方体，辅 特征包括底板、凸缘、 特征包括底板、凸缘、轴 承孔、加强筋、螺栓孔、 承孔、加强筋、螺栓孔、 销孔、放油孔、圆角等。 销孔、放油孔、圆角等
பைடு நூலகம்
变速箱箱体的特征造型设计
• 总结：变速箱箱体结 构较为复杂，综合考 虑采用铝硅铜合金 ZL107铸造而成;其中 三组平行孔系为箱体 主要结构，用于安装 齿轮及轴，其精度要 求较高，尺寸公差要 求为IT6-IT7;箱体主特 箱体主特 征是生成壳体的长方 辅特征包括凸缘、 体，辅特征包括凸缘、 轴承孔、多边形槽、 轴承孔、多边形槽、 圆角等。 圆角等。
主轴箱壳体的特征造型设计
主轴箱箱体内部有一个复杂空腔 结构较为复杂，箱体采用HT200 铸造而成，对孔的精度要求较高，
其主特征是生成壳体的长方 辅特征包括凸缘、圆孔、 体，辅特征包括凸缘、圆孔、 凹槽、圆角等。 凹槽、圆角等。
齿轮泵泵体的特征造型设计
• 齿轮泵泵体通常采 用变形铝合金或铸造 铝合金经固溶处理并 时效强化形成泵体。 齿轮泵泵体的结构 较为简单，其主特征 其主特征 是生成空腔的长方体， 是生成空腔的长方体， 辅特征包括底座、 辅特征包括底座、凸 螺纹孔、销孔、 缘、螺纹孔、销孔、 进出油孔、凹槽、 进出油孔、凹槽、圆 角等。 角等。
箱体类零件的特征总结
三、形状特征 形状特征可分为主特征及辅特征。箱体 类零件的主特征可分为长方体及圆柱体， 其中又以长方体为箱体类零件的主要主特 征，圆柱体为次要主特征；箱体类零件结 构比较复杂，所以导致箱体类零件的辅特 征种类较多，其中常见的有以下几种：底 板、凸缘、轴承孔、阶梯孔、通气孔、窥 视孔、螺栓孔、销孔、凹槽、加强筋、圆 角、倒角等。具体分类可见图表。
•
基于CATIA的零件的特征造型
• CATIA是基于特征的参数化造型软件，所 谓特征是指可以用参数驱动的模型，零件 的设计实际就是特征的累积过程。任何复 杂的机械零件，从特征的角度都可以看成 是有一些简单的特征所构成的。任何复杂 的三维实体都可以分解成数个较简单实体 的叠加、裁减或相交。在利用CATIA建模的 过程中首先需要明确各个特征的形状以及 它们之间的相对位置和表面连接关系，然 后按照特征的主次关系及一定的顺序进行 建模。这就涉及到了特征造型的基本步骤。
形状特征
• 根据形状特征在构造零件中所起的作用不 同，可将其分为主特征和辅特征两类。主 特征用于构造零件的主体形状结构；辅特 征则用于对主特征的局部进行修饰，它依 附在主特征之上，反应了零件几何形状的 细微结构。具体的形状特征分类如下图所 示：
零件形状特征的分类
形状特征 辅特征 主特征
简单主特征
基于CATIA的箱体类零件的特 基于CATIA的箱体类零件的特 征造型设计
作者：芮琴 安徽农业大学工学院 07机制二班 指导老师：孔晓玲教授
概述
• 箱体类零件是机器及其部件的基础件。它将机器 及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定 的相互位置关系装配成一个整体，并按预定的传 动关系协调运动，起着支撑、容纳、定位和密封 等作用。本文主要研究基于CATIA的箱体类零件 的特征造型，研究具有代表性的箱体类零件的二 维图，进行零件的特征分析，规划出特征生成顺 序，在CATIA三维软件的帮助下绘制出三维图形， 并对各个零件分析它们的特征造型尤其是其形状 特征，并进行总结得出箱体类零件的特征。
减速器上箱体的特征造型设计
• 减速器上箱体的二维图如下所示：
减速器上箱体的特征造型设计
• 对二维图进行分析得出如下特征建模顺 序:利用拉伸特征生成毛坯——利用壳体特 征生成箱体——利用拉伸特征生成底板、 凸缘——利用凹槽特征生成轴承孔——利 用孔特征生成螺纹孔、销孔等——利用加 强肋特征生成加强筋——利用镜像、阵列 等生成镜像体——利用拉伸和凹槽等特征 形成窥视孔和通气孔——最后利用圆角倒 角等特征对整个箱体进行修饰，最终绘制 成的CATIA三维图形图所示。
减速器上箱体的特征造型设计
• 总结：由上图可分析出，减速器上箱盖结构较为复杂， 其主特征是生成壳体的长方体，辅特征包括底板、凸缘、 轴承孔、加强筋、螺栓孔、销孔、圆角、窥视孔、通气孔 等。
减速器下箱体的特征造型设计
• 总结：减速器下箱体结构较为 复杂 ，采用灰铸铁HT200铸造 而成。减速器箱体的轴承孔及 螺纹孔等精度要求较高其尺寸 公差大约为IT7～IT6，基准平 面的平面度一般为0.02～ 0.1mm，其表面粗糙度一般为 Ra1.6～Ra0.4um。其主特征
箱体类零件的特征总结
二、精度特征 一般而言箱体类零件是铸造而成，其外部尺寸是不 进行加工的，所以外部精度要求较低，一般其尺寸公差要 求为：IT11～IT10；而箱体上的孔系精度要求都较高，尤 其是轴承孔及主轴孔，一般要求为IT7～IT6，圆度、圆柱 度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度为Ra0.63～ 0.31um,其他的孔及螺纹孔销孔等尺寸精度为IT8～IT7， 表面粗糙度值为Ra2.5～0.63um；对于箱体上用于连接的 装配基面，它将直接影响箱体与机床总装时的相对位置及 加工时的定位精度，因而要求有较高的平面度及表面粗糙 度要求，其平面度一般为0.02～0.1mm，其表面粗糙度一 般为Ra1.6～Ra0.4um，其他与装配基准面平行的平行面， 其平行度一般为在全长范围内0.02～0.05mm，而与装配 基准面垂直的平面其垂直度允差一般为没300mm在 0.02～0.05mm。
箱体类零件的特征总结
箱体类零件的 形状特征
主特征
辅特征
长 方 体
圆 柱 体 轴 承 孔
底 板
孔
凸 缘
凹 槽
加 强 筋 窥 视 孔
倒 角
圆 角
阶 梯 孔
螺 纹 孔
销 孔
通 气 孔