肖莹莹

（德州职业技术学院机械工程系，山东德州 253034）

0 引言

CAXA 实体设计是集创新设计、工程设计、协同设计于一体的新一代三维CAD 软件解决方案，包含三维建模、协同工作和分析仿真等各种功能，操作简单清晰，使设计像搭积木一样便捷[1-2]。CAXA 实体设计中的三维球是既强大又灵活的三维空间定位工具，集定位、装配、造型等功能为一体。三通管在生活中很常见，属于管类零件，主要用于主管道分支管处，改变流体方向，如水管的连接等（图1）。介绍利用CAXA 实体设计软件的三维球，以“搭积木”的方式完成三通管的三维造型步骤和输出工程图的方法。

图1 三通管

1 T 形管道本体绘制

CAXA 实体设计可以实现“搭积木”式建模，首先从设计元素库中拖入零件，通过尺寸修改即可完成简单的立体造型设计，然后利用三维球工具实现不同零件的位置调整和造型设计。三通管的T 形管道本体结构简单，可以通过拖入圆柱体，借助三维球进行位置调整即可实现简单建模。

启动CAXA 实体设计2020，创建一个新的设计文件，进入三维设计环境。找到设计元素库中的圆柱体模型，左键按住不放，将圆柱体拖入到设计显示区。单击圆柱体两次，出现包围盒和操作手柄，可以拖动操作手柄，输入相应的数值（图2）；也可以在包围盒手柄上右击，单击编辑包围盒，依次输入长、宽、高的数值（图3）。

图2 拖动手柄修改尺寸

图3 编辑包围盒

按同样的方法再从设计元素库中拖入一个圆柱体，注意捕捉第一个圆柱体一个面的圆心，编辑包围盒，修改长、宽、高的尺寸。打开第二个圆柱体的三维球，单击直径方向的手柄，变成亮黄色部分（图4）。鼠标点按左键轻轻转动三维球表面，出现旋转角度的修改框，输入90°或270°（图5）。单击长度方向手柄，呈亮黄色，向第一个圆柱体的中心拖拽，出现长度修改框，输入数值后完成T 形管道本体的绘制（图6、图7）。

图4 三维球手柄变亮黄色（模型右段）

图5 旋转角度修改

图6 拖动手柄修改距离

图7 T 形管道本体

2 法兰绘制

法兰是管子与管子之间相互连接的零件，用于管端的连接。三通管法兰的结构相对简单，可以直接从元素库中拖入圆柱体修改尺寸，即可完成设计，再利用三维球进行阵列即可完成三维造型设计。

2.1 法兰主体绘制

从设计元素库中拖入圆柱体，捕捉水平圆柱的一个断面的圆心，修改包围盒直径尺寸和厚度。利用三维球中心控制柄将刚拖入的圆柱体拷贝到水平圆柱的另一端，得到长度方向两端的法兰主体（图8）。重新拖入圆柱体，捕捉上部圆柱圆心，修改尺寸，得到高度方向的法兰主体（图9）。

图8 长度方向两端法兰主体

图9 高度方向法兰主体

2.2 通孔绘制

从设计元素库中拖入孔类圆柱体，捕捉水平端面圆心，沿长度方向拉长，分别修改长度和孔内径尺寸，回车或单击“确定”，得到长度方向通孔（图10）。按同样的方法，完成高度方向通孔的绘制（图11）。

图10 孔径和长度修改

图11 通孔完成

2.3 端部联接孔绘制

从设计元素库中拖入孔，捕捉端面外圆边界，修改孔直径尺寸和厚度。单击三维球，单击三维球外控手柄，圆心方向手柄呈亮黄色，向圆心方向拖动手柄，修改尺寸后单击“确定”。选择阵列特征，单击圆心，单击孔，输入阵列个数，单击“√”按钮，完成阵列（图12）。按同样的方法绘制其他两个端面的联接孔（图13）。

图12 孔阵列操作

图13 完成端面联接孔绘制

2.4 螺纹的绘制

单击“工程标注”菜单中的“修饰螺纹”工具按钮，弹出属性对话框[3]，选择内孔上面圆周，尺寸选择M10，长度类型选择制定长度30 mm，单击“√”按钮，完成螺纹绘制（图14～图16）。按同样的方法完成另外两个法兰处螺纹的绘制。

图14 螺纹属性对话框

图15 选择内孔上的圆周

图16 螺纹绘制完成

3 工程图的输出

打开实体造型好的三通管，单击快速启动栏“新的图纸环境”按钮，即进入工程图文档界面（图17）。

图17 “新的图纸环境”按钮

单击图幅选项卡中的“图幅设置”按钮，选择图纸幅面A2，调入标题“GB-A（CHS）”，单击“确定”按钮，出现视图模板（图18、图19）。单击“三维接口”选项卡中的“视图生成”功能面板的标准视图，弹出“标准视图输出”对话框[4]，根据不同的输出要求进行设置（图20）。

图18 “图幅设置”对话框

图19 模板设置完成

图20 “标准视图输出”对话框

以“三通管”为例进行简单设置：①在“标准视图对话框”的“视图设置”下，调整主视图，单击“标准三视图”和“轴测图”按钮；②在“标准视图输出”里的“选项”对话框下，调整“隐藏线处理”，改为“输出所有隐藏线”，其余默认（图21）；③拖曳鼠标将三视图和轴测图逐个放置在适当的位置（图22）；④单击“标注”选项卡的“尺寸”功能面板的尺寸标注，根据机械制图要求对三视图进行尺寸标注（图23）；⑤单击“标注”选项卡的“文字”功能面板的技术要求，出现技术要求库的对话框（图24）；⑥技术要求库里的标题内容默认为技术要求，根据需要选择材料要求、公差要求和装配要求等；⑦三通管可以选择一般技术要求，双击“零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷”和“去除毛刺飞边”，点击“生成”按钮，移动鼠标在图中适当位置拾取对角两点，放置“技术要求”即可（图25）；⑧检查工程图，补齐图样中的其他部分，确认没有错误即可保存。

图21 “标准视图输出”里的“选项”对话框

图22 标准三视图和轴测图的放置

图23 尺寸标注

图24 技术要求库的对话框

图25 技术要求

至此，完成了三通管从实体造型到二维工程图输出的操作。

4 结语

通过对三通管进行三维造型设计的步骤说明，得出使用CAXA 实体设计软件三维球实现“搭积木”式三通管快速建模的方法。CAXA 实体设计中的三维球内外各有3 个智能手柄，可以实现空间物体任意方向的移动、旋转、附着和平面约束等，使三维设计更加方便快捷，实现精确定位任意三维物体。熟练使用三维球，可极大提高使用CAXA 实体设计软件进行三维造型设计的速度和质量。此外，通过对CAXA 实体设计的产品生成二维工程图的步骤说明，得出工程图输出的方法。