第3章 零件设计
3.1 Inventor零件设计的一般方法
用Inventor系统创建零件模型，其方法十分灵活，分为以下几种：
1.“积木”式方法
这是大部分机械零件的实体三维模型的创建方法。这种方法是先创建一个反映零件主要形状的基础特征，然后在这个基础特征上添加其他特征，如伸出、切槽、倒角和圆角等。
2.由曲面生成零件的实体三维模型的方法
这种方法是先创建零件的曲面特征，然后把曲面转换成实体模型。
3.从装配中生成零件的实体三维模型的方法
这种方法是先创建装配体，然后在装配体中创建零件。
本章将主要介绍用第一种方法创建零件模型的一般过程，其他方法将在后面的章节中陆续介绍。
下面以一个零件为例，说明用Inventor软件创建零件三维模型的一般过程，同时介绍拉伸（Extrude）特征的基本概念及创建方法。连接座的三维模型如图3.1.1所示。
图3.1.1 连接座三维模型创建过程
3.1.1 零件文件的新建步骤
新建一个零件模型文件的操作步骤如下：
选择下拉菜单
命令。
说明
每次新建一个文件时，Inventor会显示一个默认名。如果要创建的是零件，默认名的格式是.ipt前跟一个序号（如零件1.ipt），以后再新建一个零件，序号自动加1。
3.1.2 创建一个拉伸特征作为零件的基础特征
基础特征是一个零件的主要轮廓特征，创建什么样的特征作为零件的基础特征比较重要，一般由设计者根据产品的设计意图和零件的特点灵活掌握。本小节中，零件的基础特征是一个拉伸特征1（图3.1.2）。拉伸特征是将截面草图沿着草图平面的垂直方向拉伸而形成的，它是最基本且经常使用的零件建模工具。
图3.1.2 “拉伸特征1”示意图
1.选取特征命令
进入Inventor零件设计环境后，在软件界面上方会显示图3.1.3所示的“三维模型”选项卡，该功能选项卡中包含Inventor中所有的零件建模工具，特征命令的选取方法一般是单击其中的命令按钮。
图3.1.3 “三维模型”选项卡
在
区域中单击
按钮后，系统弹出图3.1.4所示的“创建拉伸”对话框。
2.定义拉伸特征的截面草图
定义拉伸特征的截面草图的方法有两种：一是选择已有草图作为截面草图；二是创建新草图作为截面草图。本例中，介绍定义拉伸特征截面草图的第二种方法，具体定义过程如下。
定义草图平面。
对草图平面的概念和有关选项介绍如下：
◆ 草图平面是特征截面草图或轨迹的绘制平面。
◆ 选择的草图平面可以是XZ平面、XY平面和YZ平面中的一个，也可以是模型的某个平整的表面。
图3.1.4 “创建拉伸”对话框
单击图3.1.4所示“创建拉伸”对话框中的
按钮，完成本步操作后，在系统
的提示下，选取XY平面作为草图平面，进入草图绘制环境。
创建特征的截面草图。
基础拉伸特征的截面草图如图3.1.5所示。下面将以此为例介绍特征截面草图的一般创建步骤：
图3.1.5 基础拉伸特征的截面草图
（1）设置草绘环境，调整草绘区。
操作提示与注意事项：
◆ 进入草绘环境后，如果草图视图与屏幕不平行，可通过ViewCube工具调整至我们需要的平面上。
◆ 除可以移动和缩放草绘区外，如果用户想在三维空间绘制草图或希望看到模型截面草图在三维空间的方位，可以旋转草绘区，方法是按住键盘上的Shift键和鼠标的中键并移动鼠标，此时可看到图形跟着鼠标旋转。
（2）创建截面草图。下面将介绍创建截面草图的一般过程，在以后的章节中，创建截面草图时，可参照这里的内容。
① 绘制截面几何图形的大体轮廓。
操作提示与注意事项：
◆ 绘制草图，开始时没有必要很精确地绘制截面的几何形状、位置和尺寸，只要大概的形状与图3.1.6相似即可。
② 建立几何约束。建立图3.1.7所示的水平、竖直、相切、对称和重合约束。
图3.1.6 草绘横断面的初步图形
图3.1.7 建立几何约束
③ 建立尺寸约束。单击“草图”选项卡中的
按钮，标注图3.1.8所示的4个尺寸，建立尺寸约束。
说明
每次标注尺寸时，系统都会弹出“编辑尺寸”对话框，此时可不作修改。若不想让系统弹出“编辑尺寸”对话框，可通过以下操作进行设置：单击
选项卡
区域中的“应用程序选项”按钮
，系统弹出“应用程序选项”对话框，单击该对话框中的“草图”选项卡，选择
区域中
中的
按钮，系统弹出“约束设置”对话框，取消选中
区域中的
选项。
④ 修改尺寸。将尺寸修改为设计要求的尺寸，如图3.1.9所示。
其操作提示与注意事项如下：
◆ 尺寸的修改应安排在建立完约束以后进行。
◆ 注意修改尺寸的顺序，先修改对截面外观影响不大的尺寸。
图3.1.8 建立尺寸约束
图3.1.9 修改尺寸
完成草图绘制后，单击“三维建模”选项卡中的“完成草图”按钮
，退出草绘环境。
说明
除
中的叙述外，还有两种方法可以退出草绘环境。
◆ 在图形区单击鼠标右键，在系统弹出的图3.1.10所示的菜单按钮界面中单击
按钮。
◆ 在浏览器中右击“草图1”，在弹出的快捷菜单中选择
命令。
图3.1.10 菜单按钮界面
说明
草图轮廓主要有两种类型：开放的和封闭的。封闭的轮廓多用于创建实体特征，开放的轮廓主要用于创建路径或者曲面。另外，草图轮廓也可以通过投影模型中的几何图元的方式来创建。
3.定义拉伸深度属性
再次单击
区域中
按钮，系统弹出图3.1.11所示的“拉伸”对话框（一）。
在图形区选取图3.1.12所示的封闭轮廓。
定义拉伸深度方向。采用系统默认的深度方向。
说明
◆ 在完成草图后原则上可通过单击
选项卡
中的
按钮，就可切换至三维环境，然后定义深度属性即可，无须再次单击
按钮。但由于此草图在进行编辑时，
选项卡
区域处于隐藏状态，无法单击区域中的
按钮，因此才再次单击
区域中的
按钮。在后续特征创建时，若可以单击
选项卡
中的
按钮，直接执行此命令即可。
◆ 如果草图中包含一个封闭的轮廓，则在使用拉伸命令时，草图轮廓会被自动选中，如果草图中包含两个或者多个轮廓，就需要在拉伸特征中手动选择我们需要的封闭轮廓。在本例中所绘制的草图只有三个封闭的轮廓，所以在选取拉伸命令后要自行选择所需的封闭轮廓来生成实体。
图3.1.11 “拉伸”对话框（一）
图3.1.12 选取封闭轮廓
说明
按住键盘上的Shift键和鼠标的中键并移动鼠标，可将草图旋转到便于观察的三维视图状态，若要改变拉伸深度的方向，可拖动图3.1.13所示的方向箭头使其处于草图法向的某一侧；也可以通过“拉伸”对话框中的方向箭头来调整拉伸深度方向。
定义拉伸深度类型。
在“拉伸”对话框
区域中的下拉列表中选择
选项，将拉伸方向设置为“方向1”拉伸类型
。
说明
读者不仅可以在“拉伸”对话框中设置各个参数，也可以在图3.1.14所示的小工具栏中设置各个参数。
图3.1.13 定义拉伸深度类型
图3.1.14 小工具栏
图3.1.11所示的“拉伸”对话框的部分说明如下。
◆ 如图3.1.11所示，“拉伸”对话框中
选项卡中的选项说明如下。
●
按钮：单击此按钮用于选择要拉伸的面域或者截面轮廓。如果草图中有多个截面轮廓，并且没有选择其中的一个，可以单击此按钮，然后在绘图区域选取一个或多个封闭的截面轮廓；对于“实体”类型的输出结果，必须是封闭的草图，对于“曲面”类型的输出结果，截面可以开放。
●
按钮：若模型中存在多个实体，单击此按钮可选择单个实体参与运算。
●
按钮：用于从开放或闭合轮廓创建实体特征，对于基础特征不能选择开放的截面轮廓。
●
按钮：用于从开放或闭合轮廓创建曲面特征，可以用来构造曲面作为其他特征的终止条件，也可以作为分割工具创建分割零件或将单个零件分割为多个实体；需要注意的是，此选项对部件拉伸或基本要素不可用。
●
按钮：用于将拉伸特征产生的体积添加到另外一个特征或实体中，此选项对于部件的拉伸不可用，效果如图3.1.15所示。
●
按钮：用于将拉伸特征产生的体积从另外一个特征或实体中移除，效果如图3.1.16所示。
●
按钮：用于将拉伸特征产生的体积与其他特征的公共体积作为新特征，未包含在公共体积内的材料将被移除，此选项对部件拉伸不可用，效果如图3.1.17所示。
图3.1.15 求并操作
图3.1.16 求差操作
图3.1.17 求交操作
●
按钮：用于创建新实体，如果拉伸的是零件文件中的第一个实体，那么此选项就是默认的选项；选择该选项可在包含实体的零件文件中创建新实体；每个实体都与其他的实体相互分离，成为独立的特征集合，此时在浏览器中会出现一个实体如图3.1.18所示。
图3.1.18 新建实体操作
◆ 如图3.1.11所示，打开“拉伸”对话框中
区域的下拉列表，特征的各拉伸深度类型选项说明如下。
●
按钮：可以创建确定深度尺寸类型的特征，此时特征将从草图平面开始，按照所输入的数值（拉伸深度值）向特征创建的方向一侧进行拉伸，效果如图3.1.19所示。
●
按钮：用于创建按箭头方向拉伸到第一个有意义的接触面而进行的拉伸，效果如图3.1.19所示。
●
按钮：用于创建按箭头方向拉伸到选定的终点、顶点、面或者平面。对于点或者顶点相当于在选定的点或者顶点上创建一个平行于草图平面的基准面，以此面作为拉伸的终止条件；对于面或者平面，将以我们选定的面作为拉伸的终止面；效果如图3.1.19所示。
●
按钮：用于创建在指定的起始面和终止面之间进行拉伸，效果如图3.1.19所示。
●
按钮：用于创建在指定的方向上拉伸至与所有的面相交，选择此选项后并集操作将不可用，效果如图3.1.19所示。
图3.1.19 拉伸深度选项示意图
●
选项：表示特征从草图基准面的法向方向进行拉伸，效果如图3.1.20所示。
●
选项：表示特征从草图基准面的另外一个法向方向进行拉伸，效果如图3.1.21所示。
图3.1.20 方向1
图3.1.21 方向2
●
选项：表示特征从草图基准面的两个方向同时进行拉伸，并且两侧拉伸的值均为输入值的一半，效果如图3.1.22所示。
●
选项：表示特征从草图基准面的两个方向同时进行拉伸，且两侧拉伸可以随意指定，效果如图3.1.23所示。
图3.1.22 对称
图3.1.23 不对称
◆ 如图3.1.11所示，打开“拉伸”对话框中
选项卡中的部分选项说明如下。
●
下拉列表：用于在创建拉伸特征的同时，对实体进行拔模操作，如果输入的值为正值，则特征将沿矢量方向增大截面面积，如果输入的数值为负值，则特征将沿矢量方向减小截面面积，效果如图3.1.24所示。
图3.1.24 锥度选项
定义拉伸深度值。在“拉伸”对话框
下拉列表中输入数值10.0，完成拉伸深度值的定义。
4.完成凸台特征的定义
特征的所有要素被定义完毕后，预览所创建的特征，以检查各要素的定义是否正确。
说明
预览时，可按住键盘上的Shift键加鼠标中键进行旋转查看，如果所创建的特征不符合设计意图，可选择对话框中的相关选项重新定义。
预览完成后，单击“拉伸”对话框中的
按钮，完成特征的创建。
3.1.3 创建其他特征
1.创建拉伸特征2
在创建零件的基本特征后，可以增加其他特征。现在要创建图3.1.25所示的拉伸特征2，操作步骤如下。
图3.1.25 拉伸特征2
选择命令。在
区域中单击
按钮后，系统弹出“创建拉伸”对话框。创建截面草图。
（1）选取草图平面。单击“创建拉伸”对话框中的
按钮，选取图3.1.26所示的模型表面作为草图平面，进入草图绘制环境。
说明
如果读者在选取图3.1.26所示的平面进入草绘环境后，系统自动投影了模型边线，而这些边线并不是我们需要的，可进行如下操作：单击
选项卡
区域中的“应用程序选项”按钮
，系统弹出“应用程序选项”对话框，单击
选项卡，取消选中
选项。
（2）绘制图3.1.27所示截面草图（注意圆心与原点重合）。完成草图绘制后，单击
选项卡
区域中的
按钮，然后单击草图的封闭区域，退出草图绘制环境。
图3.1.26 添加切削特征
图3.1.27 截面草图
选择拉伸类型。在“拉伸”对话框
区域中的下拉列表中选择
选项，将拉伸方向设置为方向1的拉伸类型
；在“拉伸”对话框
下拉列表中输入数值40.0，完成拉伸深度值的定义。
完成特征的创建。
（1）特征的所有要素被定义完毕后，预览所创建的特征，以检查各要素的定义是否正确。如果所创建的特征不符合设计意图，可选择操控板中的相关项，重新定义。
（2）在对话框中单击
按钮，完成特征的创建。
2.创建图3.1.28所示的拉伸特征3
选择命令。在
区域中单击
按钮，系统弹出“创建拉伸”对话框。
创建特征的截面草图。
（1）选取草图平面。单击“创建拉伸”对话框中的
按钮，选取XZ平面作为草图平面。
图3.1.28 拉伸特征3
（2）绘制截面草图。
① 绘制图3.1.29所示的截面草图的大体轮廓。
② 建立几何约束。建立图3.1.30所示的相切、竖直和重合约束。
③ 建立尺寸约束。标注两个尺寸并修改至图3.1.31所示的大小。
图3.1.29 大体轮廓
图3.1.30 建立几何约束
图3.1.31 建立尺寸约束
（3）完成草图绘制后，单击“三维建模”选项卡中的“完成草图”按钮
，退出草绘环境。
选择拉伸类型。在
区域中单击
按钮，在“拉伸”对话框
下拉列表中输入数值25.0，将拉伸方向设置为“方向2”类型
。
单击对话框中的
按钮，完成特征的创建。
3.创建图3.1.32所示的拉伸特征4（切削特征）
选择命令。在
区域中单击
按钮，系统弹出“创建拉伸”对话框。
创建特征的截面草图。
（1）选取草图平面。单击“创建拉伸”对话框中的
按钮，选取图3.1.33所示的模型表面作为草图平面。
（2）绘制截面草图。在草绘环境中创建图3.1.34所示的截面草图。
（3）完成草图绘制后，单击“三维建模”选项卡中的“完成草图”按钮
，退出草绘环境。
选择拉伸类型。在
区域中单击
按钮，在“拉伸”对话框中单击
按钮，然后在
下拉列表中选择
选项。
单击对话框中的
按钮，完成特征的创建。
图3.1.32 拉伸特征4
图3.1.33 大体轮廓
图3.1.34 截面草图
4.创建图3.1.35所示的拉伸特征5（切削特征）
选择命令。在
区域中单击
按钮，系统弹出“创建拉伸”对话框。
创建特征的截面草图。
（1）选取草图平面。单击“创建拉伸”对话框中的
按钮，选取图3.1.36所示的模型表面作为草图平面。
（2）绘制截面草图。在草绘环境中创建图3.1.37所示的截面草图。
（3）完成草图绘制后，单击“三维建模”选项卡中的“完成草图”按钮
，退出草绘环境。
图3.1.35 拉伸特征5
图3.1.36 大体轮廓
图3.1.37 截面草图
选择拉伸类型。在
区域中单击
按钮，在“拉伸”对话框中单击
按钮，然后在
下拉列表中选择
选项。
单击对话框中的
按钮，完成特征的创建。