1、基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計作者：芮琴 安徽農業大學工學院 07機制二班 指導老師：孔曉玲教授 基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計概述 箱體類零件是機器及其部件的基礎件。它將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關系裝配成一個整體，并按預定的傳動關系協調運動，起著支撐、容納、定位和密封等作用。本文主要研究基于CATIA的箱體類零件的特征造型，研究具有代表性的箱體類零件的二維圖，進行零件的特征分析，規劃出特征生成順序，在CATIA三維軟件的幫助下繪制出三維圖形，并對各個零件分析它們的特征造型尤其是其形狀特征，并進行總結得出箱體類零件的特征。基于CATIA的箱體

2、類零件的特征造型設計一、零件的特征 零件的特征是指在設計、制造及相關過程中可以識別的、包含特定形狀和工程予以的基本信息單元。特征單元是構成零件形狀的基本要素,根據特征單元在整個零件中的作用分為基礎特征和附加特征兩類，基礎特征用于構造零件的基本形狀結構，可以單獨存在；附加特征用于對形狀結構進行局部修飾，必須與基礎特征或其他附加特征發生聯系。一個零件可由一個基本特征和若干個附加特征來描述。特征分為形狀特征、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體特征分析為主。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計形狀特征 根據形狀特征在構造零件中所起的作用不同，可將其分為主特征和輔特征兩類。主特

3、征用于構造零件的主體形狀結構；輔特征則用于對主特征的局部進行修飾，它依附在主特征之上，反應了零件幾何形狀的細微結構。具體的形狀特征分類如下圖所示：基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計 零件形狀特征的分類 形狀特征主特征輔特征簡單主特征圓柱體圓錐體長方體宏特征輪轂輪輻盤簡單輔特征復制特征組合特征孔螺紋槽圓孔錐孔平鍵槽弧形槽T形槽基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計材料特征及精度特征精度特征是用于描述幾何形狀和尺寸的許可變動量或誤差，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。精度特征又可細分為形狀公差特征、位置公差特征、表面粗糙度等。 材料特征是用于描述材料的類型、性能和熱處理等信息，如強度和延

4、展性等力學特性、導熱性和導電性等物理化學特性、以及材料熱處理方式與條件 基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計基于CATIA的零件的特征造型 CATIA是基于特征的參數化造型軟件，所謂特征是指可以用參數驅動的模型，零件的設計實際就是特征的累積過程。任何復雜的機械零件，從特征的角度都可以看成是有一些簡單的特征所構成的。任何復雜的三維實體都可以分解成數個較簡單實體的疊加、裁減或相交。在利用CATIA建模的過程中首先需要明確各個特征的形狀以及它們之間的相對位置和表面連接關系，然后按照特征的主次關系及一定的順序進行建模。這就涉及到了特征造型的基本步驟。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計特征造型

5、的基本步驟通常，應用特征造型設計零件大致要遵循以下幾個步驟：規劃零件 規劃零件主要包括分析零件的特征組成、分析零件特征之間的相互位置關系、分析特征的構造順序以及特征的構造方法。創建基礎特征 按照特征的重要性和尺度進行建模，首先建立基礎特征。在CATIA中將每個零件所生成的第一個特征稱為基礎特征，并且每個零件只有一個基礎特征。一般選擇構成零件基本形態的主要特征或尺寸較大的特征作為基礎特征，基礎特征是構造后續特征的基礎。創建附加特征 根據零件的規劃結果，在基礎特征上逐一添加其他附加特征，最后添加圓角、倒角等輔助特征。 在后續的設計中，就是按照此步驟進行箱體類零件的特征造型設計的。基于CATIA的箱

6、體類零件的特征造型設計典型箱體類零件的特征造型設計 由于箱體類零件的種類繁多，本文中選擇了幾個具有代表性的箱體進行特征造型分析與設計，其具體步驟如下：首先通過查資料對箱體的材料及功能等進行了解，然后研究其二維圖形，進行特征造型分析，確定特征的生成步驟，最后利用CATIA三維軟件繪制出其三維圖形，總結出該零件的形狀特征、材料特征及精度特征。下面以減速器的上箱體為例進行詳細介紹，其余的箱體不再進行詳述。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計減速器上箱體的特征造型設計 減速器上箱體的二維圖如下所示：基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計減速器上箱體的特征造型設計對二維圖進行分析得出如下特征建模順

7、序:利用拉伸特征生成毛坯利用殼體特征生成箱體利用拉伸特征生成底板、凸緣利用凹槽特征生成軸承孔利用孔特征生成螺紋孔、銷孔等利用加強肋特征生成加強筋利用鏡像、陣列等生成鏡像體利用拉伸和凹槽等特征形成窺視孔和通氣孔最后利用圓角倒角等特征對整個箱體進行修飾，最終繪制成的CATIA三維圖形圖所示。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計 總結：由上圖可分析出，減速器上箱蓋結構較為復雜，其主特征是生成殼體的長方體，輔特征包括底板、凸緣、軸承孔、加強筋、螺栓孔、銷孔、圓角、窺視孔、通氣孔等。減速器上箱體的特征造型設計基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計減速器下箱體的特征造型設計 總結：減速器下箱體結構較

8、為復雜 ，采用灰鑄鐵HT200鑄造而成。減速器箱體的軸承孔及螺紋孔等精度要求較高其尺寸公差大約為IT7IT6，基準平面的平面度一般為0.020.1mm，其表面粗糙度一般為Ra1.6Ra0.4um。其主特征其主特征是生成殼體的長方體，輔是生成殼體的長方體，輔特征包括底板、凸緣、軸特征包括底板、凸緣、軸承孔、加強筋、螺栓孔、承孔、加強筋、螺栓孔、銷孔、放油孔、圓角等銷孔、放油孔、圓角等。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計變速箱箱體的特征造型設計 總結：變速箱箱體結構較為復雜，綜合考慮采用鋁硅銅合金ZL107鑄造而成;其中三組平行孔系為箱體主要結構，用于安裝齒輪及軸，其精度要求較高，尺寸公差要

9、求為IT6-IT7;箱體主特箱體主特征是生成殼體的長方征是生成殼體的長方體，輔特征包括凸緣、體，輔特征包括凸緣、軸承孔、多邊形槽、軸承孔、多邊形槽、圓角等。圓角等。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計主軸箱殼體的特征造型設計主軸箱箱體內部有一個復雜空腔結構較為復雜，箱體采用HT200鑄造而成，對孔的精度要求較高，其主特征是生成殼體的長方其主特征是生成殼體的長方體，輔特征包括凸緣、圓孔、體，輔特征包括凸緣、圓孔、凹槽、圓角等。凹槽、圓角等。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計齒輪泵泵體的特征造型設計齒輪泵泵體通常采用變形鋁合金或鑄造鋁合金經固溶處理并時效強化形成泵體。齒輪泵泵體的結構較為

10、簡單，其主特其主特征征是是生成空腔的長方體，生成空腔的長方體，輔特征包括底座、凸輔特征包括底座、凸緣、螺紋孔、銷孔、緣、螺紋孔、銷孔、進出油孔、凹槽、圓進出油孔、凹槽、圓角等。角等。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計閥體的特征造型設計閥體常采用鑄鋼鑄件，經精加工而成。對孔及平面的加工精度要求較高，尤其是與管路想連的圓孔。閥體的結構較為復雜，其主特征是由旋轉閥體的結構較為復雜，其主特征是由旋轉生成的空心的圓柱體，輔特征包括底座、凸緣、生成的空心的圓柱體，輔特征包括底座、凸緣、階梯孔、螺紋孔、螺紋、圓角等。階梯孔、螺紋孔、螺紋、圓角等。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計箱體類零件的特征

11、總結 對上述六個典型的箱體零件進行總結，可作出表格如下所示：基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計箱體類零件的特征總結 由上述具有代表性的箱體類零件的零件特征可大致總結出箱體類零件的特征如下：一、材料特征 箱體類零件主要起支撐和連接作用，要求其材料具有較強的強度、剛度、耐磨性及抗震性等，故材料常采用灰鑄鐵，如HT200。一些負荷較大的箱體，也可采用鑄鋼件。而對動力機械中的某些箱體，不僅要求其結構緊湊、形狀復雜外，還要求體積小、重量輕等特點，則常采用鋁合金或鎂鋁合金材料，以減輕質量，如變速箱箱體。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計箱體類零件的特征總結二、精度特征 一般而言箱體類零件是鑄造

12、而成，其外部尺寸是不進行加工的，所以外部精度要求較低，一般其尺寸公差要求為：IT11IT10；而箱體上的孔系精度要求都較高，尤其是軸承孔及主軸孔，一般要求為IT7IT6，圓度、圓柱度公差不超過孔徑公差的一半，表面粗糙度為Ra0.630.31um,其他的孔及螺紋孔銷孔等尺寸精度為IT8IT7，表面粗糙度值為Ra2.50.63um；對于箱體上用于連接的裝配基面，它將直接影響箱體與機床總裝時的相對位置及加工時的定位精度，因而要求有較高的平面度及表面粗糙度要求，其平面度一般為0.020.1mm，其表面粗糙度一般為Ra1.6Ra0.4um，其他與裝配基準面平行的平行面，其平行度一般為在全長范圍內0.020.05mm，而與裝配基準面垂直的平面其垂直度允差一般為沒300mm在0.020.05mm。基于CATIA的箱體類零件的特征造型設計箱體類零件的特征總結三、形狀特征 形狀特征可分為主特征及輔特征。箱體類零件的主特征可分為長方體及圓柱體，其中又以長方體為箱體類零件的主要主特征，圓柱體為次要主特征