三维CAD教程--【第3章 草图】

第3章草图

草图是一个产品造型最基本的构成元素。绘制草图是产品造型设计过程中必不可少的一部分，各种复杂的造型都是由一些简单造型组合而成的，而这些简单的造型，则可以通过各种草图来创建。

在中望3D中，提供了非常完整的草图绘制功能，绘制的草图可以用于后续实体或曲面的造型设计，而且相互之间具有参数关联性。如果更改了草图数据，与之关联的造型也会自动变更。

3.1 草图绘制

在新建文件时，可以发现系统提供了一个创建二维草图的文件“类型”，如图3-1所示。通过“类型”选项可以直接进入草图环境，而不经过建模环境，但创建的草图无法在该环境中进行三维造型设计。如果需要做三维设计，最好是通过建模环境下的“插入草图”功能进入草图环境进行草图绘制，也可以通过【编辑】→【复制】→【外部草图】将现有草图调入到当前设计环境中。

图3-1 “新建文件”窗口

3.1.1 插入基准面

草图是存在于一个平面中的二维图形，因此，创建草图时必须有一个绘图平面。在草图

设计中，除了可以使用默认的基准面，还经常需要自建基准面。

单击工具栏【造型】→【插入基准面】功能图标，

或通过鼠标右键点选【插入基准面】，系统弹出“基准面”

对话框，如图3-2所示。它提供了5种基准面的创建方

法，通过该功能可以创建出任何方位的基准面。

【基准平面】以一条曲线、一条边、一个面或基准

面，作为创建基准面的参考对象，系统会根据定义的点产

生一个默认的基准面。如图3-3（a ）所示。可以通过对话

框下方的“可选输入”选项对该基准面的位置、方向等进

行设置。

【3点平面】通过定义3个点产生一个基准面，如

图3-3（b ）所示。可以通过对话框下方的“可选输入”选

项对该基准面的位置、方向等进行设置。

【XY 面】通过参考默认的XY 平面创建一个与之

平行的基准面，可以通过对话框下方的“可选输入”选项

对该基准面的位置、方向等进行设置。

【XZ 面】通过参考默认的XZ 平面创建一个与之平行的基准面，可以通过对话框下方的“可选输入”选项对该基准面的位置、方向等进行设置。

【YZ 面】通过参考默认的YZ 平面创建一个与之平行的基准面，可以通过对话框下方的“可选输入”选项对该基准面的位置、方向等进行设置。

图3-3 “插入基准面”示意图

【偏移】定义新基准面的偏移距离，如图3-4所示。

【原点】定义新基准面的原点位置，如图3-4所示。

【X 轴角度】定义新基准面绕X 轴旋转的角度。绕轴逆时针旋转为正角度、顺时针旋转为负角度，如图3-5所示。

【Y 轴角度】定义新基准面绕Y 轴旋转的角度。绕轴逆时针旋转为正角度、顺时针旋转为负角度。

【Z 轴角度】定义新基准面绕Z 轴旋转的角度。绕轴逆时针旋转为正角度、顺时针旋转为负角度。

图3-2 “基准面”对话框

【自定义属性】勾选“自定义属性”的复选框，可以定义新基准面的颜色、线型和线框。

图3-4 偏移及原点 图3-5 旋转“X 轴角度”示意图 3.1.2 插入草图

单击工具栏【造型】→【插入草图】功能图标，

或通过鼠标右键点选【插入草图】，系统弹出“草图插入

平面”对话框，如图3-6所示。若直接单击“确定”按

钮，系统将以默认XY 平面作为草绘平面，直接进入草图

绘制环境。

【平面】定义草图绘制平面。支持基准平面和实体

面，也可以通过鼠标右键点选【插入基准面】临时定义草

绘平面。

【向上】定义草绘平面朝上的参考方向。 【原点】定义草绘平面的参考原点。

【参考面边界】勾选“参考面边界”的复选框，系统

自动产生草绘平面上的边界线作为参考线。

【定向到活动视图】勾选“定向到活动视图”的复选框，进入草图环境后，系统自动将视角定位到草绘平面。

3.1.3 退出草图 完成草图的绘制后，可以通过单击工具栏的【退出】功能图标，或通过鼠标右键点选

【退出】，完成草图绘制。如果在草图中未建立任何新特征，退出草图时，系统会弹出“最后草图没有实体，是否删除？”提示，如图3-7所示。当选择“是”时，系统将未创建特征的草图删除；当选择“否”时，系统将草图保存在特征管理器中，如图3-8所示。

图3-6 “草图插入平面”对话框

图3-7 删除草图提示 图3-8 保存草图 3.1.4 草图绘制

由于草图中的大部分曲线绘制功能与第2章中介绍的曲线功能类似，因此，本章仅针对不同的功能作介绍，对于相似的功能，将不再赘述，读者可以参考第2章相关内容。

1．二维连接曲线

单击工具栏【草图】→【二维连接曲线】功能

图标，可以绘制连续的直线和相切圆弧，如

图3-9所示。可以通过激活当前端点处的绘图状态

符号

和

来更改绘制直线或圆弧。被激活时变成绿色，表示绘制直线。被激活时变成绿色，

表示绘制相切圆弧。

提醒：将鼠标停留在当前绘制曲线端点处，并

单击该端点，可以在绘制直线和绘制相切圆弧之间

进行切换。

2．双线

单击工具栏【草图】→【双线】功能图标，系统弹出“生成双边线”对话框，如 图3-10所示。通过该功能可以绘制连续的双边线，如图3-11所示。

提醒：【双线】功能图标，位于【直线】功能图标

下方。单击【直线】功能图标下方的下拉菜单按钮，可以展开与之相关的功能。

图3-9 绘制二维连接曲线

图3-10 “生成双边线”对话框图3-11 绘制连续的双边线3．正多边形

单击工具栏【草图】→【正多边形】功能图标，系统弹出“创建多边形”对话框。系统提供了6种不同类型的绘制方法。

【内接半径】通过定义内接半径的方法创建多边形，如图3-12（a）所示。

【边数】定义多边形的边数量。

【角度】定义多边形绕X轴正方向旋转的角度。

【外切半径】通过定义外切半径的方法创建多边形，如图3-12（b）所示。

【边长】通过定义边长的方法创建多边形，如图3-12（c）所示。

【内接边界】通过定义内接边界的方法创建多边形，如图3-12（d）所示。

【外接边界】通过定义外接边界的方法创建多边形，如图3-12（e）所示。

【边长边界】通过定义边长边界的方法创建多边形，如图3-12（f）所示。

（a）内接半径（b）外切半径

（c）边长多边形（d）内接边界

（e）外接边界（f）边长边界

图3-12 创建正多边形

4．槽

单击工具栏【草图】→【槽】功能图标，系统弹出“槽”对话框，如图3-13所示。通过定义两个中心点和半径或直径大小来创建键槽。

图3-13 “槽”对话框

5．槽口

单击工具栏【草图】→【槽口】功能图标，系统弹出“槽口”对话框，如图3-14所示，其各项参数及对应的含义如图3-14所示。

图3-14 “槽口”对话框

6．背景

单击工具栏【草图】→【背景】功能图标，系统弹出“选择背景图片”对话框，选择图片后可以将该图片插入到软件绘制界面中，如图3-15所示。该功能在逆向工程中应用非常广泛，可以将用户需要的图片插入到软件中，进行反求设计。

图3-15 插入背景图片

3.1.5 预制草图

预制草图是中望3D独有的功能，其包含的几何图形如图3-16所示。系统已将一些常用的几何图形事先预制好，这些图形大部分都已经含有约束条件，用户可以直接调用而无须再做任何约束和标注操作，只需要调整尺寸即可达到设计要求。此功能可以极大地提高设计效率。如图3-17所示为调用预制的“椭圆”和“3孔排位”的效果图，系统已经预先设置有约束和尺寸标注。

图3-16 预制草图中的几何图形

图3-17 调用预制草图

3.1.6 参考几何体

单击工具栏【草图】→【参考几何体】功能图标，或通过鼠标右键点选【参考几何体】，系统弹出“参考几何体”对话框，如图3-18所示，其包含4种不同的定义类型。

图3-18 “参考几何体”对话框

【曲线】该功能可以将选择的曲线或实体边投影到草绘平面，如图3-19（a）所示。

【曲面相交】该功能可以求出选择的曲面与草图绘制平面的相交曲线，如图3-19（b）所示。

【点】该功能可以将选择的点投影到草图绘制平面上，如图3-19（c）所示。

【曲面相交】该功能可以求出选择的曲线与草图绘制平面的相交点，如图3-19（d）所示。

图3-19 绘制参考几何体

经验参考：在绘图过程中，按住键盘F7键可以直接捕捉到非草图内部图素上的边缘点，但捕捉的点将被固定。

3.2 草图控制

3.2.1 几何约束

几何约束用于控制草图中的两个或多个对象之间的相对关系，如两条直线平行、直线和圆弧相切、两个圆同心等。中望3D中提供的几何约束功能如图3-20所示。

【自动约束】该功能可以通过定义一个参考点，系统将自动创建该参考点的尺寸标注，以保证草图全约束。

【关联变量】该功能可以在草图标注和变量之间建立一个链接。

【解除关联变量】该功能用于解除通过“关联变量”命令创建的草图标注和变量之间的链接。

图3-20 “几何约束”功能

【固定】将一个点固定在当前位置。可以选择固定X值、Y值或X值、Y值同时固定。

【点水平】定义两个点或曲线的端点在水平方向对齐，如图3-21（a）所示。

【点竖直】定义两个点或曲线的端点在竖直方向对齐，如图3-21（b）所示。

【中点】将一个点或曲线的端点定位到两个点或曲线的中点位置。

【点在曲线上】将一个点或曲线的端点定义到曲线上或定义一条曲线穿过一个点，如图3-21（c）所示。

【点在直线上】将一个点或曲线的端点定义到直线上或定义一条直线穿过一个点，如图3-21（d）所示。

【点在交点上】将一个点或曲线的端点定义到两条曲线的交点处，如图3-21（e）所示。

【点重合】定义两个点或两条曲线的端点重合在一起。

【水平】定义一条直线保持水平状态。

【竖直】定义一条直线保持竖直状态。

【对称】定义两个点相对一条直线保持对称关系。

【垂直】定义两条直线保持垂直关系，如图3-21（f）所示。

【平行】定义两条直线保持平行关系，如图3-21（g）所示。

【共线】定义两条直线共线。

【相切】定义两条直线、圆弧、圆或曲线之间保持相切关系。

【相等】定义两条直线长度相等或两个圆弧半径相等。

【同心】定义两个圆或圆弧之间保持同心。

图3-21 设置几何约束条件

3.2.2 尺寸标注

尺寸标注用于控制草图的形状、位置和图形大

小。通过调整尺寸的数值，可以改变草图形状、位

置和图形大小。中望3D 中提供的尺寸标准功能如图3-22所示。

【智能标注】系统根据选择的不同对象和

鼠标光标的位置自动创建标注类型，可以自动识别

的类型包含线性标注、角度标注、圆弧标注等。

经验参考：如果需要标注圆弧或曲线的最高点或最低点，可以通过“智能标注”来实现。标注时先在圆弧标注点附近任选一点，再选择另一标注点，系统会自动识别并标注在圆弧最

高点或最低点，如图3-23所示。

【线性标注】通过定义两个点创建一个线性标注，包含水平、垂直和对齐标注。

图3-22 “尺寸标注”功能

【线性偏移标注】创建一个点到一条线的垂直距离的线性偏移标注。

【角度标注】创建一个角度标注，包含4种不同类型，其对话框如图3-24所示。

图3-23 智能标注圆弧最高点或最低点图3-24 “创建角度标注”对话框

【两直线角度标注】创建两条直线之间的角度标注，如图3-25（a）所示。

【水平角度标注】创建一条直线与水平方向的角度标注，如图3-25（b）所示。

【竖直角度标注】创建一条直线与竖直方向的角度标注，如图3-25（c）所示。

【弧长角度标注】创建一条圆弧的两个端点指向圆心的角度标注，如图3-25（d）所示。

图3-25 “角度标注”示意图

【半径/直径标注】对圆弧或圆创建一个半径或直径标注。

3.3 草图操作

3.3.1 移动/复制/旋转/镜像

1．移动/复制

单击工具栏【草图】→【移动/复制】功能图标/，系统弹出“移动/复制实体”对话框，如图3-26所示，可以对草图实体从一个位置移动或复制到另一个位置。

图3-26 “移动/复制实体”对话框

2．旋转

单击工具栏【草图】→【旋转】功能图标，系统弹出“旋转实体”对话框，如图3-27 所示，可以将草图实体绕一个基点进行旋转，同时支持移动和复制旋转。

图3-27 “旋转实体”对话框

3．镜像

单击工具栏【草图】→【镜像】功能图标，系统弹出“镜像实体”对话框，如图3-28所示，可以将草图以一条镜像线进行镜像，镜像的草图实体与原草图实体保持关联。

图3-28 “镜像实体”对话框

3.3.2 约束查询

单击工具栏【查询】→【约束状态】功能图标，系统弹出“显示约束状态”对话框，如图3-29所示，该对话框将显示当前草图的约束状态，同时，草图也以相应的颜色显示。

图3-29 “显示约束状态”对话框

提醒：草图完全约束（满约束）后，激活“约束状态”功能时，图形轮廓和尺寸标注均以绿颜色显示。

3.3.3 曲线连通性

单击工具栏【查询】→【曲线连通性】功能图标，系统弹出“显示曲线的连接信息”对话框。该功能可以用来检查草图是否封闭，并显示开放的端点。如果草图无开放端点，系统将在右下角的“信息输出栏”显示“端点检查:0个间隙配合,0个过度配合”信息；如果存在开放端点或重线，系统将显示“N个间隙配合（开放点，以正方形显示），N个过度配合（重点，以三角形显示）”信息。如图3-30所示为“端点检查：3个间隙配合，1个过度配合”。

图3-30 “曲线连通性”查询示意图

3.4 思考与练习

3-1 草图有什么作用？

3-2 为什么要对草图进行约束控制？

3-3 在中望3D草图中，如何捕捉非草图特征？

3-4 在中望3D草图中，如何使两点重合？

3-5 在中望3D草图中，如何判断草图是否完全约束？

3-6 使用中望3D的草图功能完成图3-31至图3-32所示的图形绘制。

图3-31 草图练习1 图3-32 草图练习2