第2章
二维草图设计

在介绍二维草图设计之前，先介绍一下UG NX 11.0软件草图中经常使用的术语。

对象：二维草图中的任何几何元素（如直线、中心线、圆弧、圆、椭圆、样条曲线、点或坐标系等）。

尺寸：对象大小或对象之间位置的量度。

约束：定义对象几何关系或对象间的位置关系。约束定义后，单击“显示草图约束”按钮 ，其约束符号会出现在被约束的对象旁边。例如，在约束两条直线垂直后，再单击“显示草图约束”按钮 ，垂直的直线旁边将分别显示一个垂直约束符号。默认状态下，约束符号显示为白色。

参照：草图中的辅助元素。

过约束：两个或多个约束可能会产生矛盾或多余约束。出现这种情况时，必须删除一个不需要的约束或尺寸以解决过约束。

2.1 进入与退出UG草图环境

1.进入草图环境的操作方法

打开UG NX 11.0后，选择下拉菜单 命令（或单击“新建”按钮 ），系统弹出“新建”对话框，在 选项卡中选取模板类型为 ，在 文本框中输入文件名（例如：modell.prt），在 文本框中输入模型的保存目录，然后单击 按钮，进入UG NX 11.0建模环境。

选择下拉菜单 命令，系统弹出“创建草图”对话框，采用默认的草图平面，单击该对话框中的 按钮，系统进入草图环境。

2.选择草图平面

进入草图工作环境以后，在创建新草图之前，一个特别要注意的事项就是要为新草图选择草图平面，也就是要确定新草图在三维空间的放置位置。草图平面是草图所在的某个空间平面，它可以是基准平面，也可以是实体的某个表面。

“创建草图”对话框的作用就是用于选择草图平面，利用“创建草图”对话框选择某个平面作为草图平面，然后单击 按钮予以确认。

“创建草图”对话框的说明如下。

◆ 区域。

● ：选取该选项后，用户可以在绘图区选择任意平面为草图平面（此选项为系统默认选项）。

● ：选取该选项后，系统在用户指定的曲线上建立一个与该曲线垂直的平面作为草图平面。

● ：选择此项后， 和 两个选项将以按钮形式显示。

◆ 区域中包括“平面方法”下拉列表、“参考”下拉列表及“原点方法”下拉列表。

● ：选取该选项后，用户可以选择基准面或者图形中现有的平面作为草图平面。

● ：选取该选项后，用户可以通过“平面对话框”按钮 ，创建一个基准平面作为草图平面。

◆ 下拉列表用于定义参考平面与草图平面的位置关系。

● ：选取该选项后，用户可定义参考平面与草图平面的位置关系为水平。

● ：选取该选项后，用户可定义参考平面与草图平面的位置关系为竖直。

3.退出草图环境的操作方法

草图绘制完成后，单击功能区中的“完成”按钮 ，即可退出草图环境。

4.直接草图工具

在UG NX 11.0中，系统还提供了另一种草图创建的环境——直接草图，进入直接草图环境的具体操作步骤如下。

新建模型文件，进入UG NX 11.0建模环境。

选择下拉菜单 命令（或单击“直接草图”工具栏中的“草图”按钮 ），系统弹出“创建草图”对话框，选择 XY 平面为草图平面，单击该对话框中的 按钮，系统进入直接草图环境，此时可以使用屏幕下方的“直接草图”工具栏（图2.1.1）绘制草图。

单击工具栏中的“完成草图”按钮 ，即可退出直接草图环境。

说明

◆ “直接草图”工具创建的草图，在部件导航器中同样会显示为一个独立的特征，也能作为特征的截面草图使用。此方法本质上与“任务环境中的草图”没有区别，只是实现方式较为“直接”。

◆ 单击“直接草图”工具栏中的“在草图任务环境中打开”按钮 ，系统即可进入“任务环境中的草图”环境。

◆ 在三维建模环境下，双击已绘制的草图也能进入直接草图环境。

◆ 为保证内容的一致性，本书中的草图均以“任务环境中的草图”来创建。

2.2 UG草图新功能简介

在UG NX 11.0中绘制草图时，在 功能选项卡 区域中选中 选项（图 2.2.1），然后确认 按钮处于按下状态，系统可自动给绘制的草图添加尺寸标注。如图2.2.2 所示，在草图环境中任意绘制一个圆，系统会自动添加圆所需要的定型和定位尺寸，使圆全约束。

说明

默认情况下 按钮是激活的，即绘制的草图系统会自动添加尺寸标注；单击该按钮，使其弹起（即取消激活），这时绘制的草图，系统就不会自动添加尺寸标注了。由于系统自动标注的尺寸比较凌乱，而且当草图比较复杂时，有些标注可能不符合标注要求，所以在绘制草图时，最好是不使用自动标注尺寸功能。在本书的写作中，都没有采用自动标注。

2.3 坐标系介绍

UG NX 11.0中有三种坐标系：绝对坐标系、工作坐标系和基准坐标系。在使用软件的过程中经常要用到坐标系，下面对这三种坐标系作简单的介绍。

1.绝对坐标系（ACS）

绝对坐标系是原点为（0，0，0）的坐标系，他是唯一的、固定不变的，不能修改和调整方位。绝对坐标系的原点不会显示在图形区中，但是在图形区的左下角会显示绝对坐标轴的方位。绝对坐标系可以作为创建点、基准坐标系以及其他操作的绝对位置参照。

2.工作坐标系（WCS）

要显示工作坐标系，单击上边框条右侧的 按钮，在弹出图2.3.1 所示的“上边框条”工具条中选择 选项。工作坐标系包括坐标原点和坐标轴，如图2.3.2所示。它的轴通常是正交的（即相互间为直角），并且遵守右手定则。

说明

◆ 默认情况下，工作坐标系的初始位置与绝对坐标系一致，在UG NX的部件中，工作坐标系也是唯一的，但是它可以通过移动、旋转和定位原点等方式来调整方位，用户可以根据需要进行调整。

◆ 工作坐标系也可以作为创建点、基准坐标系以及其他操作的位置参照。在UG NX的矢量列表中，XC、YC和ZC等矢量就是以工作坐标系为参照来进行设定的。

3.基准坐标系（CSYS）

基准坐标系由原点、三个基准轴和三个基准平面组成，如图2.3.3所示。新建一个部件文件后，系统会自动创建一个基准坐标系作为建模的参考，该坐标系的位置与绝对坐标系一致，因此，模型中最先创建的草图一般都是选择基准坐标系中的基准平面作为草图平面，其坐标轴也能作为约束和尺寸标注的参考。基准坐标系不是唯一的，我们可以根据建模的需要创建多个基准坐标系。

4.右手定则

◆ 常规的右手定则。

如果坐标系的原点在右手掌，拇指向上延伸的方向对应于某个坐标轴的方向，则可以利用常规的右手定则确定其他坐标轴的方向。例如，假设拇指指向ZC轴的正方向，食指伸直的方向对应于XC轴的正方向，中指向外延伸的方向则为YC轴的正方向。

◆ 旋转的右手定则。

旋转的右手定则用于将矢量和旋转方向关联起来。

当拇指伸直并且与给定的矢量对齐时，则弯曲的其他四指就能确定该矢量关联的旋转方向。反过来，当弯曲手指表示给定的旋转方向时，则伸直的拇指就确定关联的矢量。

例如，如果要确定当前坐标系的旋转逆时针方向，那么拇指就应该与 ZC 轴对齐，并指向其正方向，这时逆时针方向即为四指从XC轴正方向向YC轴正方向旋转。

2.4 草图参数的预设置

进入草图环境后，选择下拉菜单 命令，弹出如图2.4.1所示的“草图首选项”对话框，在该对话框中可以设置草图的显示参数和默认名称前缀等参数。

“草图首选项”对话框 和 选项卡的主要选项及其功能说明如下。

◆ 下拉列表：控制草图标注文本的显示方式。

◆ 文本框：控制草图尺寸数值的文本高度。在标注尺寸时，可以根据图形大小适当在该文本框中输入数值来调整文本高度，以便于用户观察。

◆ 文本框：绘制直线时，如果起点与光标位置连线接近水平或垂直，捕捉功能会自动捕捉到水平或垂直位置。捕捉角是自动捕捉的最大角度。例如，捕捉角为3，当起点与光标位置连线，与XC轴或YC轴夹角小于3°时，会自动捕捉到水平或垂直位置。

◆ 复选框：如果选中该复选框，当进行尺寸标注时，在草图曲线端点处用箭头显示自由度，否则不显示。

◆ 复选框：如果选中该复选框，当相关几何体很小，则不会显示约束符号。如果要忽略相关几何体的尺寸查看约束，则可以关闭该选项。

◆ 复选框：如果选中该复选框，当进入某一草图对象时，该草图所在图层自动设置为当前工作图层，退出时恢复原图层为当前工作图层，否则，退出时保持草图所在图层为当前工作图层。

“草图首选项”对话框中的 选项卡包括了曲线、尺寸和参考曲线等的颜色设置，这些设置和用户默认设置中的草图生成器的颜色相同。一般情况下，我们都采用系统默认的颜色设置。

说明

在本书所有的案例制作过程中，草图的 都选择的是 选项。尺寸标签的显示“值”与显示“表达式”的区别如图2.4.2所示。

2.5 二维草图的绘制

要绘制草图，应先从草图环境的工具条按钮区或 下拉菜单中选取一个绘图命令（由于工具条按钮简明而快捷，因此推荐优先使用），然后可通过在图形区选取点来创建对象。在绘制对象的过程中，当移动鼠标指针时，系统会自动确定可添加的约束并将其显示。绘制对象后，用户还可以对其继续添加约束。

在本节中主要介绍利用“草图工具”工具条来创建草图对象。

草图环境中使用鼠标的说明。

◆ 绘制草图时，可以在图形区单击以确定点，单击中键中止当前操作或退出当前命令。

◆ 当不处于草图绘制状态时，单击可选取多个对象；选择对象后，右击将弹出带有最常用草图命令的快捷菜单。

◆ 滚动鼠标中键，可以缩放模型（该功能对所有模块都适用：向前滚，模型变大；向后滚，模型变小（可以参考本书第1章的内容进行调整）。

◆ 按住鼠标中键，移动鼠标，可旋转模型（该功能对所有模块都适用）。

◆ 先按住键盘上的Shift键，然后按住鼠标中键，移动鼠标可移动模型（该功能对所有模块都适用）。

2.5.1 草图工具按钮简介

进入草图环境后，在“主页”功能选项卡中会出现绘制草图时所需要的各种工具按钮，如图2.5.1所示。

说明

◆ 草图环境“主页”功能选项卡中的按钮根据其功能可分为三大部分，“绘制”部分、“约束”部分和“编辑”部分。本节将重点介绍“绘制”部分的按钮功能，其余部分功能在后面章节中陆续介绍。

图2.5.1所示的“主页”功能选项卡中“绘制”和“编辑”部分按钮的说明如下。

：单击该按钮，可以创建一系列相连的直线或线串模式的圆弧，即上一条曲线的终点作为下一条曲线的起点。

：绘制直线。

：绘制圆弧。

：绘制圆。

：在两曲线间创建圆角。

：在两曲线间创建倒斜角。

：绘制矩形。

：绘制多边形。

：通过定义点或者极点来创建样条曲线。

：通过已经存在的点创建样条曲线。

：根据中心点和尺寸创建椭圆。

：创建二次曲线。

：绘制点。

：偏置位于草图平面上的曲线链。

：单击该按钮，则可以从已存在的直线复制得到新的直线。

：单击该按钮，则可以沿着草图平面的法向将曲线、边或点（草图外部）投影到草图上。

：单击该按钮，则可将一条曲线修剪至任一方向上最近的交点。如果曲线没有交点，可以将其删除。

：快速延伸曲线到最近的边界。

：延伸或修剪两条曲线到一个交点处创建制作拐角。

2.5.2 直线

进入草图环境以后，采用默认的平面（XY平面）为草图平面，单击 按钮。

◆ 进入草图工作环境以后，如果是创建新草图，则首先必须选取草图平面，也就是说要确定新草图在空间的哪个平面上绘制。

◆ 以后在创建新草图时，如果没有特别的说明，则草图平面为默认的XY平面。

选择命令。选择下拉菜单 命令，系统弹出图2.5.2所示的“直线”工具条。

图2.5.2所示的“直线”工具条的说明如下。

◆ （坐标模式）：选中该按钮（默认），系统弹出图2.5.3所示的动态输入框（一），可以通过输入 XC 和 YC 的坐标值来精确绘制直线，坐标值以工作坐标系（WCS）为参照。要在动态输入框的选项之间切换，可按Tab键。要输入值，可在文本框内输入值，然后按Enter键。

◆ （参数模式）：选中该按钮，系统弹出图 2.5.4 所示的动态输入框（二），可以通过输入长度值和角度值来绘制直线。

定义直线的起始点。在系统 的提示下，在图形区中的任意位置单击左键，以确定直线的起始点，此时可看到一条“橡皮筋”线附着在鼠标指针上。

说明

系统提示 显示在消息区，有关消息区的具体介绍请参见“用户界面简介”的相关内容。

定义直线的终止点。在系统

的提示下，在图形区中的另一位置单击左键，以确定直线的终止点，系统便在两点间创建一条直线（在终点处再次单击，在直线的终点处出现另一条“橡皮筋”线）。

单击中键，结束直线创建。

◆ 直线的精确绘制可以利用动态输入框实现，其他曲线的精确绘制也一样。

◆ “橡皮筋”是指操作过程中的一条临时虚构线段，它始终是当前鼠标光标的中心点与前一个指定点的连线。因为它可以随着光标的移动而拉长或缩短并可绕前一点转动，所以我们形象地称为“橡皮筋”。

◆ 在绘制或编辑草图时，单击“标准”工具条上的 按钮，可撤销上一个操作；单击 按钮（或者选择下拉菜单 命令），可以重新执行被撤销的操作。

2.5.3 轮廓线

选择下拉菜单 命令，系统弹出图2.5.5所示的“型材”工具条。

绘制轮廓线的说明如下。

◆ 轮廓线与直线的区别在于，轮廓线可以绘制连续的对象，如图2.5.6所示。

◆ 绘制时，按下、拖动并释放鼠标左键，直线模式变为圆弧模式，如图2.5.7所示。

◆ 利用动态输入框可以绘制精确的轮廓线。

2.5.4 矩形

选择下拉菜单 命令，系统弹出图 2.5.8 所示的“矩形”工具条，可以在草图平面上绘制矩形。在绘制草图时，使用该命令可省去绘制四条线段的麻烦。共有三种绘制矩形的方法，下面将分别介绍。

方法一：按两点——通过选取两对角点来创建矩形，其一般操作步骤如下。

选择方法。单击“按2点”按钮 。

定义第一个角点。在图形区某位置单击，放置矩形的第一个角点。

定义第二个角点。单击 按钮，再次在图形区另一位置单击，放置矩形的另一个角点。

单击中键，结束矩形的创建，结果如图2.5.9所示。

方法二：通过三点来创建矩形，其一般操作步骤如下。

选择方法。单击“按3点”按钮 。

定义第一个顶点。在图形区某位置单击，放置矩形的第一个顶点。

定义第二个顶点。单击 按钮，在图形区另一位置单击，放置矩形的第二个顶点（第一个顶点和第二个顶点之间的距离即矩形的宽度），此时矩形呈“橡皮筋”样变化。

定义第三个顶点。单击 按钮，再次在图形区单击，放置矩形的第三个顶点（第二个顶点和第三个顶点之间的距离即矩形的高度）。

单击中键，结束矩形的创建，结果如图2.5.10所示。

方法三：从中心——通过选取中心点、一条边的中点和顶点来创建矩形，其一般操作步骤如下。

选择方法。单击“从中心”按钮 。

定义中心点。在图形区某位置单击，放置矩形的中心点。

定义第二个点。单击 按钮，在图形区另一位置单击，放置矩形的第二个点（一条边的中点），此时矩形呈“橡皮筋”样变化。

定义第三个点。单击 按钮，再次在图形区单击，放置矩形的第三个点。

单击中键，结束矩形的创建，结果如图2.5.11所示。

2.5.5 圆

选择下拉菜单 命令，系统弹出图2.5.12所示的“圆”工具条。有以下两种绘制圆的方法。

方法一：中心和半径决定的圆——通过选取中心点和圆上一点来创建圆。其一般操作步骤如下。

选择方法。单击“圆心和直径定圆”按钮 。

定义圆心。在系统 的提示下，在某位置单击，放置圆的中心点。

定义圆的半径。在系统 的提示下，拖动鼠标至另一位置，单击确定圆的大小。

单击中键，结束圆的创建。

方法二：通过三点的圆——通过确定圆上的三个点来创建圆。

2.5.6 圆弧

选择下拉菜单 命令，系统弹出图2.5.13所示的“圆弧”工具条。有以下两种绘制圆弧的方法。

方法一：通过三点的圆弧——确定圆弧的两个端点和弧上的一个附加点来创建一个三点圆弧。其一般操作步骤如下。

选择方法。单击“三点定圆弧”按钮 。

定义端点。在系统 的提示下，在图形区中的任意位置单击左键，以确定圆弧的起点；在系统 的提示下，在另一位置单击，放置圆弧的终点。

定义附加点。在系统 的提示下，移动鼠标，圆弧呈“橡皮筋”样变化，在图形区另一位置单击，以确定圆弧。

单击中键，完成圆弧的创建。

方法二：用中心和端点确定圆弧。其一般操作步骤如下。

选择方法。单击“中心和端点定圆弧”按钮 。

定义圆心。在系统 的提示下，在图形区中的任意位置单击，以确定圆弧中心点。

定义圆弧的起点。在系统 的提示下，在图形区中的任意位置单击，以确定圆弧的起点。

定义圆弧的终点。在系统 的提示下，在图形区中的任意位置单击，以确定圆弧的终点。

单击中键，结束圆弧的创建。

2.5.7 圆角

选择下拉菜单 命令，可以在指定两条或三条曲线之间创建一个圆角，系统弹出图2.5.14所示的“圆角”工具条。该工具条中包括四个按钮：“修剪”按钮 、“取消修剪”按钮 、“删除第三条曲线”按钮 和“创建备选圆角”按钮 。

创建圆角的一般操作步骤如下。

选择下拉菜单 命令，系统弹出“圆角”工具条，在工具条中单击“修剪”按钮 。

定义圆角曲线。单击选取图2.5.15所示的两条直线。

定义圆角半径。拖动鼠标至适当位置，单击确定圆角的大小（或者在动态输入框中输入圆角半径，以确定圆角的大小）。

单击中键，结束圆角的创建。

说明

◆ 如果选中“取消修剪”按钮 ，则绘制的圆角如图2.5.16所示。

◆ 如果选中“创建备选圆角”按钮 ，则可以生成每一种可能的圆角（或按Page Down键选择所需的圆角），如图2.5.17和图2.5.18所示。

2.5.8 艺术样条曲线

艺术样条曲线是指利用给定的若干个点拟合出的多项式曲线，样条曲线采用的是近似的拟合方法，但可以很好地满足工程需求，因此得到了较为广泛的应用。下面通过创建图2.5.19a所示的曲线来说明创建艺术样条曲线的一般过程。

选择命令。选择下拉菜单 命令，弹出“艺术样条”对话框。

选择方法。在“艺术样条”对话框 下拉列表中选择 选项，依次在图2.5.19a所示的各点位置单击，系统生成图2.5.19a所示的“通过点”方式创建的样条曲线。

说明

如果在“艺术样条”对话框 的下拉列表中选择 选项，依次在图2.5.19b所示的各点位置单击，系统则生成图2.5.19b所示的“根据极点”方式创建的样条曲线。

在“艺术样条”对话框中单击 按钮（或单击中键），以完成样条曲线的创建。

2.5.9 派生直线

派生直线的绘制是将现有的参考直线偏置生成另外一条直线，或者通过选择两条参考直线，在这两条直线之间创建角平分线。

选择下拉菜单 命令，可绘制派生直线，其一般操作步骤如下。

进入草绘环境后，选择下拉菜单 命令。

定义参考直线。单击选取直线为参考。

定义派生直线的位置。拖动鼠标至另一位置单击，以确定派生直线的位置。

单击中键，结束派生直线的创建，结果如图2.5.20所示。

◆ 如需要偏置多条直线，可以在上述步骤中，在图形区合适的位置继续单击，然后单击中键完成，结果如图2.5.21所示。

◆ 如果选择两条平行线时，系统会在这两条平行线的中点处创建一条直线。可以通过拖动鼠标以确定直线长度，也可以在动态输入框中输入值，如图2.5.22所示。

◆ 如果选择两条不平行的直线时（不需要相交），系统将构造一条角平分线。可以通过拖动鼠标以确定直线长度（或在动态输入框中输入一个值），也可以在成角度的两条直线的任意象限放置平分线，如图2.5.23所示。

2.5.10 将草图对象转化为参考线

在为草图对象添加几何约束和尺寸约束的过程中，有些草图对象是作为基准、定位来使用的，或者有些草图对象在创建尺寸时可能引起约束冲突，此时可利用“草图约束”工具条中的“转换至/自参考对象”按钮将草图对象转换为参考线；当然必要时，也可利用该按钮将其激活，即从参考线转化为草图对象。下面以图2.5.24为例，说明其操作方法及作用。

打开文件D：\ug111\work\ch02.06\reference.prt。

进入草图工作环境。在部件导航器中右击 ，选择 命令。

选择下拉菜单 命令，弹出“转换至/自参考对象”对话框，选中 单选项。

根据系统 的提示，选取图2.5.24a中的圆，单击 按钮，被选取的对象就转换成参考对象，结果如图2.5.24b所示。

在“转换至/自参考对象”对话框中选中 单选项，然后选取图2.5.24b中创建的参考对象，单击 按钮，参考对象被激活，返回图 2.5.24a 所示的形式，然后单击 按钮。

2.6 二维草图的编辑

2.6.1 删除草图

在图形区单击或框选要删除的对象（框选时要框住整个对象），此时可看到选中的对象变为蓝色。

按一下键盘上的Delete键，所选对象即被删除。

◆ 在图形区单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择 命令。

◆ 选择 下拉菜单中的 命令。

◆ 按一下键盘上的Ctrl+D组合键。

说明

如要恢复已删除的对象，可用键盘的Ctrl+Z组合键来完成。

2.6.2 操纵草图

1.直线的操纵

UG NX 11.0提供了对象操纵功能，可方便地旋转、拉伸和移动对象。

操纵1的操作流程，如图2.6.1所示：在图形区，把鼠标指针移到直线端点上，按住左键不放，同时移动鼠标，此时直线以远离鼠标指针的那个端点为圆心转动，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

操纵2的操作流程，如图2.6.2所示：在图形区，把鼠标指针移到直线上，按住左键不放，同时移动鼠标，此时会看到直线随着鼠标移动，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

2.圆的操纵

操纵1的操作流程，如图2.6.3所示：把鼠标指针移到圆的边线上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时会看到圆在变大或缩小，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

操纵2的操作流程，如图2.6.4所示：把鼠标指针移到圆心上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时会看到圆随着指针一起移动，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

3.圆弧的操纵

操纵1的操作流程，如图2.6.5所示：把鼠标指针移到圆弧上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时会看到圆弧半径变大或变小，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

操纵2的操作流程，如图2.6.6所示：把鼠标指针移到圆弧的某个端点上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时会看到圆弧以另一端点为固定点旋转，并且圆弧的包角也在变化，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

操纵3的操作流程，如图2.6.7所示：把鼠标指针移到圆心上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时圆弧随着指针一起移动，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

4.样条曲线的操纵

操纵1的操作流程，如图2.6.8所示：把鼠标指针移到样条曲线的某个端点或定位点上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时样条线拓扑形状（曲率）不断变化，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

操纵2的操作流程，如图2.6.9所示：把鼠标指针移到样条曲线上，按下左键不放，同时移动鼠标，此时样条曲线随着鼠标移动，达到绘制意图后，松开鼠标左键。

2.6.3 复制/粘贴

在图形区单击或框选要复制的对象（框选时要框住整个对象）。

先选择下拉菜单 命令，然后选择下拉菜单 命令，系统弹出“粘贴”对话框。

定义变换类型。在“粘贴”对话框的 下拉列表中选择 选项，将复制对象移动到合适的位置单击，则图形区出现图2.6.10所示的对象。

2.6.4 修剪草图

选择命令。选择下拉菜单 命令。

定义修剪对象。依次单击图2.6.11a所示的需要修剪的部分。

单击中键。完成对象的修剪，结果如图2.6.11b所示。

2.6.5 延伸草图

选择下拉菜单 命令。

选取图2.6.12a所示的曲线，完成曲线到下一个边界的延伸。

说明

在延伸时，系统自动选择最近的曲线作为延伸边界。

2.6.6 制作拐角

“制作拐角”命令是通过两条曲线延伸或修剪到公共交点来创建拐角的。此命令适用于直线、圆弧、开放式二次曲线和开放式样条等，其中开放式样条仅限修剪。创建“制作拐角”的一般操作步骤如下。

选择方法。选择下拉菜单 命令（或单击“制作拐角”按钮 ）。

定义要制作拐角的两条曲线。选取图2.6.13所示的两条直线。

单击中键，完成制作拐角的创建。

2.6.7 镜像草图

镜像操作是将草图对象以一条直线为对称中心，将所选取的对象以这条对称中心为轴进行复制，生成新的草图对象。镜像复制的对象与源对象形成一个整体，并且保持相关性。“镜像”操作在绘制对称图形时是非常有用的。下面以图 2.6.14 所示的实例来说明“镜像”的一般操作步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.07\mirror.prt，如图2.6.14a所示。

双击草图，单击 按钮，进入草图环境。

选择命令。选择下拉菜单 命令，系统弹出图2.6.15所示的“镜像曲线”对话框。

定义镜像对象。在“镜像曲线”对话框中单击“曲线”按钮 ，选取图形区中的所有草图曲线。

定义中心线。单击“镜像曲线”对话框中的“中心线”按钮 ，选取坐标系的 Y轴作为镜像中心线。

单击 按钮，完成镜像操作，结果如图2.7.14b所示。

图2.6.15所示“镜像曲线”对话框中各选项的功能说明如下。

◆ （镜像中心线）：用于选择存在的直线或轴作为镜像的中心线。选择草图中的直线作为镜像中心线时，所选的直线会变成参考线，暂时失去作用。如果要将其转化为一般草图对象，可用“草图约束”工具条中的“转换至/自参考对象”功能。

◆ （要镜像的曲线）：用于选择一个或多个要镜像的草图对象。在选取镜像中心线后，用户可以在草图中选取要进行“镜像”操作的草图对象。

2.6.8 偏置曲线

“偏置曲线”就是对当前草图中的曲线进行偏移，从而产生与源曲线相关联、形状相似的新的曲线。可偏移的曲线包括基本绘制的曲线、投影曲线、边缘曲线等。创建图 2.6.16 所示的偏置曲线的具体步骤如下。

打开文件D：\ug111\work ch02.07\offset.prt。

双击草图，单击 按钮，进入草图环境。

选择命令。选择下拉菜单 命令，系统弹出“偏置曲线”对话框。

定义偏置曲线。在图形区选取图2.6.16a所示的草图为参照。

定义偏置参数。在 后的文本框中输入偏置距离值5.0，选中 复选框。

定义端盖选项。在 下拉列表中选择 选项。

说明

单击“偏置曲线”对话框中的 按钮改变偏置的方向。

“偏置曲线”对话框 下拉列表中的选项说明如下。

◆ ：该选项用于偏置曲线在拐角处自动进行圆角过渡（图2.6.16b）。

◆ ：该选项用于偏置曲线在拐角处不会生成圆角（图2.6.16c）。

2.6.9 相交

“相交曲线”命令可以通过用户指定的面与草图基准平面相交产生一条曲线。图2.6.17所示的相交操作的步骤如下。

打开文件D：\ug111\work\ch02.07\intersect.prt。

进入草图环境。选择下拉菜单 命令，系统弹出“创建草图”对话框。选取基准平面为草图平面，单击对话框中的 按钮，进入草图环境。

选择命令。选择下拉菜单 命令，系统弹出“相交曲线”对话框。

选取要相交的面。依次选取图2.6.17a所示的模型侧面及与其相连的相切面为要相交的面，即产生图2.6.17b所示的相交曲线链。

单击“相交曲线”对话框中的 按钮，完成相交曲线的创建。

“相交曲线”对话框中工具按钮的功能说明如下。

◆ （面）：用于选择草图相交的面。

◆ 选项：当选取的“要相交的面”上有孔特征时，勾选此复选框后，系统会在曲线遇到的第一个孔处停止相交曲线。

◆ 选项：用于多个“相交曲线”之间的连结。勾选此复选框后，系统会自动将多个相交曲线连结成一个整体。

2.6.10 投影

“投影曲线”功能是将选取的对象按垂直于草图工作平面的方向投影到草图中，使之成为草图对象。创建图2.6.18所示投影曲线的步骤如下。

打开文件D：\ug111\work\ch02.07\projection.prt。

进入草图环境。选择下拉菜单 命令，选择基准平面为草图平面，单击 按钮。

选择命令。选择下拉菜单 命令，系统弹出“投影曲线”对话框。

定义要投影的对象。选取图2.6.18a所示的边线为要投影的对象。

单击 按钮，完如图2.6.18b所示的投影曲线的创建。

“投影曲线”对话框中按钮的功能说明如下。

◆ （曲线）：用于选择要投影的对象，默认情况下为按下状态。

◆ （点）：单击该按钮后，系统将弹出“点”对话框。

◆ 复选框：定义投影曲线与投影对象之间的关联性。选中该复选框时，投影曲线与投影对象将存在关联性。即投影对象发生改变时，投影曲线也随之改变。

◆ 下拉列表：该下拉列表包括 、 和 三个选项。

2.6.11 编辑定义截面

草图曲线一般可用于拉伸、旋转和扫掠等特征的剖面，如果要改变特征截面的形状，可以通过“编辑定义截面”功能实现。图2.6.19所示的编辑定义截面的具体操作步骤如下。

打开文件D：\ug111\work\ch02.07\edit_section.prt。

在特征树中右击草图1，在弹出的快捷菜单中选择 命令，进入草图编辑环境。选择下拉菜单 命令，系统弹出“编辑定义截面”对话框（如果当前草图中没有曲线经过拉伸、旋转等操作来生成几何体，则系统弹出图2.6.20所示“编辑定义截面”对话框中的警告信息）。

说明

“编辑定义截面”操作只适合于经过拉伸、旋转生成特征的曲线，如果不符合此要求，此操作就不能实现。

按住Shift键，在草图中选取图2.6.21所示（曲线以高亮显示）的曲线的任意部分，系统则排除整个草图曲线；再选取图2.6.21所示的曲线（此时不用按住Shift键）作为新的草图截面，单击对话框中的“替换助理”按钮 。

说明

用Shift+左键选择要移除的对象；用左键选择要添加的对象。

单击 按钮，完成草图截面的编辑。单击 按钮，退出草图环境。

更新模型。选择下拉菜单 命令。

说明

此处如果系统进行自动更新就不需要选择更新命令进行更新。

2.7 二维草图的约束

“草图约束”主要包括“几何约束”和“尺寸约束”两种类型。“几何约束”用来定位草图对象和确定草图对象之间的相互关系，而“尺寸约束”是用来驱动、限制和约束草图几何对象的大小和形状的。

进入草图环境后，屏幕上会出现绘制草图时所需要的“草图工具”工具条，如图2.7.1所示。

图2.7.1所示的“主页”功能选项卡中“约束”部分各按钮的说明如下。

A1：快速尺寸。通过基于选定的对象和光标的位置自动判断尺寸类型来创建尺寸约束。

A2：线性尺寸。该按钮用于在所选的两个对象或点位置之间创建线性距离约束。

A3：径向尺寸。该按钮用于创建圆形对象的半径或直径约束。

A4：角度尺寸。该按钮用于在所选的两条不平行直线之间创建角度约束。

A5：周长尺寸。该按钮用于对所选的多个对象进行周长尺寸约束。

（几何约束）：用户自己对存在的草图对象指定约束类型。

（设为对称）：将两个点或曲线约束为相对于草图上的对称线对称。

（显示草图约束）：显示施加到草图上的所有几何约束。

（自动约束）：单击该按钮，系统会弹出图3.8.2所示的“自动约束”对话框，用于自动地添加约束。

（自动标注尺寸）：根据设置的规则在曲线上自动创建尺寸。

（关系浏览器）：显示与选定的草图几何图形关联的几何约束，并移除所有这些约束或列出信息。

（转换至/自参考对象）：将草图曲线或草图尺寸从活动转换为参考，或者反过来。下游命令（如拉伸）不使用参考曲线，并且参考尺寸不控制草图几何体。

（备选解）：备选尺寸或几何约束解算方案。

（自动判断约束和尺寸）：控制哪些约束或尺寸在曲线构造过程中被自动判断。

（创建自动判断约束）：在曲线构造过程中启用自动判断约束。

（连续自动标注尺寸）：在曲线构造过程中启用自动标注尺寸。

在草图绘制过程中，读者可以自己设定自动约束的类型，单击“自动约束”按钮 ，系统弹出“自动约束”对话框，如图2.7.2所示，在对话框中可以设定自动约束类型。

图2.7.2所示的“自动约束”对话框中所建立的都是几何约束，它们的用法如下。

◆ （水平）：约束直线为水平直线（即平行于XC轴）。

◆ （竖直）：约束直线为竖直直线（即平行于YC轴）。

◆ （相切）：约束所选的两个对象相切。

◆ （平行）：约束两直线互相平行。

◆ （垂直）：约束两直线互相垂直。

◆ （共线）：约束多条直线位于或通过同一直线。

◆ （同心）：约束多个圆弧或椭圆弧的中心重合。

◆ （等长）：约束多条直线为同一长度。

◆ （等半径）：约束多个弧有相同的半径。

◆ （点在曲线上）：约束所选点在曲线上。

◆ （重合）：约束多点重合。

在草图中，被添加完约束对象中的约束符号显示方式见表2.7.1。

在一般绘图过程中，我们习惯于先绘制出对象的大概形状，然后通过添加“几何约束”来定位草图对象和确定草图对象之间的相互关系，再添加“尺寸约束”来驱动、限制和约束草图几何对象的大小和形状。下面先介绍如何添加“几何约束”，再介绍添加“尺寸约束”的具体方法。

2.7.1 添加几何约束

在二维草图中，添加几何约束主要有两种方法：手工添加几何约束和自动产生几何约束。一般在添加几何约束时，要先单击“显示草图约束”按钮 ，则二维草图中所存在的所有约束都显示在图中。

方法一：手工添加约束。是指对所选对象由用户自己来指定某种约束。在“草图工具”工具条中单击 按钮，系统就进入了几何约束操作状态。此时，在图形区中选择一个或多个草图对象，所选对象在图形区中会加亮显示。同时，可添加的几何约束类型按钮将会出现在图形区的左上角。

根据所选对象的几何关系，在几何约束类型中选择一个或多个约束类型，则系统会添加指定类型的几何约束到所选草图对象上，这些草图对象会因所添加的约束而不能随意移动或旋转。

下面通过图2.7.3所示的相切约束来说明创建约束的一般操作步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\constraint_01.prt。

双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，单击“显示草图约束”按钮 和“几何约束”按钮 。

定义约束类型。在系统弹出如图2.7.4所示的“几何约束”对话框中单击 按钮。

定义约束对象。根据系统 的提示，选取图2.7.3a所示的直线并单击中键，再选取圆。

单击 按钮完成约束的创建，草图中会自动添加约束符号，如图2.7.3b所示。

下面通过图2.7.5所示的约束来说明创建多个约束的一般操作步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\constraint_02.prt。

双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，单击“显示草图约束”按钮 和“几何约束”按钮 。单击“等长”按钮 ，根据系统 的提示，选取如图2.7.5a所示的两条直线，则直线之间会添加“相等”约束；单击“平行”按钮 ，再单击选取两条直线，则直线之间会添加“平行”约束。

单击 按钮完成创建，草图中会自动添加约束符号。

其他类型约束的创建与以上两个范例的创建过程相似，这里就不再赘述，读者可以自行研究。

方法二：自动产生几何约束。是指系统根据选择的几何约束类型以及草图对象间的关系，自动添加相应约束到草图对象上。一般都利用“自动约束”按钮 来让系统自动添加约束。其操作步骤如下。

单击 功能选项卡 区域中的“自动约束”按钮 ，系统弹出“自动约束”对话框。

在“自动约束”对话框中单击要自动创建的约束的相应按钮，然后单击 按钮。通常用户都选择自动创建所有的约束，这样只需在对话框中单击 按钮，则对话框中的约束复选框全部被选中，然后单击 按钮，完成自动创建约束的设置。

这样，在草图中画任意曲线，系统会自动添加相应的约束，而系统没有自动添加的约束就需要用户利用手工添加约束的方法来自己添加。

2.7.2 显示/移除约束

单击 功能选项卡 区域中的 按钮，将显示施加到草图上的所有几何约束。

“关系浏览器”主要是用来查看现有的几何约束，设置查看的范围、查看类型和列表方式，以及移除不需要的几何约束。

单击 功能选项卡 区域中的 按钮，使所有存在的约束都显示在图形区中，然后单击 功能选项卡 区域中的 按钮，系统弹出图2.7.6所示的“草图关系浏览器”对话框。

图2.7.6所示的“草图关系浏览器”对话框中各选项用法的说明如下。

◆ 下拉列表：控制在浏览器区域中要列出的约束。它包含3个单选项。

● 单选项：在浏览器区域中列出当前草图对象中的所有约束。

● 单选项：允许每次仅选择一个对象。选择其他对象将自动取消选择以前选定的对象。该浏览器区域显示了与选定对象相关的约束。这是默认设置。

● 单选项：可选择多个对象，选择其他对象不会取消选择以前选定的对象，它允许用户选取多个草图对象，在浏览器区域中显示它们所包含的几何约束。

◆ 区域：过滤在浏览器区域中显示的类型。用户从中选择要显示的类型即可。在 和 两个单选项中只能选一个，通常默认选择 单选项。

2.7.3 约束的备选解

当用户对一个草图对象进行约束操作时，同一约束条件可能存在多种满足约束的情况，“备选解”操作正是针对这种情况的，它可从约束的一种解法转为另一种解法。

在 功能选项卡 区域中没有“备选解”按钮，读者可以在 区域中添加 按钮，也可通过定制的方法在下拉菜单中添加该命令，以下如有添加命令或按钮的情况将不再说明。单击此按钮，则会弹出“备选解”对话框，在系统 的提示下选择对象，系统会将所选对象直接转换为同一约束的另一种约束表现形式，然后可以继续对其他操作对象进行约束方式的“备选解”操作；如果没有，则单击 按钮完成“备选解”操作。

下面用一个具体的实例来说明“备选解”的操作。如图2.8.7所示，绘制的是两个相切的圆。我们知道两圆相切有“外切”和“内切”两种情况，如果不想要图中所示的“外切”的图形，就可以通过“备选解”操作，把它们转换为“内切”的形式，具体步骤如下。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\alternation.prt。

双击草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境。

选择命令。选择下拉菜单 命令，系统弹出“备选解”对话框。

定义对象。分别选取图2.8.7所示的任意一个圆，则实现“备选解”操作，如图2.7.7所示。

2.7.4 添加尺寸约束

尺寸约束就是在草图上标注尺寸，并设置尺寸标注线的形式与尺寸大小，来驱动、限制和约束草图几何对象。可通过选择下拉菜单 中的命令进行标注。主要包括以下几种标注方式。

1.标注水平距离

标注水平距离是标注直线或两点之间的水平投影长度。下面通过标注图 2.7.8b 所示的尺寸来说明创建水平距离的一般操作步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\dimension_01.prt。

双击图2.7.8a所示的直线，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，选择下拉菜单 命令。

定义标注尺寸的对象。在系统弹出的“线性尺寸”对话框 区域 的下拉列表中选择 选项，选取图2.7.8a所示的直线，则系统生成水平尺寸。

定义尺寸放置的位置。移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。如果要改变直线尺寸，则可以在弹出的动态输入框中输入所需的数值。

单击“线性尺寸”对话框中的 按钮，完成水平尺寸的标注，图2.7.8b所示。

2.标注竖直距离

标注竖直距离是标注直线或两点之间的垂直投影长度。下面通过标注如图 2.7.8c 所示的尺寸来说明创建竖直距离的步骤。

选择刚标注的水平距离，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择 命令，删除该水平距离。

选择下拉菜单 命令，在“线性尺寸”对话框 区域 的下拉列表中选择 选项，单击选取图2.7.8a所示的直线，则系统生成竖直尺寸。移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。如果要改变距离，则可以在弹出的动态输入框中输入所需的数值。单击 按钮，完成竖直尺寸的标注，如图2.7.8c所示。

3.标注平行距离

标注平行距离是标注所选直线两端点之间的平行投影长度。下面通过标注图 2.7.9b 所示的尺寸来说明创建平行距离的步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\dimension_02.prt。

双击图2.7.9a所示的图形，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境。选择下拉菜单 命令，在“线性尺寸”对话框 区域 的下拉列表中选择 选项，选择两条直线的两个端点，则系统生成平行尺寸。

移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。

单击 按钮，完成平行尺寸的标注，如图2.7.9b所示。

4.标注垂直距离

标注垂直距离是标注所选点与直线之间的垂直距离。下面通过标注图2.7.10b所示的尺寸来说明创建垂直距离的步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\dimension_03.prt。

双击图2.8.10a所示的直线，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，选择下拉菜单 命令，在“线性尺寸”对话框 区域 的下拉列表中选择 选项，标注点到直线的距离。先选择图2.7.10a所示的轴线然后再选择点，则系统生成垂直尺寸。

移动鼠标至合适位置，单击左键放置尺寸。

单击 按钮，完成垂直尺寸的标注，如图2.7.10b所示。

5.标注两条直线间的角度

标注两条直线间的角度是标注所选直线之间夹角的大小，且角度有锐角和钝角之分。下面通过标注图2.7.11b、c所示的角度来说明标注直线间角度的步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\dimension_04.prt。

双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，选择下拉菜单 命令，选取两条直线（图2.7.11a），系统生成角度。

移动鼠标至合适位置（移动的位置不同，生成的角度可能是锐角或钝角，如图2.7.11b、c所示），单击放置尺寸。

单击 按钮，完成角度的标注，如图2.7.11b、c所示。

6.标注直径

标注直径是标注所选圆直径的大小。下面通过标注图2.7.12b所示圆的直径来说明标注直径的步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\dimension_05.prt。

双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，选择下拉菜单 命令，然后在“径向尺寸”对话框 区域 的下拉列表中选择 选项，选取图2.7.12a所示的圆，则系统生成直径尺寸。

移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。

单击 按钮，完成直径的标注，如图2.7.12b所示。

7.标注半径

标注半径是标注所选圆或圆弧半径的大小。下面通过标注图2.7.13b所示圆弧的半径来说明标注半径的步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\dimension_06.prt。

双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，选择下拉菜单 命令，在“径向尺寸”对话框 区域 的下拉列表中选择 选项，然后选择圆弧（图2.7.13a），系统生成半径尺寸。

移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。如果要改变圆的半径尺寸，则在弹出的动态输入框中输入所需的数值。

单击 按钮，完成半径的标注，如图2.7.13b所示。

2.7.5 尺寸移动

为了使草图的布局更清晰合理，可以移动尺寸文本的位置，操作步骤如下。

将鼠标移至要移动的尺寸处，按住鼠标左键。

左右或上下移动鼠标，可以移动尺寸箭头和文本框的位置。

在合适的位置松开鼠标左键，完成尺寸位置的移动。

2.7.6 修改尺寸值

修改草图的标注尺寸有如下两种方法。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\edit_dimension.prt，双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境。

方法一：

双击要修改的尺寸，如图2.7.14所示。

系统弹出动态输入框，如图2.7.15所示。在动态输入框中输入新的尺寸值，并按鼠标中键，完成尺寸的修改，如图2.7.16所示。

方法二：

将鼠标移至要修改的尺寸处右击。

在弹出的快捷菜单中选择 命令。

在弹出的动态输入框中输入新的尺寸值，单击中键完成尺寸的修改。

2.7.7 动画尺寸

动画尺寸就是使草图中指定的尺寸在规定的范围内变化，从而观察其他相应的几何约束变化情形，以此来判断草图设计的合理性，并及时发现错误。但必须注意，在进行动画模拟操作之前，必须在草图对象上进行尺寸的标注和添加必要的几何约束。下面以一个实例来说明动画尺寸的一般操作步骤。

打开文件D：\ug111\work\ch02.08\cartoon.prt。

双击已有草图，在 下拉选项 中单击 按钮，进入草图工作环境，草图如图2.7.17所示。

选择下拉菜单 命令，系统弹出“动画尺寸”对话框。

根据系统 的提示，在“动画尺寸”对话框的图形区选择尺寸“39”，并分别在 和 文本框中输入数值35.5和42.5，在 文本框中输入循环的步数为100。

说明

文本框中输入的值越大，动画模拟时尺寸的变化越慢，反之亦然。

选中 复选框，单击 按钮启动动画，同时弹出图 2.7.18 所示的“动画”对话框，此时可以看到所选尺寸的动画模拟效果。

单击 按钮，草图恢复到原来的状态，单击 按钮。

注意

草图动画模拟尺寸显示并不改变草图对象的尺寸，当动画模拟显示结束时，草图又回到原来的显示状态。

2.8 二维草图管理

在草图绘制完成后，可通过图2.8.1所示的 功能选项卡 区域来管理草图。下面简单介绍工具条中各工具按钮的功能。

1.定向视图到草图

“定向视图到草图”按钮为 ，用于使草图平面与屏幕平行，方便草图的绘制。

2.定向视图到模型

“定向视图到模型”按钮为 ，用于将视图定向到当前的建模视图，即在进入草图环境之前显示视图。

3.重新附着草图

“重新附着草图”按钮为 ，该按钮有以下三个功能。

◆ 移动草图到不同的平面、基准平面或路径。

◆ 切换原位上的草图到路径上的草图，反之亦然。

◆ 沿着所附着到的路径，更改路径上草图的位置。

说明

目标平面、面或路径必须有比草图更早的时间戳记（即在草图前创建）。对于原位上的草图，重新附着也会显示任意的定位尺寸，并重新定义它们参考的几何体。

4.创建定位尺寸

利用 中的各下拉选项，可以创建、编辑、删除或重新定义草图定位尺寸，并且相对于已存在几何体（边缘、基准轴和基准平面）定位草图。

单击 后的下三角箭头，系统弹出图2.8.2所示的“定位尺寸”下拉选项，它们分别为 “创建定位尺寸”按钮 、“编辑定位尺寸”按钮 、“删除定位尺寸”按钮 和“重新定义定位尺寸”按钮 。单击“创建定位尺寸”按钮 ，系统弹出图 2.8.3 所示的“定位”对话框，可以创建草图的定位尺寸。

5.延迟评估

“延迟评估”按钮为 ，选择该按钮后，系统将延迟草图约束的评估（即创建曲线时，系统不显示约束；指定约束时，系统不会更新几何体），直到单击“延迟评估”按钮 后才可查看草图自动更新的情况。

6.更新模型

“更新模型”按钮为 ，用于模型的更新，以反映对草图所做的更改。如果存在要进行的更新，并且退出了草图环境，则系统会自动更新模型。 8yPApCKTT9deNpVrPMqSfjQaqWmHBZsYr7b/C/aOxYFWnsrQn4vpF4/CSTWPKO2A