课堂讲解

草图（sketch）是一个二维轮廓，用来定义实体特征的截面形状、图元尺寸和位置。通常，实体特征都是从二维草图开始，然后生成基本特征的，并在基本特征基础上添加更多特征从而完善整个零件的建模。

SolidWorks软件中有三种方法可以生成二维草图。

·方法一：基准面上新建草图。

·方法二：从已有草图派生出新草图。

·方法三：在零件面上创建草图。

除了 2D（二维）草图，SolidWorks还提供 3D草图绘制。3D（三维）草图绘制包含 2D草图的所有草绘工具。

课时区间 1：基准面上新建草图

新建零件或者装配体时，系统会出现三个默认基准面与特定对应视图，如图 2-1 所示。系统默认情况下，新的草图建立在前视基准面上。用户可根据需要选择草图的基准平面。

课时区间 2：在零件的面上绘制草图

一个复杂的零件总是由许多特征生成，若要在已有特征的基础上生成新的特征，一般都需要将新特征的草图放置在已有特征的面上。

如图 2-3 所示，在零件表面上绘制草图，并建立新的特征。

单击【标准】工具栏中的【选择】按钮，将光标移至零件的上表面并单击后，零件上表面显示为蓝色，光标的形状变成 ，如图 2-4 所示。

单击【草图】选项卡中的【草图绘制】按钮 ，草图工具栏被激活。单击【正视于】按钮 ，草绘平面即可与屏幕贴合。选择【圆】按钮 ，在所选的零件上表面绘制一个圆，输入圆的直径为 72 并确定后，如图 2-5 所示。

单击【转换实体引用】按钮 ，在弹出的对话框中选择直径为 72 的大圆孔，如图 2-6所示，并确认。【转换实体引用】把圆孔的棱边转换为草图中的圆弧，省去了重新在草图中绘制圆弧的烦琐，同时也保证了该圆与圆孔直径相等，位置重合在一起。

草图绘制完毕后，在不退出草绘环境的情况下，在功能选项区中单击【拉伸】按钮 ，系统便自动选择两个圆围成的环形作为拉伸截面。拉伸预览如图 2-7 所示。

至此，已成功地在零件特征的面上绘制草图，并生成新的特征。

课时区间 3：从已有草图派生新的草图

从一个草图派生新的草图：可以从同一零件的现有草图派生新的草图，或从同一个装配体中的草图派生新的草图。

1.派生草图的生成步骤

（1）从同一零件的现有草图派生新的草图，步骤如下。

·选择希望派生新草图的草图。

·按住Ctrl键并单击将放置新草图的面。

·选择【插入】|【派生草图】命令。草图在基准面上出现，状态栏指示正在编辑草图。

·通过拖动派生草图和标注尺寸，将草图定位在所选的面上（派生的草图是固定连接的，作为单一实体拖动）。

·退出草图。

（2）从同一个装配体中的草图派生新的草图，步骤如下。

·在需要放置派生草图的零件上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【编辑】命令。

·单击【选择】工具按钮选择用来派生新草图的原图。

·按住Ctrl键并单击将放置新草图的面。草图即出现在新草图的面上，用户可以对其编辑。

·通过拖动派生草图和标准尺寸，将草图定位在所选绘图平面。

（3）解除派生草图与父草图链接关系

如果用户在派生得到新的草图后需要对新草图做一些修改，同时也希望在父草图不变的情况下，需要解除派生草图与父草图之间的链接关系。解除链接关系后，两个草图相互独立。

解除派生草图与父草图链接关系的方法：在对话框设计树中派生出的新草图名称或零件的名称上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【解除派生】命令。

2.派生草图与复制草图的比较

派生草图和复制草图在SolidWorks中是用得比较多的命令。这两个命令都是将现有的草图应用到新的草图里，但这两个命令却有很大的差异。

（1）派生草图的特点

·派生草图可以从属于同一零件的另一草图，也可以从同一装配体中的另一草图派生出来。

·从现有草图派生草图时，这两个草图将保持相同的特性。对原始草图所作的更改将反映到派生草图中。

·如果删除一个用来派生新草图的草图，系统会提示所有派生的草图将自动解除派生关系。

·无法在派生的草图中添加或删除几何体，其形状总是与父草图相同（不可再标注形状尺寸）。但是，可以使用尺寸或几何关系重新定位该草图。

·更改原来的草图时，派生的草图会自动更新。

·可以解除派生草图与其父草图的链接。链接解除之后，如果对原来的草图（父草图）进行了更改，派生的草图不会再自动更新。这时可以对派生出来的草图进行形状尺寸和定位尺寸的标注。

（2）复制草图的特点

·复制草图就是利用Windows的复制和粘贴功能将现有的草图复制到新的草图平面上。

·复制出来的草图和原来的草图没有任何关联，是独立的一个新草图。对原草图进行修改时，复制出来的草图不会作任何改动。

·复制出来的新草图就象派生草图解除了链接关系一样，可以在草图中添加或删除几何体，可以标注形状尺寸，也可以使用尺寸或几何关系重新定位该草图。

课时区间 4：创建 3D草图

3D草图不用选择面作为其载体，它可以直接在图形区域内绘制空间草图。

3D草图绘制工具包括 2D草图的所有绘制工具。依次选择【插入】|【3D草图】命令，即可进入 3D草图绘制环境。用户可以按Esc键或者双击/单击右键，在弹出的快捷菜单中选择【选择】命令即可退出当前草绘命令。

1.3D空间控标

在 3D草图绘制中，图形空间控标有助于用户在多个基准面上绘制图形时确定方位。在所选的基准面上开始草绘时，空间控标便会出现。使用空间控标，还可以选择轴线，从而使用户可以沿着轴线绘图。

在 3D草绘环境下，用户执行绘图命令并定义草图后，图形区域显示空间控标，并且光标指针变成 ，如图 2-8 所示。

2.3D直线

在 3D草绘环境中绘制直线所默认的绘图平面为XY基准面，用户可以切换其他基准面作为草绘平面。进入 3D草绘环境后，单击【草图】选项卡中的【直线】按钮 ，【属性管理器】中显示【插入线条】操控板，图形区域光标指针发生变化，如图 2-9 所示。

操控板中“方向（O）”选项区三个灰色不可用的选项：水平、竖直、角度，用来对 2D草图进行相关约束。

（1）绘制单条直线段

进入 3D草绘环境后，在默认的基准面上单击指定直线段绘制的起点，利用出现的空间控标来大致确定直线段终点方位，然后拖动指针至直线段的终点，如图 2-10 所示。

（2）绘制多条连续的直线段

如上所述，选择【直线】命令绘制完成一条直线段后，【直线】命令依然处于激活状态。此时，可以继续移动光标到第二条直线段的终点，依次类推，用户可以连续绘制多条直线段，如图 2-11 所示。

（3）3D点

3D点是在 3D草图中放置的点，它与 2D草图的差异是 3D点可以编辑X、Y、Z坐标的值，而 2D草图只能编辑X、Y坐标的值。绘制 3D点时，属性管理器出现【点】的操控板，如图 2-12 所示。

当绘制 3D点与已有 3D点重合，会弹出一个警告对话框提示“不能将点生成在实体内部已经存在的点上”，如图 2-13 所示。

（4）3D样条曲线

3D样条曲线段与 3D直线段的绘制类似。在 3D草绘环境中单击【草图】选项卡中的【样条曲线】按钮 ，指针变成 。在绘图区域指定样条曲线段的起点，拖动指针指定第2 个极点后，样条曲线出现圆滑过渡，空间控标随即移至新的极点上，然后继续创建下一个极点，如图 2-14 所示。

同前面的“退出 3D直线绘制”命令，用户可以按Esc键或者双击/单击右键，在弹出的快捷菜单中选择【选择】命令即可退出当前【样条曲线】草绘命令。

（5）3D草绘基准平面

在 3D草图模式下，用户可以选择【插入参考几何体】|【基准面】命令向 3D草图中插入基准面。进入 3D草绘环境，默认基准面XY平面（前视基准面）为绘图平面。在菜单栏选择【插入】|【插入参考几何体】|【基准面】命令 ，在绘图区域显示当前系统默认参数下的基准面预览，在属性管理器显示【草图绘制平面】面板，如图 2-15 所示。

建立基准面后，在属性管理器中的“基准面 1”名称上单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择【基准面上的 3D草图】，即可对基准面进行 3D草图绘制，如图 2-16 所示。

课时区间 5：草图绘制步骤

SolidWorks软件的草图绘制非常便捷，而且还能通过添加几何关系和尺寸约束改变草图的形状和位置。合理的绘图步骤不仅能提高绘图效率，也有利于日后对草图的修改和重用。

（1）选择绘图平面（可为基准面或已存在的实体平面）

此部分内容在“基准面上新建草图”中已经详细介绍，在此不再重复。

（2）进入草图绘制

选择绘图平面后，系统自动进入草绘模式，这时单击【草图】选项卡上的按钮进行草图轮廓绘制。绘图前先分析零件的外形特征，第一幅草图放置位置，是否需要画出中心线，草图起点是否选择在原点等。在绘图过程中，充分利用草图自动添加几何关系和动态导航功能，提高绘图效率。

（3）编辑草图

为了完善图形，在基本的图形绘制完成后还需借助【草图】选项卡中的【编辑】按钮对草图进行编辑。

（4）尺寸标注、添加几何关系

草图无论是在绘制过程中，还是绘制完成都可以利用草图几何关系命令对各图元进行几何约束，如添加平行、相等、相切、水平、重合等几何关系。草绘后，可以通过【智能尺寸】命令实现草图图元必要的几何关系，从而完全定义草图。

（5）结束草图绘制

完成草图绘制后，有两种方法结束草图绘制。

·在绘图区域单击鼠标右键，在弹出的【草图】选项卡中单击【草图绘制】按钮 ，结束草图绘制，如图 2-17 所示。

·在命令管理器的【草图】选项卡中单击【草图绘制】按钮 ，结束草图绘制，如图 2-18 所示。

课时区间 6：SolidWorks草图绘制原则

草图是三维设计建立实体模型的基础，不论是哪一种建模方式，草图都是模型结构从无到有的第一步。SolidWorks进行三维设计，设计的核心是通过三维实体表达设计意图，草图作为实体建模的基础，对整个零件设计非常重要。

在绘制草图的过程中应注意以下原则。

·根据零件的特征及众多特征之间的关系，确定草绘平面和基本形状。

·零件的第一幅草图应该原点定位，实现对特征的定位。

·每一幅草图应尽量简单，单闭环最好。复杂图元的嵌套，不利于草图的管理和修改。

·用户必须清楚草图平面的位置，一般情况下可使用“正视于”命令，使草图平面和屏幕贴合。

·复杂的草图轮廓一般通过AutoCAD等二维软件绘制后导入SolidWorks软件中，若非必要的情况下，建模过程中最好不要复杂的草图。

·SolidWorks不要求草图完全定义，但在绘制草图的过程最好完全定义草图，避免在修改过程中出现错误。

·草图绘制仅需在大概位置绘制大致形状，要利用几何关系和尺寸标注来确定图元的大小和位置，提高草绘效率。

·在草绘过程中，系统会自动添加草图元素图元间的几何关系。

·确定草图各图元间的几何关系、位置关系和定位尺寸后，再标注草图尺寸。

·中心线（构造线）不参与特征的生成，只起到辅助绘图作用。必要时在图元绘制前先建立构造线，作为后续图元定位或标注尺寸，以及线性阵列的参考线。

课时区间 7：草图动态导航

SolidWorks软件为了提高设计效率，在草图中系统提供了动态导航技术。该技术可实现的功能为：当光标位于某特定的位置或进行某项命令时，程序根据当前命令状态、光标位置、几何元素的类型和相互关系，显示不同的光标和导航图形，并且自动捕捉端点、终点、交点、圆心等关键图元，从而推断用户的设计意图，引导用户进行高效设计。

使用动态导航进行草图绘制，系统能自动识别不同的尺寸类型，如标注时系统能自动识别当前标注是线性尺寸，还是角度尺寸等。表 2-1 列出了草图中常见的推理指针图标，供用户参考。

1.动态导航的推理图标

2.图标的显示设置

表 2-1 是在绘制草图时的推理指针显示符号，用户可通过【系统选项】对话框中的【几何关系/捕捉】界面来设置，如图 2-19 所示。

在草图中使用动态导航技术能够快速、精准地捕捉对象，但是在捕捉对象附近有非常多的关键点时就会干扰捕捉，很容易使用户选择错误的对象。

SolidWorks提供的过滤器功能可以过滤掉大多数干扰对象，从而快速选择所需对象。有以下三种方法可调出【选择过滤器】工具栏。

·使用快捷键F5。

·选择【标准】|【切换过滤工具栏】命令。

·在SolidWorks软件标题栏空白处单击鼠标右键，在弹出的下拉菜单中勾选【选择过滤器】选项。

【选择过滤器】工具栏中各按钮功能在第一章中有详细介绍，在此不再重述。

课时区间 8：草图对象的选择

进行草绘时，常用到选择图元、选择特征等操作对选择的对象进行编辑、修改。由此可见，选择是草绘中非常重要的操作之一，也是程序默认状态时的激活命令。

进入草图绘制环境后，在【标准】菜单栏中单击【选择】按钮 ，下拉菜单中的【选择】命令处于激活状态，如图 2-20 所示。此时，光标在工作区显示成图标 ，当执行新的命令后，【选择】命令自动关闭。

（1）图元选择与指针预览

在SolidWorks中，【选择】命令提供了不同图元的交互符号。当光标移动到接近图元对象时，该对象会高亮显示，单击鼠标左键即可选中，这种功能被称为选择预览，如图 2-21 所示，草图绘制中选择直线、圆时，指针对应的显示形态。

选择不同的图元类型，指针的显示形态也不一样。草图图元选择及对应指针显示形态的关系如表 2-2 所示。

在SolidWorks软件中，不仅可以选择单个图元，还能同时选择多个图元。

常用多个图元的选择方法有两种。

·按住Ctrl键不放，左键连续单击多个图元。

·按住鼠标左键不放，拖动出一个矩形，框选对象图元。

使用矩形框进行对象的框选，指针拖动的方向不同，框选出的效果也不一样。

Ø 如果光标指针拖动矩形框从左到右框选图元，框选的草图实体图元只有完全被框选才能被选中，如图 2-22 所示。

Ø 如果光标指针拖动矩形框从右到左方向框选草图实体，在选项框内与选项框相交的对象都能被选中，如图 2-23 所示。

使用鼠标左键框出矩形的方法选择多个图元对象后，若要取消其中某个或某些图元的选择，只要按住Ctrl键不放，依次单击要取消的对象即可。

课时区间 9：草图状态及规则

（1）草图状态

进行草绘时对草图进行尺寸标注和添加几何关系来定义草图，草图定义类型分为欠定义、过定义、完全定义、无解、无效几何体和悬空 6 种状态。草图的定义类型信息将在SolidWorks窗口底部的状态栏显示，而且不同草图的定义类型在绘图区域显示的颜色也不一样。下面介绍常见的三种草图定义类型：欠定义、过定义和完全定义。

·欠定义：草图中的某些尺寸或几何关系尚未定义，使得草图中某些图元可以随意被拖动从而使原来的尺寸发生变化。草图的定义类型为欠定义时，欠定义的图元将会呈蓝色显示，状态栏中显示信息为“欠定义|在编辑：草图 1”，如图 2-24 所示。

·完全定义：草图中所有的线段与曲线通过尺寸标注和添加几何关系完全限制，约束后草图中图元不能被拖动，草图中所有图元呈黑色显示，状态栏中显示信息为“完全定义|在编辑：草图 1”，如图 2-25 所示。

·过定义：如果草图中所有图元呈黑色显示，表明此时已经完全定义，如果此时再对草图进行标注或者添加新的几何关系，整个草图会呈红色显示，程序也会弹出“将尺寸设为从动”对话框，选择【保留此尺寸为驱动】单选按钮，确定后草图变成过定义状态，如图 2-26 所示。

草图定义类型与SolidWorks中显示颜色的对应关系如表 2-3 所示。

（2）草图规则

草图是建模的基础，基于草图的特征建模的草图必须遵循草图规则，否则建模失败。草图绘制中常见错误类型如图 2-27 所示。

·草图不应该包含自交叉的外形。（a）图中自相交叉。

·拐角处应整齐地闭合。（b）图中拐角处没有闭合。

·草图必须封闭。（c）图中拐角处有缺口。

·草图必须闭合，不允许有单独的线段。（d）图中有单独的线段。