第2课 2课时 曲面实体工具
先来介绍作为模具设计辅助工具的曲面实体工具集合。曲面实体为统称术语，描述相连的零厚度几何体，如单一曲面、缝合的曲面、剪裁和圆角的曲面等。能在一个单一的零件中拥有多个曲面实体，这样就可以生成修补曲面、创建分型曲面和互锁曲面等，为分模设计作准备。
2.2.1 延展曲面、直纹曲面、缝合曲面
行业知识链接：塑料注射（塑）模具结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用塑料模具钢模块，常用的材质主要是碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢，高速钢等。如图2-4所示是塑料模具部分的模芯部分，它是由曲面切割形成的。
图2-4 模具模芯
1．延展曲面
延展曲面工具通过沿着所选定的平面方向延展实体的边线，或者曲面的边线来生成曲面。
单击【模具工具】工具栏中的【延展曲面】按钮
，打开如图2-5所示的【延展曲面】属性管理器。
图2-5 【延展曲面】属性管理器
首先要为延展方向参考在图形区域中选择一个与曲面延展的方向平行的面或基准面。图形区域中的箭头垂直指向所选参考，但曲面平行于所选参考面延展。
为【要延展的边线】在图形区域中选择一条边线或一组连续的边线。
单击【反转延展方向】按钮
则以相反方向延展曲面。
如果模型有相切面并且希望延展的曲面沿这些面继续，则启用【沿切面延伸】复选框。
在【距离】文本框
中设定一个数值来定义延展的曲面宽度。
2．直纹曲面
对于输入的几何体，如果不能使用SolidWorks应用程序中的【拔模工具】来纠正需要拔模的曲面，就可以使用【直纹曲面】工具生成垂直或从所选边线成梯度的直纹曲面，同时也可使用【直纹曲面】工具来生成连锁曲面。
单击【模具工具】工具栏中的【直纹曲面】按钮
，打开如图2-6所示的【直纹曲面】属性管理器。
图2-6 【直纹曲面】属性管理器
1）【类型】选项组
【相切于曲面】单选按钮：直纹曲面和与其共享一边线的曲面相切。
【正交于曲面】单选按钮：直纹曲面和与其共享一边线的曲面正交。
【锥削到向量】单选按钮：直纹曲面锥削到所指定的向量。
【垂直于向量】单选按钮：直纹曲面与所指定的向量垂直。
【扫描】单选按钮：直纹曲面通过使用所选边线作为引导曲线来生成扫描曲面。
2）【距离/方向】选项组
在【距离】文本框
中设定一个数值。选中【锥削到向量】、【垂直于向量】或【扫描】单选按钮。
●选择一条边线、面或基准面作为参考向量。
●如果需要，则单击【反向】按钮
，更改参考向量的方向。
●如仅选中【锥削到向量】单选按钮，则需要设定角度。
●如选中【扫描】单选按钮，可以选择坐标输出，并为参考向量指定坐标，这里用X、Y和Z方向矢量来指定扫描的方向。
3）【边线选择】选项组
这里选择用作直纹曲面基体的边线或分型线。
如果必要则单击【交替面】按钮。
4）【选项】选项组
取消启用【剪裁和缝合】复选框后，可以用手工剪裁和缝合曲面。
取消启用【连接曲面】复选框以移除任意连接曲面，连接曲面通常在尖角之间生成。
3．缝合曲面
使用【缝合曲面】工具可以把两个或多个面和曲面组合成一个曲面。
单击【模具工具】工具栏中的【缝合曲面】按钮
，打开如图2-7所示的【缝合曲面】属性管理器。
图2-7 【缝合曲面】属性管理器
在【要缝合的曲面和面】选择框
中选择面和曲面。如果想从闭合的曲面生成一个实体模型，则启用【尝试形成实体】复选框。
注意以下缝合曲面的有关事项。
（1）曲面的边线必须相邻并且不重叠。
（2）曲面不必位于同一个基准面上。
（3）选择整个曲面实体或选择一个或多个相邻曲面实体。
（4）缝合曲面并不会吸收用于生成它们的曲面而生成新的曲面-缝合实体。
（5）在缝合曲面形成一个闭合体积或保留为曲面实体时会生成一个实体。
2.2.2 放样曲面、延伸曲面、剪裁曲面
行业知识链接：塑料压塑模具包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们主要是用来成型热固性塑料的一类模具，其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方法根据塑料特性，将模具加热至成型温度（一般在103°～108°），然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室，闭合模具。塑料在高热、高压作用下呈软化粘流，经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。如图2-8所示是压塑模具的分型曲面部分。
图2-8 压塑模具
1．放样曲面
放样是通过在轮廓之间进行过渡而生成的特征。放样可以是基体、凸台、切除或曲面。可以使用两个或多个轮廓生成放样。
单击【曲面】工具栏中的【放样曲面】按钮
，打开如图2-9所示的【曲面-放样】属性管理器。
图2-9 【曲面-放样】属性管理器
1）【轮廓】选项组
【轮廓】
区域决定用来生成放样的轮廓。选择要连接的草图轮廓、面或者边线。放样是根据轮廓选择的顺序而生成的。对于每个轮廓，可以选择想要放样路径经过的点。
【上移】按钮
和【下移】按钮
调整轮廓的顺序，选择一个【轮廓】
并调整轮廓顺序。如果放样预览显示的是不理想的放样结果，则需要重新选择或将草图重新组序以在轮廓上连接不同的点。
2）【选项】选项组
●【合并切面】复选框：如果对应的线段相切，那么就在所生成的放样中的曲面保持相切。
●【闭合放样】复选框：沿着放样方向生成一闭合实体，启用此复选框会自动连接最后一个和第一个草图。
●【显示预览】复选框：显示放样的上色预览，取消启用此复选框则只观看路径和引导线。
2．延伸曲面
通过选择一条边线、多条边线或者一个面来延伸曲面。单击【曲面】工具栏中的【延伸曲面】按钮
，打开如图2-10所示的【延伸曲面】属性管理器。
图2-10 【延伸曲面】属性管理器
1）【延伸的边线/面】选项组
【延伸的边线/面】选择框：在图形区域中为所选面/边线选择一条或多条边线或面。对于边线，曲面沿边线的基准面延伸；对于面，曲面沿面的所有边线延伸，除那些连接到另一个面的边线外。
2）【终止条件】选项组
●【距离】单选按钮：按在【距离】
中所指定的数值延伸曲面。
●【成型到某一面】单选按钮：将曲面延伸到【曲面/面】在图形区域中所选择的曲面或面。
●【成型到某一点】单选按钮：将曲面延伸到【顶点】
在图形区域中所选择的点或顶点。
3）【延伸类型】选项组
●【同一曲面】单选按钮：沿曲面的几何体延伸曲面，如图2-11左图所示。
●【线性】单选按钮：沿边线相切于原有曲面来延伸曲面，如图2-11右图所示。
图2-11 延伸类型
3．剪裁曲面
剪裁曲面一般需要工具来剪裁曲面对象，可以使用曲面、基准面或草图作为剪裁工具来剪裁相交曲面，也可以将曲面和其他曲面联合使用作为相互的剪裁工具。欲要剪裁曲面，首先要生成在一个或多个点相交的两个或多个曲面，或生成一个与基准面相交或在其面有草图的曲面。
单击【曲面】工具栏中的【剪裁曲面】按钮
，打开【剪裁曲面】属性管理器。
1）【剪裁类型】选项组
●【标准】单选按钮：使用曲面、草图实体、曲线、基准面等来剪裁曲面，如图2-12所示。
图2-12 【标准】类型剪裁
●【相互】单选按钮：使用曲面本身来剪裁多个曲面。
2）【选择】选项组
●【剪裁工具】（选中【标准】单选按钮时可用）：在图形区域中选择曲面、草图实体、曲线或基准面作为剪裁其他曲面的工具。
●【曲面】（选中【相互】单选按钮时可用）：在图形区域中选择多个曲面以让剪裁曲面用来剪裁自身。
●【保留选择】单选按钮：保留在【要保留的部分】下所列举的曲面，没在要保留的部分下所列举的交叉曲面被丢弃。
●【移除选择】单选按钮：丢弃在【要移除的部分】下所列举的曲面，没在要移除的部分下所列举的交叉曲面被保留。
根据剪裁操作，在【要保留的部分】或在【要移除的部分】中选择曲面。
3）【曲面分割选项】选项组
●【自然】单选按钮：强迫边界边线随着曲面的形状而变化。
●【线性】单选按钮：强迫边界边线随着剪裁点的线性方向而变化。
●【分割所有】复选框：显示曲面中所有的分割。
课后练习——插座外壳
案例文件：ywj\02\01.SLDPRT
视频文件：光盘\视频课堂\第2教学日\2.2
练习案例分析及步骤如下。
本课后练习是插座外壳的分型面设计。插座属于电气元件，使用塑料材料制成，具有绝缘性，外壳的分型面属于延展曲面的一种。如图2-13所示是插座外壳的分型面。
图2-13 插座外壳零件的分型面
本案例主要练习SolidWorks中的分型面知识。首先创建插座外壳基体和凸台特征，然后创建分型线，接着创建延展曲面形成分型面。如图2-14所示是创建插座外壳分型面的思路和步骤。
图2-14 插座外壳分型面创建步骤
练习案例操作步骤如下。
step 01 首先创建插座外壳基体。选择【前视基准面】作为草图绘制平面，单击【草图】工具栏中的【多边形】按钮
，绘制边长为100的正方形，如图2-15所示。
图2-15 绘制边长为100的正方形
step 02 单击【特征】工具栏中的【拉伸凸台/基体】按钮
，弹出【凸台-拉伸】属性管理器，设置拉伸深度为10，拉伸正方形为实体，如图2-16所示。
图2-16 拉伸正方形为实体
step 03 单击【特征】工具栏中的【圆角】按钮
，弹出【圆角】属性管理器，设置半径值为2，选择边线，对实体边缘进行倒圆角，如图2-17所示。
图2-17 对实体边缘进行倒圆角
step 04 单击【特征】工具栏中的【圆角】按钮，弹出【圆角】属性管理器，设置半径值为8，对正方体四角进行倒圆角，如图2-18所示。
图2-18 对正方体四角进行倒圆角
step 05 单击【特征】工具栏中的【抽壳】按钮
，弹出【抽壳1】属性管理器，设置厚度为2，选择要移除的面，完成抽壳，如图2-19所示。
图2-19 对正方体抽壳
step 06 选择如图2-20所示选中的平面作为草图绘制平面。
图2-20 选择草图绘制平面
step 07 单击【草图】工具栏中的【多边形】按钮
，绘制边长为70的正方形，如图2-21所示。
图2-21 绘制边长为70的正方形
step 08 单击【草图】工具栏中的【绘制圆角】按钮
，弹出【绘制圆角】属性管理器，设置圆角半径为10，选择要绘制圆角的顶点，完成圆角绘制，如图2-22所示。
图2-22 绘制圆角
step 09 单击【特征】工具栏中的【拉伸凸台/基体】按钮，弹出【凸台-拉伸】属性管理器，设置拉伸深度为4，拉伸草图成实体，如图2-23所示。
图2-23 拉伸草图成实体
step 10 选择如图2-24所示选中的平面作为草图绘制平面。
图2-24 选择草图绘制平面
step 11 单击【草图】工具栏中的【多边形】按钮
，绘制边长为66的正方形，如图2-25所示。
图2-25 绘制边长为66的正方形
step 12 单击【草图】工具栏中的【绘制圆角】按钮，设置圆角半径为8，选择要绘制圆角的顶点，完成圆角绘制，如图2-26所示。
图2-26 绘制圆角
step 13 单击【特征】工具栏中的【拉伸切除】按钮
，弹出【切除-拉伸】属性管理器，设置拉伸深度为4，拉伸草图切除实体，如图2-27所示。
图2-27 拉伸草图切除实体
step 14 单击【特征】工具栏中的【圆角】按钮，弹出【圆角】属性管理器，设置半径值为1.5，对实体边缘进行倒圆角，完成创建插座外壳基体的操作，如图2-28所示。
图2-28 对实体边缘进行倒圆角
step 15 接着创建凸台特征。选择【上视基准面】作为草图绘制平面，单击【草图】工具栏中的【直线】按钮
，绘制长度分别为32.5、21.5、14、21.78、10的5条直线，如图2-29所示。
图2-29 绘制5条直线
step 16 单击【特征】工具栏中的【旋转凸台/基体】按钮
，弹出【旋转】属性管理器，选择旋转轴，设置【方向1】选项组中的角度为360度，旋转草图成实体，如图2-30所示。
图2-30 旋转草图成实体
step 17 选择【上视基准面】作为草图绘制平面，单击【草图】工具栏中的【边角矩形】按钮
，绘制长为30.5、宽为21.5的矩形，如图2-31所示。
图2-31 绘制30.5×21.5的矩形
step 18 单击【草图】工具栏中的【等距实体】按钮
，弹出【等距实体】属性管理器，设置等距距离为2，启用【反向】复选框，选择要等距的实体，完成等距实体绘制，如图2-32所示。
图2-32 等距实体
step 19 单击【草图】工具栏中的【剪裁实体】按钮
，对草图进行剪裁，如图2-33所示。
图2-33 剪裁草图
step 20 单击【特征】工具栏中的【旋转切除】按钮
，弹出【切除-旋转】属性管理器，选择旋转轴，设置【方向1】选项组中的角度为360度，旋转草图切除实体，如图2-34所示。
图2-34 旋转草图切除实体
step 21 选择如图2-35所示选中的平面作为草图绘制平面。
图2-35 选择草图绘制平面
step 22 单击【草图】工具栏中的【圆】按钮
，绘制一个直径为16的同心圆，如图2-36所示。
图2-36 绘制直径为16的同心圆
step 23 单击【草图】工具栏中的【圆】按钮，绘制一个直径为2.4的圆，如图2-37所示。
图2-37 绘制直径为2.4的圆
step 24 单击【特征】工具栏中的【拉伸切除】按钮，弹出【切除-拉伸】属性管理器，设置拉伸深度为2，拉伸草图切除实体，如图2-38所示。
图2-38 拉伸草图切除实体
step 25 单击【特征】工具栏中的【圆周阵列】按钮
，弹出【圆周阵列】属性管理器，选择阵列轴和要阵列的圆孔特征，设置角度为120度、实例数为3，完成阵列，如图2-39所示。
图2-39 圆周阵列
step 26 单击【特征】工具栏中的【圆角】按钮，弹出【圆角】属性管理器，设置半径值为2，对实体边缘进行倒圆角，完成创建凸台特征的操作，如图2-40所示。
图2-40 对实体边缘进行倒圆角
step 27 完成插座外壳零件的创建，如图2-41所示。
图2-41 插座外壳零件
step 28 继续创建分型线。单击【模具工具】工具栏中的【分型线】按钮
，弹出【分型线】属性管理器，选择拔模方向边线，单击【拔模分析】按钮，选择边线作为分型线，完成分型线的创建，如图2-42所示。
图2-42 创建分型线
step 29 最后创建分型面。单击【模具工具】工具栏中的【关闭曲面】按钮
，弹出【关闭曲面】属性管理器，选择需要修补为曲面的边界线，启用【缝合】、【过滤环】和【显示标注】复选框，设置修补类型为【接触】，完成关闭曲面的创建，如图2-43所示。
图2-43 创建关闭曲面
step 30 单击【模具工具】工具栏中的【延展曲面】按钮，弹出【延展曲面】属性管理器，选择延展方向参考面和要延展的边线，启用【沿切面延伸】复选框，将延展距离设置为40，完成分型曲面的创建，如图2-44所示。
图2-44 延展曲面
step 31 完成插座外壳零件的分型面创建，如图2-45所示。
图2-45 完成插座外壳零件的分型面
机械设计实践：模具的精度要求主要包括避卡、精定位、导柱、定位销等折线部分。定位系统关系到制品外观质量、模具质量与寿命，根据模具结构的不同，选择不同的定位方式。定位精度控制主要是靠加工，内模定位需要设计者充分去考虑，设计出更加合理易调整的定位方式。如图2-46所示是分型模具的定位销，要求具有较高的精度。
图2-46 分型模具