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第四章 草图（SKETCH）
草图是可以进行参数化控制的平面特征曲线，用于定义特征的截面形状和位置。草图是
进行参数化设计的重要工具，可以完整地
表
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达设计意图。NX 为草图提供了一个专门的环境
草图生成器（Sketcher）用于草图的绘制和编辑。通过本章的学习，读者可以掌握草图的以
下功能：
l 理解在什么时候和为什么使用草图
l 创建草图曲线的一般工具
l 使用草图的约束工具进行草图约束和管理
l 使用草图进行工作
l 编辑草图
4.1 草图概述
NX 草图是位于一个指定平面上被命名的 2D 曲线和点的集合。 可以对草图曲线施加草图
约束，这些约束包括几何约束、尺寸约束和定位尺寸，草图约束用于建立设计意图及提供参
数驱动改变模型的能力。基于草图生成的特征与草图是关联的，如果更改了草图，那么基于
此草图生成的特征也会相应改变。
1. 使用草图的目的
(1) 当明确知道一个设计意图时，可以快速地应用草图约束，以满足该意图。
(2) 当需要迭代多种解决方案去验证某一设计意图时，草图能够被快速和容易地编辑。
2. 使用草图的时机
在以下列出的情况中，需要使用草图功能：
(1) 当需要参数化控制平面曲线时。
(2) 当无法利用
标准
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成型特来构造所需的形状时。
(3) 如果使用一组标准成型特征去建立模型会使其编辑困难时，例如轴的建模。
(4) 草图用于拉伸和旋转等特征的基础几何特征。
(5) 使用草图作为扫描特征的引导路径或用作自由曲面特征的剖面定义。
图 4.1 列出了草图的一些应用场合示例。
3. 启动草图环境的
方法
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(1) 在建模应用环境，选择【成型特征】中的草图图标 或选择菜单“ 【插入】/【草图】 ” 。
(2) 选择一个实体平面或基准平面，在 MB3 弹出菜单中选择“草图”命令。
(3) 在某些特征建模命令中启动草图命令：如拉伸（Extrude）、旋转（Revolve）等，此
60
时草图自动成为该特征的内部特征。
(a) 作为旋转剖面 (b) 作为拉伸剖面 (c) 作为剖面和引导线 (d) 作为自由曲面的剖面
图 4.1 草图的应用举例
4. 草图类型
草图的类型主要包括以下两种：
(1) 平面上的草图：在指定的平面、基准平面上创建草图，这是草图最常用的情况。
(2) 路径上的草图：在路径上通过指定点的与路径正交的平面上创建草图，常用于一般
扫掠和变化扫掠特征。
5. 应用 NX 草图的一般步骤
(1) 规划模型中某些特征的设计意图。
(2) 设定草图所在的图层。
(3) 创建草图并绘制草图曲线。
(4) 约束草图满足设计意图。
(5) 使用草图创建模型中的特征。
4.1.1 草图平面和参考方向
当创建一个新草图时，系统会打开如图 4.2 所示的对话条。必须确定草图的以下两个条
件：草图平面和参考方向。
1. 草图平面
(1) 草图平面（Sketch Plane）：选择平面或基准平面作为草图平面。
(2) WCS 平面：可以定义 XCYC、YCZC 或 XCZC 平面作为草图平面，其
中 XCYC 平面是默认的草图平面。如果指定 WCS 平面，草图生成器会在指定平
面内自动创建一个固定的基准平面和两个固定的基准轴（注：当它们不存在或不可
选择时） 。
(3) 基准平面（Datum Plane）：创建一个新的基准平面作为草图平面。
(4) 基准坐标系（Datum CSYS）：创建一个基准坐标系并以其 XY 平面来确定草图平面。
2. 参考方向
NX 规定：X 轴定义为水平参考方向，Y 轴定义为竖直参考方向。参考方向的设置方法
有以下两种：
(1) 选择草图参考坐标系的“箭头”控制手柄，然后选择其需要对齐的面、边、基准轴
图 4.2 草图创建对话框
61
或基准平面。当拾取直线或边缘时，NX 会使参考轴指向最近端点的方向。
(2) 双击草图参考坐标系的控制手柄，可以反转参考方向。
草图参考坐标系的 Z 轴垂直于草图平面，称为草图的法向参考，当草图平面为基准平面类型时，双
击 Z 轴控制手柄可使其反向。
【例 4.1】在本例中，将练习各种创建草图的方法以及编辑已经存在草图的方法。
F 操作步骤提示：创建一个新部件文件 Skt_creat,并进入建模环境。
① 创建一个基础特征的草图： 工作层=21→选择草图图标 →在草图创建工具条中选择YCZC平面
→在草图名称输入栏内输入名称“Base”并按回车键（ 如果不对草图进行命名，系统会自动为草图命名
为 Sketch_xxx，其中 xxx 表示草图编号，从 000 开始，依此类推）→选择确定 进入草图环境。
② 绘制草图曲线：进入草图编辑器后，系统自动激活“轮廓”功能，绘制如图 4.3 所示的草图，控制
草图的尺寸大约为 50×50→选择完成草图 ，退出草图编辑器→打开部件导航器，观察创建了哪些特征。
③ 使用草图作为剖面创建拉伸实体： 工作层=1→在草图上单击MB3→在弹出菜单中选择 →
在图形窗口的预览模型中输入 并按回车键→单击 OK，完成拉伸体，如图 4.4 所示。
图 4.3 创建基础草图 图 4.4 创建拉伸特征 图 4.5 创建平面上的草图
④ 在一个已经存在的平表面上创建草图：工作层=22 并设置 21 层不可见→选择草图图标 →确保草
图平面图标 已经激活，选择如图 4.5 所示的平面。 （ 选择平面后，草图的水平轴 X 轴被激活而高亮
显示）→选择如图 4.5 所示的直边作为水平参考→输入草图名称为 Skt1→选择确定 进入草图环境。在
草图中随意创建一些曲线→单击 ，退出草图编辑器。
图 4.6 创建基准平面 图 4.7 基准平面上的草图 图 4.8 草图方位 图 4.9 编辑草图“Base”
⑤ 在一个新建的基准平面上创建草图：工作层=23 并设置 22 层不可见→选择草图图标 →在草图创
建对话条中选择基准平面图标 ，系统打开创建基准平面工具→选择如图 4.6 所示的两个平面，创建中心
基准平面， 系统指示草图平面和参考→选择如图 4.7 所示的斜边作为水平参考→输入草图名称为 Skt2→单
击 ，进入草图环境，草图方位如图 4.8 所示→单击 ，退出草图编辑器。
⑥ 激活已经存在草图进行编辑的几种方法：使 22 层为可选择状态→双击草图的一条曲线，系统进入
草图编辑环境→不做任何修改，单击 退出草图环境；打开部件导航器，确保在“按时间标记戳记”视图
u
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显示→在草图节点 上单击 MB3→选择
→在顶部直线的右侧端点上按住并移动 MB1，拖动草图到图 4.9 所示
的位置→在【草图生成器】工具条中单击“定向视图到模型”图标
→选择更新草图图标 ，观察模型和斜面上草图的变化→选择定向视
图到草图图标 →从草图名称选项下面选择 Skt2，如图 4.10 所示→完成草图，关闭所有部件。
4.1.2 创建和编辑草图曲线
【草图曲线】工具条如图 4.11 所示。下面将介绍几种常用的草图绘制和编辑工具。
图 4.11 草图曲线工具条
1. 轮廓（Profile）
轮廓用来创建由直线和圆弧组成的连续曲线，其对话框和动态输入栏如图 4.12 所示。轮
廓的缺省绘制方式为直线。可以从轮廓选项中，直接选择图标来切换作图方式，也可以通过
“按住拖动释放”MB1 的操作方式来执行。当在连续绘制模式下，从直线切换到圆弧或从
圆弧切换为圆弧方式时，可以通过象限符号 确定圆弧的产生方向。
图 4.12 轮廓工具选项
如图 4.13 所示，在曲线产生方向上的两个象限表示相切区域，象限表示垂直区
域。将光标放在某一个象限内，然后按顺时针或逆时针方向将光标移出象限，则可以控制圆
弧的方向。如果将光标从一个相切象限中移出，圆弧将以在端点处与直线或圆弧相切的方向
延伸；如果将光标从一个垂直象限中移出，圆弧将以在端点处与直线或圆弧垂直的方向延伸。
操作技巧：如果圆弧的方向错误，需要预选直线或圆弧的端点，然后从正确的象限移出光标。绘制
圆弧之后系统自动切换为直线模式，如果需要连续绘制圆弧，可以使用 MB1 双击轮廓选项中的圆弧图标。
利用象限符号控制圆弧的方向仅适用于连续绘图模式。
图 4.13 轮廓命令的象限符号
坐标
直线参数 圆弧参数
图 4.10 选择草图
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【课堂练习】使用轮廓命令徒手绘制如图 4.14 所示的草图。
图 4.14 草图轮廓练习
2. 直线（Line）
单一方式绘制直线，与轮廓中的直线功能相同。
3. 圆弧（Arc）
单一方式绘制圆弧。有两种绘制方法： “三点”圆弧 和“圆心、端点”圆弧 ，各自
的示例如图 4.15 所示。
当使用“三点”方式绘制圆弧，在指定第三个点时，如果移动光标通过起点或终点的圆形标记，则
可以改变第三个点为终点，反之亦然，如图 4.16 所示。
图 4.15 圆弧绘制方式 图 4.16 改变圆弧的终点
4. 圆（Circle）
圆的绘制包括两种方式： “圆心和半径或圆上点” 和“三点圆” 。
5. 派生直线（Derived Lines）
派生直线是由已存在直线派生新直线的方法：
(1) 偏置直线：选择一条基线，移动光标至需要的位置，再次单击 MB1 放置直线，也可
以输入偏置值。如果要从同一根基线偏置多条直线，需要按住 Ctrl 键来选择基线。
(2) 平行中线：选择两条平行直线。
(3) 角平分线：选择两条非平行直线。
6. 快速修剪（Quick Trim）
此命令可以修剪曲线至最近的交点，当将光标置于曲线上时，系统会预览修剪结果。对
于修剪操作做以下几点说明：
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(1) 可以直接删除没有与其它曲线形成交叉的曲线。
(2) 按住并拖动 MB1 可以打开“蜡笔”工具快速修剪多条曲线，与“蜡笔”轨迹相交的
部分被修剪，如图 4.17 所示。
(3) 快速修剪自动寻找相交边界，但可以使用 Ctrl+MB1 选择新的曲线作为边界，此时
自动边界功能失效。
(4) 快速修剪之后， 系统自动创建几何约束， 不同的修剪操作所判断的约束类型见表 2.1。
图 4.17 快速修剪多条曲线
表 2.1 修剪曲线时的自动约束
约束 修剪操作
同心 当在中部修剪一条圆弧时。
重合 当将相交的两条曲线修剪至交点时。
曲线上的点 当将一条曲线修剪至边界曲线时。
共线 当在中部修剪一条直线时。
等半径 当在中部修剪一条圆弧时。
相切 当在边界曲线的切点处修剪一条曲线时。
7. 快速延伸（Quick Extend）
此功能用于延伸曲线至邻近的另一条曲线。其用法与快速修剪命令类似。但应注意，快
速延伸曲线必须得到实际的交点，否则无效。曲线延伸一般自动创建“点在曲线上”约束。
8. 圆角（Fillet）
圆角命令是在两条或三条曲线之间创建一个圆角，最常用的是两曲线倒圆角。曲线倒圆
角后自动创建相切和重合约束。此命令提供如下选项：
l ：是否修剪输入的曲线；是否删除三曲线圆角的第三条曲线；切换互补圆弧。
l 移动光标可以预览圆角并决定其尺寸和位置，并可以指定圆角半径值。
可以使用多种方式产生两曲线圆角，如下所述：
(1) 选择交点，然后移动光标改变圆角的尺寸或者圆角所在的象限，如图 4.18 所示。
(2) 分别选择两曲线，移动光标改变圆角的尺寸或者圆角所在的象限，如图 4.19 所示。
(3) 按住并拖动 MB1，使用“蜡笔”工具跨过两条曲线，圆角在释放 MB1 后产生，与
第一条曲线的交点决定圆角的尺寸，如图 4.20 所示。
(4) 创建互补圆角：在预览圆角时，按下键盘的 Page Up/Page Down 键切换互补圆角，
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也可以单击 MB1 选择圆角选项中的“备选解”图标来实现。如图 4.21 所示。
图 4.18 选择“交点”方式 图 4.19 选择两曲线方式
图 4.20 使用“蜡笔”方式 图 4.21 互补圆角
9. 椭圆（Ellipse）
椭圆的创建步骤为：指定椭圆的中心，然后在对话框中指定椭圆的参数，椭圆参数如图
4.22 所示。
椭圆属于标准的曲线，一般仅需要约束其中心。如果需要改变椭圆的参数，可以通过菜
单“ 【编辑】/【编辑曲线】 ”功能来对选中的椭圆进行编辑。
长半轴
起始角度
终止角度
短
半
轴
旋转角度
图 4.22 椭圆参数
4.1.3 草图约束基础
草图在绘制过程中会自动创建某些约束，这是“通过自动判断约束设置”和是否“创建
自动判断的约束”两个命令来决定的，【草图约束】工具如图 4.23 所示。当草图曲线建立之
后，也可以利用草图约束工具管理草图约束和添加缺少的约束。
图 4.23 草图约束工具条
1. 草图点（Sketch Point）
草图求解器
分析
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点称为草图点，通过控制这些点的位置可以控制草图曲线。不同类型的
66
草图曲线具有不同的草图点，图 4.24 列出了一些自由曲线的草图点。草图约束的过程实际上
是将草图点完全定位的过程。
图 4.24 草图曲线的草图点
2. 自由度（DOF）箭头与约束
当激活草图约束命令之后（几何约束或尺寸约束），未约束或未完全约束的草图曲线会
在它们的草图点上显示黄色自由度箭头，此自由度意味着该点可以沿该箭头方向移动，如图
4.25 所示。添加约束将消除自由度。
图 4.25 自由度与约束
3. 草图的颜色与约束状态
(1) 草图颜色
NX4 为了用户能够更好地检查和管理草图的约束状态，特别为不同类型的草图对象以及
在不同的约束状态时的显示设置了不同的颜色。选择菜单“ 【首选项】/【草图】 ” ，系统打开
草图首选项对话框，打开“颜色”选项卡，查看草图颜色的设置，如图 4.26 所示。
图 4.26 草图首选项对话框
直线 圆弧 圆
样条 点 椭圆
（不显示）
在 X 和 Y 方向未定义 在 Y 方向未定义 在 X 方向未定义 在 X 和 Y 方向已定义
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(2) 草图的约束状态
当选择尺寸或几何约束命令时，NX 的状态栏列出激活草图的约束状态。草图可能完全
约束、欠约束、过约束或冲突约束。
l 完全约束草图：草图点上无自由度箭头，草图曲线颜色全部变为暗红色（ “完全约束
曲线”的颜色） 。
l 欠约束草图：草图中尚有自由度箭头存在，状态栏提示：草图需要 N 个约束。
l 过约束草图：在草图中添加了多余的约束，过约束的草图曲线和约束变为橙黄色。
l 冲突约束草图：尺寸约束和几何体发生冲突，冲突的草图曲线和尺寸显示为粉红色
（ “冲突的曲线和尺寸”的颜色）。发生这种情况的原因可能是当前添加尺寸导致草
图无法更新或无解。
4. 草图的几何约束符号显示与删除
草图添加几何约束以后，会在图形窗口中显示几何约束符号。但在缺省状态下，草图只
显示几种常见的几何约束符号：如重合、点在曲线上、中点、相切和同心约束。可以通过以
下开关按钮来控制约束符号的显示（如图 4.29 所示） ：
(1) 显示所有约束 ：显示草图中所有的几何约束符号。
(2) 显示没有约束 ：隐藏草图中所有的几何约束符号。
(3) 显示/删除约束 ：显示选中的曲线的几何约束符号。
草图的几何约束类型和约束符号分别如图 4.27 和 3.28 所示。
图 4.27 几何约束类型图标 图 4.28 几何约束符号
(a)缺省显示 (b)显示所有约束 (c)显示无约束
图 4.29 控制几何约束的显示
固定
共线
水平
竖直
垂直
等长
平行
固定长度
曲线斜率
固定角度
同心
相切
等半径
重合
点在曲线上
中点
点在线串上
均匀比例
非均匀比例 镜像
固定
共线
水平
竖直
垂直
等长
平行
固定长度
曲线斜率
固定角度
同心
相切
等半径
重合
点在曲线上
中点
点在线串上
均匀比例
非均匀比例
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删除几何约束的方法主要有三种：
(1) 直接删除：选择删除命令，然后选择几何约束符号进行删除。
(2) 在选择工具条中选中“选择约束”图标 ，或者使用快捷键“C” （快捷键“G”为
选中“选择一般对象”图标，快捷键“S”为选中“选择草图对象”图标） ，然后在
选中的约束符号上单击 MB3，选择删除。
(3) 使用“显示/移除约束”命令，使用列表的方式显示/移除草图的几何约束。
显示/移除约束对话框如图 4.30 所示。在约束列表中选择希望的约束，然后选择“移除
高亮显示的” ，也可以选择“移除所列的”选项来删除所有列表显示的几何约束。可以使用约
束类型过滤功能简化列表的显示。
l 选定的一个对象：每次选择一个对象，选择新的对象之后，原始对象被替代。
l 选定的多个对象：每次可以单选或框选多个对象，选择新对象之后，原始对象保留。
l 活动草图中的所有对象：无需选择，系统已自动选择所有草图对象。
图 4.30 显示/移除约束
5. 拖动草图
拖动草图对象在草图绘制和约束过程中是一个非常重要的操作，它可以动态调整欠约束
草图对象的位置和尺寸，也可以检查草图的约束状态和未被约束的几何。拖动欠约束的草图
几何在它未被约束的方向上进行动态移动，与其相关联的曲线会作相应改变。
拖动操作对象可以是一条曲线、一个草图点和多条草图曲线以及参与尺寸约束，而基于
约束的不同，一般会有不同的操作结果。
【例 4.2】打开配套光盘上的文件 Drag_1，完成拖动草图对象的练习。
F 操作步骤提示：打开部件文件并启动建模环境。
(1) 拖动一条曲线：双击草图，激活草图进入草图编辑模式→激活“显示所有约束图标” →将光
标置于如图 4.31 所示曲线上 （位置）， 按住 MB1 并拖动曲线到位置→单击撤销 。 选择几何约束图标
→选择如图 4.32 所示的圆弧和圆→应用同心约束 →单击 MB2 关闭几何约束，重复图 4.31 的拖动操
作，结果如图 4.33 所示。
选定的一个对象
选定的多个对象
选定的约束在绘
图区高亮显示，
并高亮显示相关
曲线和名称
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图 4.31 拖动一条曲线 图 4.32 添加同心约束 图 4.33 拖动曲线
(2) 拖动曲线相对的端点：将光标置于如图 4.34 所示曲线上（位置），按住 MB1 并拖动曲线到位置
→选择撤销 →选择并拖动如图 4.35 所示圆弧的端点到位置→单击撤销 。
图 4.34 拖动一条曲线 图 4.35 拖动草图点
(3) 拖动一条直线到水平状态并自动添加水平约束：确认“创建自动判断的约束”图标 被激活→拖
动如图 4.36 所示的直线的端点到位置，当出现水平约束符号时释放鼠标→单击撤销 。
拖动草图可以象创建草图时一样的方式来创建自动判断的几何约束。
图 4.36 拖动直线到水平
(4) 同时拖动多条曲线：通过矩形框选如图 4.37 所示的曲线→拖动所有的曲线向左移动。
(5) 拖动整个草图到一个新的位置：框选草图中所有的曲线，拖动到如图 4.38 所示的位置。
图 4.37 同时拖动多条曲线 图 4.38 拖动草图的位置
(6) 定位草图： 选择几何约束图标 →选择如图 4.39 所示的圆弧的中心点和水平基准轴→应用点
70
在曲线上约束 →选择同一个圆弧中心和竖直基准轴，应用一个点在曲线上约束 ，草图会发生如图 4.40
所示的变化→单击 MB2 关闭几何约束。
(7) 利用拖动操作来修复几何：拖动竖直的直线到另外一侧，拖动过程中尽量保持其相连的圆弧尺寸
不变，结果如图 4.41 所示→单击 ，退出草图环境。
图 4.39 定位草图 图 4.40 草图定位结果 图 4.41 修复几何
4.1.4 创建草图约束
1. 创建自动判断的约束
当创建和编辑草图曲线时，使用此选项控制是否允许自动约束的创建。此选项默认是激
活的，且在默认布局中在草图工具条中被隐藏。在创建和编辑草图曲线（包括拖动）时，通
过控制光标或经过其它曲线来判断和预览可能的约束，当约束符号出现时单击 MB1 即可创
建这种约束。
使用“自动判断约束设置” 功能可以设置系统将自动判断那些约束，如图 4.42 所示。
创建自动判断“尺寸约束”的前提是在曲线创建的过程中必须输入了确切的数值。
图 4.42 自动推断约束设置对话框
2. 几何约束（Geometric Constraints）
几何约束用于指定草图对象必须遵守的条件或草图对象之间必须维持的几何关系。当需
要建立几何约束时，激活几何约束图标，选择需要施加约束的曲线，然后从图形窗口左上角
图标选项条中选择需要的几何约束图标，系统仅显示可能添加到当前选中曲线的约束，已经
存在的约束将会显示为灰色，如图 4.43 所示。也可以在选择的对象上单击 MB3，弹出如图
4.44 所示的菜单。
71
图 4.43 几何约束选项图标 图 4.44 绘图区的 MB3 菜单
如果需要为选中的曲线一次添加多个约束，在选择曲线时按住 Ctrl 键。
3. 尺寸约束（Dimensional Constraints）
(1) 创建尺寸约束
可以使用在草图约束工具条中的尺寸菜单来应用尺寸约束，如图 4.45 所示。创建一个尺
寸后，一个表达式会被同时创建，可以输入新的表达式名称和数值，如图 4.46 所示。
(2) 编辑尺寸：编辑草图尺寸可以实现以下操作：
l 编辑尺寸名称和数值：MB1 双击一个尺寸进行编辑。
l 编辑尺寸的位置：在尺寸是按住 MB1 并拖动尺寸到合适的位置。
l 使用尺寸对话框来编辑尺寸：使用尺寸对话框可以同时编辑所有尺寸和其它编辑操
作，如图 4.47 所示。
l MB3 弹出选项：如图 4.48 所示，可以打开更多的快速工具。
图 4.45 约束工具条中的尺寸选项
图 4.46 尺寸表达式 图 4.47 尺寸对话框图 图 4.48 MB3 弹出工具
——缺省的自动判断尺寸图标，尺寸的
类型基于选择的对象和光标的位置。
——其它尺寸约束方法：当自动尺寸约
束无法获得需要的尺寸类型时使用它们。
一般在施加尺寸约束时，尽可能采用自
动判断的方式，这样可以有效避免频繁切换命
令，提高效率。
此约束已经存在
72
4. 自动约束（Automatic Constraint Creation）
系统能够自动创建指定类型的约
束，当草图几何是从外部添加时，此功
能特别适用。自动创建约束的步骤为：
(1) 选择自动约束图标
(2) 打开需要的约束类型。
(3) 设置正确的距离和角度公差。
(4) 选择“应用”或者“确定” 。
5. 草图定位
草图定位功能允许草图与外部对象进行参照定位。从而建立草图与外部对象的关联。定
位方法的详细介绍见第三章。
(1) 创建定位尺寸：用于标注草图对象与草图外部对象之间的定位尺寸。
(2) 编辑定位尺寸使用“编辑表达式”对话框进行选择和编辑
(3) 删除定位尺寸使用“编辑定位”对话框删除定位尺寸
(4) 重新定义定位尺寸：基于定位的类型重新指定定位的目标参考和/或工具参考。
4.1.5 草图操作与管理
1. 镜像草图（Mirror）
NX 草图使用镜像功能来制作轴对称草图，镜像后的草图与原始草图具有相同的约束，
如图 4.50 所示。
镜像草图的一般操作步骤为:
(5) 在【草图操作】工具条中选择草
图镜像图标。
(6) 选择镜像中心线。如果选择直线
作为作为镜像中心线，则镜像完
成后自动转化为“参考”对象。
(7) 选择需要镜像的草图曲线。
(8) 选择“应用”或“确定”按钮。
2. 投影（Project）
投影用于将外部的对象沿草图平面的法向投影，在草图中创建抽取的曲线或曲线串。可
以控制投影曲线的关联性。可用于投影的对象包括：曲线、边缘、表面和点等。
草图投影的一般步骤为：
(1) 在【草图操作】工具条中选择草图投影图标。
(2) 利用选择意图选择需要投影的对象。
(3) 设置投影参数：关联性、输出的曲线类型等。
图 4.49 自动创建约束
图 4.50 镜像草图
73
(4) 单击确定完成投影，
图 4.51 为草图投影的一个示例。
图 4.51 草图投影
3. 相交（Intersect）
当外部曲线或边缘与草图平面相交时， 可以创建相交。 操作结果会得到一个关联交点 （当
选择表面边缘时还会得到基准轴：分别表示表面的切向和法向） ，如图 4.52 所示。
图 4.52 在草图中创建“相交”
4. 关联点（Associative Point）
关联点在基于草图外部的几何图形中创建智能点。关联点被链接到要创建它的几何图
形，并且如果父几何图形发生更改，它会自动更新。创建约束时，可以用草图中的关联点。
图 4.53 所示为关联点应用的一个例子，相关练习文件为 work_8.prt。
图 4.53 关联点实例
关联点可以将 SK_TOP 中的圆
弧中心约束 SK_BOTTOM 中的
参考曲线交点
如果修改关联点的父几何
体， 则关联点会保持 SK_TOP
正确对准参考曲线交点
外部对象
草图平面 完成的投影
表面切向
表面法向
草图平面
关联点
选中的表面边缘
1. 草图 SK_TOP 中的曲线
2. 草图 SK_BOTTOM 中的曲线
3. 草图 SK_TOP 中的关联点
74
5. 重附着（Reattach）
在使用草图进行设计的过程中，如果草图平面或方位发生错误，可以使用草图中的“重
附着”功能进行修正。重附着草图的一般步骤为：
(1) 在【草图生成器（Sketcher）】工具条中选择“重附着”图标 。
(2) 选择一个新的基准平面或平表面（可选项）。
(3) 选择一个水平参考或竖直参考（可选项）。
(4) 选择 OK。
注意：草图只能附着到在其之前创建的基准平面或表面，否则，需要使用特征重排序操作进行调整。
【例 4.3】 打开配套光盘文件 reattach， 将定义两个凸台的草图按照如图 4.54 所示重附着。
图 4.54 重附着草图
F 操作步骤提示：打开文件并启动建模环境。
(1) 检查当前草图的放置平面和水平参考：改变视图的着色方式为“带有变暗边的线框” →设置图
层 22 和 62 为“可选择的”→打开部件导航器→并设置其在“设计视图” （关闭按时间戳记）方
式工作→展开节点如图 4.55 所示→分别选择“Datum Plane(2)”和“面”节点，查看图形窗口。
(2) 重附着草图：双击 Sketch(9)“INSERT_RELIEF”激活草图→在【草图生成器】工具条中选择“定
向视图到模型” →在【草图生成器】工具条中选择选择“重附着”图标 →选择如图 4.56 所
示的表面作为新的草图平面→选择草图参考坐标系的 Y 轴， 选择基准平面来确定草图的竖直参考
→单击 完成重附着操作→单击 ，退出草图环境。
图 4.55 部件导航器的草图节点 图 4.56 选择新草图平面
新的草图平面
75
4.2 综合项目一：手柄连接件的建模
图 4.57 所示为一手柄连接件的工程图纸，完成该零件的三维建模。
4.2.1 项目分析
此零件为一简单拉伸特征，需要在建模的起
始创建草图。该草图为一简单草图，可以考虑使
用轮廓功能来绘制。另外草图为一轴对称图形，
故只需绘制一半的草图曲线，然后利用草图镜像
功能完成全部草图。过程如图 4.58 所示。
4.2.2 项目实施
本项目的实施过程如下：
(1) 徒手绘制草图轮廓。
(2) 添加草图几何约束。
(3) 添加草图尺寸约束。
(4) 创建拉伸特征及其它细节特征。
图 4.58 草图绘制过程
4.2.3 过程指导
1. 创建草图
(1) 创建一个公制（mm）的新零件 UGS_SKT_1，启动建模环境。
(2) 工作层=61。选择基准坐标系图标 ，在对话框中选择 ACS 图标 ，单击确定创建
绝对坐标系的基准坐标系，如图 4.59 所示。
图 4.59 创建基准坐标系
图 4.57 手柄连接件
76
基准坐标系由以下几个部分构成：CSYS、三个基准平面、三个基准轴和一个原点。这些基准对象有
助于模型的定位，一般建议用户在开始建模前创建一个绝对坐标系的基准坐标系。
(3) 工作层=21。选择草图图标 ，系统自动选择基准坐标系的 XY 平面作为草图平面，
X 轴为水平参考。
(4) 接受缺省的草图设置，单击 ，进入草图环境。
2. 绘制草图曲线
(1) 确保创建自动判断约束（Create Inferred Constraints）图标 为激活状态 。
轮廓命令处于激活状态，否则请选择轮廓图标。
(2) 选择直线起点：选择基准坐标系的原点作为直线的起点，如图 4.60 所示。
图 4.60 选择直线起点 图 4.61 绘制水平直线 图 4.62 绘制竖直直线
(3) 沿水平方向移动光标，确保水平对齐和水平约束符号显示，如图 4.61 所示，在恰当
的位置单击 MB1，完成第一条直线的绘制。
使用轮廓功能创建曲线时，可以在任何时候单击 MB2 终止线串模式。但是在本例中并不需要这样
做，我们将要连续绘制下一段直线。
(4) 继续沿竖直方向移动光标，确保竖直对齐和竖直约束符号显示，在恰当的位置单击
MB1，完成第二条直线的绘制，如图 4.62 所示。
(5) 在直线的终点上按下 MB1 并拖动一段很小的距离然后释放鼠标按键。 系统切换至圆
弧绘制模式，如图 4.63 所示，在合适的位置单击 MB1。
(6) 同步骤 6 的方法绘制如图 4.64~4.66 所示的其它三段相切圆弧，注意在绘制图 4.66
所示的圆弧时，使圆弧的终点对齐坐标原点。
(7) 绘制如图 4.67 所示的直线：捕捉坐标原点作为直线的终点。
(8) 单击 MB2，结束轮廓绘制，结果如图 4.68 所示。
图 4.63 绘制相切圆弧 1 图 4.64 绘制相切圆弧 2 图 4.65 绘制相切圆弧 3
77
图 4.66 绘制相切圆弧 4 图 4.67 绘制竖直直线 图 4.68 完成的草图轮廓
3. 检查和添加几何约束
(1) 检查已经自动添加的几何约束：单击【草图约束】工具条中的“显示所有约束”图
标 ，系统显示所有几何约束，如图 4.68 所示。
底部圆弧的圆心应该位于对称轴上，因此接下来添加这一约束。
(2) 单击【草图约束】工具条中的几何约束图标 ：选择圆弧的中心点和竖直直线，在
图形窗口的左上角推断图标区选择 ，如图 4.69 所示。
图 4.69 添加几何约束
4. 添加尺寸约束
(1) 标注圆心的定位尺寸，其步骤如下:
Ø 在【草图约束】工具条中选择图标 。
Ø 依次选择图 4.70(a)所示的水平直线和圆心， 移动光标到合适的位置， 单击 MB1。
Ø 输入新尺寸为 20，按回车键。
(a) (b) (c)
图 4.70 标注圆心的定位尺寸
对齐线
78
如果先选择圆心，然后再选择直线，根据光标位置的不同，系统会推断出三种不同的约束类型：水
平、竖直和平行，请自行尝试。
(2) 同样的方法，继续标注另外两个圆心的定位尺寸，如图 4.70(b)和(c)所示。
(3) 标注单一曲线的尺寸：利用自动判断的尺寸约束类型可以一次选择直线或圆弧，以
标注直线的长度或圆弧的半径或直径， 注意选择曲线时不能选择在曲线的草图点上。
完成如图 4.71 所示的其它尺寸约束，注意完全约束的草图曲线会以暗红色显示。
(4) 创建草图圆角：选择草图圆角图标 ，选择两条直线的交点，移动光标到大致的圆
心位置，单击 MB1 完成曲线圆角。
(5) 完成尺寸标注：利用自动判断的尺寸标注圆角半径为 2，如图 4.72 所示。
图 4.71 完成尺寸标注 图 4.72 创建曲线圆角
5. 镜像草图
在草图操作工具条中选择草图镜像图标 ， 选择竖直的直线作为对称中心线， 单击 MB2，
框选所有的曲线作为镜像曲线，单击 OK 完成草图的镜像，如图 4.73 所示。
图 4.73 镜像草图 图 4.74 创建其它曲线
6. 绘制其它曲线
(1) 选择圆命令图标，需要打开点捕捉工具条中的“点在曲线上”和“圆心”方式，分
别捕捉参考线上的两点和两个圆心点，绘制如图 4.74 所示的四个圆。
(2) 选择几何约束图标，选择四个圆，添加等半径约束。
79
(3) 使用自动判断尺寸方式标注中间两个圆的定位尺寸和其中一个圆的直径。
(4) 单击 ，完成草图。
7. 创建三维模型
(1) 工作层=1，设置 61 层到“不可见”状态。
(2) 创建拉伸特征：在草图曲线上按住 MB3，选择拉伸命令图标，如图 4.75 所示；拖动
草图“结束”手柄到“3” （或输入尺寸 3），如图 4.76 所示，单击 OK 完成拉伸特征。
图 4.75 选择拉伸命令 图 4.76 创建拉伸特征
(3) 创建倒斜角特征：在【特征操作】工具条中选择倒斜角命令图标，确保选择意图为
相切曲线， 选择零件的上下面边缘， 输入倒斜角偏置值为 0.5， 单击 OK 完成倒斜角，
如图 4.77 所示。
图 4.77 创建边倒斜角
4.2.4 小结
通过本例的实践，可获得以下草图操作技巧：
(1) 对于轴对称草图，优先采用草图镜像功能，可以使曲线数量简化。由于镜像之后的
草图部分与原始曲线具有相同的约束状态，因此建议先将原始草图完全约束，然后
再执行镜像操作。
(2) 在轮廓绘制过程中，只需确定草图大概的尺寸和位置，以提高绘图速度。轮廓完成
后，如果与实际草图形状相差过大，可以使用草图拖动功能进行调整。
(3) 在曲线绘制过程中如果捕捉了不需要的约束，应该先检查和删除多余的约束，然后
再添加其它约束。
(4) 在草图约束过程中，应该先完全约束草图的一个点，然后补全草图的几何约束和添
加必要的草图定位尺寸(如圆心的定位尺寸等)，最后添加表达曲线大小的尺寸。
80
4.3 项目二 复杂草图的绘制
完成如图 4.78 所示的草图的绘制。
图 4.78 草图图纸
4.3.1 项目分析
由于草图形状较为复杂，使用轮廓命令进行徒手绘制难度较大。但通过对图纸的分析，
我们会发现有 5 个圆弧的位置已经完全确定，如果首先绘制并定位这些圆弧，那么只需在这
些圆弧之间进行曲线连过渡，这样将大大简化草图绘制过程。图 4.80 显示了草图绘制过程。
图 4.79 草图绘制思路
4.3.2 过程指导
1. 绘制已定位的圆
绘制圆心已定位的 6 个圆：第一个圆捕捉基准坐标系的原点为圆心，圆直径大概为 40，
其它圆保持在各自大致的位置和直径尺寸，结果如图 4.80 所示。
81
图 4.80 创建圆曲线 图 4.81 完成草图约束
2. 对圆进行完全约束
(1) 添加定位尺寸： 使用自动判断尺寸命令对其它 5 个圆添加定位尺寸， 如图 4.81 所示。
(2) 标注最下面的圆直径为 40，最左边的圆直径为 25。
(3) 添加几何约束：在约束工具条中选择约束图标，选择圆①②③，添加等半径约束。
同理，为圆④⑤⑥添加等半径约束。
3. 自动判断约束设置
为了能够在曲线创建的同时自动标注尺寸约束，则需要打开
自动约束设置命令，勾选“尺寸约束” ，如图 4.82 所示。
4. 建立曲线圆角
选择圆角图标 ，分别选择圆①和圆④，拖动圆弧到合适的
位置，输入半径为 45，系统会自动标注半径尺寸约束结果，如图
4.83 所示。
5. 绘制顶部直线轮廓
选择轮廓命令 ，在点捕捉工具条中激活“象限点”图标 ，
选择如图 4.84 所示圆的象限点， 移动光标并保持水平约束符号显
示，在合适的位置单击 MB1，绘制第一条直线，如图 4.85 所示。
继续移动光标到最右侧的圆上，直到相切约束符号出现，捕捉圆
的“线上点” ，单击 MB1 绘制第二条直线，如图 4.865 所示。
图 4.84 捕捉起点为象限点 图 4.85 绘制水平切线 图 4.86 绘制第二条直线
①
② ③
④
⑥
⑤
图 4.82 自动判断约束设置
图 4.83 创建圆角
82
6. 标注直线的角度
选择自动判断尺寸约束图标，依次选择上一步绘制的两条直线，拖动光标到合适的位置，
输入角度为 45，如图 4.87 所示。
7. 创建两直线间的圆角
选择圆角命令 ，选择两条直线的交
点，移动光标到正确的圆心位置，输入半径
为 50，结果如图 4.88 所示。
8. 创建水平直线
选择直线命令图标，捕捉如图 4.89 所示圆的象限点，移动光标并保持水平约束，在合适
的位置单击 MB1，完成水平直线的绘制。
9. 创建直线和圆之间的圆角
同步骤 7，选择直线和圆的交点建立半径为 R10 的圆角，如图 4.90 所示。
图 4.89 绘制水平直线 图 4.90 创建曲线圆角 图 4.91 两个圆弧倒圆角 图 4.92 切换备选解
10. 创建两个圆之间的圆角
选择圆角命令图标 ，依次选择圆⑤和圆③，移动光标到正确的圆心方位，输入半径为
116，如图 4.91 所示。
11. 切换备选解
由于上一步创建的圆角与圆 5 的相切位置有误，选择【草图约束】工具条中的“备选解”
图标 ，分别选择如图 4.92 所示的圆⑤和圆角，切换到正确的解法。
12. 创建底部两圆的圆角
参考步骤 10 和 11，使用圆角命令和备选解命令完成圆 1 和 5 的倒圆角，两个命令的操
作过程分别如图 4.93 和图 4.94 所示。
13. 创建两个圆的公切线并删除多余约束
(1) 选择直线命令 ，依次选择圆①和圆②的切点，绘制如图 4.95 所示的直线。
⑤
③
⑤
③
图 4.87 标注角度 图 4.88 曲线圆角
83
由于两个圆的特殊位置关系，会同时创建竖直和两个相切约束，这与中心定位尺寸约束和等半径约束
形成“过约束” ，删除这些约束中的一个，即可解决此问题。
(2) 删除尺寸约束：在尺寸约束上按住 MB1，打开“推断图标” ，移动到删除图标上，
释放 MB1，如图 4.96 所示。
图 4.93 两个圆弧倒圆角 图 4.94 切换备选解 图 4.95 绘制公切线 图 4.96 删除多余约束
14. 快速修剪曲线
选择快速修剪命令， 依次选择草图中不需要的曲线部分进行修剪操作， 完成结果如图 4.97
所示（尺寸已经被隐藏）。
15. 绘制其它曲线
绘制两个半径为 20 和两个半径为 10 的圆，并完成它们的几何和尺寸。绘制完成的草图
如图 4.98 所示。
图 4.97 完成修剪的草图 图 4.98 绘制圆
4.3.3 小结
通过本项目的实践，我们可以学习草图绘制的以下技巧：
(1) 对于复杂的草图曲线，首先寻找是否有圆弧的圆心已经定位，在草图绘制过程中，
可以首先绘制这些圆并完全约束。
(2) 做两条曲线的公切圆弧时，优先采用曲线倒圆角的方法，可以提高绘图效率。因为
倒圆角会自动创建两个相切约束。
(3) 在草图绘制或约束过程中，如果得到了错误的解法，可以采用“备选解”功能尝试
切换到正确的解法。
(4) 在适当的时候，打开“自动尺寸约束”功能，同样可以提高绘图效率。
①
②
② ③
② ③
84
4.4 项目三：草图及基于草图的特征
在本项目中，首先完成图 4.99（a）所示的零件造型，然后利用草图编辑功能，替换特征
的定义线，编辑模型为图 4.99（b）所示的形状。
(a) 拉伸特征 (b) 替换特征定义线
图 4.99 零件图纸
4.4.1 项目分析
在本项目的草图创建过程中，需要标注一个角度尺寸，这需要做一条过两圆弧中心的参
考直线作为辅助对象。基于草图的特征生成之后，可以利用草图操作工具中的编辑特征定义
线功能可以添加和移除基于草图特征的定义线。
4.4.2 过程指导
1. 创建草图
(1) 创建一个新零件 UGS_SKT_1，启动建模环境。
(2) 工作层=21。选择草图图标 ，系统启动草图任务环境。
(3) 单击草图名称输入栏，键入 TOP_RIM，并按 Enter。
(4) 单击 ，进入草图环境，系统自动产生一个基准平面和两条基准轴。基准平面为
XCYC 平面，基准轴分别为 XC 和 YC 轴。XC 轴是默认的水平参考。
(5) 移动基准平面和基准轴到其它层：选择下拉菜单【编辑】→【对象显示】→选择所
有基准特征→单击 ，在编辑对象显示对话框中输入图层 61→单击 OK。
2. 创建草图曲线
(1) 确保“创建自动判断约束”图标 为激活状态 。
注意轮廓命令处于激活状态，否则请选择轮廓图标。
(2) 按照如图 4.100（a）~（d）所示的步骤创建草图轮廓，确保图中所示的一些约束符
号出现并创建它们。
(3) 绘制如图 4.100（f）所示的两个圆。
85
(4) 单击 ，退出草图环境。
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
图 4.100 绘制草图曲线
系统总共自动判断产生四个重合约束和三个相切约束。 剩余的约束可以在接下来的步骤中手工创建。
3. 由草图创建拉伸实体
(1) 工作层=10。在草图曲线上长按 MB3，直到显示快捷弹出图标，如图 4.101 所示。
图 4.101 选择拉伸命令 图 4.102 创建拉伸特征 图 4.103 部件导航器
(2) 选择拉伸命令 ，拖动“结束”手柄到 30， “起始”手柄到20，如图 4.102 所示。
(3) 单击 OK，完成拉伸实体的创建。
4. 将草图嵌入特征内部。
可以利用 NX4 的草图嵌入特征内部功能来代替图层管理草图的隐藏。 也可以将内嵌草图
转为外部特征。
内嵌草图功能仅在草图只使用一次时有效。如果草图被多个特征共享，则草图内嵌功能无效。
(1) 在部件导航器中查看拉伸特征节点，如图 4.103 所示。
(2) 在 “Extrude” 节点上激活 MB3 菜单， 选择 “使草图为内部的 （Make Sketch Internal） ” 。
草图内嵌时，如果选择下拉菜单编辑（Edit）→草图（Sketch）, 系统提示“没有可编辑的草图（there
are no sketches to edit） ” 。如果要编辑草图，必须编辑它的父特征。
86
5. 编辑草图。
(1) 双击拉伸特征进行编辑操作。
(2) 在拉伸对话框中选择草图剖面图标 ，系统进入草图环境。
(3) 在草图环境中，选择几何约束图标 。检查约束符号，是否缺少相切约束。
(4) 选择如图 4.104（a）所示的直线和圆弧，选择相切约束
(5) 选择如图 4.104（b）所示的圆弧和圆，选择同心约束 。
(a) 添加相切约束 (b) 添加同心约束 (c) 完成结果
图 4.104 添加几何约束
(6) 单击 ，退出草图编辑环境。
(7) 在拉伸编辑对话框中单击 OK，拉伸体被更新。
6. 替换草图几何体
(1) 编辑拉伸特征参数并选择编辑草图图标 ，进入草图环境。
(2) 选择圆弧图标 ，绘制三点圆弧 ，如图 4.105 所示。
图 4.105 绘制三点圆弧 图 4.106 移除特征定义线 图 4.107 添加特征定义线
(3) 在【草图操作】工具条中选择编辑定义线图标 。
在下面的操作中，等待并使用“快速拾取”功能来确保取消选中“Curve（曲线） ” ，而不是所有意图
(All of intent)。
(4) 在编辑定义线对话框中选中 Extrude(4)，在图形窗口中，按住 Shift 键将光标放置在
下面的直线上并等待使用快速拾取功能，取消选择直线，如图 4.106 所示。
(5) 单击 MB1 选择刚刚创建的圆弧，将其添加到拉伸的定义线串中，如图 4.107 所示。
(6) 确定编辑拉伸定义线串对话框。
(7) 如果出现映射剖面曲线提示，选择“否” 。
(8) 选择完成草图图标并确定拉伸编辑对话框。
①
② ③
87
7. 删除草图曲线
(1) 编辑拉伸特征并选择草图剖面。
(2) 在草图中，选择拉伸特征不再使用的直线。
(3) 按住 MB3 打开放射状弹出菜单，选择删除图标，如图 4.108 所示。
图 4.108 删除曲线 图 4.109 添加第一个相切约束 图 4.110 添加第二个相切约束
8. 创建其它的几何约束
(1) 设置 61 层为可选择层。选择几何约束图标 ：选
浙公网安备 33021202002483