文、逢甲分校  許育睿老師

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      一般來說,我們對於螺絲的3D模型需求並不大,大多數的情況下,我們使用螺絲的簡易繪製方來完成工程圖中所須的螺絲零件,然而,如果要在工程圖的組合件或爆炸圖中表示,就沒辦法了。繪製3D螺絲模型的方法很多,也包括透過LISP來繪製,在本次的技術文章中,我們所要探討的是,如何透過AutoCAD的3D實體建模工具,來完成3D螺絲模型。
      在建立3D螺絲的模型前,我們必須先掌握3D螺旋曲線的特性,特別是螺旋曲線的起始與終止角度的掌握,這會影響到在螺絲最後的sweep cut是否能與真實螺絲的退刀狀況是一致的。下圖所示是一個常見的錯誤,其問題在於,螺旋掃出後的除料,在圖中是掃出到軌跡的末端就停止了,因而造成了末端處理無法與現實狀況相符,改善的方式則是,在末端掃出軌跡上再加上一段退刀的軌跡,此退刀軌跡是為了要模仿真實加工中退刀的情況,我們同樣是使用螺旋曲線來建立,建立時,內圈直徑與原螺旋曲線相同,外圈直徑則是稍大的直徑尺寸,如此一來,末端停頓的問題就可以解決了。

 

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      下圖中所示的螺旋曲線,左右側螺旋的H值同為3,左側的高度是3,因此螺旋圈數恰好為一圈,其螺旋的起點為0度,終點也為0度,右側的螺旋高度是6,圈數則為二圈,起點與終點也同是0度。中間的螺旋高度為1.5,因此螺旋的角度是0度到180度之間。

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      我們使用擠出的方式繪製螺絲前段未車牙的本體,直徑設定為20mm,總長為60mm,並且在其中間繪製定位線,此定位線取3的倍數,以方便後續螺旋曲線繪製時使用。
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      為了使螺旋後方退刀出的外觀與實際螺絲近似,我們把螺旋曲線分兩段來進行,第一段為功能性的螺旋曲線,螺旋的直徑大小我們假設為直徑18,其螺旋的ph值設定為3mm,因此,螺旋高度必須定義為3的倍數,會較好繪製,而後端的曲線為退刀曲線,此部份曲線同樣是取3的倍數,但螺旋的大小,須由小而大變化。
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     我們使用MOVE指令將兩段螺旋曲線定位在相對應的本體上,前端曲線須於本體外3mm處開始定位,這樣才能確保前端切削成功。

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      螺旋本體的頭端我們使用CHAMFER的指令對其進行倒角C1的繪製,這個倒角是必要的,它會使得我們的螺絲能夠較為順利的鎖進孔中。
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     接著我們要繪製切削的截面,繪製完成後,將截面MOVE到螺旋曲線的起始端點位置,並修改DELOBJ的參數為0,即不自動刪除,這樣才能確保截面可以多次使用。將繪製完成的截面,使用SWEEP指令,對兩段螺旋曲線進行掃出建模,最後再透過SUBTRACT的方式,使本體差集掉兩段螺旋掃出的區域。
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      完成了螺絲本體的繪製後,接著我們要進行螺絲頭端的繪製,我們會使用到交集的方式來建立模型。將六邊形的截面進行擠出,而右側截面則是使用旋轉的方式建立。

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最後,我們將兩本體進行聯集,並進行加工圓角的修飾,即可完成螺絲的3D實體外觀。
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