第五节 草图约束
用户在创建草图之初不必考虑草图曲线的精确位置和尺寸，为了提高工作效率，先绘制草图几何对象的大致形状后，再通过草图约束来对几何进行精确约束，以达到设计要求。草图约束是限制草图的形状和大小，包括了几何约束（限制形状）和尺寸约束（限制大小）两种。
一、自由度箭头
几何约束就是控制物体在空间中的6个自由度。
在草图平面中的自由度只有两个，即YC轴正反向平移和XC轴正反向平移。用户在绘制草图曲线时，若没有给绘制的几何作约束，也就是没有控制几何的自由度，那么绘制的几何图形是不稳定的，随时会发生变化。
微博连载：自由度
一个自由的物体，它对3个相互垂直的坐标系来说，有6个活动的可能性，其中3种是移动，3种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有6个自由度，如图3-25所示。
图3-25 物体的自由度
自由度（DOF）箭头 
标记草图上可自由移动的点。
如图3-26所示，在图形区中绘制了图形后，单击【直接草图】工具条上的【约束】按钮
，图形中没有约束的位置将显示自由度箭头，同时在信息栏上也会显示要约束的数目。
图3-26 显示直线的自由度箭头
画重点
当将一个约束在给定方向上移动时，NX会移除DOF箭头。应用一个约束可以移除多个DOF箭头。当所有这些箭头都消失时，草图即已完全约束。
二、尺寸约束
尺寸约束是创建草图的尺寸标注，使草图满足设计者的要求并让草图固定。尺寸约束共有9种，在【直接草图】工具条上的【尺寸】下拉选项中包含了9种尺寸约束类型，如图3-27所示。
图3-27 9种尺寸约束类型
选择一种尺寸标注命令，将会弹出【尺寸】对话框，如图3-28所示。
图3-28 【尺寸】对话框
1.自动判断的尺寸
【自动判断的尺寸】是指程序自动判断选择对象，已进行尺寸标注。这种类型的好处是标注灵活，由一个对象可标注出多个尺寸约束。但由于此类型几乎包含了所有的尺寸标注类型，所以针对性不强，有时也会产生不便，如图3-29所示，以此类型来选择相同对象进行尺寸约束，可有3种标注结果。
图3-29 程序自动判断并标注的3种尺寸
2.水平
【水平】类型是标注的尺寸总是与工作坐标系的XC轴平行的。选择该类型时，程序对所选对象进行水平方向的尺寸约束。标注该类尺寸时，在图形区中选取同一对象或不同对象的两个控制点，程序会在两点之间生成水平尺寸。水平标注时尺寸约束限制的距离位于两端点之间。以【水平】类型来进行标注的尺寸如图3-30所示。
图3-30 标注的水平尺寸
3.竖直
【竖直】类型是标注的尺寸总是与工作坐标系的YC轴平行的。选择该类型时，程序对所选对象进行竖直方向的尺寸约束。以【竖直】类型来进行标注的尺寸如图3-31所示。
图3-31 标注的竖直尺寸
4.平行
【平行】类型是标注的尺寸总是与所选对象平行。选择该类型时，程序对所选对象进行竖直方向的尺寸约束。以【平行】类型来进行标注的尺寸如图3-32所示。
图3-32 标注的平行尺寸
5.垂直
【垂直】类型是用于标注两个对象间长度距离，且尺寸总是与第一个对象垂直。以【垂直】类型来进行标注的尺寸如图3-33所示。
图3-33 标注的垂直尺寸
6.角度
【角度】类型是用于两相交直线或直线延伸部分相交的夹角尺寸标注。以【成角度】类型来进行标注的尺寸如图3-34所示。
图3-34 标注的角度尺寸
7.直径
【直径】类型用以标注圆或圆弧的直径尺寸，以【直径】类型来进行圆/圆弧标注的尺寸如图3-35所示。
图3-35 标注的直径尺寸
8.半径
【半径】类型用以标注圆或圆弧的半径尺寸，以【半径】类型来进行圆/圆弧标注的尺寸如图3-36所示。
图3-36 标注的半径尺寸
9.周长
【周长】是用以标注圆、圆弧的弧长。选择此类型后，会弹出【周长尺寸】对话框，选择要标注的对象后，在该对话框的【表达式】文本框内会即刻显示对象的周长值，如图3-37所示。
图3-37 标注的周长
三、【尺寸】对话框
在【尺寸】选项中单击【草图尺寸对话框】按钮
，弹出【尺寸】对话框，如图3-38所示。对话框中各选项命令含义如下：
图3-38 【尺寸】对话框
◆ 尺寸命令：指用于创建自动判断或显式尺寸的命令。
◆ 表达式列表：列出当前草图中所有尺寸的名称和值。
◆ 当前表达式：用于编辑选定尺寸的名称和值。
◆ 移除
：在表达式列表中选择表达式进行移除。
◆ 值：通过拖动滑尺，更改选定尺寸约束的值。
◆ 尺寸放置：通过在下拉列表中选择尺寸放置方式。
◆ 固定文本高度：在缩放草图时使尺寸文本维持恒定大小。
◆ 创建参考尺寸：勾选这个选项，以创建参考尺寸。在当前会话中，NX会记住这个设置，并将它应用到以后创建的尺寸上。
◆ 创建内错角：如果想让NX计算草图曲线之间的最大尺寸时，激活此选项。图3-39所示中显示了同一个尺寸在该选项关闭（左图）和打开（右图）时的情况。
图3-39 互为内错角的尺寸
四、几何约束
几何约束条件一般用于定位草图对象和确定草图对象间的相互关系。在UG草图环境中，几何约束的类型多达20余种，如图3-40所示。
图3-40 草图对象的约束类型
草图对象的20余种约束类型含义如下：
◆ 固定：该约束是将草图对象固定在某个位置。不同几何对象有不同的固定方法，点一般固定其所在位置；线一般固定其角度或端点；圆和椭圆一般固定其圆心；圆弧一般固定其圆心或端点。
◆ 同心：该约束定义圆（圆弧）与圆（圆弧）之间具有相同的圆心。
◆ 重合：该约束定义点与点完全重合。
◆ 共线：该约束定义对象与对象共线。
◆ 点在曲线上：该约束定义点在选择的曲线上。
◆ 点在线串上：该约束定义点在抽取的线串上。
◆ 中点：该约束定义对象在直线的中心点上。
◆ 水平：该约束定义直线为水平直线（平行于工作坐标的XC轴）。
◆ 竖直：该约束定义直线始终呈竖直状态。
◆ 平行：该约束定义对象与对象之间平行。
◆ 垂直：该约束定义对象与对象之间垂直。
◆ 相切：该约束定义对象与对象之间相切。
◆ 等长：该约束定义对象与对象具有相等的长度。
◆ 等半径：该约束定义圆弧与圆弧间具有相同的半径。
◆ 恒定长度：该约束定义选择的曲线长度为固定的。
◆ 恒定角：该约束定义选择的曲线角度为固定的。
◆ 镜像：该约束定义选择的对象间为镜像关系。
◆ 曲线的斜率：该约束定义选择的对象间为斜率连接。
◆ 比例，均匀：该约束定义选择的对象呈均匀分布的。
◆ 比例，非均匀：该约束定义选择的对象呈非均匀分布的。
几何约束一般分为手动约束和自动约束。
1.手动约束
手动约束是指用户自行选择对象并加以约束。在【直接草图】工具条上单击【约束】按钮，然后在图形区中选择要约束的对象，弹出【约束】选项工具条，如图3-41所示。
图3-41 【约束】选项工具条
画重点
【约束】工具条中所包含的约束条件是由约束对象来决定的，根据所选对象不同，弹出的【约束】工具条中也会显示出不同的约束选项。
通过【约束】对话框，根据设计要求来选择相应的约束类型，对话框的各约束类型前面介绍过，这里不再重复叙述。采用手动约束的方法对草图曲线进行约束的过程如图3-42所示。
图3-42 手动约束草图曲线
2.自动约束
自动约束是将约束类型自动添加到草图对象中，或者在绘制草图过程中根据自动判断的约束进行画线。在【直接草图】工具条上单击【自动约束】按钮，弹出【自动约束】对话框，如图3-43所示。
图3-43 【自动约束】对话框
在【要应用的约束】选项区中包含11种几何约束类型，其含义已介绍过，不再赘述。当将几何体添加到活动的草图，在几何体由其他CAD系统导入的时候，最适合使用自动约束功能。如图3-44所示为矩形添加自动约束后的情况。
图3-44 矩形添加自动约束后的情况
当用户需要在画线时即时显示约束条件以便于快速创建出草图，在【直接草图】工具条上单击【创建自动判断约束】按钮
即可。但是，要显示出什么样的约束条件，则由单击【自动判断约束】按钮
后弹出的【自动判断约束】对话框来控制，如图3-45所示。
图3-45 即时显示自动判断约束