嵌合
Mates in Onshape are different than mates in old CAD systems. Many assemblies require only one Onshape Mate between any two instances, as the movement (degrees of freedom) between those two instances is embedded in the Mate. Mates contain their own coordinate systems, so you can use one Mate to define the degrees of freedom between two entities. At the time of placing a Mate between two entities, Onshape offers points on each entity to which to align with the Mate's coordinate system. The suggested locations are based on the underlying geometry of the part and changing the geometry will change the location of the Mate. This can be undesirable in certain situations, but you can also:
- Add an explicit Mate connector to an entity exactly where you want it if the geometry does not already allow an implicit Mate connector while creating a Mate. For more information, see Mate Connector.
- 在装配体中插入布局或参考草图以用于对齐嵌合连接器。
- Use more than one Mate if necessary.
快捷键:m
Use the shortcut key j to hide/show Mates in an assembly.
您可以将图元与装配体中的原点进行嵌合。您也可以使用环境菜单或通过拖动来固定图元,以便测试指定嵌合的移动。
图元包括: 零件、装配体、子装配体、草图和曲面。
在 Onshape 中,配合有两个方面:配合连接器和配合。Onshape 不是直接将实例几何图元配合在一起,而是使用配合连接器。配合连接器是位于实体上或实体之间的局部坐标系。它们在配合特征中用于相互定位和定向实例。它们既可在配合对话框外显式创建,也可在创建配合时隐式生成。
启动新的配合特征。可以在对话框中方便地编辑“配合类型”,允许快速更改配合。Onshape 根据实例的预期行为定义配合。每一个都限制一定的自由度,“紧固”限制所有六个自由度。
在激活配合特征时,将光标悬停在面或边上会显示隐式配合连接点,这些点代表可放置配合连接器的潜在位置。它们会出现在平面或草图轮廓的形心、中点、顶点、环形开口中心、切割负空间中心以及圆锥面的虚角处。
移动光标时,按住 Shift 键可使当前参考面或边保持锁定状态。当点位于狭窄区域或负空间时,这使得选择点变得更加容易。当光标在几何图元上方移动时,配合连接器会捕捉到最近的点。
在此示例中,第一个选择是位于孔中心的配合连接点。此面应该与另一个实例上的环形面接触并与之对齐。环形面和边是选择配合连接点的最快方法,因为它们没有中点或顶点;它们只有一个形心。该配合的第二个选择是第二个实例的环形边,它应该与第一个实例接触并对齐。这些实例一起移动,并与配合连接器的主 Z 轴对齐放置。
单击箭头图标可反转主轴的方向。单击“重新定向辅助轴”图标,将辅助轴以 90 度增量旋转。该输入框的顶部配合连接器表示反转的或旋转的内容。如果其运动受到限制,则输入框的底部配合连接器会反向或旋转。要重新定向另一个配合连接器,请单击“对项目重新排序”,然后使用右侧的手柄重新排列。单击“完成”以完成重新排序。现在,当重新定向辅助轴时,另一个配合连接器正在旋转。
每个配合特征都定义了配合连接器之间的自由度。使用“动画化配合自由度”图标可视化配合的动作。紧固配合的自由度为零,因此配合连接器之间不会移动。如果配合类型更改为“滑块”,则动画化将沿主 Z 轴移动实例。
配合特征支持偏移和应用限制。使用“偏移”沿具有设定值的轴移动或旋转实例。使用“限制”来限制配合的活动范围。可用限制取决于配合的自由度。
在定义配合特征时,Onshape 不会持续计算所有配合及其位置,直到配合特征被接受。使用“解出”计算所有配合特征并更新实例位置。
在配合特征下,定义的配合按时间顺序列出。有限制的配合会显示限制图标。将光标悬停在配合上方可查看配合的偏移和限制定义。右键单击配合查看其环境菜单。从环境菜单中编辑配合或双击配合进行编辑。应用限制位置,根据定义的限制查看全部动作。将配合重置回其原始位置。“删除”可将其从装配体中移除。
嵌合是通过嵌合对话框定义的:
You select the type of Mate to create, then select the Mate connectors (one for each part). You are also able to check the box to apply limits of movement. Other options/action include:
-
- 翻转实例的主轴 (Z) 方向。 -
- 重新定向副轴,单击一下可将实例的象限方向(在 XY 平面中)旋转 90 度。 -
- Preview the animation of unlimited movement of the Mate, ignoring all other Mates in the assembly. - Solve - Solve all assembly Mates including this one.
Many Mates offer the ability to set an Offset distance for defining a fixed space between the parts being mated, as well as distance Limits for movement.
限制在图形区域中显示为两端带有条形的虚线。虚线表示运动的方向和距离,实线表示限制。
如果某个嵌合已应用一个或多个限制,则“嵌合限制指示符”图标
会出现在“嵌合特征”列表中该嵌合的右侧。
偏移距离在图形区域中显示为嵌合之间的虚线,显示了值和轴。在对话框中输入距离。
当您单击“嵌合”时,将显示图形以指示由嵌合定义的 X、Y 和 Z 方向,以及界限尺寸的偏移和范围(如有)。
应用偏移应视为移动整个坐标系。偏移相对于先选择的嵌合连接器。
When the Offset box is checked, many Mates also offer an option to specify rotation about a specific axis: Slider, Revolute, Pin Slot, Planar, and Fastened Mates include the option, as see below:
在上方选择要绕其旋转的轴,然后输入旋转角度
当您打开“嵌合”对话框并选择两个嵌合连接器时,光标处会出现平视显示视图:
Click the checkmark in the head-up display to commit the current Mate and start a new Mate. The Mate dialog box stays open, and you are free to continue selecting Mates.
偏移距离在图形区域中显示为嵌合之间的虚线,带有可编辑的值。将零件拖动到所需的位置,双击距离值,然后输入一个新值。这些值将不会保留。您可以用其估计要在对话框的“偏移”输入框中输入的值,或者将零件放在精确的位置以便进行测量。例如:
轴和旋转运动的嵌合值(上方)。
编辑中的嵌合值(上方)。
使用嵌合环境菜单可访问以下命令:
- 重命名 - 为嵌合指定一个不同的名称
- 编辑... - 更改嵌合定义 (即使该嵌合已抑制)
- 应用限制位置 -为 Mate 创建限制时,自动将实例移动到最小或最大限制值。
- 重置 - 为了测试嵌合的运动而拖动某个装配体后,使用“重置”可使该装配体返回起始/初始位置(假设约束并未对此进行限制)
- Animate - Drive the assembly from a single Mate (or single DOF within a Mate)
- 隐藏 - 从视图中移除(“显示”可再次显示嵌合)
- 显示所有嵌合 - 显示所有嵌合连接器
- 隔离 -调暗并禁用除选定部件(或与选定嵌合关联的部件)以外的所有其他部件。在 “隔离” 模式下,“退出隔离” 显示在此菜单的顶部。有关更多信息,请参阅 管理装配体。
- Make transparent - Dim parts nearest to the Mate selected. Use the slider on the Make transparent dialog to extend the transparency out to other parts either by distance from, or by connectivity to, the selected Mate.
- 抑制 - 显示装配体但不显示嵌合(且不会删除嵌合);当所关联的零件或装配体受抑制时,嵌合与嵌合连接器会自动处于非活动状态。(抑制的嵌合仍然是可编辑的。)
- 清除选定内容 - 清除所有选择
- 删除 - 从装配体中移除嵌合
一旦在两个显式或隐式嵌合连接器之间创建了嵌合连接器,您可以编辑其中任一嵌合连接器:
-
打开“嵌合”对话框。在下面的示例中,使用“紧固嵌合”作为示例。除了“相切嵌合“不使用嵌合连接器之外,所有嵌合流程都相似。
-
单击“嵌合连接器”图标 (
)。“嵌合连接器”对话框打开,可以在其中编辑嵌合连接器的原点类型、原点图元、对齐方式、位置、主轴方向和副轴方向:
在“嵌合”对话框中编辑嵌合连接器仅限于位于当前装配体中的隐式或显式连接器。来自 Part Studio、子装配体或链接文档的配嵌合连接器必须在其原始位置进行编辑。
有关更多信息,请参阅嵌合连接器。
Once a Mate is created and listed in the Mate Features list, select a Mate (or Ctrl+click to select more than one) and drag/drop to reorder them in the list. This will help put the most important Mate features higher and more visible in the list. Onshape solves Mates simultaneously so order won't affect a Mate.
You can specify Mate values of all Mates except Ball, Fastened, Tangent, and Width. Onshape provides visual cues for distances, and provides distance values, in default units, from the second Mate connector selected to the first. Specify limits in positive and negative values.
在本例中,框上的嵌合连接器是在对话框中选择的第一个嵌合连接器,圆柱体上的嵌合连接器是选择的第二个嵌合连接器。请注意,Y 值是负数,X 值是正数。
现在,切换嵌合连接器选择的顺序,注意距离值:
请注意,在本例中,Y 值是正数,X 值也是正数。这是因为从一个嵌合连接器到另一个的测量顺序。务必记住,是沿坐标系测量从选定的第二个嵌合连接器到选定的第一个嵌合连接器的距离。
使用这些距离可视化估计要在“限制”框中输入的值:
- 为嵌合显示了“限制”复选框时,单击以启用自由度输入框,输入最小和最大距离值,这是从选定的第二个嵌合连接器到选定的第一个嵌合连接器测量的距离。
- 使用距离可视化作为导向(拖动零件以激活),输入最小值和最大值。
- 使用“播放”按钮来播放移动的动画效果,包括限制。
您可以在装配体中的数值输入框中使用表达式和三角函数。
Onshape 提供可视化指示器,以确定哪些实例的自由度或运动不受限制。
若实例可在其任意自由度内移动,列表中的该实例旁将显示一个三轴图标。将光标悬停于此图标上,工具提示会显示其具有自由度。通过列表中的锁形图标可切换子装配体的刚性状态,或右键单击子装配体并选择“锁定/跟随位置至”,可选择将其锁定至当前位置或使其跟随“已命名位置”。
所有零部件受到完全约束的子装配体会显示“刚性”图标,而非标准装配体图标。
顶层装配体图标标示了该装配体在空间中的约束方式:可设为“固定”(将实例锁定于当前位置和方向),或通过配合“紧固”至原点。当该装配体被插入其他装配体时,这些约束不会继承。仅应定义一个基础零部件采用此种约束方式。
有几种方法可以观察装配体的运动。最简单的方法只需要单击并拖动装配体的可移动实例。移动方式取决于定义的配合特征。例如,滑块配合限制了该活塞子装配件和枪管之间的自由度,只允许一个线性自由度。此配合已经设定了限制,这意味着拖动至限定位置时就会停止。
三重轴操纵器提供精度拖动功能,可通过设定具体值来定义运动。
具有自由度的配合支持动画演示功能。右键单击列表中的配合并选择“动画”,对于多自由度配合系统将提示进行选择。若配合已应用限制,则默认情况下,起点值和终点值距离会自动设置为该限制的全部范围。输入值以指定运动范围。步长值则决定动画速度——数值越低动画越快,数值越高动画越慢。在“回放类型”下,选择“单次”可播放动画一遍,“往复”可使动画在起始值与结束值间循环往返直至手动停止,“循环”则使动画从起始值到结束值持续循环直至手动停止。箭头图标可反转动画方向。当前值输入框为只读状态,会在配合运动过程中实时更新。
单击“播放”图标观看动画,单击“停止”图标停止播放动画。
Use the Animate command (found in the context menu for Mates and Mate indicators) to drive the assembly from a single Mate (or single DOF within a Mate). Other Mates and relations in the assembly are also enforced and honored.
如果已定义嵌合的限制,则这些值将在动画期间用作开始点和结束点。
- Right-click on a Mate or Mate indicator and select Animate.

- 动画化一次仅支持一个自由度,所以如果嵌合具有多个自由度,系统会提示您选择一个。
- 输入“开始”和“结束”值。如果在嵌合定义中指定了限制,则这些值会自动填充到“开始”值和“结束”值输入框。如果在”嵌合“对话框中未指定限制,请立即输入值。
- 起始值 - 沿自由度的轴测量的最小距离。(默认情况下,是在“嵌合下限”中指定的值。)
- 结束值 - 沿自由度的轴测量的最大距离。(默认情况下,是在“嵌合上限”中指定的值。)
您在此处最多可以输入 36000 度(转 100 圈),这对于可视化高倍率齿轮关系和齿轮齿条关系中的自由度特别有用。
- 指定步数,从起始值到结束值(包含这两个值)的线性图,在每一步进行插值处理。最小步数是 2。默认情况下,回放大约 60 步/秒。
- 选择播放类型,“单次播放”以播放自由度动画一次,或者“往复播放”以连续播放,直到您手动停止。
“当前值”是一个只读输入框,在动画制作期间当嵌合移过自由度时进行填充(该值采用您指定的单位)。当运动停止(自动或手动)时,“当前值”将显示停止运动处的点。
Animate supports all Mate types but it’s not recommended to use Fastened, Tangent, or Ball as the driving Mate.
提示
- “动画化”命令支持各种图形模式,如隔离、嵌合指示器和嵌合连接器。
- 动画化有助于您探索嵌合之间的关系、它们的约束系统,并为您提供显示设计的方式(特别是使用循环播放特征,非常适用于转动自由度)。
在装配过程中相互偏移图元适用于以下嵌合类型:
- 平面偏移 - 沿 Z 轴
- 滑块偏移 - 沿 X 和 Y 轴
- 旋转偏移 - 沿 Z 轴
- 销槽偏移 - 沿 Z 轴
- 紧固偏移 - 沿着 X、Y 和 Z 轴
您也可以拖动图元,在图形区域中观察距离值。这些可帮助确定要在对话框中输入的具体值。
您可以在装配体中的数值输入框中使用表达式和三角函数。
您可以复制和粘贴已在装配体中嵌合的图元:
- 选择图元。
- 从环境菜单中,选择“复制物项”:
- 从环境菜单中,粘贴物项:
图元将直接粘贴在单击鼠标的位置。
Notice that the entities, Mate connectors, and Mates are also duplicated in the Assembly list.
In addition to being visible in the Assembly list, Mates have indicators in the graphics area as well. You can hide the entities and Mate connectors in the Assembly list in order to see these Mate indicators more clearly. These indicators give hints at the type of motion they define as well as the current state: blue/white indicates good Mates, gray indicates suppressed or inactive, and red indicates a problem. (Suppressed Mates are still editable.)
紧固
旋转
滑块
平面
圆柱
销槽,在槽的方向上有一个箭头
球
平行
切线
宽度
组
关于可视化嵌合的更多提示:
- 选择一个零件,右键单击以打开环境菜单,然后选择“显示嵌合”。
- 将光标悬停在一个嵌合上,右键单击以打开环境菜单,您可以通过此菜单对嵌合执行操作。
- 在图形区域中选择嵌合、嵌合连接器或嵌合关系,其关联的实例和嵌合特征会在列表中亮显。
- 任何两个实例之间都只有一个嵌合。
- 固定图元与应用嵌合不同。固定(可在环境菜单中找到)特定于它应用于的装配体,它不会延续到该图元插入的其他任何装配体。
- 嵌合根据相互关系放置两个实例,对齐每个实例上的嵌合连接器。
嵌合前

嵌合后

- 初始位置通常是最佳推测。可使用两个工具来更正位置:
- “翻转主轴”工具可以翻转主轴 (Z) 方向。


- “重新定向副轴”工具以 90 度为增量调整方向
- 单击播放按钮
可播放正在创建的嵌合之间允许的移动的动画效果。 - The Solve button regenerates the Mate in process and the movement of all Mates, so you have the ability to see how your changes affect the entire assembly.
嵌合类型随后指定自由度行为的度数。
- 选择一个嵌合(例如
)以打开对话框:
- 在每个图元上选择一个自动嵌合连接器(也可以与原点嵌合):
- 如有必要,请使用“翻转主轴”或“旋转副轴”调整方向。
- 接受嵌合
。
在上方的示例中,仅使用了自动嵌合连接器。在大多数嵌合情况下,自动嵌合连接器使用起来效果很好。在一些不太常见的情况下,提前创建嵌合连接器会很有用。您可以在装配体中或在 Part Studio 中创建嵌合连接器。
Onshape 中的嵌合与传统 CAD 系统中的嵌合不同。任何两个实例之间可能只需要一个 Onshape 嵌合,因为这两个实例之间的移动(自由度) 已嵌入该嵌合当中。
您可以将图元与装配体中的原点嵌合。您也可以使用环境菜单来固定图元,以便测试指定嵌合的移动。图元包括:零件、装配体、子装配体、草图和曲面。
嵌合是通过嵌合对话框定义的:
先选择要创建的嵌合类型,再选择嵌合连接器(为每个零件选择一个)。
嵌合类型 - 嵌合类型输入框显示正在使用的嵌合类型。轻按以打开嵌合类型列表,再轻按以选择一种类型。
嵌合连接器 - 下一部分嵌合连接器以蓝色亮显。这表明要求从图形区域中进行选择。必须选择两个嵌合连接器(要嵌合的实例各有一个)。
偏移 - 轻按以设置偏移距离,用来定义正在嵌合的零件的固定间距。
限制 - 轻按以设置移动的距离限制。
- 反转实例的主轴 (Z) 方向。
- 重新定向副轴,轻按即可将实例的象限方向(在 XY 平面中)旋转 90 度。
求解 - 轻按以求解所有装配体嵌合,包括当前的嵌合。
您可以指定除球嵌合、紧固嵌合和相切嵌合以外的所有嵌合的移动限制。
在允许限制的嵌合(旋转嵌合、滑块嵌合、平面嵌合、圆柱嵌合和销槽嵌合)的对话框中,将“限制”按钮切换到打开状态,限制输入框随即出现。
输入所需的限制要求并轻按“求解”以可视化更改。
在装配过程中相互偏移图元适用于以下嵌合类型:
- 平面偏移 - 沿 Z 轴
- 滑块偏移 - 沿 X 和 Y 轴
- 旋转偏移 - 沿 Z 轴
- 销槽偏移 - 沿 Z 轴
- 紧固偏移 - 沿着 X、Y 和 Z 轴
您也可以拖动图元,在图形区域中观察距离值。这些可帮助确定要在对话框中输入的具体值。
您也可以在装配体中的数值输入框中使用表达式和三角函数。
除了显示在装配体列表中,嵌合在图形区域中也具有指示器。您可以隐藏装配体列表中的图元和嵌合连接器,以便更清晰地查看这些嵌合指示器。这些指示器可以指示所定义的运动类型以及当前状态: 蓝色/白色指示嵌合良好,灰色指示处于抑制或非活动状态,红色指示存在问题。请注意,当所关联的零件或装配体受抑制时,嵌合与嵌合连接器也受抑制。(抑制的嵌合仍然是可编辑的。)
紧固
旋转
滑块
平面
圆柱
销槽,在槽的方向上有一个箭头
球
切线
平行
组
关于可视化嵌合的更多提示:
- 两指轻按以打开环境菜单,然后轻按全部显示以显示实例列表中列出的所有对象,包括嵌合连接器和嵌合指示器。也可使用“全部隐藏”或“隐藏其他嵌合”。
- 轻按实例列表中的某个嵌合。
- 任何两个实例之间都只有一个嵌合。
- 固定图元与应用嵌合不同。固定(可在环境菜单中找到)特定于它应用于的装配体,它不会延续到该图元插入的其他任何装配体。
- 嵌合根据相互关系放置两个零件实例,对齐每个实例上的嵌合连接器。
嵌合前

嵌合后

- 初始位置通常是最佳推测。可使用两个工具来更正位置:
反转主轴工具可以反转主轴 (Z) 方向。
重新定向副轴 工具以 90 度为增量调整方向。
- 单击求解按钮可重生成正在进行中的嵌合和所有嵌合的移动,以便您可以看到更改如何影响整个装配体。
嵌合类型指定移动行为。
Onshape 中的嵌合与传统 CAD 系统中的嵌合不同。任何两个实例之间可能只需要一个 Onshape 嵌合,因为这两个实例之间的移动(自由度) 已嵌入该嵌合当中。
您可以将图元与装配体中的原点嵌合。您也可以使用环境菜单来固定图元,以便测试指定嵌合的移动。图元包括:零件、装配体、子装配体、草图和曲面。
嵌合是通过嵌合对话框定义的:
选择要创建的嵌合类型,然后选择嵌合连接器,无论是隐式还是显式(每个零件一个)。
嵌合类型 - 嵌合类型输入框显示正在使用的嵌合类型。轻按以打开嵌合类型列表,再轻按以选择一种类型。
嵌合连接器 - 下一部分嵌合连接器以蓝色亮显。这表明要求从图形区域中进行选择。必须选择两个嵌合连接器(要嵌合的实例各有一个)。
偏移 - 轻按以设置偏移距离,用来定义正在嵌合的零件的固定间距。
限制 - 轻按以设置移动的距离限制。
- 反转实例的主轴 (Z) 方向。
- 重新定向副轴,轻按即可将实例的象限方向(在 XY 平面中)旋转 90 度。
求解 - 轻按以求解所有装配体嵌合,包括当前的嵌合。
您可以指定除球嵌合、紧固嵌合和相切嵌合以外的所有嵌合的移动限制。
在允许限制的嵌合(旋转嵌合、滑块嵌合、平面嵌合、圆柱嵌合和销槽嵌合)的对话框中,将“限制”按钮切换到打开状态,限制输入框随即出现。
输入所需的限制要求并轻按“求解”以可视化更改。
在装配过程中相互偏移图元适用于以下嵌合类型:
- 平面偏移 - 沿 Z 轴
- 滑块偏移 - 沿 X 和 Y 轴
- 旋转偏移 - 沿 Z 轴
- 销槽偏移 - 沿 Z 轴
- 紧固偏移 - 沿着 X、Y 和 Z 轴
您也可以拖动图元,在图形区域中观察距离值。这些可帮助确定要在对话框中输入的具体值。
您可以在装配体中的数值输入框中使用表达式和三角函数。
除了显示在装配体列表中,嵌合在图形区域中也具有指示器。您可以在装配体列表中隐藏图元和嵌合连接器,以便更清晰地查看这些嵌合指示器。这些指示器可以指示所定义的运动类型以及当前状态: 蓝色/白色指示嵌合良好,灰色指示处于抑制或非活动状态,红色指示存在问题 。(抑制嵌合仍然是可编辑的。)
紧固
旋转
滑块
平面
圆柱
销槽,在槽的方向上有一个箭头
球
切线
平行
组
关于可视化嵌合的更多提示:
- 两指轻按以打开环境菜单,然后轻按全部显示以显示实例列表中列出的所有对象,包括嵌合连接器和嵌合指示器。
- 轻按实例列表中的某个嵌合。
- 任何两个实例之间都只有一个嵌合。
- 固定图元与应用嵌合不同。固定(可在环境菜单中找到)特定于它应用于的装配体,它不会延续到该图元插入的其他任何装配体。
- 嵌合根据相互关系放置两个零件实例,对齐每个实例上的嵌合连接器。
嵌合前

嵌合后

- 初始位置通常是最佳推测。可使用两个工具来更正位置:
反转主轴工具可以反转主轴 (Z) 方向。
重新定向副轴 工具以 90 度为增量调整方向。
- 单击求解按钮可重生成正在进行中的嵌合和所有嵌合的移动,以便您可以看到更改如何影响整个装配体。
嵌合类型指定移动行为。
如需学习中心的其他资源,请点击此处的技术简报文章:嵌合基本操作(需要 Onshape 帐户)和高级嵌合技巧(需要 Onshape 帐户)。

