基于SolidWorks的零件三维造型论文_何建新

何建新

广东省燕达橡塑制品厂 广东广州 510540

摘要:SolidWorks软件是一个非常优秀的三维设计软件,包括了零件设计、钣金设计和装配等功能,而且集成和兼容了Windows系统的卓越功能。其三维实体建模系统相对Pro/E来说有更直观、易学、易用的特点,其按钮功能使用如AutoCad一样方便。本文就利用软件参数化特征,有针对性地对解决一些实际工作问题进行探讨。

关键词:管状零件;扫描特征;旋转特征;放样特征

SolidWorks软件是一个非常优秀的三维设计软件,包括了零件设计、钣金设计和装配等功能,而且集成和兼容了Windows系统的卓越功能。其三维实体建模系统相对Pro/E来说有更直观、易学、易用的特点,其按钮功能使用如AutoCad一样方便。SolidWorks有着功能强大的参数化特征建模工具,下面就利用其参数化特征研究零件三维造型中的一些问题。

1 管状零件的造型方法

1.1 利用扫描特征的零件造型分析

所谓扫描,就是将一个轮廓或一个截面线沿着一条路径移动生成机体、凸台、切除等特征。扫描特征建模有几个值得注意的几个问题:

(1)如果生成基体或凸台扫描特征,则轮廓必须是封闭的。

(2)不论是哪一种特征,路径线可以为封闭的也可以是不封闭的。

(3)路径的起点必须位于轮廓的基准面上。

(4)不论是截面线、路径线或所形成的实体,均不能出现自相交叉的情况。

在实际生产设计过程中,可以利用SolidWorks中的扫描特征,根据零件的特点,合理地进行设置,再结合“简单扫描”和“使用引导线扫描”两种生成方法进行三维实体绘制。

1.2 利用扫描特征的零件造型方法

以下通过具体的零件,阐述利用SolidWorks中的扫描特征进行造型的方法,在阐述过程中,只对主要和关键的步骤进行描述,对其它具体的操作方法不再祥述。

1.2.1 简单管状零件的三维造型

以图1(上图为标准平面三视图)所示的管状零件为例,其轮廓如三视图所示,从平面视图可以看出,这个管状零件内、外径都是一样大小,也就是说其截面形状是一致的,并且其端面与端面间有一定的空间角度,如果用先作一实体,再慢慢用除料的方法来绘制,将是很费时费力的。因此,以管体截面作扫描平面,管体中心线作为扫描路径,就可以非常方便地生成管体三维造型。以管体截面轮廓进行扫描的操作步骤如下:

(1)使用3D草图命令绘制管体的中心线,尺寸与平面图的一致。此中心线在SolidWorks中须为实线,并且须一次绘出。

(2)在中心线的一端画出一个同心圆,大小与三视图一致,并且圆中心与端点重合。

(3)利用扫描特征,选择同心圆作为扫描轮廓,中心线为扫描路径进行扫描,就可得出管体零件维的三维造型。

图1 普通管状零件三维造型

该管体零件也可以使用旋转特征命令生成,操作步骤如下:

(1)使用3D草图命令绘制管体的中心线,尺寸与平面图的一致。此中心线在SolidWorks中须为实线,并且须一次绘出。

(2)画出管体外径边线,以中心线作为旋转中心,得出外径与管体零件的实心棒体。

(3)画出管体内径边线,以中心线作为旋转中心,进行旋转切割,原实心的棒体就变为空心的管体了。

1.2.2 使用引导线管状零件的三维造型

在以上例子中,扫描特征适用于截面完全相等的零件,例如截面为圆形、方形的规则图形,但如果对截面规则、但各不相等的零件,那就要建立一条引导线来进行扫描。以图2(左面为剖视图)所示管状零件为例,介绍一下使用引导线进行扫描绘制管状零件,其操作步骤如下:

(1)使用草图命令绘制管体的中心线,此中心线在SolidWorks中须为实线。

(2)在中心线的一端画出一个同心圆,大小与剖视图一致,并且圆中心与中心线成穿透关系。

(3)按剖视图外轮廓尺寸绘制一曲线,曲线起点与(2)中所画圆的圆周为重合关系。

(4)利用扫描特征,选择同心圆作为扫描轮廓,中心线为扫描路径进行扫描,再选择曲线为引导线进行扫描,得出管状实体。

(5)最后利用抽壳特性,选择要求的壁厚就可以绘制出如图2所示的管状零件三维造型了。

图2 带波纹的管状零件三维造型

2放样特征

有些管状零件非常不规则,其截面尺寸不相等,形状也不相似,这就需要使用引导线放样特征来进行绘制。以图3(左面为剖视图)为例,介绍使用引导线放样特征绘制管状零件,其步骤如下:

图3 非规则截面的管状零件三维造型

(1)首先分析零件的截面特征,在一基准平面上绘制一圆。

(2)建立三个需要的基准面,在这里基准面与原基准面平行(在其它情况不一定平行),并(3)在每个基准面上分别画上一个圆,两个矩形。

(4)分别选取两个圆及矩形的上下中心点,画出两条曲线。

(5)利用放样曲面特征,选择两个圆及两个矩形作为扫描轮廓,两个矩形为引导线进行扫描,得出管状实体。

(6)最后利用抽壳特性,选择要求的壁厚,再选取两端的圆面及矩形面作为移除端面,就可以绘制出如图3所示的管状零件三维造型了。

3钣金零件的造型方法

3.1 利用绘制折弯特征的零件造型分析

由展开零件转换成钣金,方法是首先由封闭草图拉伸成薄平板零件,然后将其转换成钣金零件,并添加折弯特征。绘制折弯特征建模有几个值得注意的几个问题:

(1)须首先绘制钣金零件展开草图,并且草图轮廓必须是封闭的。另外,展开零件的长度必须考虑折弯系数。

(2)确定好弯曲半径,同时确定绘制折弯特征的中心线。

(3)所形成的实体,均不能出现自相交叉的情况。

在实际生产设计过程中,管状零件总成上有许多快速接头、紧固件等钣金零件。对于例如卡箍这种类似圆形的钣金件,利用SolidWorks中的绘制折弯特征,可以非常简便的进行三维实体绘制。

利用绘制折弯特征的零件造型方法

以图4(左图为零件展开图)所示的卡箍零件为例,介绍一下使用绘制折弯特征绘制钣金零件,其步骤如下:

图4 圆环状钣金零件三维造型

(1)首先计算卡箍的展开长度,绘制卡箍的展开图。

(2)利用折叠命令将卡箍两端的弯角按尺寸要求先进行折弯。

(3)根据卡箍半径在展开钣金件外绘制一中心线。

(4)利用绘制折弯特征,以中心线作为折弯中心,输入折弯半径(卡箍半径)就可绘制出卡箍的三维造型了。

4结论

通过实例,通过利用扫描特征命令、放样特征命令和绘制折弯特征命令的功能,使得管状零件及其钣金附件的三维造型得以快速绘制。因这些零件在汽车实际装配过程中经常使用,因此该绘制方法比较具有实用价值。

管状零件及其钣金附件的绘制方法有很多,关键在于根据零件的实际形状、结构特征,选择好合适的特征进行绘制,才能达到事半工倍的效果。

参考文献:

[1]李启炎,李光耀。SolidWorks2003三维设计教程。北京,机械工业出版社,2004。

[2] SolidWorks。SolidWorks钣金。北京,清华大学出版社,2003。

论文作者:何建新

论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿

论文发表时间:2015/12/18

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