郭宇航

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 制造技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱1500366）

基于AutoCAD的深溝球軸承套圈的參數(shù)化設(shè)計

郭宇航

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 制造技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱1500366）

針對企業(yè)設(shè)計圖紙工作量大、重復(fù)性強(qiáng)，并大量使用二維設(shè)計的問題，提出使用參數(shù)化設(shè)計來設(shè)計圖紙，對提高設(shè)計人員的工作效率，縮短產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期，提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

深溝球軸承；AutoCAD；參數(shù)化設(shè)計；二維圖紙；轉(zhuǎn)換

1 前言

AutoCAD具有強(qiáng)大的二維繪圖功能，深受廣大機(jī)械工程設(shè)計人員的喜愛，極大地提高了設(shè)計效率，目前大多數(shù)機(jī)械工程圖紙都是使用AutoCAD來完成的。但是，隨著現(xiàn)代化工業(yè)高速發(fā)展，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，新產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期不斷縮短，設(shè)計工作在產(chǎn)品的整個制造過程中占據(jù)了越來越重要的地位。新產(chǎn)品的開發(fā)費用中的80%取決于設(shè)計過程，因而產(chǎn)品設(shè)計階段已被視為提高整個生產(chǎn)率的瓶頸，對于生產(chǎn)的效率起著舉足輕重的作用。因此，伴隨現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）也得到了迅速的發(fā)展和普及。我們之所以采用CAD,是因為CAD軟件作為一種工具，其根本作用是提高效率。

在工程設(shè)計需要多次反復(fù)地修改，對形狀和尺寸要進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化，尤其對于固定結(jié)構(gòu)形式的工程零件，更需要根據(jù)具體要求情況自動修改尺寸，如何解決這一問題呢？

利用AutoCAD參數(shù)化管理就能解決這個問題。AutoCAD參數(shù)化界面極有個性，功能強(qiáng)大，操作快捷、簡便，AutoCAD參數(shù)化為設(shè)計者的繪圖及修改圖形提供一個軟件環(huán)境，工程技術(shù)人員在這個環(huán)境下所繪制的任意圖形均可以被參數(shù)化，修改圖中的任一尺寸，均可實現(xiàn)尺寸驅(qū)動，引起圖形的改變。

2 參數(shù)化簡介

參數(shù)，也叫參變量，是一個變量。當(dāng)我們在研究某一個問題的時候，關(guān)心某幾個變量的變化以及它們之間的相互關(guān)系，其中有一個或一些叫自變量，另一個或另一些叫因變量。如果我們引入一個或一些另外的變量來描述自變量與因變量的變化，引入的變量本來并不是這一問題必須研究的變量，我們把這些的變量叫做參數(shù)變量或參數(shù)。

參數(shù)化（Parameterization）就是通過一組變量建立某種對應(yīng)的關(guān)系。在AutoCAD中引入了參數(shù)化建模和參數(shù)化設(shè)計。

參數(shù)化設(shè)計的主體思想是用幾何約束、工程方程與關(guān)系來說明產(chǎn)品模型的特征，從而達(dá)到設(shè)計在形狀或功能上具有相似的設(shè)計方案。目前，處理的幾何約束類型基本上是組成產(chǎn)品形體的幾何實體公稱尺寸關(guān)系和尺寸之間的工程關(guān)系，因此，參數(shù)化造型技術(shù)又稱初次驅(qū)動幾何技術(shù)。參數(shù)化實體造型中的關(guān)建是幾何約束關(guān)系的提取和表達(dá)，幾何約束的求解以及參數(shù)化幾何模型的構(gòu)造。

參數(shù)化設(shè)計（Parametric Design）又稱變量化設(shè)計，是由美國麻省理工學(xué)院Gossard教授提出來的，參數(shù)化設(shè)計通常是指軟件設(shè)計者為繪圖及修改圖形提供一個軟件環(huán)境，設(shè)計人員在這個環(huán)境下所繪制的任意圖形均可以被參數(shù)化，修改圖中的任一尺寸，均可以實現(xiàn)尺寸驅(qū)動，引起相關(guān)圖形的改變。參數(shù)化設(shè)計的突出優(yōu)點在于通過變更參數(shù)的方法來修改設(shè)計意圖。

3 二維圖形參數(shù)化

3.1 建立深溝球軸承外圈二維模型

以外圈為例，由深溝球軸承設(shè)計方法，確定深溝球軸承主要參數(shù)為外徑、外內(nèi)徑、寬度等。利用AutoCAD Mechanical繪制出二維深溝球軸承模型，過程如下。

利用直線、圓弧、倒角、鏡像等命令分別畫出深溝球的外徑、外內(nèi)徑、寬度、滾道、倒角，其二維模型如圖1所示。

圖1 深溝球二維外圈模型

3.2 參數(shù)化過程

本設(shè)計的過程是尺寸、幾何形狀參數(shù)化，設(shè)計順序依次為外徑、外內(nèi)徑、寬度、弧度、倒角，參數(shù)的設(shè)計通過參數(shù)化命令來完成。

打開參數(shù)化，首先使用幾何約束（所謂幾何約束即元素間的結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系及條件。如：線-線平行，線-線垂直、線-線相交和線-圓相交等，一般為隱式，）分別對深溝球的外徑、外內(nèi)徑、寬度等進(jìn)行幾何約束，如圖 2。

圖2 參數(shù)化的幾何約束設(shè)計窗口

然后通過參數(shù)化中的尺寸約束（即元素間定量的幾何關(guān)系，如：距離、角度、水平或垂直尺寸、點線距離、圓弧的半徑和直徑等，一般為顯示）對深溝球的外徑、外內(nèi)徑、寬度尺寸進(jìn)行約束，如圖 3。

圖3 參數(shù)化尺寸約束的設(shè)計窗口

對模型的幾何約束與尺寸約束完成后生成最終圖形，如圖 4。

3.3 模型參數(shù)的更改

當(dāng)程序編寫完成后，打開AutoCAD軟件中的參數(shù)化中的參數(shù)管理編輯器，如圖 5。通過手動更改以下參數(shù)（外徑、外內(nèi)徑、寬度、弧度、倒角），即可生成新的模型。

打開AutoCAD下的參數(shù)管理編輯器命令，將圖形中字母相對應(yīng)的尺寸進(jìn)行改寫，便可得到想要的圖形，以深溝球6300為例，程序編寫如下（單位：mm）， 最終得到圖 6。

圖4 尺寸約束二維模型

圖5 參數(shù)化管理編輯器

溝曲率=3.33

寬度=11

外溝徑=29.861

外徑=35

外內(nèi)徑=27.6

非對稱倒角=0.6

對稱倒角=0.3

D1=寬度/2-非對稱倒角

D2=D1

D3=外徑/2

D4=外內(nèi)徑/2

D5=D3-外溝徑/2+溝曲率

圖6 參數(shù)化圖形

通過參數(shù)化能提高車工藝日常工作效率，把相應(yīng)的留量公式輸入到參數(shù)化中可以直接得到帶有留量的模型，省去重新標(biāo)注尺寸以及中間計算的過程。

利用上述步驟，輸入任意深溝球軸承的型號及基本尺寸，均可得到新參數(shù)下的深溝球軸承模型。

4 結(jié)束語

利用AutoCAD軟件對深溝球軸承外圈進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，建立外圈的尺寸與幾何模型和參數(shù)間的關(guān)系。通過參數(shù)化的設(shè)計方法，對程序進(jìn)行修改，最終生成新的參數(shù)下的深溝球軸承外圈的二維模型。同理，也可對該軸承其他零件或其它型號軸承進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，方便快捷，不僅提高了工作效率，而且提高了軸承設(shè)計精度，使設(shè)計人員擺脫了大量的重復(fù)性勞動。

（編輯：林小江）

Parametric design of deep groove ball bearing ring based on AutoCAD

Guo Yuhang
( Manufacturing Technology Department, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China)

For business problemsof of large am

ount of design drawing, strong repeatability, and a large number of two

dimensional designs, using parameterization to design drawings is proposed, it is of great signif i cance to improve the working eff i ciency of designers, shorten the design and development cycle of products, and improve the quality of bearing products.

deep groove ball bearing; AutoCAD; parametric design; 2d drawings; conversion

TH133.33+1

B

1672-4852（2017）01-0042-03

2017-05-23.

郭宇航（1991-），男，助理工程師.