李 剛

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司， 山西 大同 037305）

引言

在傳統(tǒng)的機(jī)械工程中，零部件的設(shè)計(jì)主要以CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為主，根據(jù)圖紙直接進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品出現(xiàn)返工或質(zhì)量不合格現(xiàn)象。隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化及產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)已不能滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。采用SolidWorks軟件，將零部件繪制成三維模型，已成為當(dāng)下機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。以機(jī)械工程中常見零件為案例，利用SolidWorks軟件中零件設(shè)計(jì)模塊，繪制了兩個(gè)零件的三維模型圖，結(jié)合軟件中零部件裝配模塊，對(duì)兩個(gè)零件進(jìn)行了模型裝配，并將最終方案進(jìn)行了模型保存。

1 SolidWorks軟件主要功能介紹

1.1 軟件介紹

SolidWorks軟件是達(dá)索系統(tǒng) (Dassault Systemes S.A)下的子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的視窗產(chǎn)品。該軟件采用參數(shù)化建模技術(shù)，能根據(jù)產(chǎn)品形狀和特點(diǎn)，快速、方便、精確的繪制其產(chǎn)品的三維數(shù)學(xué)模型。目前，已廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械、石油國防等領(lǐng)域，其操作界面簡單易懂，為諸多三維模型設(shè)計(jì)軟件中最容易掌握的軟件之一，成為高等院校、生產(chǎn)企業(yè)首選軟件[1]。該軟件功能強(qiáng)大，組件繁多，能單一設(shè)計(jì)零部件的3D展現(xiàn)、零件和其他裝配體的3D排列、零件或組件的強(qiáng)度分析及模態(tài)分析、繪制2D工程圖等功能，設(shè)置有多種文件格式，如 prt、step、x_t、Dwg 等，能與 Pro-e、UG、CATIA、CAD等軟件進(jìn)行靈活互轉(zhuǎn)，方便了各企業(yè)之間技術(shù)人員的技術(shù)交流和文件共享[2]。

1.2 SolidWorks軟件的零件設(shè)計(jì)與裝配功能介紹

SolidWorks軟件系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的、基于特征的實(shí)體建模功能和裝配設(shè)計(jì)功能，該功能完全參數(shù)化設(shè)計(jì)[3]。在零件設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)置有草圖繪制、拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、拉伸切除等功能，能完成各種形狀產(chǎn)品的繪制；同時(shí)，該模塊可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)置零件的材料屬性，如碳鋼、不銹鋼、橡膠等，也可將零件按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置為矩管、方管、槽鋼等型材，該設(shè)計(jì)模板能滿足機(jī)械工程中零件所需的各種設(shè)計(jì)要求[4]。零部件裝配模塊，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成各種零部件的模型裝配，通過該裝配體，可發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)尺寸是否合理、整個(gè)裝配體過程中零件之間是否存在干涉或干涉量范圍值，通過可視化的三維設(shè)計(jì)，保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性、高效性[5]。

2 SolidW orks軟件在零件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械工程領(lǐng)域中，經(jīng)常會(huì)根據(jù)生產(chǎn)需要，繪制一個(gè)或多個(gè)零件，直觀展示產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)。SolidWorks軟件設(shè)置了零件設(shè)計(jì)模塊，能根據(jù)實(shí)際尺寸參數(shù)繪制零部件的3D展現(xiàn)。以機(jī)械工程中的某兩個(gè)零件為例，采用SolidWorks軟件的零件設(shè)計(jì)模塊，繪制其三維模型圖。某零件1的尺寸參數(shù)要求如下頁圖1所示，其外形尺寸為1 500mm×903mm×450mm，材料為合金鋼。某零件2的外出尺寸如下頁圖2所示，為400mm×200mm×630mm，材料為合金鋼。

根據(jù)該零件的尺寸參數(shù)要求，采用SolidWorks軟件的零件設(shè)計(jì)模塊，如下頁圖3所示，通過使用軟件中的草圖繪制、拉伸、拉伸切除等功能，繪制了該零件的三維模型圖，如下頁圖4所示。其中，按照設(shè)計(jì)要求，將該零件的材料屬性設(shè)置為合金鋼，如下頁圖5所示。該零件三維模型圖的繪制，不僅直觀的將零件參數(shù)可視化，也為后期設(shè)計(jì)者快速、準(zhǔn)確的評(píng)估零件設(shè)計(jì)的合理性及后期生產(chǎn)加工提供了較大的方便。目前，此軟件的該功能已廣泛應(yīng)用到機(jī)械工程中。

圖1 零件1的尺寸參數(shù)（mm）

圖2 零件2的尺寸參數(shù)（mm）

圖3 SolidWorks軟件的零件設(shè)計(jì)模塊

圖4 零件1和零件2的三維模型圖

3 SolidW orks軟件在零部件裝配中的應(yīng)用

結(jié)合前文繪制的零件模型，通過SolidWorks軟件的零部件裝配模塊，如圖6所示，通過配合中的重合、距離、對(duì)稱等功能，將兩零件裝配成滿足設(shè)計(jì)要求的裝配體，并設(shè)置兩零件之間通過四個(gè)螺栓進(jìn)行連接，其裝配體的示意圖如圖7所示。

通過該裝配圖示意圖，可知該零件的尺寸設(shè)計(jì)合理，零件之間不存在干涉現(xiàn)象，從而直觀分析出所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)、裝配位置及尺寸設(shè)計(jì)、螺栓規(guī)格選擇等方面的設(shè)計(jì)情況，形象的反映了零件之間的實(shí)際裝配效果，為設(shè)計(jì)者對(duì)裝配產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)估及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供強(qiáng)有力的參考。

圖5 零件材料屬性設(shè)置

圖6 SolidWorks軟件的零部件裝配模塊

圖7 零件裝配體示意圖

4 SolidWorks軟件在模型保存中的應(yīng)用

結(jié)合前文建立的裝配體，通過對(duì)其設(shè)計(jì)合理性的評(píng)估和尺寸的確定，完成了其裝配體最終方案的確定，因此，需將該模型進(jìn)行保存。在保存過程中可根據(jù)實(shí)際需求，將其保存為SLDASM、STEP、x_t等格式。目前，SolidWorks軟件將裝配體主要保存為SLDASM格式，其保存結(jié)果如下頁圖8所示，也可將該裝配體保存為其他格式，方便與其他軟件共享。

5 結(jié)論

以機(jī)械工程中常見的零件為案例，利用SolidWorks軟件中零件設(shè)計(jì)模塊，繪制了零件的三維模型圖，結(jié)合軟件中零部件裝配模塊，對(duì)兩零件進(jìn)行了模型裝配，并將最終方案進(jìn)行了模型保存。通過裝配可知，該零件的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求，零件之間不存在干涉現(xiàn)象，該模型形象反映了零件之間的實(shí)際裝配效果。將SolidWorks軟件應(yīng)用到機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，不僅節(jié)約了產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間，減少了勞動(dòng)力，降低了設(shè)計(jì)成本，同時(shí)也為設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品評(píng)估及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了參考，對(duì)保證所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要意義。

圖8 SolidWorks中SLDASM格式保存結(jié)果