基于SolidWorks均整机轧辊装置设计

　　0 引言

　　均整机是无缝钢管生产中主要的主机设备之一，用于将扩径后横向壁厚不均匀，表面质量差，外形不圆或带有耳子的无缝钢管进行辗轧管壁，从而改善钢管的表面质量，减小壁厚不均匀，消除不圆度，从而获得所要求质量的无缝钢管。同时.通过对均整机轧辊装置的更换，可以使其成为一台生产无缝钢管的穿孔机。因此轧辊装置就需满足均整轧辊与穿孔轧辊的安装要求，同时还需保证安装后的轧辊能满足不同的轧制工艺角度.

　　在轧辊装置设计过程中利用SolidWorks软件的三维参数化设计功能，能以形象直观、色彩鲜明的实体和有色生动的画面表达出理想的产品设计结果.较之于传统的二维设计软件更能发挥人的创造性思维，有利于新产品的开发、新方案的设计，帮助机械设计人员更快、更好、更有效率的将设计思想转变为产品。为此，本文结合均整机轧辊装置的结构工艺性，阐述利用Solid Works软件进行设计的方法和流程。

　　1 基于SolidWorks软件的均整机轧辊装置设计

　　1.1自下而上的设计思路

　　在均整机轧辊装置的结构设计中，最困难、最繁琐的工作就是轧辊箱设计工作，因为轧辊安装在轧辊箱后，轧辊轴的中心线需在空间形成两个角度，即斜轧机必须具备的送进角a,辗轧角β。其角度在空间的位置如图1所示。

　　如果采用传统的二维绘图软件，不仅设计比较麻烦，而且设计工作不直观，需设计入员正确的想象及良好的空间感，而利用SolidWorks软件则能较好的解决这一不足之处，可以直接进行三维模型的精确绘制，有了三维模型的展现后，可以进行旋转、缩放等一系列操作就更直观易懂。

　　1)轧辊箱的三维实体造型设计。长方体模型，长、宽、高满足轧辊箱的外形尺寸，长方体模型中建立如图1所示的满足空间要求的送进角为a,利用拉伸、旋转切除、参考几何体等命令绘制满足设计要求的轧辊箱三维模型。如图2所示。

　　2)其余零部件的设计。利用SolidWorks软件进行其余零部件的设计，包括轧辊、轧辊轴、侧垫板、均整垫板、轴承座、端盖、压紧座等。如图3所示。

　3)轧辊箱组合装配。采用分级装配法。按照同轴、重合、距离、共面等几何约束关系先将轧辊、轧辊轴、轴承、轴承座等零件装配成子装配体，然后将子装配体与轧辊箱、均整垫板等装配成较大的子装配体。最后将左车L辊装置、右轧辊装置等子装配体装配在一起，形成轧辊装置的总装配体。(在装配的过程中，标准件轴承、螺钉、螺母等可以直接从SolidWork，软件的标准件库中调用即可)。在设计装配过程中，为了便于方案论证和与领导、制造工程师及其他相关人员进行交流，我们使用了Animator插件进行了均整机轧辊装置所有零部件的动态组装模拟，充分利川SolidWork;软件在装配体模式下的爆炸视图功能.既提高了设计的可视化效果，又可以实现动态装配干涉检查，及时纠错，大大提高效率。

　　1.2 自上而下的思路

　　由于该轧辊装置需满足均整轧辊与穿孔轧辊的安装要求，而完成了上面所述均整轧辊安装功能的设计工作后，可以在现有基础L通过更换垫板从而改变空间送进角和辗轧角来满足穿孔轧辊的安装要求。利用SolidWorks软件进行改动时相对比较直观、高效。具体步骤如下:

　　1)根据工艺要求，设计新的穿孔轧辊零件。在SolidWorks软件中将轧辊装配体打开，在设计树(FeatureManager)中选中均整轧辊，单击右键选择一替换零部件，将均整轧辊替换为穿孔轧辊，新的穿孔轧辊子装配体即完成，如图4所示。

　　图4  穿孔空间角度与轧辊轴径之间角度

      2)在轧辊箱零件三维模型中参考几何体命令建立满足穿孔时的空间角度。

　　由于solidworks软件装配休与零件之间的相互链接，零件文件也会相应自动修改。同时打开总装配体轧辊装置时，总装配体也相应修改。满足穿孔功能的设计即告完成。

　　在一系列的下维设计工作结束后，通过选择适当的比例和图纸，将所有建立的三维模型分别插入工程图模板后生成满足企业标准的二维工程图，同时根据需要插入尺寸公差、表而粗糙度等，使其符合图纸要求。

　　2 应用效果总结

　　实践证明.Solidworks相对于二维计算机辅助设计软件来说，有许多优点，它在重型设备设计制造中有着不可替代的优越性。

　　首先，利用Solidworks软件进行三维实体造型时，外形直观、尺寸精确并智能化;装配位置关系明确，可以在虚拟装配中就发现零部件之间的碰撞;重量自动计算，模型改变则重量自动重新计算;可以自动测量出零部件点、线、面之间的距离。

　　其次，利用Solidworks软件。可以实现二维工程图的自动生成。将模型设计者从复杂的计算和大量绘图工作中解放出来，将大量的时间专注于设计不仅加速了设计进度，也提高了准确性和精度。

　　最后，利用嵌入式有限元分析模块可对零部件进行应力、应变分析，便于及时更改设计，完整地反映设计者的设计意图。

　　3 结束语

　　采用Solidworks维软件进行机械零部件设计，较之以往的绘图软件更加简单、快捷、直观;有助于设计者工作效率的提高，为冶金设备的设计提供了一种有益的尝试和借鉴，但要真正让它很好地为企业服务还需要做大量的工作。