异形零件在SolidWorks下的建模应用

　　本文介绍了异形零件在SolidWorks下的建模应用相关内容。

　　随着CAD在产品研发中的普及，用计算机辅助设计方法取代传统的人工设计进行产品开发、工艺研究和理论分析计算，不但可以提高设计效率，缩短设计周期，而且还能大大提升产品设计的可靠性、准确性和经济性.目前，CAD已由最初的数据计算发展到平面设计、三维建模、动态模拟和有限元分析的高级阶段.在产品设计过程中，可应用三维软件通过实体建模来进行计算机仿真设计、分析，以及设计模拟装配.在模拟装配完成后，还可根据三维实体装配情况，进行配合间隙分析和运动件干涉分析，拟合出实际生产过程中可能出现的装配干涉、尺寸链累积问题和运动件的运动临界问题.三维建模作为CAD的重要组成部分，因其具有形象直观的表达效果，可进行定性定量分析以及强大的实体造型能力，在现代产品的设计和制造中已得到了广泛应用，SolidWorks就是应用较多的三维建模软件之一.在制造过程中，可利用三维模型更直观地进行产品结构及性能分析，从而进行产品实物质量控制和不合格品审理.在产品辅助资料设计中，也可利用三维模型进行介绍和演示，有利于达到更好的效果，如制作交互式多媒体教程.

　　1 SolidWorks软件介绍

　　常用的三维建模软件主要有SohdWorks，PRO/E，UG和CATIA等.选用SolidWorks进行某自动机零部件三维建模，主要是由于SolidWorks具有入手快速、容易掌握、建模方便、快捷高效等特点.功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使其成为领先的、主流的三维CAD解决方案之一.SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误，以及提高产品质量.

　　SolidWorks的主要功能模块有：

　　1)实体建模.用于实体零件的三维模型绘制，主要功能有拉伸、旋转、倒角与圆角(圆角技术规则)、扫描特征(扫描技术规则)、放样(常用选项及技术规则)、加厚和使用曲面除料、异形孔特征、拔模、抽壳、筋、缩放比例、圆顶、特型、变形、压凹、弯曲、移动面、包覆、型腔、结合、分割、移动复制本体、删除本体、输入本体、储存本体、产生组合件、扣合特征等.

　　2)钣金模块.用于板材弯形零件的三维建模，主要功能有基材法兰、边线法兰、斜接法兰、草图绘制折弯、闭合角、转折、断开边角、放样钣金、展开、折叠、展平和切口等.

　　3)焊接模块.用于零部件焊接形式以及焊缝的建模表现.

　　4)模具工具.用于铸造件的设计、铸造性能分析以及模具设计，主要功能有模流分析、拔模分析、底切检查、缩放、模具资料夹、分模线、关闭曲面、分模曲面、模具分割、连锁曲面和侧滑块等.

　　5)装配体.通过零件的装配组合，进行产品的整体设计效果仿真，进行产品装配状态仿真，进一步进行设计缺陷检查.主要功能有各种装配关系的添加定义、智能扣件、干涉检查、路径线、组合件复制导出、组合件特征、镜像零组件、组合件仿真、制作智能型零组件和进阶配合关系等.

　　6)工程图.主要用于三维设计后生产二维平面生产用图.主要功能有工程图定义项、工程图视图、模型项目、注释标示、表格和插入对像等.

　　7)曲面功能.用于复杂的三维空间曲面的设计建模.主要功能有伸长曲面、旋转曲面、扫描曲面、放样曲面、平坦曲面、填补曲面、等距曲面、中间曲面、直纹曲面、删除面、删除破孔、取代面、放射曲面、缝织曲面、分模曲面、延伸曲面、剪裁曲面和解除剪裁曲面等.

　　利用SolidWorks插件还可进行零部件应力分析、应变分析、变形分析、热力分析、设计优化、线性和非线性分析等.使用COSMOSWorks插件，可最大限度地缩短设计周期，降低测试成本，提高产品质量.

　　2建模实例

　　三维软件对零部件空间结构直观、形象的表现效果是其最大的优点之一.某异形零件空间结构复杂，采用传统方法对其进行建模分析，不但费时费力，且建成的模型空间表达效果差.采用SolidWorks对其建模不但克服了上述缺点，也为利用该模型进行产品结构和性能分析及实物质量控制和不合格品审理提供了便利.以该异形零件的建模为例，介绍SolidWorks的建模过程.

　　在生成每个实体及造型之前。必须先选择基准面，按蓝图尺寸严格绘制草图，并恰当地设置草图各线段位置关系以固定草图线段，再标注尺寸固定其余草图，选择适当的实体特征功能生成实体造型，达到建模目的.

　　1)选择基准面，绘制草图.利用旋转拉伸功能初步建立实体;选择基准面，利用齿轮设计插件，设置齿轮设计参数，形成异形零件主齿轮;见图1-2.

　　2)选择上一步生成的齿轮，利用阵列功能，设置阵列中心、数目参数，生成整体齿轮;选择基准面，绘制草图，利用旋转拉伸功能生成异形零件尾部实体;见图3-4.

　　3)选择基准面，绘制草图，利用旋转切除功能，生成尾部实体外形及钢球滚道槽;见图5～6.

　　4)选择基准面，绘制草图，利用旋转切除功能，生成异形零件前端造型及中心孔;选择基准面，绘制草图，利用旋转切除和阵列功能生成工作孔;见图7.8.

　　5)选择基准面，绘制草图，利用拉伸切除和阵列功能生成进出水孔;选择基准面，绘制草图，利用拉伸切除和阵列功能生成进出水槽;见图9-lO.

　　6)选择基准面，绘制草图，利用拉伸切除、旋转切除、倒角和阵列等功能生成异形零件尾部闭锁齿部位，见图ll

　　7)选择基准面，绘制草图，利用拉伸切除和镜像功能生成键槽，在对异形零件的主体建模完成后，按蓝图要求对各处进行最终倒角，最后形成符合蓝图的三维模型。见图15-16。

　　在用SolidWorks进行三维实体绘制的过程中，选择恰当的绘制草图基准面是建模的难点之一.虽然软件提供了前视图基准面、上视图基准面和右视图基准面，但在实际的应用当中，这3个基准面是远远不够的，需要实际情况，利用现有的基准面、线段和平面生成恰当的基准面，在此例当中就用到了多个自行设定的基准面.

　　模型建立后，软件可以自由展示模型的各个角度实体图，使产品在实际生产出成品之前，就可以直观的了解其实际状态外形.在建立产品的全部零件模型后，还可以利用装配和干涉检查功能，来进行产品的设计尺寸检查和缺陷检查.以上这些都是传统的平面设计所无法做到的.

　　3结束语

　　相对于传统的平面设计而言，三维建模以直观、形象的表现效果，及缩短设计周期、降低测试成本、提高产品质量的优点，已得到广泛应用.SolidWorks作为三维设计软件中重要一员，以上手快、容易掌握，建模方便、快捷高效等特点，受到众多设计工程师的青睐.虽然在曲面设计和动态模拟功能方面有一定的局限，但在最新版的SolidWorks2007中，此功能已经有了重大改进，通过一定的专门的技能培训，SolidWorks更能发挥其在设计中的优势.