探討SolidWorks建模的幾個問題

廖西平

（重慶工商大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400067）

在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計中，應(yīng)用了大量三維造型軟件，如UG、Pro/E、SolidWorks、Master、CAXA等。這些軟件在零件建模、裝配檢驗、工程分析、動畫演示、自動編程等方面，顯示出突出的優(yōu)點，越來越受到工業(yè)企業(yè)的重視和應(yīng)用［1］。

在機(jī)械加工中，企業(yè)廣泛采用數(shù)控機(jī)床，并電腦接口。工程師首先應(yīng)用造型軟件;零件建模，然后調(diào)用軟件中的加工模塊，設(shè)置加工工藝方法和加工參數(shù)，最后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成加工程序（G代碼）。即自動編程。最后將程序通過電腦接口傳輸給數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行自動加工。真正實現(xiàn)信息化、參數(shù)化、無圖化的加工制造。

現(xiàn)代機(jī)械加工離不開計算機(jī)和工程軟件，即計算機(jī)輔助制造——CAM。在此，推薦一款易學(xué)易懂、功能較強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的三維軟件——SolidWorks，著重就軟件的建模及其工程圖進(jìn)行討論。

1 模具建模

模具都是中間帶凹腔復(fù)雜形狀的一副零件，常用數(shù)控銑床加工。但需要先要計算機(jī)建模。常常用到“型腔”命令。現(xiàn)在舉一個例子，說明一副模具的建模過程［2］。

1.1 生成模具毛胚

在新建裝配圖中，先插入零件（以后模具的生成將以它為準(zhǔn)）。然后選擇“插入”→“另部件”→“新零件”。在零件周圍生成一個長方體，把零件包容在中間，最后調(diào)用“型腔”命令。通過設(shè)定“型腔”對話框的有關(guān)內(nèi)容，完成對毛胚中間減空的操作。中間空腔形狀就是先插入零件的形狀，并及時對裝配圖和相關(guān)零件圖的存盤，以便在下一步調(diào)用。

1.2 完成下模

打開上述模具毛胚的零件圖，通過以下步驟完成下模的建模。

（1）在模具毛胚頂面再畫新草圖，將毛胚中空型腔外邊緣線向草圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換實體引用。生成草圖輪廓線，然后對該封閉草圖輪廓線進(jìn)行“拉伸-切除”，直到下一個面為止。

（2）以模具毛胚的側(cè)面重新畫新圖。選擇中間空腔所在分型面的邊緣線，再次應(yīng)用“轉(zhuǎn)換實體引用”命令，生成直線段，再將直線段向兩邊延伸至毛胚外。

（3）應(yīng)用“插入”→“曲面”→“拉伸曲面”，將上述直線段拉伸成分型面。

（4）重新以模具毛胚的頂面為基準(zhǔn)面，對毛胚外邊緣輪廓線及在第（1）步驟形成的封閉輪廓線再次引用“轉(zhuǎn)換實體引用”，生成兩組封閉線框，接著進(jìn)行“插入”→“切除”→“拉伸”。切除直到第（3）步驟形成的分型面為止。并對分型面進(jìn)行隱藏。最后另存為“零件下模具”。

1.3 生成上模具

打開模具毛胚零件圖，以毛胚側(cè)面為新草圖，畫一條位于型腔分型面的水平直線。具體操作如2.2小節(jié)的第（2）步驟。

第二步，以上述水平線為準(zhǔn)，進(jìn)行“插入”→“切除”→“拉伸”。將毛胚位于分型面以下部分進(jìn)行切除，得到零件上模具。

有時候會在上模具空腔中殘留一部分凸出的下摸具，可以對其進(jìn)行隱藏或刪除，最后另存為“零件上摸具”。

為了表達(dá)裝配圖的關(guān)系，可以對模具裝配圖進(jìn)行爆炸處理。圖1為模具的爆炸視圖。特別說明，為了表達(dá)清楚，特地將上模具解剖開，以便將上模具型腔表達(dá)清楚。

圖1 模具的裝配爆炸視圖

2 異型零件

異型零件雖然應(yīng)用不多，但是造型方法比較復(fù)雜。要掌握好這些零件的建模技術(shù)也很重要?，F(xiàn)在就以鼓形彈簧為例，介紹其建模方法［3-4］。

具體建模方法如下:

（1）首先畫一個封閉線框及軸線，然后通過旋轉(zhuǎn)生成鼓形實體。

（2）在鼓形底面再畫一個圓，然后操作“插入”→“曲線”→“螺旋線”。在鼓形實體中生成螺旋線。

（3）仍以鼓形底面為基準(zhǔn)面，畫一條直線（徑向方向），其端點與螺旋線“穿透”。然后選擇“插入”→“曲面”→“掃描曲面”。從而形成一個螺旋面。

（4）選擇“工具”→“草圖繪制工具”→“交叉曲線”。先后選中鼓形表面和螺旋面，這樣兩個被選中的曲面交線將生成新的交叉線。即得到鼓形螺旋線實體。

（5）分別將掃描曲面、鼓形實體內(nèi)的螺旋線、鼓形等3個實體隱藏。

（6）最后在鼓形內(nèi)的螺旋線端點新建一個基準(zhǔn)面，以螺旋線的端點為中心，畫一個小圓。啟動“掃描”特征工具，選定掃描輪廓和路徑，將得到鼓形螺旋線彈簧。

異型件建模步驟繁雜，涉及很多技巧，需要多加練習(xí)，才能觸類旁通，舉一反三。圖2為鼓形彈簧的建模圖。

圖2 鼓形彈簧的建模圖

3 工程圖轉(zhuǎn)換

SolidWorks軟件功能較強(qiáng)，能把三維立體模型直接轉(zhuǎn)換為三視圖，包括全剖、半剖、局部剖等各種視圖。如圖3所示。但是，這些視圖很多圖線、符號、尺寸標(biāo)注并不符合我國的制圖標(biāo)準(zhǔn)。具體表現(xiàn)如下:

（1）剖切符號不合要求，且回轉(zhuǎn)體的非圓視圖無中心線（軸線）。

（2）光滑曲面零件的表面殘留很多多余的線條。這些線條是建模時每兩段相鄰曲面的分界線。

（3）各種線型（虛線、點畫線、雙點畫線）的長短比例不易調(diào)整。

還有許多細(xì)節(jié)問題，如果這些問題逐個修改，不僅耗時，而且有些問題很難改正。因此，最好的方法就是把SolidWorks的工程圖再另存為AutoCAD格式（.dwg）的三視圖。然后利用AutoCAD強(qiáng)大的二維平面繪圖功能，對轉(zhuǎn)換過來的三視圖進(jìn)行逐個修改。這樣的三視圖就能完全達(dá)到我國標(biāo)準(zhǔn)的制圖［5，6］（圖3）。

4 結(jié)語

SolidWorks具有較強(qiáng)的三維造型功能，只要正確使用，完全能對復(fù)雜零件進(jìn)行建模，并能實現(xiàn)自動編程及指令數(shù)控加工。在航空、機(jī)械、船舶、汽車、模具等工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

圖3 經(jīng)過轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的工程圖

SolidWorks可以方便地把三維建模零件轉(zhuǎn)換為二維工程圖。但圖紙一般不符合國標(biāo)《機(jī)械制圖》。因此可以利用AutoCAD強(qiáng)大的繪圖功能，對其進(jìn)行逐一修改，使工程圖達(dá)到國標(biāo)《機(jī)械制圖》。

SolidWorks和AutoCAD各有其特點，把它們有機(jī)地結(jié)合起來，發(fā)揮各自的長處，就能高質(zhì)量地完成建模和出圖的設(shè)計任務(wù)。

［1］杜力，李琳，譚瓊，等.基于計算機(jī)三維建模的“工程制圖”課程測繪實踐研究［J］.重慶工商大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009（4）:408

［2］劉友和，鄭繼昌.SolidWorks入門［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2002

［3］崔鳳奎，等.SolidWorks機(jī)械設(shè)計［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007

［4］彭亮，曾得惠，曾曉芳，等.SolidWork三維機(jī)械設(shè)計［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008

［5］高國宏.AutoCAD2000技巧與實例經(jīng)典［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2001

［6］東岳.AutoCAD2000［M］.北京:北京希望電子出版社，1999