基于SolidWorks的三維機加工工藝設(shè)計方法研究

李巖　譚寶龍

摘要：伴隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍正在逐漸擴大。制造業(yè)也面臨著信息化的改革，MBD（Model Based Definition）技術(shù)，即基于模型定義。該技術(shù)將三維設(shè)計信息、三維制造信息和產(chǎn)品管理信息共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，在取消二維圖紙工程定義的情況下，實現(xiàn)產(chǎn)品特征描述、共享，滿足了數(shù)字化制造信息直接傳遞的需求，有效地解決了設(shè)計、制造、使用維護一體化的難題，實現(xiàn)了CAD和CAM高度集成。MBD打破了傳統(tǒng)的定義方法，不再用三維實體模型表現(xiàn)產(chǎn)品的基本形狀信息，不再用二維工程圖紙描述產(chǎn)品尺寸了，而是以三維實體模型為主，形成了新的制造工藝和方法。將數(shù)字化設(shè)計和制造技術(shù)以模型的形式運用于制造業(yè)，這將是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：Solidworks；三維機加工；工藝設(shè)計方法

前言

從二維設(shè)計工藝的發(fā)展現(xiàn)狀來看，固有的計算機工藝設(shè)計CAPP系統(tǒng)只能以工程圖為設(shè)計依據(jù)，以工藝簡圖為輔助工具，為工藝卡片提供專業(yè)化的設(shè)計，還要將其制作成文件形式，配合工程圖紙在生產(chǎn)一線使用。近些年，計算機應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，特別是其中的三維設(shè)計技術(shù)，在MBD技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用的領(lǐng)域逐步擴大，工藝設(shè)計從二維走向了三維。在三維技術(shù)的應(yīng)用過程中，生產(chǎn)制造的依據(jù)只可以是三維數(shù)字化模型，原有的工藝設(shè)計模式受到了極大挑戰(zhàn)。

1.關(guān)于Solidworks

簡單易學(xué)，應(yīng)用廣泛和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks軟件的三個基本特征，這些特點使它的功能變得更加強大，成為了行業(yè)中的先行者，能夠最有效快遞地CAD解決途徑。Solidworks通過其簡單易學(xué)的操作流程不僅可以為產(chǎn)品制作出多種設(shè)計方案，還可以有效避免設(shè)計過程中錯誤的出現(xiàn)，從而使產(chǎn)品在設(shè)計過程中就得到了質(zhì)量的保障。

SolidWorks的操作十分簡單，在我們?nèi)粘５腤indows系統(tǒng)中，就可以輕松完成。拖拽功能是SolidWorks中最有效提高工作效率的設(shè)計，大大縮短了設(shè)計師花費在設(shè)計工作上的時間。另外，SolidWorks同Windows一樣，都是采用CAD文件管理器，這樣，CAD文件就可以實現(xiàn)輕松管理。

在SolidWorks軟件中，產(chǎn)品設(shè)計系列化功能具有較強的實用性，能夠適應(yīng)系列產(chǎn)品對于設(shè)計的需求，SolidWorks中提供的系列化設(shè)計方法是三維建模中使用范圍最廣的，配置和系列零件設(shè)計表。

2.三維機工藝設(shè)計特點

將CAD，CAPP等集成思想與MBD的機加工三維工藝設(shè)計方法結(jié)合起來，利用三維模型獲得產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過加工仿真，信息添加以及確立工藝特征等方法完成對加工工藝程序以及信息的規(guī)范化，生產(chǎn)活動要根據(jù)三維機加工工藝程序來進行，實現(xiàn)設(shè)計和加工的有機結(jié)合，確保數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，其設(shè)計特點主要表現(xiàn)在幾下幾個方面：

2.1提供三維化的信息數(shù)據(jù)。三維機的加工設(shè)計時以三維設(shè)計模型作為加工工藝的唯一根據(jù)，產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息能夠通過三維設(shè)計模型較為清晰的展現(xiàn)出來，方便操作和理解，這樣就避免了二維圖紙與三維設(shè)計模型之間相互轉(zhuǎn)化，而出現(xiàn)的數(shù)據(jù)錯誤問題的出現(xiàn)。

2.2清晰工藝流程展示。結(jié)合三維設(shè)計模型，建立關(guān)于產(chǎn)品，設(shè)計工藝以及資源的信息共享平臺，使產(chǎn)品及設(shè)計信息能夠在計算機上一目了然。

2.3加工程序直觀化。針對不同的工藝階段，構(gòu)建出每個階段的程序模型，使產(chǎn)品在加工過程中的信息能夠通過所構(gòu)建的程序模型直觀地展現(xiàn)出來。

2.4信息來源的唯一性。在產(chǎn)品加工過程中，產(chǎn)品的數(shù)據(jù)以及基本制造信息都要通過三維程序模型來獲得，保證了信息不會因為二維圖紙等信息來源的多樣化影響信息的準確性。

2.5加工工藝真實化。依據(jù)三維設(shè)計模型的數(shù)據(jù)，在加工模型時，要結(jié)合實際，對加工過程中的各個環(huán)節(jié)進行觀察，實現(xiàn)模擬加工，及時找出加工工藝中存在的問題。

3.基于solidworks的三維機加工工藝設(shè)計方法

大部分產(chǎn)品都是由多個零部件組成的，如果將這些零部件進行參數(shù)化的設(shè)計，就能夠大大提升產(chǎn)品的設(shè)計速度。三維機也是如此，由多個零部件組成，如果將三維機的零部件進行參數(shù)化設(shè)計，就能夠從整體上實現(xiàn)三維機的參數(shù)化設(shè)計。三維機的參數(shù)化設(shè)計是以各個零部件的參數(shù)化設(shè)計為基礎(chǔ)，卻又不能對各個零部件的參數(shù)化進行簡單的組合和疊加。

利用全局變量法能夠很好地處理好三維機各個零部件參數(shù)化同步的問題。其核心理念就是把三維機的核心部件的數(shù)據(jù)信息設(shè)定為整體變量，其他所有的零部件都要圍繞著整體變量的變化而變化，與整體變量形成一定的關(guān)系，從而實現(xiàn)對三維機模型整體變量的控制。但任何一種事物都有它的兩面性，這種方法也有它的弊端，對于關(guān)系復(fù)雜且零部件較多的產(chǎn)品，就無法進行有效的設(shè)計。因為在零部件較多并且關(guān)系復(fù)雜的產(chǎn)品中，各個零部件之間的關(guān)系很難找到，可以被設(shè)定的整體變量的數(shù)據(jù)也很多，在同步變化過程中很容易出現(xiàn)錯誤。另外，同名的文件在SohdW6rks進程中是不能出現(xiàn)的，這就要求三維機的所有零部件的規(guī)格都是不同的，這一點也是不符合實際的。

4.結(jié)論

基于solidworks的三維機加工工藝設(shè)計過程有其自身的特點，三維機是一個復(fù)雜的產(chǎn)品，內(nèi)部零部件的構(gòu)成以及各部件之間的關(guān)系也是極其繁瑣的，一般的方法很難實現(xiàn)所有變量的同步變化，因此，要根據(jù)三維機的特點，運用科學(xué)的方法，利用多種形式的設(shè)計工藝，才能夠?qū)崿F(xiàn)三維機加工工藝設(shè)計。

參考文獻：

[1]張祥祥，陳興玉，張紅旗，田富君.基于Pro/E的三維機加工工藝設(shè)計方法研究[J].機械與電子，2014，02：3-7.

[2]姜夏.基于Creo的三維機加工工序模型構(gòu)建方法研究[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2014，08：55-57.

[3]王喜良.三維機加工藝設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)研究[D].沈陽航空航天大學(xué)，2013.