SolidWorks生成符合國(guó)標(biāo)工程圖的方法與應(yīng)用

薛峰，張瑞琳，呂楊，蘇興冶，謝曉樂(lè)

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SolidWorks生成符合國(guó)標(biāo)工程圖的方法與應(yīng)用

薛峰，張瑞琳*，呂楊，蘇興冶，謝曉樂(lè)

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼陽(yáng)分校，遼寧 遼陽(yáng) 111003）

SolidWorks軟件提供了三維模型生成二維工程圖的功能，且三維模型與二維工程圖之間同步更新，但生成的工程圖許多地方不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為了得到符合國(guó)標(biāo)的工程圖，通過(guò)設(shè)定工程圖模塊中的各項(xiàng)參數(shù)，創(chuàng)建符合國(guó)標(biāo)的工程圖模板，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件和常用件及其他不按真實(shí)投影繪制的結(jié)構(gòu)，根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，對(duì)其開(kāi)展工程圖標(biāo)準(zhǔn)化處理方法和技巧的研究。結(jié)合實(shí)例，提出了相應(yīng)的解決方案，確保工程圖標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，保留工程圖與零件三維模型之間數(shù)據(jù)的相關(guān)性。

SolidWorks；工程圖；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；三維模型

隨著CAD/CAM技術(shù)的快速普及和發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造全過(guò)程信息處理非常重要，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中廣泛依賴三維CAD軟件，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用三維CAD軟件可以完成零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)分析、虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真等工作[1-2]。

目前，由于三維模型不能方便地表達(dá)零件制造時(shí)應(yīng)滿足的加工要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等信息，因此，在零部件的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，還依賴二維工程圖，其在指導(dǎo)零件加工制造及檢驗(yàn)過(guò)程中仍發(fā)揮著不可替代的作用[3]。

SolidWorks是基于NT/W平臺(tái)的三維機(jī)械設(shè)計(jì)CAD軟件，目前在國(guó)內(nèi)外企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，SolidWorks中三維模型具備生成二維工程圖的功能，但由于其是國(guó)外的軟件，生成的工程圖很多方面不符合我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此制約了這一功能的使用。多數(shù)企業(yè)在完成三建模后，將三維模型生成的工程圖導(dǎo)入AutoCAD中，在CAD里完成圖形的修改、標(biāo)注使其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，或者利用AutoCAD等軟件重新繪制工程圖，這樣做不但延長(zhǎng)了產(chǎn)品的研制周期，而且不支持工程圖與三維模型自動(dòng)同步更新，使得SolidWorks“全相關(guān)、單一數(shù)據(jù)庫(kù)”的優(yōu)勢(shì)不能得到有效利用。也有針對(duì)SolidWorks智能生成工程圖的二次開(kāi)發(fā)的研究，但往往局限在對(duì)某種類型產(chǎn)品的研發(fā)[3-4]，成果的推廣有很大的局限性。

1 創(chuàng)建符合國(guó)標(biāo)的工程圖模板

SolidWorks工程圖模板應(yīng)遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于圖幅、字體、尺寸標(biāo)注及線型等相關(guān)規(guī)定。

在SolidWorks中新建工程圖，通過(guò)對(duì)“繪圖標(biāo)準(zhǔn)”中的“注解”、“尺寸”、“表格”等各項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，完成對(duì)工程圖中的字體、線型、線寬、尺寸標(biāo)注樣式、表格樣式、表面粗糙度、形位公差等的設(shè)定，使其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)置過(guò)程中，漢字字體應(yīng)選擇仿宋體類，如“漢儀長(zhǎng)仿宋”或“仿宋”等字體；用于尺寸及技術(shù)要求標(biāo)注的數(shù)字推薦選用SWIsop系列字體，字體樣式為傾斜；此外，粗實(shí)線設(shè)置寬度為0.5 mm，細(xì)實(shí)線為0.25 mm。

SolidWorks自帶的工程圖在線寬及標(biāo)題欄文字字體等方面不符合國(guó)標(biāo)，需要修改或重新繪制圖框及標(biāo)題欄。例如，設(shè)置A3圖幅的大小（420 mm×297 mm），通過(guò)“編輯圖紙格式”，刪除現(xiàn)有圖紙格式，重新繪制圖框及標(biāo)題欄，在標(biāo)題欄中插入文字，完成圖幅和標(biāo)題欄的建立。完成繪圖環(huán)境設(shè)定及圖框和標(biāo)題欄后，將文件保存為工程圖模板，如“工程圖模板A3. drwdot”。

2 工程圖的標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于SolidWorks完全按照三維模型真實(shí)投影生成工程圖，而我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、筋與輪輻等，采用規(guī)定畫法或者特征畫法表示，因此在工程圖中需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，獲得符合國(guó)標(biāo)的工程圖。

（1）切邊的處理

三維模型中，零件的鑄造圓角、倒圓角處以及平面與回轉(zhuǎn)面相切處，在SolidWorks中生成工程圖時(shí)，就會(huì)在視圖中出現(xiàn)切邊問(wèn)題，如圖1（a）所示的齒輪油泵泵體的視圖（局部），不符合國(guó)標(biāo)的規(guī)定，因此，在生成視圖前，通過(guò)將顯示類型設(shè)置為移除切邊，設(shè)置移除切邊后生成的圖樣，如圖1（b）所示。

圖1 視圖中切邊的處理

（2）筋和輪輻的畫法

筋、輪輻是機(jī)件上常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，用于加強(qiáng)機(jī)件的強(qiáng)度，國(guó)標(biāo)規(guī)定如縱向剖切肋與輪輻，這些結(jié)構(gòu)按照不剖繪制，不畫剖面符號(hào)，要用粗實(shí)線將肋、輪輻與鄰接部分分開(kāi)[5]，因此，在三維建模時(shí)，凡是涉及“筋”與“輪輻”等部位，均應(yīng)采用“筋”命令繪制，在剖切時(shí)選擇將筋特征排除在剖切之外，才能生成符合國(guó)標(biāo)關(guān)于筋的規(guī)定畫法的工程圖樣，如圖2所示。

三維建模涉及輪輻結(jié)構(gòu)時(shí)，如圖3（a）所示模型，均布的輪輻部分應(yīng)使用“筋”的命令繪制，剖切后的剖視圖如圖3（b）所示，其中輪輻的畫法不符合國(guó)標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)“少線”或“多線”的情況，按照國(guó)標(biāo)關(guān)于輪輻的規(guī)定畫法，“少線”時(shí)，手動(dòng)添加漏畫的線，“多線”時(shí)，進(jìn)行隱藏處理，完成的剖視圖如圖3（c）所示。

圖2 筋的剖切畫法

圖3 輪輻的剖切畫法

（3）標(biāo)準(zhǔn)件和常用件視圖的生成

SolidWorks完全按照三維模型真實(shí)投影生成工程圖，螺紋、齒輪、軸承和彈簧等零件是采用規(guī)定畫法或者特征畫法來(lái)表示，不能直接用SolidWorks生成二維工程圖。

零件上有螺紋結(jié)構(gòu)時(shí)，在零件三維建模時(shí)，使用“裝飾螺紋線”建模，如圖4（a）所示，在工程圖中才能生成規(guī)定畫法表示的螺紋，如圖4（b）所示。

SolidWorks中按照真實(shí)投影生成的齒輪的工程圖，如圖5所示，不符合國(guó)標(biāo)規(guī)定[6]。要生成正確的齒輪工程圖，需在其三維模型中添加新配置。首先，在新配置下將齒輪的輪齒全部壓縮，如圖6（a）所示；再添加一圓柱環(huán)特征，環(huán)的內(nèi)徑為齒根圓直徑，外徑為齒頂圓直徑，添加特征時(shí)不合并結(jié)果，如圖6（b）所示；視圖完成剖切后，整個(gè)剖面都會(huì)自動(dòng)生成剖面線，如圖6（c）所示，需要進(jìn)一步處理；隱藏剖面線后，重新填充剖面線，并補(bǔ)畫主視圖上的分度線，隱藏左視圖齒根圓的投影，處置后齒輪的工程圖，如圖6（d）所示。

圖4 裝飾螺紋線的應(yīng)用

圖5 直齒圓柱齒輪的三維模型與投影

圖6 齒輪工程圖的生成

軸承和彈簧都可以通過(guò)添加新配置的方法獲得符合國(guó)標(biāo)的工程圖。

（4）中心線的處理

SolidWorks生成的工程圖中，中心線、軸線經(jīng)常出現(xiàn)漏畫或不符合國(guó)標(biāo)的情況，需要進(jìn)行補(bǔ)畫或重新繪制等處理。如圖7所示，泵體左視圖中六個(gè)螺紋孔的定位中心線等，須刪除后手動(dòng)重新添加，處置后的圖樣如圖8所示。

（5）剖切位置符號(hào)的處理

由于SolidWorks生成的剖視圖中，自動(dòng)生成的剖切符號(hào)為兩條細(xì)實(shí)線，不符合國(guó)標(biāo)關(guān)于剖切符號(hào)的規(guī)定，須手動(dòng)加繪兩條粗實(shí)線，作為剖切符號(hào)覆蓋原來(lái)的細(xì)實(shí)線。

（6）工程圖尺寸標(biāo)注

利用三維生成二維工程圖，若零件三維模型的尺寸發(fā)生改變，則工程圖樣上的尺寸也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，參數(shù)化模型驅(qū)動(dòng)視圖更新是其優(yōu)勢(shì)所在。

圖7 泵體三維模型及三視圖

圖8 由三維模型生成的泵體的工程圖

SolidWorks中有自動(dòng)標(biāo)注工程圖零件尺寸的功能，但使用此功能標(biāo)注復(fù)雜零件時(shí)，經(jīng)常發(fā)生尺寸重復(fù)標(biāo)注、尺寸分布雜亂等情況，不符合國(guó)標(biāo)規(guī)定[6]，因此對(duì)復(fù)雜零部件推薦利用“智能尺寸”功能，其標(biāo)注方法與三維建模繪制草圖時(shí)的標(biāo)注方法一致。注意，SolidWorks中某些尺寸標(biāo)注沒(méi)有現(xiàn)成符號(hào)，如斜度、錐度的標(biāo)注，需手動(dòng)繪制這些符號(hào)，通過(guò)插入注釋的方式添加其尺寸。

3 應(yīng)用舉例

利用SolidWorks完成齒輪泵泵體的三維建模，如圖7（a）所示，調(diào)用工程圖模板文件，如“工程圖模板A3.drwdot”，首先完成泵體主視圖、俯視圖和左視圖的生成，如圖7（b）所示；選擇零件的前后對(duì)稱面，在左視圖完成剖切，得到全剖的主視圖，在主視圖的指定位置完成剖切，獲得全剖的俯視圖，利用“投影視圖”，生成右視圖，隱藏重復(fù)表達(dá)的邊線，得到C向視圖，如圖8所示。

通過(guò)“智能尺寸”功能，完成泵體零件圖的尺寸標(biāo)注，通過(guò)“表面粗糙度符號(hào)”完成表面粗糙度的標(biāo)注，通過(guò)“形位公差”以及“基準(zhǔn)特征”完成形位公差的標(biāo)注。完成標(biāo)注后的泵體的工程圖如圖8所示。

4 結(jié)論

開(kāi)展基于SolidWorks生成符合國(guó)標(biāo)工程圖方法的研究，提出SolidWorks中不符合國(guó)標(biāo)規(guī)定的工程圖的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明其可行性。SolidWorks中三維模型可驅(qū)動(dòng)生成的工程圖同步更新，大幅度提高工程圖出圖效率，減少設(shè)計(jì)失誤，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

[1]趙罘，楊曉晉，等. SolidWorks2016中文版機(jī)械設(shè)計(jì)從入門到精通[M]. 北京：人民郵電出版社，2016.

[2]倪受東. 核電用行星減速箱計(jì)算機(jī)建模及動(dòng)態(tài)仿真研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010（12）：100-102.

[3]陳樂(lè). 基于SolidWorks的工程圖快速生成技術(shù)研究——以V2100V型球閥為例[D]. 銀川：寧夏大學(xué)，2015.

[4]王欣，李末，許濱，等. 基于SolidWorks的工程圖智能生成技術(shù)與研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2011（5）：60-63.

[5]何銘新，錢可強(qiáng)，徐祖茂. 機(jī)械制圖[M]. 北京：高等教育出版社，2013.

[6]周云峰，王宗彥，等. 三維設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)件工程圖規(guī)范表達(dá)研究與應(yīng)用[J]. 煤礦機(jī)械，2011（11）：230-232.

The Method and Application of SolidWorks to Generate Engineering Drawing in Line with GB

XUE Feng，ZHANG Ruilin，LV Yang，SU Xingye，XIE Xiaole

( Shenyang University of Technology, Liaoyang Campus,Liaoyang 111003, China )

SolidWorks software provides the function that generating a engineering drawing from a 3D model, and the 3D model is synchronized with the two-dimensional drawing, but the engineering drawings do not meet the national standards. In order to obtain the engineering drawings in line with the national standards, by setting the parameters in the drawing module, a drawing template can be created, In view of the standard parts, common parts and other structures which are not drawn according to the real projection, According to the provisions of the national standard painting, carry out the standardization of engineering drawings and techniques of research, combined with examples, proposed a corresponding solution to ensure that the standardization of engineering at the same time, to retain the engineering drawings and parts of the three-dimensional model between the data.

SolidWorks；engineering drawings；national standards；three-dimensional model

TB237

B

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.02.008

1006－0316 (2018) 02－0031－05

2017－09－01

薛峰（1995－），江蘇常州人，本科，主要研究方向?yàn)檫^(guò)程裝備與控制工程。

通訊作者：張瑞琳（1965－），女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)楣こ虉D學(xué)、流體機(jī)械。