基于SolidWorks叉架類零件的建模方法

劉瓊 鐘晨雪

摘要：零件建模是機械設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。叉架類零件用來支撐運動零件和其他零件，結(jié)構(gòu)形狀復雜多樣，建模難度大，效率低?；赟olidWorks建模軟件，詳細闡述了復雜叉架類零件的結(jié)構(gòu)分析和建模過程，得到合理的建模順序，提出一種基于單個草圖，采用分輪廓創(chuàng)建特征方法完成建模，解決了常規(guī)建模中草圖較多、建模低效的問題，提高了叉架類零件的建模效率。該建模方法也可拓展至其他復雜類零件的建模，對其具有指導意義。

關(guān)鍵詞： SolidWorks;叉架類零件;分輪廓創(chuàng)建特征法;建模

0引言

基于SolidWorks三維設(shè)計軟件易學易懂、功能強大、技術(shù)創(chuàng)新的特點[1]，使得SolidWorks成為主流的三維計算機輔助設(shè)計解決方案，廣泛應用在各工業(yè)企業(yè)[2]。如何利用SolidWorks提高建模質(zhì)量和效率，是機械工業(yè)類設(shè)計人員們思考和解決的問題。

叉架類零件是用來支撐運動零件和其他零件，由于被支撐的零件形狀多種多樣，叉架類零件的結(jié)構(gòu)形狀多復雜，且多為鑄鍛毛坯加工而成，建模難度大、效率低。形狀復雜的零件均可看成由若干基本體按照一定方式交叉、疊加而成，因此復雜類零件的建模過程一般可詳細劃分為：結(jié)構(gòu)分析、確定建模順序、繪制草圖、創(chuàng)建特征等四部分。

本文以叉架類零件為例，詳細闡述了零件結(jié)構(gòu)分析和建模過程，基于單個草圖，采用分輪廓創(chuàng)建特征繪制方法解決復雜叉架類零件的建模問題。

1 叉架類零件的三維建模

叉架類零件按其結(jié)構(gòu)功能可分為三部分：工作部分、安裝部分和連接部分，其中工作部分常為孔、叉結(jié)構(gòu)，連接部分多為斷面為多種形狀的肋板。本文對圖1所示叉架類零件，分別從結(jié)構(gòu)分析、確定建模順序、繪制特征草圖三個步驟闡述建模過程。

1.1 結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析是零件建模的首要任務(wù)。由圖1可知，此零件圖由主視圖、左視圖和A向視圖構(gòu)成，根據(jù)形體分析法可知，此叉架類零件，由不規(guī)則的連接板、主體圓筒、下方半圓筒、固定板和輔助特征構(gòu)成。不規(guī)則的連接板厚度為8mm，左側(cè)相切于上方主體圓筒，下方與半圓筒左側(cè)相連，右側(cè)相切;主體圓筒由長度為80mm，直徑分別為φ42和φ25的圓柱體相交而成;下方半圓筒由由長度為12mm，直徑分別為φ82和φ60的圓柱體，與水平面相交而成;固定板厚度為32，左側(cè)與連接板平齊，孔結(jié)構(gòu)與主體圓筒相切;在此基礎(chǔ)上，增加了五個輔助特征：第一個輔助特征是連接在連接板和主體圓筒左側(cè)，厚度為8mm的肋板;第二個特征是連接在固定板和主體圓筒兩側(cè)，厚度為8mm的肋板;第三個特征是在固定板上，寬度為16mm，深度為8mm的通槽;第四個特征是固定板上方，M22X1.5的螺紋孔;第五個特征為R2的一些圓角結(jié)構(gòu)。

1.2確定建模順序

在SolidWorks建模過程，一般遵循以下原則：先主后次、先加后減、多用特征、少用草圖，以高效率、高質(zhì)量創(chuàng)建特征，完成建模。

依據(jù)上述原則，由于主體圓筒、下方半圓筒、固定板均是基于連接板，連接板作為主體，因此首先創(chuàng)建連接板特征，如圖2（a）所示;其次是主體圓筒和下方半圓筒、固定板特征的創(chuàng)建，由于三者特征無主次之分，創(chuàng)建特征可無明確先后順序，其特征如圖2（b）、2（c）和2（d）; 由于第一個輔助特征肋板基于主體圓筒和連接板，第二個輔助特征肋板基于固定板和主體圓筒，通槽特征和螺紋孔特征基于固定板，圓角結(jié)構(gòu)基于各主體特征，所以最后創(chuàng)建五個輔助特征，分別如圖2（e）～2（i）所示。

1.3繪制特征草圖

分析圖1所示叉架類零件可知，連接板、主體圓筒、下方半圓筒、固定板等特征均可基于單個草圖，采用分輪廓創(chuàng)建特征方法，完成建模。相較于一般建模方法，即針對逐個特征選取基準面、繪制草圖、創(chuàng)建特征，更高效，更方便，更快捷。

草圖一般由一些線段連接而成的一個或多個封閉線框構(gòu)成。在草圖創(chuàng)建前，需對特征草圖進行尺寸分析和線段分析，然后按照正確的順序繪制草圖。草圖中的尺寸根據(jù)其功能分為定形尺寸和定位尺寸，尺寸分析過程中，需明確草圖的水平基準和垂直基準，進而分析定形尺寸和定位尺寸。構(gòu)成草圖的各線段根據(jù)其定形和定位尺寸的完整程度，可分為已知線段、中間線段和連接線段三種類型。在繪制草圖過程中，一般分為四個步驟：（1）找準基準，根據(jù)定位尺寸畫出定位線;（2）畫出已知線段;（3）畫出中間線段;（4）畫出連接線段。

根據(jù)以上草圖繪制原則，圖1所示叉架類零件的連接板、主體圓筒、下方半圓筒、固定板的特征草圖繪制如圖4所示。為了方便建模，坐標系原點定位在主體圓筒的中心，經(jīng)過原點的水平輔助線和垂直輔助線作為單個草圖的水平基準和垂直基準。同理，在相應基準面上完成4個輔助特征的草圖繪制，簡便易繪。

2總結(jié)

以叉架類零件為例，詳細說明了復雜叉架類零件的結(jié)構(gòu)分析、確定建模順序、繪制特征草圖三個過程;基于單個草圖，采用分輪廓創(chuàng)建特征方法，解決了常規(guī)建模方法中因逐個特征繪制草圖、創(chuàng)建特征，從而導致草圖多，建模慢等問題，較大的提高了建模效率和建模質(zhì)量。

參考文獻

[1]溫仕明.三維建模軟件Solidworks在科研革新中的應用分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2019，9（04）：12-13+26.

[2] 廖西平. 探討SolidWorks建模的幾個問題[J]. 重慶工商大學學報：自然科學版， 2011， 28（3）：281-283.

[3]趙丹.基于SolidWorks復雜回轉(zhuǎn)體零件的建模方法[J].機械研究與應用，2020，33（02）：158-159+171.