发挥好SolidWorks草图的功能

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发挥好SolidWorks草图的功能
                              西安泵阀总厂　　 于振华

　　
　　一．要解决的问题及思路
　　SolidWorks 98是Windows NT平台上基于特征实体造型的优秀CAD软件，其具有强大的装配功能。但对于某些几何形体的装配关系却不能直接应用“Assembly Mating”窗体中的有关选项来加入配合关系，例如：“内锥面”与“球面” 的相切配合；“锥面”与“锥面” 的相切配合；“锥面”与“平面” 的相切配合等。如若装配体需要对这类几何体加入相切配合，则可进入零件编辑模式、通过对不同零件“特征关联辅助图”内相对应的图元之间加入关联来得以满足。
　　SolidWorks 98插入设计表格的功能给用户带来了极大的方便。用户可因此而轻松的创建标准件、通用件系列模型库，提高设计效率、缩短产品开发周期。但使用户遗憾的则是：设计表格只对零件文档有效。本文所述的方法却可用插入在一个零件中的设计表格通过对“特征关联辅助图”的控制来驱动装配体中全部零件，而重建装配体模型系列。
　　SolidWorks 图元中的点“”在创建草图时仅仅起定位作用，正因为它的这一独特属性恰恰又成为本文所提出解决方案里具有特定功能的一种关键图元。本文将以圆锥滚子轴承（GB297-84）为例来叙述创建轴承装配体系列模型的技术。
　　要解决的问题有三个：
　　* 滚锥锥面与轴承内环锥面、外环锥面沿轮廓线相切关联；
　　* 生成轴承装配体模型后，滚锥和保持架能够绕轴承的轴线转动；
　　* 在其中一个零件中插入设计表格来驱动装配体，实现重建具有不同尺寸的一系列装配体模型。
　　采取技术措施的四个步骤：
　　* 在其中一个零件中，利用草图图元中的点“”及构造线来创建一幅包含装配体中所有零件的基本体特征草图形状在内的草图，并在图元之间加入几何关联或尺寸关联来约束这一组零件的几何形状及相对位置关系。本文将该草图称为“特征关联辅助图”、并把装载有该草图的零件称为“主载零件”。
　　* 在其他零件中也含有一幅称为“特征关联辅助图”的草图。不过它是仅表达自身基本体特征形状的草图，且不对图元之间加入任何几何关联及尺寸关联。只是在装配体中进行零件装配时，在零件编辑模式下，把这些草图中的点“”与“主载零件”中的对应点“”加入关联。
　　* 各零件中用来创建基本体特征的控制草图，也不对图元之间加入任何几何关联及尺寸关联（圆角等除外）。只是使得“控制草图”封闭折线框的折点与自身“特征关联辅助图”的对应点“”加入重合关联。
　　* 本文探讨创建轴承装配体模型并非为进行轴承的设计工作，而是在其它机械工程设计中、把它当作一件标准部件来选用、从而来表达创建模型及工程图的完整概念。轴承与要设计的其它零、部件之间发生配合关系的仅仅是“轴承内径d”、“轴承外径D”、“轴承宽T”、“内环宽B”、“外环宽C”这五个尺寸。所以只要这五个尺寸完全符合“GB297-84”给定的值，就可以满足其它机械工程设计对轴承模型的要求。而轴承模型中的其它尺寸则只需用与这五个尺寸中的部分尺寸之间建立相应关系的公式来表达即可。以便简化轴承建模及设计表格的项目。
　　二．叙述说明
　　本文所述的“特征关联辅助图”一般仅通过图元“”描述零件草图轮廓折线框的折点来表达，为表达角度、圆弧时也辅以构建线。
　　为节约篇幅不对建模过程进行详细的叙述、对主载零件的“特征关联辅助图”中的“”与“”的水平关联、竖直关联也不再叙述，并尽量减少插图，请读者相互参看各插图。为使图面清晰除“轴承内径d”、“轴承外径D”、“轴承宽T”、“内环宽B”、“外环宽C”这五个尺寸外，其余尺寸均未标出。
　　三．轴承建模过程
　　1. 创建轴承内环
　　1) 打开一个新零件，由正、俯视图平面，来生成纵轴。
　　2) 创建“特征关联辅助图”：
　　在正平面新建一幅草图，并命名为：“特征关联辅助图”，见图1。在图1中，用“”围成了轴承内环、轴承外环、轴承保持架的基本体草图形状（如果用直线把这些点连起来则一目了然）。除表示保持架的四个点、滚锥轴线未完全约束外（该四点两两对称于滚锥的轴线已约束），其余均已完全约束（为使图面清晰其余尺寸约束未在图中示出）。47（轴承外径D）、20（轴承内径d）、15.25（轴承宽T）、14（内环宽B）、12（外环宽C）已在图中示出。请注意在20（轴承内径d）尺寸线上右边的点并不参与构建轴承内环基本体草图折点，它与该尺寸线上的左点对称于坐标原点，且与47（轴承外径D）尺寸线上的右边的点加入竖直关联，因此其作用仅在于使轴承模型的几何形心处于坐标原点。图中未示出的尺寸与示出的五个尺寸中的部分尺寸将用公式表述它们之间的关系。
　　关闭“特征关联辅助图”草图。
　　3) 在正视图平面绘制“内环截面”草图：
　　打开一幅新草图，命名为“内环截面”。在图中绘出轴承内环基本体特征控制草图的封闭折线框、且把各折点与“特征关联辅助图”中表示轴承内环形状的各对应点之间加入重合关联，再做一条旋转轴线与“特征关联辅助图”中的轴线（纵轴）之间加入重合关联，退出草图编辑。
　　4) 生成“内环”实体：
　　→　→　→ （改名）。
　　5) 内环内孔两端口倒圆角：
　　按下“Ctrl”键、点选“内环”实体内孔两端口部棱线→　→生成“内孔圆角”；给圆角半径命名为“半径”。
　　6) 关闭零件，并命名为“轴承内环”。
　　2. 创建轴承外环
　　1) 打开一个新零件，由正、俯视图平面，来生成纵轴。
　　2) 创建“特征关联辅助图”：
　　在正视图平面绘制如图2所示“特征关联辅助图”草图。对图中各“”不做任何约束；旋转轴线与纵轴之间加入重合关联。
　　3) 在正视图平面绘制“外环截面”草图：
　　打开一幅新草图，命名为“外环截面”。在图中绘出轴承外环基本体特征控制草图的封闭折线框、且在各折点与轴承外环的“特征关联辅助图”中表示轴承外环形状的各对应点之间加入重合关联，再做一条旋转轴线与“特征关联辅助图”中的轴线（纵轴）之间加入重合关联，退出草图编辑。
　　4) 生成“外环”实体：
　　→　→ →（改名）。
　　5) 外环外圆柱面两端棱线倒圆角：
　　按下“Ctrl”键、点选“外环”实体外圆柱面两端棱线部→　→；给圆角半径命名为“半径”。
　　6) 关闭零件，并命名为“轴承外环”。
　　3. 创建轴承滚锥
　　a) 打开一个新零件，由正、俯视图平面创建“纵轴”；
　　b) 在正视图平面，创建“特征关联辅助图”，见图3；
　　在图3中，表示滚锥轴截面等腰梯形四个顶点的“”以滚锥中心线两两对称，表示梯形上下底的构建线与中心线垂直。
　　c) 在正视图平面，创建“滚锥截面”草图：点选滚锥“特征关联辅助图”的所有构建线，点按，剪除多余线段（由中心线转换而来），添加中心线、与“特征关联辅助图”的中心线重合关联，退出草图。
　　d) 生成“滚锥”实体：
　　→　→　。
　　e) 关闭零件，并命名为“轴承滚锥”。
　　4. 创建轴承保持架
　　a) 打开一个新零件，由正、俯，俯、侧视图平面创建“纵轴”、“横轴”；
　　b) 打开一幅新草图，在正视图平面，创建“特征关联辅助图”，见图4。图中保持架的四个轮廓“”两两对称于对称线（斜的构建线），其余均未约束；
　　c) 点击图中旋转轴线 →　→　→　→→（改名）；
　　d) 按下“Ctrl” → 、 →　→　→　→　→ → （改名）；
　　e) 按下“Ctrl” →、（对称线端点）→　→　→　→ →（改名）；
　　将在轴承装配体中继续创建保持架
　　5. 创建轴承装配体
　　1) 打开一个新的装配体文件；保存文件，命名为“滚锥轴承（GB297-84）”。
　　2) 同时点选正、俯视图平面，再点击“”生成轴线，将其改名为“旋转轴”。
　　3) 把“轴承内环”插入装配体，定位于坐标原点。
　　4) 把“轴承外环”插入装配体并给予配合约束：
　　a) 把“轴承外环”插入装配体，并移动至适当位置；
　　b) 同时点选“轴承内环”、“轴承外环”的“纵轴”特征，加入“Coincident”配合；
　　c)　→　→　→　→　→ 在“轴承外环”的“特征关联辅助图”的五个“”与“轴承内环”的“特征关联辅助图”对应的五个“”之间分别加入“重合”关联。
　　d) 退出“轴承外环”的编辑状态。
　　5) 把“轴承滚锥” 插入装配体并给予配合约束：
　　a) 把“轴承滚锥”插入装配体，并移动至适当位置；
　　b)　→　→　→　→　→ 点击轴承滚锥“特征关联辅助图”中的左下轮廓“” → 点击轴承内环“特征关联辅助图”对应“” →　→　；
　　c) 同b)方法关联轴承滚锥“特征关联辅助图”中的右下轮廓“”；
　　d)　→　→　→　→　→ 点击轴承滚锥“特征关联辅助图”中的左上轮廓“” → 点击轴承外环“特征关联辅助图”表示其内锥面的构建线 →　→　；
　　e) 同d)方法关联轴承滚锥“特征关联辅助图”中的右上轮廓“”；
　　f) 在轴承滚锥的“纵轴”与滚锥轴承的“旋转轴”之间加入“重合”关联；
　　g) 退出“轴承滚锥”的编辑状态。
　　h) 圆周阵列“轴承滚锥”，两阵列参数分别命名为“相角@阵列滚锥”、“数量@阵列滚锥”其数值暂随意（后由公式给定）。
　　6) 把“轴承保持架”插入装配体并给予配合约束：
　　a) 将保持架移至合适位置；
　　继续创建保持架
　　b)　→　 →　→　→　→ 内环“特征关联辅助图”中保持架的轮廓“”及对称线、保持架“特征关联辅助图”中保持架的轮廓“”及对称线（分别）→
　　c) （滚锥）、（保持架）→　→　→　；
　　d) （内环）、（保持架）→　→　→　；
　　e)　→　→　→　→ →　、两次击下“→”键；
　　f)　→　→　→　→分别点选滚锥的轮廓线 →　→ （四条线分别作四次）→ 分别点选四条线并拖移两端点 → 在相邻两线两两对应的端点间加入“”关联，关闭草图 → →（改名）；
　　g)　→　→　→　→→、 、 ， 、　→ ；
　　h)　→　→ 、→→→→；
　　i) 圆周阵列“轴承保持架”，两阵列参数分别命名为“相角@阵列窗口@轴承保持架.Part”、“孔数@阵列窗口@轴承保持架.Part”其数值暂随意（后由公式给定）。
　　四．编辑公式及插入设计表格
　　* 在主载零件（轴承内环）中加入如下公式：
　　"前楞宽@特征关联辅助图"
　　=0.02*("轴承外径D@特征关联辅助图"
　　+"轴承内径d@特征关联辅助图")
　　"前楞高@特征关联辅助图"
　　=0.7*"前楞宽@特征关联辅助图"
　　"滚道前深@特征关联辅助图"
　　=0.4*"前楞宽@特征关联辅助图"
　　"后楞宽@特征关联辅助图"
　　="前楞宽@特征关联辅助图"
　　"滚道后深@特征关联辅助图"
　　=0.6*"前楞宽@特征关联辅助图"
　　"外环壁厚@特征关联辅助图"
　　="滚道前深@特征关联辅助图"
　　"外环楞宽@特征关联辅助图"
　　="滚道前深@特征关联辅助图"
　　"保持架厚@特征关联辅助图"
　　="滚道前深@特征关联辅助图"
　　"半径@内孔圆角"
　　=0.7*"滚道前深@特征关联辅助图"
　　* 在装配体中加入如下公式：
　　"数量@阵列滚锥"
　　=Int(3.14*("轴承外径D@特征关联辅助图@轴承内环.Part"
　　+"轴承内径d@特征关联辅助图@轴承内环.Part")
　　/("轴承外径D@特征关联辅助图@轴承内环.Part"
　　-"轴承内径d@特征关联辅助图@轴承内环.Part"))
　　"相角@阵列滚锥"
　　=360/"数量@阵列滚锥"
　　"孔数@阵列窗口@轴承保持架.Part"
　　="数量@阵列滚锥"
　　"相角@阵列窗口@轴承保持架.Part"
　　="相角@阵列滚锥"
　　"半径@柱面圆角@轴承外环.Part"
　　="半径@内孔圆角@轴承内环.Part"
　　* 在主载零件（轴承内环）模型中插入如下设计表
　　
　　上述内容是作者在实际工作中对使用“SolidWorks”的一些体会。在此奉献给同行们参考，希望起到抛砖引玉的作用，并且希望与同行们进行深入的交流。
　　

mingo

行

lyq77331

VERY GOOD！！！！！！1

jfnbcl

这是高手所为，我们这新手就望而生畏了！

dbv

要是配插图才会很精彩！

zdwdodo

精彩

loopking

很经典！
我有意无意中也这么干过
但是没有意识到其中这么大奥妙
感谢分享！

lxykkk

高手！受益匪浅。感谢分享。