内容发布更新时间 : 2024/6/16 22:27:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于 SolidWorks的部件参数化设计方法的研究 作者:CDCAD 文章来源:成都 CAD 联盟

论述了 SolidWorks 环境中 , 通过产品、 部件和零件三者之间参数关联 , 采用一种基于装配约束的参数化设计 方法实现部件的参数化建模 , 阐述了这种参数化设计方法中的关键技术 , 包括产品结构的划分、尺寸分析、 关联设计、基于布局草图的装配体设计和方程式的添加 ; 运用部件参数化设计方法构建了一个 SolidWorks 部件库 . 采用这种方法 , 有利于产品的修改和系列化 , 提高设计效率 .

1 引言

为了提高产品的设计质量和设计效率 ,提高企业市场竞争力 ,多年来 , 许多企业一直致力于产品参 数化设计的研究。三维机械设计软件的出现使产品参数化设计产生质的飞跃 , SolidWorks 就是优秀的三 维参数化设计软件之一。采用

SolidWorks软件进行产品设计有两种基本的设计路线 ,即:自底向上和自 顶向下 。 自顶向下设计关注的是零部件之间的约束关系 ,而不是零件的结构细节 , 从而为部件级三维参 数化建模提供了一种方法。本文就部件级三维参数化建模进行探讨 ,同时利用部件参数化设计建立 Soli dWorks 部件库 ,为企业实现敏捷的产品设计提供资源。

采用参数化设计技术 ,可以大大提高产品的设计速度。在大多数工程设计中 ,一个产品往往是多个 零件的组合。将零件参数化的思想扩展到部件参数化设计中 ,实现部件整体参数化设计 ,无疑会更大程 度地提高设计效率 ,为企业创造经济效益 。

部件参数化设计的实现以各组成零件的参数化设计为基础 , 但又不是组成部件的各零件的参数化的简 单累加。 部件的参数化问题除需解决各组成零件的参数化设计以外 , 还必须解决参数化时的同步更新问题。 所谓的同步更新 , 是指当进行部件的参数化设计时 ,对其中某一个零件进行了更改 , 要求能够引起与之 关联的一个或者多个零件的同步更新。同步更新主要有两方面要求 ,一是部件参数化设计中 ,各

零件的 相对位置关系要始终保持正确 ,二是各零件之间有配合关系的尺寸参数始终保持正确。

2. 部件参数化设计方法

本文采用了一种基于装配体的参数化设计方法 ,来实现部件的参数化。其基本思想是 :在参数化零件 的基础上 , 引入零件装配关系作为约束 ,合理地建立零件之间的装配约束关系 , 以确保零件之间的相对 位置关系 ; 同时 , 建立零部件相互关联的参数之间的关系 , 以保证参数之间能够联动。 这样就可以实现同 步更新 ,在此基础上建立部件的装配布局图 ,最终实现整个部件的参数化设计。

2.1 产品结构的划分

复杂的产品按照功能和企业的生产组织特点分解为一系列的部件 , 而每个部件可能还会进一步划分为 子部件和零件 ,尤其在民用飞机、汽车等产品中 ,产品构成十分复杂 ,涉及到机械、电气、液压、附件 (如座椅、轮胎等 多方面的功能部件 ,需要进行细致和准确的产品规划和配置 。产品结构的划分就是在 对产品的结构进行分析的基础上把大型装配体分成若干个一级子装配体 , 一级子装配体包含了若干个二级 子装配体和零件 ,二级子装配体中包含了

若干个三级子装配体和零件依此类推直到最后的零件。部件和产品归根结蒂都是由若干个零件组成 , 在参数化 CAD 中都可以视为装配体。产品结构的划分是为部件级参数化建模整理产品、部件和零件三者之 间的装配约束关系。

2.2 尺寸的分类

部件参数化的关键是将尺寸进行合理的分类 , 分类的依据是产品设计时尺寸的不同功能。 在产品模块 化的基础上 ,理清产品各个零件与零件之间、零件与部件之间、部件与部件之间、部件与产品 (总装配体 之间的尺寸约束关系 , 并确定出驱动尺寸 (主动尺寸 和从动尺寸。 其中驱动尺寸又分为外部驱动尺寸和内 部驱动尺寸 , 前者是指为满足来自产品外部或者产品内部其它部件间的约束关系而可以手动修改的尺寸 , 后者是指部件内部可以手动修改的尺寸 。 在 SolidWorks 中 ,产品模型的

驱动尺寸越多 , 模型就越复杂 , 同时会增大模型更新出错的机率。 驱动尺寸的确定必须准确 , SolidWorks 建模是不允许驱动尺寸重复 ,否则会导致过定义 ; 驱动尺寸少于从动尺寸会使得相关要素不会及时更新 ,达不到部件参数化的目的。 2.3 基于装配约束的部件参数化建模技术

与零件参数化建模相比 ,部件参数化设计除要考虑抽象出相同的尺寸参数外 ,还需考虑零件之间的 配合关系。 SolidWoks 中部件参数化建模是通过参数关联构成基于装配体的参数化模型 ,也就是采用自顶 向下设计方法进行参数化建模。下面通过实例研究 SolidWorks 环境下基于装配约束的部件参数化建模技 术。

1 关联设计。 关联设计就是在装配体环境参照已经安装到位的零部件中设计新零件的过程。 其优点在 于新零件的设计可充分借助已有零部件形成的空间参照 , 从而能够设计出在独立零件环境下很难完成的一 些结构件 , 尤其是过渡零件和框架零件 。 如图 1 中的装配体由接头 c 、 管件 a 和管件 b三个零件组成 ,

其中管件 b 和接头 c 的建模就是利用关联设计实现的 ,同时在装配体中建立管件 a 管径与管件 b管径 的尺寸关联 ,使得改变管件 a 的直径 (驱动尺寸 相应改变管件 b 的直径 (从动尺寸 。这种部件参数化 建模不但降低了管件 b 不规则端面建模的难度 ,而且自动添加了管件 a 和管件 b 的配合约束 (在 Soli d2Works 中系统会自动给管件 a 和管件 b 添加一个 “在位” 配合关系 。 2 基于布局草图的装配体设计。 首先在装配体环境中绘制反映零部件空间关系的草图 , 这些草图称为布局草图。 然后再参照布局草图完成 零部件的安装 , 从而在布局草图和零部件位置之间形成参照关系 ,通过调整布局草图 , 能够快速地调整 装配体形态。 如图 2 中的装配体是布局草图驱动的装配体 , 通过布局草图 e 调整各个子装配体和零件在 总装配体的布局 改变布局草图 中的定位尺寸, e就相当于改变部件 d、零件 b、和零件 c 的位置尺寸。 2.4 零部件之间的关联参数

在完成了基于装配约束的部件参数化建模以后 ,接下来就应该考虑零件与零件、 零件与部件、 部件与 部件之间尺寸参数的联动。 SolidWorks 中确定关联零部件关系有添加约束 (即 2.3 中介绍的基于装配约束 的部件参数化设计完成的工