基于SolidWorks配置和设计表的零部件变型设计

基于SolidWorks配置和设计表的零部件变型设计发表时间：2012-7-31 作者: 鲁华*莫建霖*曾伯胜来源: 万方数据关键字: 零部件变型设计SolidWorks配置设计表基于SolidWorks配置和设计表的零部件变型设计运用SolidWorks实现某大型联合收割机输送部件的变型设计，使零部件变型设计更为直观和方便，达到有效加速设计进程、进行设计变更的目的，并给出了具体的实现方法和实例。

一、引言在日常设计过程中，经常会遇到许多相似的零部件设计，或是由于实际需求，必须对某些零部件在原有基础上进行变型，因此需要对原有零部件进行变型设计。

变型设计是指提取已存在的设计或设计计划，做特定的修改，以产生一个和原设计相似的新产品。

这种修改一般不破坏原设计的基本原理和基本结构特征，是一种参数的修改或结构的局部调整，或两者兼而有之，其目的是快速、高质量、低成本地设计新产品，以满足不断变化的市场的要求。

在此，笔者利用SolidWorks三维建模功能中的配合和设计表，结合实际应用，对零部件进行变型设计。

二、问题简述如图1所示为某大型联合收割机的输送部件。

在设计后期发现其从动轴部件与刮板部件之间的间隙较小，且与底板之间相对运动时存在干涉，如图2所示。

图1 输送部件图2 输送部件部分三维剖视图考虑到该机器工作环境较为恶劣，且在输送部件上容易堆积泥土造成卡滞。

因此需要对从动轴部件在原设计基础上进行变型设计。

变型设计的目标有两个：①从动轴部件结构的变型，增大从动轴部件与刮板部件、底板部件之间的间隙；②增加从动轴焊接部件法兰盘的强度，即增加法兰盘厚度。

分页三、变型设计过程1.从动轴焊接部件的变型设计在进行变型设计之前，要明确从动轴部件与其他部件之间需要保证的配合尺寸。

在此，从动轴部件需要保证的是链轮轴向中面与光轮轴向中面之间的距离为643.3mm，如图3所示。

图3 从动轴部件其中，从动轴焊接部件如图4所示。

可见尺寸643.3mm由从动轴焊接部件的法兰盘外侧面之间的距离所确定。

图4 从动轴焊接部件原从动轴焊接部件的法兰盘厚度为5mm，法兰盘外侧面之间距离为628.35mm，且法兰盘上的安装孔为φ13光孔。

进行变型设计时，需将从动轴焊接部件的法兰盘厚度增加至10mm，法兰盘外侧面之间间隔保持不变，法兰盘上的安装孔改为M12的螺纹孔。

打开法兰盘零件，原法兰盘零件的厚度为8mm，原从动轴焊接部件法兰盘加工后的厚度为5mm。

在变型设计中，加工后的从动轴焊接部件法兰盘厚度为10mm。

因此，需要增加法兰盘的厚度，并根据实际加工条件预留其后的加工余量。

变型后法兰盘零件的目标厚度为20mm。

(1)在SolidWorks中点击“插入”→“表格”→“设计表”，在左侧出现的“系列零件设计表”中按图5选项进行选择。

然后点击“确定”，在弹出的“尺寸”窗口中点击“取消”。

图5 系列零件设计表分页此时在SolidWorks绘图区的左上角会出现一个表格，如图6所示。

图6 法兰盘零件设计表(2)在表格中，原设计配置名称“法兰盘”的下一行（A列第4行）添加变型设计配置名称“法兰盘（加厚）”，在模型上点击需要进行变型设计的特征，并双击选择、添加需要变更的尺寸”D1@凸台-拉伸1”。

在表格的B4（B列第4行）输入变更后法兰盘零件的厚度尺寸20mm。

点击绘图区任意位置，完成表格输入。

弹出的提示窗口如图7所示。

图7 提示窗口此时，法兰盘零件的ConfigurationManager中可以看到已经增加了一个配置“法兰盘（加厚）”，如图8所示。

保存并关闭法兰盘零件文件。

图8 法兰盘零件配置在从动轴焊接部件中，首先需要将从动轴焊接部件法兰盘加工后的厚度从5mm增加至10mm。

采取前面相同步骤插入设计表，并将影响从动轴焊接部件法兰盘加工后厚度的两个装配特征尺寸值添加入设计表，并修改，得到如图9所示的设计表。

图9 从动轴焊接部件设计表点击绘图区任意位置，完成表格输入。

使用测量工具检查两法兰盘外侧面之间距离为638.35mm，比原距离增加了10mm，需要修改从动轴零件的尺寸以保证两法兰盘外侧面之间距离为628.35mm。

打开从动轴零件模型文件，采取前面相同步骤插入设计表，对轴段长度进行变型设计，将影响628.35mm的轴段长度尺寸添加入设计表并修改，得到结果如图10所示。

保存并关闭从动轴零件文件。

图10 从动轴零件设计表分页(3)返回从动轴焊接部件，在ConfigurationManager中展开“表格”项，右键点击“系列零件设计表”，在右键弹出菜单中选择“编辑表格”，添加相应的装配零件配置，如图11所示，以此对从动轴焊接部件进行变型设计。

从图11的设计表中可以看到，针对原设计”从动轴焊接部件”和变型设计“从动轴焊接部件（加厚法兰）”，调用了相应零件的不同配置，以达到变型的效果。

图12对比了从动轴焊接部件经过变形设计后的结果，可以看到，经过变形设计，法兰盘的厚度增加，但是法兰盘外侧面间距仍然保持不变。

图11 从动轴焊接部件设计表图12 从动轴焊接部件的不同配置从图2及图3中可以看到，从动轴部件的螺钉头与刮板部件侧板之间的间隙较小，螺钉头与底板部件之间有运动干涉。

要改善这种情况，较为简单的办法是将螺钉头移至链轮及光轮的外侧，同时，需将原从动轴部件设计的φ13光孔变更为M12的螺纹孔，将原链轮和光轮设计的M12螺纹孔变更为φ13光孔。

(4)在从动轴焊接部件中激活配置“从动轴焊接部件”，右键选择特征“φ13.0(13)直径孔1”，在右键弹出菜单中选择“配置特征”，再在弹出的“修改配置”窗口中勾选“从动轴焊接部件（加厚法兰）”一行所在的“压缩”单选框，如图13所示，点击“确定”。

图13 修改配置φ13光孔激活配置“从动轴焊接部件（加厚法兰）”，可以看到φ13光孔已被压缩，在相应位置使用“异型孔向导”添加M12螺纹孔，并进行圆周阵列。

右键选择特征“M12螺纹孔1”，在右键弹出菜单中选择“配置特征”，在弹出的“修改配置”窗口中勾选“从动轴焊接部件”一行所在的“压缩”单选框，如图14所示，点击“确定”。

图14 修改配置M12螺纹孔分页此时分别激活从动轴焊接部件的两个不同配置，可以看到法兰盘厚度从5mm增加置10mm，法兰盘外侧面间距保持不变，法兰盘上的安装孔从φ13光孔变为M12螺纹孔。

保存并关闭从动轴焊接部件文件。

对链轮和光轮模型文件进行前面的相同操作，可以得到如图15所示的包含有不同配置的模型文件。

图15 包含有不同配置的链轮和光轮2.从动轴部件的变型设计在从动轴部件文件的ConfigurationManager中右键点击空白区域，在右键弹出菜单中点击“添加配置”，输入配置名称“从动轴部件（加厚法兰）”，其余选项不变，点击“确定”，在ConfigurationManager中出现如图16所示配置。

图16 从动轴部件的配置经过前述光孔和螺纹孔的变化以后，可以对从动轴部件装配体的装配结构进行变型。

原装配中，弹性垫圈与法兰盘的安装孔有同心和重合配合，六角头螺栓与弹性垫圈有同心和重合配合，在变型以后的设计中，需要将弹性垫圈和六角头螺栓的头部从法兰盘内侧移至链轮和光轮的外侧，且螺栓长度发生变化。

激活配置“从动轴部件”，在FeatureManager设计树中右键点击选择弹性垫圈与法兰盘的重合配合，在右键弹出菜单中选择“配置特征”，如图17所示。

图17 配置特征菜单在弹出“修改配置”窗口中勾选“从动轴部件（加厚法兰）”一行所在的“压缩”单选框，点击“确定”。

对于弹性垫圈与法兰盘之间的同心配合进行同样操作。

此时，切换至配置“从动轴部件（加厚法兰）”，可以看到弹性垫圈在装配体中的配合已经都被压缩，弹性垫圈具有完全自由度。

分别为两个弹性垫圈与链轮之间、弹性垫圈与光轮之间添加同心配合和重合配合，使得两个弹性垫圈分别位于链轮、光轮的外侧，并对新创建的同心配合和重合配合进行配置特征操作，在弹出“修改配置”窗口中勾选“从动轴部件”一行所在的“压缩单选框”，点击“确定”。

此时，通过激活从动轴部件文件的两个不同配置可以看到，当激活“从动轴部件”配置时，弹性垫圈位于法兰盘内侧，当激活“从动轴部件（加厚法兰）”配置时，弹性垫圈位于链轮和光轮外侧，如图18所示。

图18 从动轴部件原设计与变型设计的整体对比由于六角头螺栓从动轴部件装配体中，在进行变型设计后，其长度及安装位置都已发生变化，所以需要进行三部分操作。

首先是对六角头螺栓的长度进行变型，得到六角头螺栓零件的不同长度配置；其次，在从动轴部件中插入设计表，针对从动轴部件的不同配置，采用六角头螺栓零件的不同长度配置；最后，使六角头螺栓在从动轴部件的不同配置中采用不同的配合方式。

分页四、变型设计结果比较图18和图19为变型设计结果与原设计之间的对比。

图19 螺钉头与刮板侧板之间的结构和距离对比从对比中可见，经过变型设计以后，链轮轴向中面与光轮轴向中面之间的距离保持643.3mm不变；六角螺钉头部与刮板侧板之间的结构以及距离发生较大的变化：螺钉头移至外侧，螺钉头与刮板侧板之间的距离从3.9mm变为44.4mm，从动轴部件在运动过程中与底板部件再无干涉，结果满足变型设计的要求。

五、结束语本文以某大型联合收割机输送部件的从动轴部件为例，以SolidWorks软件为工具，介绍了零部件变型设计过程。

SolidWorks的配置功能和设计表功能为设计人员提供了变型设计的便捷方法，帮助设计人员在进行类似零部件设计的过程中避免完全重复建模的过程，节省设计人员大量的精力，并有助于对产品进行系列化及标准化。