solidworks系列化零件表与模块化设计

基于Solidworks软件的起重机模块化设计

新乡市起重设备厂樊修锴

摘要：桥式起重机设备具有小批量、客户需求不统一等特点，这使的产品较难实现标准化生产。模块化设计理念的提出为解决这一难题提供了方法。本文运用模块化设计的理念，结合三维设计软件solidworks参数化设计功能，对桥式起重机桥架进行模块划分和参数化建模，并通过模块间的重组形成新的产品。

关键词：模块化设计 solidworks 参数化设计系列零件表

0.引言

桥式起重机设备属于特种设备，其性质决定了其生产方式为非标准的小批量模式。现代经济的高速发现要求制造商不断地加快产品开发速度并缩减制造成本，传统的设计方法已较难满足这些要求。模块化设计理念的提出及现代三维设计软件的发展为满足现代经济的要求提供了必要的保障。

模块化设计的核心思想是将产品划分为不同的模块，以模块为基本单元来进行产品的生产和设计。新产品的研发亦可通过对某些模块的改进或变异设计来进行。从技术层面上看，以面向模块功能分析为主要特征的模块化设计已经基本完成了从思想到技术的转变。设计者能够通过模块的划分、设计、选择与组合来构成不同功能、多性能或不同规格的产品系列，缩短产品研发与制造周期，减少设计与制造成本，快速应对市场变化。因此，模块化设计成为可能同时从设计与制造两个方面解决上述问题的较优选择，是实现产品多样化、系列化的关键技术之一。现代三维设计软件的发展和参数化建模的日益普及，在缩短产品开发周期、降低产品开发成本方面同样取得了良好的效应。将模块化设计理念与参数化设计相结合，为产品应对小批量、多样化的市场要求提供了更加便利的解决方案。下图为模块化设计的一般流程。

图1 模块化设计流程框图

图1所示模块化设计流程图涵盖面较广。结合桥式起重机产品特点，以起重机的架体为例。架体主要由主梁和端梁组成，起着承受载荷的功能。不同吨位桥式起重机架体之间的主要区别在于主、端梁的截面和跨度，而其结构形式、部件间连接形式则相对固定，在模块划分上较符合以“结构交互为准则”来划分模块并形成系列型谱。Solidworks软件的系列化零件表功能，能够实现在结构形式不改变的情况下，通过excel表格对结构参数进行参数化控制，形成同一零件的不同配置来实现同一结构的系列化延伸。

1. 模块划分

以图2所示桥架结构为例，将其划分为主梁模块和端梁模块。主、端梁之间的联接设定标准结构，并将之并入主梁模块之中，这较符合生产习惯。

图2 桥架结构示意

2. 模块参数化设计

以主梁模块为例，建立模型，并分析主梁系列化的主要结构参数。主梁的主要结构参数为截面尺寸及主梁跨度。在建立的主梁模型中插入系列化零件设计表，并将主要的结构参数导入。将参数导入到系列零件表中后，为防止混淆，可插入结构示意图来区分导入的模型尺寸参数。如图3中所示的主梁截面示意图。Solidworks软件引入excel表格来作为系列化零件表，这为模块化设计的数据处理提供了极大的便利。将结构参数导入到excel表格后，可调用excel的各种功能——包括函数、图表等各种功能，来编辑和管理系列零件表的数据。

图3 主梁模块及系列零件表

系列表中的每一行数据均会在零件中形成一个独立的配置，每行的首个单元格为配置名称，如图3表格中首列M155、M292A及其衍生M292-2即分别为主梁模块的一个单独配置。能够作为参数添加到系列表中的元素并不仅仅限于结构尺寸，还包含其它的标识、属性，如名称、代号、重量、材料等。图3中B、C列即分别为零件的每个配置指定了名称和代号。指定的名称、代号等属性会在生成相应表单时发挥作用。通过添加配置或者修改某一配置的参数值，实现了模块单元的系列化延伸。如图3所示，表中共有两种主梁截面，而配置M292-2则是在配置M292A基础上修改跨度值而获得。至此，主梁模块处理完成，端梁模块进行与主梁类似的处理过程，结果如下图4所示。

图4 端梁模块及最终生成的配置

3. 模块组合

首先，将完成的主、端梁模块进行装配。装配时需要注意配合几何体的选择，应保证在调用不同的配置时，装配所用的配合几何体能够实现正确配合。

其次，同样插入系列零件表，并将调用的每个实例添加到表格中。参照图3和图4，主梁有3个配置，端梁有两个配置，那么可以实现的装配体组合数为六，即装配体有6种组合。在装配体的系列表中，分别为这6种组合指定配置名称——这里用001—006来表示。然后指定用于组成装配体特定配置的每个主梁、端梁实例调用的配置。完成情况如图5所示。由此，即实现了通过模块组合来生成新产品这一功能。限于篇幅，只给出装配体配置001-002，如图6所示。

图5 模块组合（配置003激活时）

图6 装配体配置001与002分别激活时的桥架

4. 生成表单

在零部件模块化以后，需要与之配套的技术文件和表单，如最常用的材料明细表。在零部件模块制作过程中，我们在系列表中为零件的每个配置都定义了名称和代号——也可根据需要添加其它的属性内容，那么，在生成一些技术文件时，这些信息就可以被调用，如图6所示材料明细表，即分别显示了激活的装配体配置中每个单元使用的配置和一些需要的信息。

5. 结论

将模块化设计理念与三维设计软件solidworks相结合，先对桥式起重机的桥架进行模块化的分解，而后将模块进行参数化设计。通过对模块结构参数的控制，能将模块单元进行系列化的扩展，提高了模块的适应能力。模块较强的扩展性为桥架提供了更多的选择，通过主、端梁不同的配置组合，实现了桥架的多样性，为满足用户的多样化需求提供了设计上的保证。