基于SolidWorks的CDL1MP5型油缸系列化設計

摘要:CDL1MP5型油缸是以液壓油為動力源的液壓設備。采用先進的三維設計軟件SolidWorks對CDL1MP5型油缸進行系列化設計。采用該軟件使系列化設計過程變得簡單、重復性工作少，從而提高了CDL1MP5型系列油缸設計能力及設計效率。本文主要介紹了CDL1MP5液壓油缸的結構特點及CDL1MP5型油缸的系列化設計過程。

關鍵詞:CDL1MP5型油缸 SolidWorks 系列化設計

0 引言

利用三維CAD進行產品設計都是從零件的設計開始的。實際工程中常常有一些零件，形狀相似但尺寸大小(即規格)不同，這種零件稱為“系列零件”。企業往往需要很多系列零件，例如螺栓、螺母、墊圈、軸承、模具及夾具等標準件和通用件。設計時，以一個作為樣板的普通模型(Generic Model)，進而派生一系列新的零件，而無需逐一重新進行零件模型的設計，這稱為零件的系列化設計。采用零件系列化設計可以減少零件建模時間，將大大提高設計的效率。市場上現在流行的CAD軟件很多都有系列化設計功能，例如Pro/ENGINEER中的“族表(Family Tab)”、Autodesk Inventor中的“iPart工廠”、 SolidWorks中的“系列零件設計表”等。

近幾年來，許多學者提出了基于Pro/ENGINEER、Autodesk Inventor以及SolidWorks等三維CAD軟件的零件系列化設計。國內相關的研究文獻也有很多，如:張鋼、劉汝衛等的“基于Pro/E 族表的滾動軸承系列化研究”;韓偉娜、李東陽等的“基于Autodesk Inventor的零件系列化設計”;歐陽華兵、周建強等的“基于Solidworks 的機械產品系列化設計研究”;彭和平的“基于SolidWorks的零件系列化設計”。在這些文獻中，作者大多數都是介紹系列化設計的方法及優點。本文主要介紹的是利用SolidWorks軟件對CDL1MP5型油缸的系列化設計，有著很好的應用價值。CDL1MP5型油缸是一種高壓重載型液壓油缸，本文的研究正是要以系列化設計在油缸中的應用為目的，將系列化設計與企業產品開發緊密地聯系起來，從而形成一套有序、高效、低成本的產品設計體系，以適應企業的發展，為企業謀取更多的利潤，最終利用系列化產品來提升企業知名度和產品質量。

1 CDL1MP5型油缸的結構特點

液壓缸是將液壓能轉變為機械能的、做直線往復運動(或擺動運動)的液壓執行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩，因此在各種機械的液壓系統中得到廣泛應用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比。液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。根據常用液壓缸的結構形式，可將其分為活塞式、柱塞式、伸縮式幾種類型。

如圖1所示為CDL1MP5-63-36-D1X-B1CHUMWW液壓油缸的工程圖，由導向套1、活塞桿2、缸體3、活塞4、缸底5、密封元件6-16等主要部件組成，采用缸底鉸接吊頭，是雙作用油缸系列。其中CDL1MP5-63-36中活塞直徑為63mm，活塞桿直徑為36mm，D1X是指僅限于活塞直徑40mm至200mm的安裝連接，接口尺寸不變，B指管螺紋，1指連接油口在缸頭和缸底上的位置為1，C指活塞桿結構形式采用鍍硬鉻，U指終端緩沖為無緩沖，M指密封型式為標準密封，WW指無選項1與無選項2。液壓缸中活塞伸出的順序是從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大，可實現較長的行程，而縮回時長度較短，結構較為緊湊。

參閱《江蘇龍城洪力液壓設備有限公司產品書》參數尺寸，通過改變CDL1MP5-63-36油缸的導向套、活塞桿、缸體、活塞和缸底的尺寸數值進而達到CDL1MP5型油缸的系列化設計。

2 CDL1MP5型油缸的系列化設計

2.1 建模 首先通過SolidWorks軟件對CDL1MP5-63-36油缸進行建模，如圖2所示:

2.2 利用設計表對CDL1MP5型油缸的系列化設計

2.2.1 利用Excel表的驅動參數實現零件的系列化設計 對于系列的零件或標準件，當零件很多時，可以利用Microsoft Excel軟件定義Excel表對配置進行驅動，自動生成零件的系列化配置。SolidWorks稱之為“系列零件設計表”。首先對CDL1MP5-63-36油缸的導向套模塊建立一新文件，選擇插入到新建系列零件設計表命令，Excel表的第一行是標題，提示我們現在操作的零件對象;第二行是配置項目行，在這一行中設定需要進行配置的零件尺寸和零件特征，選定配置項目的方法是:①如果需要選擇特征，直接在圖形區域或者特征管理器中雙擊特征即可。②如果要選擇尺寸，要在建立系列零件設計表之前先在圖形區顯示特征尺寸，方法是在特征管理器中選擇注解節點，單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇顯示特征尺寸。然后在圖形區中的尺寸上雙擊，該尺寸就成為Excel設計表中的配置項目;第三行以下是系列零件的實例。退出Excel表的編輯，系統自動生成系列零件的配置。單擊配置管理器窗口左側底部的標簽，系統為零件自動添加一系列配置，如圖3所示。

2.2.2 子裝配及總裝配的系列化設計 和零件配置一樣，裝配體同樣通過自定義或設計表來建立多個配置。裝配體配置控制的是裝配體的零部件狀態、配合或裝配體特征。而在裝配體中使用系列零件設計表能控制零部件、裝配體特征和配合尺寸。裝配體的每個配置中，零部件的壓縮狀態、顯示狀態和配置可以不同，距離和角度配合的數值也可以不一樣。

采用系列設計表可以對建好的CDL1MP5-63-36模型進行尺寸的修改生成其他型號的配置，可以生成CDL1MP5-40-22、CDL1MP5-50-28、CDL1MP5-80-45、CDL1MP5-100-56、CDL1MP5-125-70和CDL1MP5-63-36等結構相似，外形相同而尺寸不同的油缸，方便快捷。

3 結論

應用SolidWorks軟件實行系列化設計， 最大的優點是所有的零件設計繪制， 并不只是單一的零件設計， 而是和其它零件有著相關的尺寸互動， 從而極大地縮短產品的研發或改型時間。正如本文對CDL1MP5型油缸的系列化設計，雖然零件很少，然而建成它的CAD系統的工作量卻很大，但是一旦建立了系列化的CAD系統其經濟效益是相當可觀的，進而很大地提高了產品設計質量、設計效率及企業對市場的快速響應能力。

參考文獻:

[1]張鋼，劉汝衛等.基于Pro/E 族表的滾動軸承系列化研究[J]. 機械工程師.2009.9.

[2]韓偉娜，李東陽等.基于Autodesk Inventor的零件系列化設計[J].機械設計及制造.2007.7.

[3]歐陽華，周建強.基于Solidworks 的機械產品系列化設計研究[J].新技術新工藝.2008.2

[4]彭和平. 基于SolidWorks的零件系列化設計[J].組合機床與自動化加工技術，2004，8

[5]村岡虎雄.油缸[M].機械工業出版社.1974.

[6]上官林建.SolidWorks三維建模及實例教程[M].北京.北京大學出版社.2009.

[7]SolidWorks著.生信實維編譯. SolidWorks高級裝配體建模[M].北京.清華大學出版社.2003.