基于SolidWorks焊件模塊的消防車骨架建模

孟祥宇 石義民 李子珍 夏宏光

1 前言

常規(guī)型材部件的建模通常采用裝配建模的方法，即在“零件設(shè)計(jì)”模塊建立每根梁的單件模型，然后在“裝配設(shè)計(jì)”模塊通過添加各個(gè)零件之間的約束關(guān)系，如相應(yīng)平面重合、相應(yīng)平面之間的距離、角度大小等。采用這種傳統(tǒng)方法可以完成建模，但是這種傳統(tǒng)的三維裝配建模方法存在諸多缺點(diǎn)：建模過程繁瑣，需要為每個(gè)單件單獨(dú)建模；裝配過程繁瑣，并且經(jīng)常會(huì)在裝配過程中遇到部件“位置約束過定義”等建模問題；后期模型的修改與調(diào)整繁瑣。

SolidWorks焊件模塊主要用于型材類部件的整體搭建與設(shè)計(jì)，可以很好地解決這幾個(gè)問題。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，利用SolidWorks焊件模塊進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：a. 將焊件整體當(dāng)做零件處理，而不是裝配體處理；b. 省去了零件裝配的操作，簡化了建模的過程；c. 通過修改焊件模型的平面草圖修改焊件模型，模型的修改操作簡單；d. 焊件模塊自動(dòng)生成焊件明細(xì)表，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)焊件的長度等信息，快速生成工程圖。

2 Solid Works焊件模塊設(shè)計(jì)流程

2.1 焊件模塊整體建模思路

SolidWorks焊件模塊的建模以及圖紙輸出流程如圖1所示。

2.2 建立型材庫

應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行焊件建模之前，需要建立符合企業(yè)自身情況的型材庫，如圓鋼、矩形鋼管、角鋼及鋁型材等。例如，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要用到外廓尺寸為40 mm×40 mm的高強(qiáng)度鋁合金型材，從型材廠家的產(chǎn)品樣冊(cè)中，可以獲得鋁合金型材的截面圖形如圖2(a)所示。

然后，在SolidWorks零件建模模塊建立如圖2(b)所示的草圖。鋁型材截面在四條邊中部開口的位置進(jìn)行了調(diào)整，將周邊輪廓封閉，便于后期軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)型材長度。退出草圖建模，同時(shí)選中設(shè)計(jì)樹上的“草圖“和“文件名”，將文件另存為“鋁型材40X40.SLDLFP”，即完成了40×40鋁型材的截面輪廓，其中“SLDLFP”為SolidWorks“截面圖形庫”的文件格式后綴。讀者也可以通過修改并另存SolidWorks自帶型材截面圖形的方法建立型材截面。

同理，建立相應(yīng)的角鋼、矩形鋼管等型材的截面草圖，建立完成的型材截面圖便構(gòu)成了型材庫，如圖3(a)所示。值得一提的是，型材庫的建立不追求建立所有標(biāo)準(zhǔn)型材的截面圖，而是應(yīng)當(dāng)與實(shí)際使用的型材種類相結(jié)合。最后，將建立的型材庫文件匯總分類放置，文件放置層次如圖3所示。本例中，將所有的鋁型材截面圖形存放在“D:sw圖紙模板型材庫廣泰型材庫鋁型材”文件夾下。

將SolidWorks軟件中型材庫的引用位置進(jìn)行設(shè)置，依次單擊“工具”–“選項(xiàng)”，彈出系統(tǒng)選項(xiàng)設(shè)置窗口。選擇“文件位置”選項(xiàng)，并在右側(cè)下拉菜單中選擇“焊件輪廓”，在下方選擇型材庫文件夾的位置。本例中，將“焊件輪廓”的位置更改為“D:sw圖紙模板型材庫”文件夾，如圖3(b)所示。

3 焊件建模與圖紙輸出

3.1 生成焊件

首先，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)建立相應(yīng)的參考平面，該參考平面是后續(xù)建模的基礎(chǔ)構(gòu)件，是型材搭建的基礎(chǔ)定位元素；然后，在相應(yīng)的基準(zhǔn)面上繪制圖4(a)所示的草圖，繪制過程中也可以采用“3D草圖”快速建立骨架草圖。草圖的線段長度可適當(dāng)調(diào)整，將多個(gè)型材的長度調(diào)整為一致。這樣生成的切割清單中相應(yīng)的項(xiàng)目可以自動(dòng)分組到相同的“切割項(xiàng)目清單”中，后期輸出工程圖會(huì)被認(rèn)為是同一個(gè)單件，有利于減少后期制作件的種類，提高單件通用性，降低加工成本。

3.2 部件匯總與自定義屬性

建模完成后需更新焊件切割清單，軟件將自動(dòng)對(duì)相同的焊件進(jìn)行匯總。

選擇SolidWorks零件建模進(jìn)程樹“切割清單”，單擊右鍵進(jìn)行“更新”，如圖5(a)所示，SolidWorks自動(dòng)將相同的型材統(tǒng)計(jì)并分類匯總。

3.3 填寫焊件自定義屬性

焊件切割清單匯總完畢后，需要對(duì)焊件添加自定義屬性[1]，以形成工程圖明細(xì)欄。本例中，右鍵單擊更新后的“切割清單項(xiàng)目”，分別添加 “標(biāo)識(shí)”、“代號(hào)”、“名稱”、“備注”及“型材”五個(gè)自定義屬性，并給每個(gè)自定義屬性賦值。如圖5(b)所示。其中，焊件的數(shù)量和長度等信息由軟件自動(dòng)計(jì)算。

3.4 輸出工程圖

在SolidWorks工程圖模塊，將建立的焊件模型輸出工程圖[2]，如圖6所示。其中，明細(xì)欄中的相應(yīng)內(nèi)容對(duì)應(yīng)前文中添加的“焊件自定義屬性”。

以上就是Solidwork 焊件建模的基本流程，限于篇幅，未對(duì)每一步操作進(jìn)行詳細(xì)介紹，讀者可以在使用中逐漸摸索，或查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，建立符合自己企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的型材庫與操作流程。

4 消防車骨架建模

4.1 消防車骨架結(jié)構(gòu)

下面以某消防車為例，對(duì)某消防車的骨架進(jìn)行建模。消防車部分部件的骨架通常采用鋁型材結(jié)構(gòu)搭建，如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，拆裝調(diào)整方便，便于搭建消防器材安裝架，在消防車輛中應(yīng)用廣泛。這種結(jié)構(gòu)適合采用SolidWorks焊件模塊進(jìn)行快速建模。

4.2 繪制骨架草圖

首先，根據(jù)消防車的整車布置圖確定骨架的外廓尺寸，并考慮蒙板的厚度。

根據(jù)骨架外廓尺寸建立相應(yīng)的參考平面，依次建立“前壁基準(zhǔn)面”、“后壁基準(zhǔn)面”、“頂壁基準(zhǔn)面”三個(gè)參考平面。隨后，在建立的平面上繪制型材搭建的草圖，其中，“前壁基準(zhǔn)面”上的型材骨架草圖如圖8所示。

4.3 搭建并修改骨架模型

根據(jù)建立的“前壁基準(zhǔn)面”型材骨架草圖，利用建立的“廣泰型材庫”進(jìn)行焊件的搭建，如圖9(a)所示。建模完成以后的骨架模型如圖9(b)。

根據(jù)設(shè)計(jì)需要，對(duì)需要修剪的連接部位進(jìn)行修整，另外，可以增加堵頭、加強(qiáng)筋、增加開孔、封板、連接支架等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

建模完成后，需要更新“焊件清單”、填寫“自定義屬性”，如圖10所示，具體操作同前，此處不再贅述。

4.4 輸出工程圖

在SolidWorks工程圖模塊輸出工程圖，并自動(dòng)填寫明細(xì)欄項(xiàng)目，如圖11所示。

5 結(jié)語

通過應(yīng)用SolidWorks軟件的焊件模塊，實(shí)現(xiàn)了消防車骨架的快速設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，SolidWorks焊件模塊解決了傳統(tǒng)三維建模操作繁瑣的缺點(diǎn)，能夠快速建立型材搭建類部件模型，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)型材的長度，后期模型的修改操作簡單，輸出的工程圖能夠滿足制圖標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)要求，提高了消防車產(chǎn)品部件設(shè)計(jì)效率，滿足了客戶對(duì)消防車產(chǎn)品的多樣化設(shè)計(jì)要求。

[1] 滕海艷,楊震,龐素平等.基于SolidWorks 2009國標(biāo)焊件切割清單的定制[J].煤礦機(jī)械,2010.9: 212-213.

[2] 王小慶,趙建國,李大磊.基于SolidWorks的焊件工程圖中不同類型構(gòu)件處理方法研究[J].煤礦機(jī)械, 2010.9:220-222.