基于SolidWorks的三維機加工工藝設計方法研究

李巖　譚寶龍

摘要：伴隨著計算機應用技術的發展，CAD技術的應用范圍正在逐漸擴大。制造業也面臨著信息化的改革，MBD（Model Based Definition）技術，即基于模型定義。該技術將三維設計信息、三維制造信息和產品管理信息共同定義到產品的三維數字化模型中，在取消二維圖紙工程定義的情況下，實現產品特征描述、共享，滿足了數字化制造信息直接傳遞的需求，有效地解決了設計、制造、使用維護一體化的難題，實現了CAD和CAM高度集成。MBD打破了傳統的定義方法，不再用三維實體模型表現產品的基本形狀信息，不再用二維工程圖紙描述產品尺寸了，而是以三維實體模型為主，形成了新的制造工藝和方法。將數字化設計和制造技術以模型的形式運用于制造業，這將是制造業未來的發展趨勢。

關鍵詞：Solidworks；三維機加工；工藝設計方法

前言

從二維設計工藝的發展現狀來看，固有的計算機工藝設計CAPP系統只能以工程圖為設計依據，以工藝簡圖為輔助工具，為工藝卡片提供專業化的設計，還要將其制作成文件形式，配合工程圖紙在生產一線使用。近些年，計算機應用技術發展迅速，特別是其中的三維設計技術，在MBD技術的基礎上，應用的領域逐步擴大，工藝設計從二維走向了三維。在三維技術的應用過程中，生產制造的依據只可以是三維數字化模型，原有的工藝設計模式受到了極大挑戰。

1.關于Solidworks

簡單易學，應用廣泛和技術創新是SolidWorks軟件的三個基本特征，這些特點使它的功能變得更加強大，成為了行業中的先行者，能夠最有效快遞地CAD解決途徑。Solidworks通過其簡單易學的操作流程不僅可以為產品制作出多種設計方案，還可以有效避免設計過程中錯誤的出現，從而使產品在設計過程中就得到了質量的保障。

SolidWorks的操作十分簡單，在我們日常的Windows系統中，就可以輕松完成。拖拽功能是SolidWorks中最有效提高工作效率的設計，大大縮短了設計師花費在設計工作上的時間。另外，SolidWorks同Windows一樣，都是采用CAD文件管理器，這樣，CAD文件就可以實現輕松管理。

在SolidWorks軟件中，產品設計系列化功能具有較強的實用性，能夠適應系列產品對于設計的需求，SolidWorks中提供的系列化設計方法是三維建模中使用范圍最廣的，配置和系列零件設計表。

2.三維機工藝設計特點

將CAD，CAPP等集成思想與MBD的機加工三維工藝設計方法結合起來，利用三維模型獲得產品數據，通過加工仿真，信息添加以及確立工藝特征等方法完成對加工工藝程序以及信息的規范化，生產活動要根據三維機加工工藝程序來進行，實現設計和加工的有機結合，確保數據統一管理，其設計特點主要表現在幾下幾個方面：

2.1提供三維化的信息數據。三維機的加工設計時以三維設計模型作為加工工藝的唯一根據，產品的數據信息能夠通過三維設計模型較為清晰的展現出來，方便操作和理解，這樣就避免了二維圖紙與三維設計模型之間相互轉化，而出現的數據錯誤問題的出現。

2.2清晰工藝流程展示。結合三維設計模型，建立關于產品，設計工藝以及資源的信息共享平臺，使產品及設計信息能夠在計算機上一目了然。

2.3加工程序直觀化。針對不同的工藝階段，構建出每個階段的程序模型，使產品在加工過程中的信息能夠通過所構建的程序模型直觀地展現出來。

2.4信息來源的唯一性。在產品加工過程中，產品的數據以及基本制造信息都要通過三維程序模型來獲得，保證了信息不會因為二維圖紙等信息來源的多樣化影響信息的準確性。

2.5加工工藝真實化。依據三維設計模型的數據，在加工模型時，要結合實際，對加工過程中的各個環節進行觀察，實現模擬加工，及時找出加工工藝中存在的問題。

3.基于solidworks的三維機加工工藝設計方法

大部分產品都是由多個零部件組成的，如果將這些零部件進行參數化的設計，就能夠大大提升產品的設計速度。三維機也是如此，由多個零部件組成，如果將三維機的零部件進行參數化設計，就能夠從整體上實現三維機的參數化設計。三維機的參數化設計是以各個零部件的參數化設計為基礎，卻又不能對各個零部件的參數化進行簡單的組合和疊加。

利用全局變量法能夠很好地處理好三維機各個零部件參數化同步的問題。其核心理念就是把三維機的核心部件的數據信息設定為整體變量，其他所有的零部件都要圍繞著整體變量的變化而變化，與整體變量形成一定的關系，從而實現對三維機模型整體變量的控制。但任何一種事物都有它的兩面性，這種方法也有它的弊端，對于關系復雜且零部件較多的產品，就無法進行有效的設計。因為在零部件較多并且關系復雜的產品中，各個零部件之間的關系很難找到，可以被設定的整體變量的數據也很多，在同步變化過程中很容易出現錯誤。另外，同名的文件在SohdW6rks進程中是不能出現的，這就要求三維機的所有零部件的規格都是不同的，這一點也是不符合實際的。

4.結論

基于solidworks的三維機加工工藝設計過程有其自身的特點，三維機是一個復雜的產品，內部零部件的構成以及各部件之間的關系也是極其繁瑣的，一般的方法很難實現所有變量的同步變化，因此，要根據三維機的特點，運用科學的方法，利用多種形式的設計工藝，才能夠實現三維機加工工藝設計。

參考文獻：

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