基于Excel和SolidWorks的壓力機(jī)曲軸參數(shù)化設(shè)計(jì)

仲 君，錢 琦，曹鎮(zhèn)游，朱 磊，吳越強(qiáng)

（1.江蘇揚(yáng)力集團(tuán) 精密機(jī)床研究所，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.揚(yáng)州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）

1 引言

SolidWorks不僅功能強(qiáng)大、操作方便，還具有強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。利用Excel軟件與SolidWorks的無縫隙對(duì)接，不僅可以將參數(shù)化設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到零部件和裝配件的設(shè)計(jì)中，該軟件的配置功能還可以直接生成三維零件各個(gè)型號(hào)的工程圖，大大地提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率[2]。

2 建立模型

由于系列化零件具有相同的外觀形狀而尺寸不盡相同的特點(diǎn)，所以首先必須建立原始的三維模型，并根據(jù)該模型生成工程圖。曲軸是壓力機(jī)零部件中不可或缺的部分，其尺寸的變化對(duì)其與機(jī)身和齒輪的裝配有著相當(dāng)大的影響，所以本文以曲軸為例建立系列零件設(shè)計(jì)表，其他相同形狀的曲軸可根據(jù)該表生成各種尺寸的配置來進(jìn)行設(shè)計(jì)，每一個(gè)配置的名字可根據(jù)壓力機(jī)的型號(hào)來命名，方便識(shí)別[3]。如圖1所示，為曲軸的工程圖。

根據(jù)圖1給出的工程圖，并考慮曲軸各特征間的幾何關(guān)系和尺寸數(shù)值，畫出三維圖，如圖2所示。

圖1 曲軸工程圖

圖2 三維模型

3 利用SolidWorks進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)

下面利用SolidWorks中的系列零件設(shè)計(jì)表來進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)。在插入系列零件設(shè)計(jì)表之前，將常變量的尺寸全部顯示出來，并將這些尺寸設(shè)定成較易識(shí)別的名稱。

操作步驟如下：打開SolidWorks軟件，在【插入】菜單中找出系列零件設(shè)計(jì)表，點(diǎn)擊并依次輸入該模型的各個(gè)尺寸，如圖3所示。

根據(jù)型號(hào)不同，輸入相應(yīng)的變化尺寸，并由此形成新的配置，如圖4所示，點(diǎn)擊配置中的代號(hào)，就能顯示該型號(hào)的曲軸模型。

圖3 系列零件設(shè)計(jì)表

圖4 配置列表

4 零件參數(shù)化設(shè)計(jì)

由于曲軸零件的特殊性，各尺寸間存在相應(yīng)的關(guān)聯(lián)，當(dāng)某一尺寸發(fā)生變化時(shí)，其他尺寸也會(huì)發(fā)生相關(guān)改變。如當(dāng)曲軸一端的直徑增大時(shí)，與其接觸那端的特征尺寸也將相應(yīng)增大[2]。所以為了在處理數(shù)據(jù)時(shí)避免發(fā)生出錯(cuò)和遺漏，在Excel中建立參數(shù)函數(shù)化關(guān)系。

由圖5a、b得知，當(dāng)175作為主動(dòng)尺寸增大數(shù)值時(shí)，其 210、225、220、175 也相應(yīng)地增加相同尺寸，所以在Excel中建立的函數(shù)關(guān)系為：在單元格C3=B3+35；D3=B3+50；E3=B3+45；F3=B3。

圖5 驅(qū)動(dòng)尺寸

在圖5c、d中，驅(qū)動(dòng)尺寸中的140、345在Excel中都是隨尺寸80發(fā)生改變的，而這些尺寸的變化規(guī)律為：當(dāng)80增加x時(shí)，140就增加2x，所以在單元格H4=H3+2*（G4-G3）；而當(dāng) 80 增加 y時(shí)，345 不僅得增加2y，若175增加y，345也還需增加y，因此在單元格 I4=I3+2*（G4-G3）+（B4-B3）。

從圖6可見螺紋孔之間的距離為120，但當(dāng)圖1中的尺寸175發(fā)生變化時(shí)，則螺紋孔距也發(fā)生變化，變化規(guī)律為：當(dāng)175增加到z且超過200時(shí)，則孔距為 120+（z-200），所以在單元格J3=IF（B3 =＜200,120），IF（B3 ＞200，120+（B3-200））。

圖6 驅(qū)動(dòng)尺寸

5 生成工程圖

利用SolidWorks參數(shù)化設(shè)計(jì)的零件轉(zhuǎn)換成工程圖時(shí)，不同的配置代號(hào)代表不同的曲軸尺寸，操作步驟：在工程視圖的屬性-配置信息-使用命名的配置一欄中可以轉(zhuǎn)換不同的配置，如圖7所示。

圖7 工程圖配置屬性

6 總結(jié)

本文以SolidWorks為平臺(tái)，再以Excel作為其引擎，通過曲軸案例探討了零件設(shè)計(jì)系列化與參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，并建立數(shù)據(jù)庫。利用該方法不僅可減少設(shè)計(jì)人員的工作重復(fù)性，提高工作效率，還能縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，為企業(yè)帶來利潤[1]。

[1] 趙國性，張鎖懷.基于SolidWorks的零件設(shè)計(jì)系列化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005，（10）：67-69.

[2] 李代剛，劉 星，馮秋旺，等.基于Excel和SolidWorks的刀具零件參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].工具技術(shù)，2013,（2）：64-66.

[3] 賈穎蓮，胡寶興，楊繼隆，等.基于SolidWorks的零件系列化設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2005,（8）：200-201.

[4] 張秀紅，劉明璽.基于SolidWorks的零件快速設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝，2010,（8）：54-56.

[5] 彭和平.基于SolidWorks的零件系列化設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2004，（8）：46-48.

[6] 羅敬東.基于SolidWorks的沖裁工藝計(jì)算的二次開發(fā)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43（6）：103-106.