基于Excel和SolidWorks的壓力機曲軸參數(shù)化設計

仲 君，錢 琦，曹鎮(zhèn)游，朱 磊，吳越強

（1.江蘇揚力集團 精密機床研究所，江蘇 揚州 225127；2.揚州大學 機械工程學院，江蘇 揚州 225127）

1 引言

SolidWorks不僅功能強大、操作方便，還具有強大的參數(shù)化設計系統(tǒng)。利用Excel軟件與SolidWorks的無縫隙對接，不僅可以將參數(shù)化設計方法運用到零部件和裝配件的設計中，該軟件的配置功能還可以直接生成三維零件各個型號的工程圖，大大地提高了設計人員的工作效率[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，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。曲軸是壓力機零部件中不可或缺的部分，其尺寸的變化對其與機身和齒輪的裝配有著相當大的影響，所以本文以曲軸為例建立系列零件設計表，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行設計，每一個配置的名字可根據(jù)壓力機的型號來命名，方便識別[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進行系列化設計

下面利用SolidWorks中的系列零件設計表來進行系列化設計。在插入系列零件設計表之前，將常變量的尺寸全部顯示出來，并將這些尺寸設定成較易識別的名稱。

操作步驟如下：打開SolidWorks軟件，在【插入】菜單中找出系列零件設計表，點擊并依次輸入該模型的各個尺寸，如圖3所示。

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

圖3 系列零件設計表

圖4 配置列表

4 零件參數(shù)化設計

由于曲軸零件的特殊性，各尺寸間存在相應的關聯(lián)，當某一尺寸發(fā)生變化時，其他尺寸也會發(fā)生相關改變。如當曲軸一端的直徑增大時，與其接觸那端的特征尺寸也將相應增大[2]。所以為了在處理數(shù)據(jù)時避免發(fā)生出錯和遺漏，在Excel中建立參數(shù)函數(shù)化關系。

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

圖5 驅(qū)動尺寸

在圖5c、d中，驅(qū)動尺寸中的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80增加x時，140就增加2x，所以在單元格H4=H3+2*（G4-G3）；而當 80 增加 y時，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，但當圖1中的尺寸175發(fā)生變化時，則螺紋孔距也發(fā)生變化，變化規(guī)律為：當175增加到z且超過200時，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)動尺寸

5 生成工程圖

利用SolidWorks參數(shù)化設計的零件轉(zhuǎn)換成工程圖時，不同的配置代號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

本文以SolidWorks為平臺，再以Excel作為其引擎，通過曲軸案例探討了零件設計系列化與參數(shù)化設計方法，并建立數(shù)據(jù)庫。利用該方法不僅可減少設計人員的工作重復性，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]。

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