基于AutoCAD的深溝球軸承套圈的參數化設計

郭宇航

（哈爾濱軸承集團公司 制造技術部，黑龍江 哈爾濱1500366）

基于AutoCAD的深溝球軸承套圈的參數化設計

郭宇航

（哈爾濱軸承集團公司 制造技術部，黑龍江 哈爾濱1500366）

針對企業設計圖紙工作量大、重復性強，并大量使用二維設計的問題，提出使用參數化設計來設計圖紙，對提高設計人員的工作效率，縮短產品的設計開發周期，提高軸承產品質量具有重要意義。

深溝球軸承；AutoCAD；參數化設計；二維圖紙；轉換

1 前言

AutoCAD具有強大的二維繪圖功能，深受廣大機械工程設計人員的喜愛，極大地提高了設計效率，目前大多數機械工程圖紙都是使用AutoCAD來完成的。但是，隨著現代化工業高速發展，產品的功能、結構日趨復雜，新產品的更新換代周期不斷縮短，設計工作在產品的整個制造過程中占據了越來越重要的地位。新產品的開發費用中的80%取決于設計過程，因而產品設計階段已被視為提高整個生產率的瓶頸，對于生產的效率起著舉足輕重的作用。因此，伴隨現代化工業的發展，計算機輔助設計（CAD）也得到了迅速的發展和普及。我們之所以采用CAD,是因為CAD軟件作為一種工具，其根本作用是提高效率。

在工程設計需要多次反復地修改，對形狀和尺寸要進行綜合協調和優化，尤其對于固定結構形式的工程零件，更需要根據具體要求情況自動修改尺寸，如何解決這一問題呢？

利用AutoCAD參數化管理就能解決這個問題。AutoCAD參數化界面極有個性，功能強大，操作快捷、簡便，AutoCAD參數化為設計者的繪圖及修改圖形提供一個軟件環境，工程技術人員在這個環境下所繪制的任意圖形均可以被參數化，修改圖中的任一尺寸，均可實現尺寸驅動，引起圖形的改變。

2 參數化簡介

參數，也叫參變量，是一個變量。當我們在研究某一個問題的時候，關心某幾個變量的變化以及它們之間的相互關系，其中有一個或一些叫自變量，另一個或另一些叫因變量。如果我們引入一個或一些另外的變量來描述自變量與因變量的變化，引入的變量本來并不是這一問題必須研究的變量，我們把這些的變量叫做參數變量或參數。

參數化（Parameterization）就是通過一組變量建立某種對應的關系。在AutoCAD中引入了參數化建模和參數化設計。

參數化設計的主體思想是用幾何約束、工程方程與關系來說明產品模型的特征，從而達到設計在形狀或功能上具有相似的設計方案。目前，處理的幾何約束類型基本上是組成產品形體的幾何實體公稱尺寸關系和尺寸之間的工程關系，因此，參數化造型技術又稱初次驅動幾何技術。參數化實體造型中的關建是幾何約束關系的提取和表達，幾何約束的求解以及參數化幾何模型的構造。

參數化設計（Parametric Design）又稱變量化設計，是由美國麻省理工學院Gossard教授提出來的，參數化設計通常是指軟件設計者為繪圖及修改圖形提供一個軟件環境，設計人員在這個環境下所繪制的任意圖形均可以被參數化，修改圖中的任一尺寸，均可以實現尺寸驅動，引起相關圖形的改變。參數化設計的突出優點在于通過變更參數的方法來修改設計意圖。

3 二維圖形參數化

3.1 建立深溝球軸承外圈二維模型

以外圈為例，由深溝球軸承設計方法，確定深溝球軸承主要參數為外徑、外內徑、寬度等。利用AutoCAD Mechanical繪制出二維深溝球軸承模型，過程如下。

利用直線、圓弧、倒角、鏡像等命令分別畫出深溝球的外徑、外內徑、寬度、滾道、倒角，其二維模型如圖1所示。

圖1 深溝球二維外圈模型

3.2 參數化過程

本設計的過程是尺寸、幾何形狀參數化，設計順序依次為外徑、外內徑、寬度、弧度、倒角，參數的設計通過參數化命令來完成。

打開參數化，首先使用幾何約束（所謂幾何約束即元素間的結構、位置關系及條件。如：線-線平行，線-線垂直、線-線相交和線-圓相交等，一般為隱式，）分別對深溝球的外徑、外內徑、寬度等進行幾何約束，如圖 2。

圖2 參數化的幾何約束設計窗口

然后通過參數化中的尺寸約束（即元素間定量的幾何關系，如：距離、角度、水平或垂直尺寸、點線距離、圓弧的半徑和直徑等，一般為顯示）對深溝球的外徑、外內徑、寬度尺寸進行約束，如圖 3。

圖3 參數化尺寸約束的設計窗口

對模型的幾何約束與尺寸約束完成后生成最終圖形，如圖 4。

3.3 模型參數的更改

當程序編寫完成后，打開AutoCAD軟件中的參數化中的參數管理編輯器，如圖 5。通過手動更改以下參數（外徑、外內徑、寬度、弧度、倒角），即可生成新的模型。

打開AutoCAD下的參數管理編輯器命令，將圖形中字母相對應的尺寸進行改寫，便可得到想要的圖形，以深溝球6300為例，程序編寫如下（單位：mm）， 最終得到圖 6。

圖4 尺寸約束二維模型

圖5 參數化管理編輯器

溝曲率=3.33

寬度=11

外溝徑=29.861

外徑=35

外內徑=27.6

非對稱倒角=0.6

對稱倒角=0.3

D1=寬度/2-非對稱倒角

D2=D1

D3=外徑/2

D4=外內徑/2

D5=D3-外溝徑/2+溝曲率

圖6 參數化圖形

通過參數化能提高車工藝日常工作效率，把相應的留量公式輸入到參數化中可以直接得到帶有留量的模型，省去重新標注尺寸以及中間計算的過程。

利用上述步驟，輸入任意深溝球軸承的型號及基本尺寸，均可得到新參數下的深溝球軸承模型。

4 結束語

利用AutoCAD軟件對深溝球軸承外圈進行參數化設計，建立外圈的尺寸與幾何模型和參數間的關系。通過參數化的設計方法，對程序進行修改，最終生成新的參數下的深溝球軸承外圈的二維模型。同理，也可對該軸承其他零件或其它型號軸承進行參數化設計，方便快捷，不僅提高了工作效率，而且提高了軸承設計精度，使設計人員擺脫了大量的重復性勞動。

（編輯：林小江）

Parametric design of deep groove ball bearing ring based on AutoCAD

Guo Yuhang
( Manufacturing Technology Department, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China)

For business problemsof of large am

ount of design drawing, strong repeatability, and a large number of two

dimensional designs, using parameterization to design drawings is proposed, it is of great signif i cance to improve the working eff i ciency of designers, shorten the design and development cycle of products, and improve the quality of bearing products.

deep groove ball bearing; AutoCAD; parametric design; 2d drawings; conversion

TH133.33+1

B

1672-4852（2017）01-0042-03

2017-05-23.

郭宇航（1991-），男，助理工程師.