基于SoIidworks建立軸承標準件庫方法的探究

姜玉珍

（蘇州工業職業技術學院，江蘇蘇州215104）

Solidworks［1］是一個基于特征、參數化的實體造型系統，具有強大的實體建模功能，同時也提供了二次開發的環境和開放的數據結構。隨著機械產品的不斷更新，產品的設計日趨頻繁，在機械設計過程中，常涉及大量的標準件和通用件，如螺釘、螺母、墊圈、軸承等，這些元件將在設計時反復地在裝配體的不同位置被選用，而且規格大小各不相同，如果能夠建立一個標準件或通用件的模型庫，設計者在選擇某規格的標準件時，可方便地從庫中取出，然后插人到裝配體的指定位置，將大大簡化設計工作，提高設計效率。但SolidWorks并沒有提供符合我國國家標準的標準件、通用件庫，在此背景下本文對SolidWorks進行了二次開發，通過建模創建符合我國國家標準的軸承庫。

1 目前常用建模方法

建立標準件庫，首要問題是建模方法選擇。而目前常用的兩種建模方法中都存在一定程度的不足。現以軸承為例，介紹常用的建模方法如下：

1.1 單個零件建模的優缺點

將軸承的內圈、外圈、滾動體等按一個零件建模。優點是建模簡單，通過對草圖中除內圈直徑、外圈直徑、軸環寬度以外的次要尺寸添加相應的關系，只需輸入幾個關鍵尺寸，擴充配置十分方便，以滿足裝配要求。而此方法在處理圖中的剖面線時較復雜，如在Solidworks［2］中因組成軸承的各個零件是同一個實體，默認剖面線相同，因而需手工修改，不能使用自動剖面線，且Solidworks不允許有實體不連續，需對草圖略作處理以避免建模錯誤。

1.2 零件組件建模的優缺點

建立組成軸承的內圈、外圈、滾動體，保持架的零件組，并建立相應的系列零件設計表，再將上述零件組裝在一起。通過在裝配中建立不同的配置，組合出各種軸承。這種方法在建模和裝配中似乎無懈可擊，但相當繁瑣，在不同零件的尺寸之間建立關系式很困難，在擴充配置時，須對裝配中的各個零件分別進行擴充配置后，才能在裝配中建立新的配置。

2 利用裝配特征建模

筆者經過反復實踐與論證，總結出一種利用裝配特征建模的方法，此種方法簡單、實用并可方便地解決其他類似的系列裝配問題，克服了上述的缺點。具體步驟如下：

2.1 創建零件名和裝配名

創建一新的零件取名為bearing_base.SLDPRT，在保證外形尺寸大于將要創建的最大的軸承實例外形的情況下，尺寸可任意定（如圖1），作為產生軸承各個零件的基礎零件。

創建一新的裝配取名為GB/T276-94.SLDASM，將前面創建的零件bearing_base.SLDPRT插入到該裝配中，此時在 FeatureManager設計樹中將該零件狀態固定，接著再將該零件重復插入兩次，通過添加一定的裝配約束，使后兩個零件與第一個零件位置完全重合（如圖2）。

2.2 創建“布局草圖”

在通過零件軸線的平面上創建一草圖［3］，命名為“布局草圖”。該草圖包含了軸承的內圈、外圈、滾動體的回轉面（為簡化模型省略了保持架的建模），整個草圖由3個尺寸即內圈直徑、外圈直徑、軸環寬度控制。其余的尺寸由添加相應的關系來約束（如圖3）。

2.3 創建“內圈”草圖

創建名為“內圈”的草圖（如圖4），此草圖的平面與此前創建的“布局草圖”相同。其中軸承內圈外型由“布局草圖”的相應圖元實體引用而來，大矩形框為底邊與零件旋轉軸對齊，其余各邊對齊或大于零件的截面即可。

2.4 激活草圖“內圈”

點擊菜單插入→裝配體特征→切除→旋轉，并在特征有效范圍中是選取第一插入的零件即是該特征僅對第一個零件有效，則該零件即可作為軸承的內圈（如圖5）。

2.5 創建“滾動體”草圖

創建一個名為“滾動體”的草圖（如圖6），其中圓形由“布局草圖”的相應圖元實體引用而來，大矩形框為底邊與零件旋轉軸對齊，其余各邊對齊或大于零件的截面即可。

2.6 激活草圖“滾動體”

點擊菜單插入→裝配體特征→切除→旋轉，并在特征有效范圍內選取第二個插入的零件（該特征僅對第二個零件有效），該零件即可成為軸承的滾動體（如圖7）。

將滾動體簡化為圓環的優點：（1）可減少建模工作量；（2）建好的軸承可在通過軸線的任意方向剖切，都可得到典型的剖面。

2.7 創建“外圈”完成軸承

同理，再建立一個新草圖名為“外圈”，點擊菜單插入→裝配體特征→切除→旋轉，并在特征有效范圍內，選取第三個插入的零件（該特征僅對第三個零件有效），該零件即可成為軸承的外圈。至此軸承創建完畢，通過更改系列零件設計表，可方便地添加或修改配置（如圖8）。

2.8 應用SolidWorks的功能建立軸承庫

SolidWorks提供了基于excel表驅動參數化建模功能，以GB/T276-94深溝球軸承為例，建庫的方法為：

（1）首先采用上述方式建立深溝球軸承的模型；

（2）點擊“注解-顯示特征尺寸”，然后點擊菜單“工具”-選項-顯示尺寸名稱，模型顯示，特征尺寸名稱同時顯示；

（3）點擊菜單“插入-系列零件設計表”，出現excel表格（圖9），點擊模型上需要參數化的尺寸，尺寸名稱進入表格，輸入另外兩個模型的數據，即可完成軸承的建庫。

3 庫的應用

以上述方法建立的軸承標準件庫，已在實踐中得到應用。設計者在圖紙標準化、明細欄的生成、零件重量以及在同一裝配中調入多個不同規格的配置時，均取得了顯著的效果。就單一軸承零件模型而言，本方法建立的軸承在裝配環境中具有裝配體的全部特性（如允許爆炸視圖）。本方法除了建模簡單，參數控制方便以外，在庫的管理上也較為理想。只要通過修改庫中組成軸承各零件的參數，即可得到任意類型的軸承生成軸承系列裝配件庫。由此法可引伸出其他標準件與通用件的建庫。

當然建庫的模式并不局限于CAD軟件之間，如進一步延伸，可建立基于Web的標準件庫的查詢系統，能便于不同的設計部門的資源共享，為提高異地協同設計和并行設計奠定基礎。

［1］趙汝嘉，曹巖.SolidWorks2001精通與提高篇［M］.北京：機械工業出版社，2002.

［2］賈策，李漢明.SolidWorks 2001實踐與提高［M］.重慶：重慶大學出版社，2001.

［3］于振華.用好Solidworks的草圖功能［J］.計算機輔助設計與制造，2000（12）：47-48.