SolidWorks軟件在機械工程中的應用

李 剛

（中國重汽集團大同齒輪有限公司， 山西 大同 037305）

引言

在傳統的機械工程中，零部件的設計主要以CAD圖紙設計為主，根據圖紙直接進行產品的生產加工，導致生產的產品出現返工或質量不合格現象。隨著產品結構的復雜化及產品質量要求的提高，傳統的機械設計已不能滿足現有產品的設計要求。采用SolidWorks軟件，將零部件繪制成三維模型，已成為當下機械工程領域的發展趨勢。以機械工程中常見零件為案例，利用SolidWorks軟件中零件設計模塊，繪制了兩個零件的三維模型圖，結合軟件中零部件裝配模塊，對兩個零件進行了模型裝配，并將最終方案進行了模型保存。

1 SolidWorks軟件主要功能介紹

1.1 軟件介紹

SolidWorks軟件是達索系統 (Dassault Systemes S.A)下的子公司，專門負責研發與銷售機械設計軟件的視窗產品。該軟件采用參數化建模技術，能根據產品形狀和特點，快速、方便、精確的繪制其產品的三維數學模型。目前，已廣泛應用于航空、航天、汽車、機械、石油國防等領域，其操作界面簡單易懂，為諸多三維模型設計軟件中最容易掌握的軟件之一，成為高等院校、生產企業首選軟件[1]。該軟件功能強大，組件繁多，能單一設計零部件的3D展現、零件和其他裝配體的3D排列、零件或組件的強度分析及模態分析、繪制2D工程圖等功能，設置有多種文件格式，如 prt、step、x_t、Dwg 等，能與 Pro-e、UG、CATIA、CAD等軟件進行靈活互轉，方便了各企業之間技術人員的技術交流和文件共享[2]。

1.2 SolidWorks軟件的零件設計與裝配功能介紹

SolidWorks軟件系統提供了強大的、基于特征的實體建模功能和裝配設計功能，該功能完全參數化設計[3]。在零件設計模塊中，設置有草圖繪制、拉伸、旋轉、掃描、拉伸切除等功能，能完成各種形狀產品的繪制；同時，該模塊可根據設計要求，設置零件的材料屬性，如碳鋼、不銹鋼、橡膠等，也可將零件按照國家標準要求設置為矩管、方管、槽鋼等型材，該設計模板能滿足機械工程中零件所需的各種設計要求[4]。零部件裝配模塊，可根據設計要求，完成各種零部件的模型裝配，通過該裝配體，可發現零件設計尺寸是否合理、整個裝配體過程中零件之間是否存在干涉或干涉量范圍值，通過可視化的三維設計，保證了產品設計的合理性、高效性[5]。

2 SolidW orks軟件在零件設計中的應用

在機械工程領域中，經常會根據生產需要，繪制一個或多個零件，直觀展示產品結構形式及特點。SolidWorks軟件設置了零件設計模塊，能根據實際尺寸參數繪制零部件的3D展現。以機械工程中的某兩個零件為例，采用SolidWorks軟件的零件設計模塊，繪制其三維模型圖。某零件1的尺寸參數要求如下頁圖1所示，其外形尺寸為1 500mm×903mm×450mm，材料為合金鋼。某零件2的外出尺寸如下頁圖2所示，為400mm×200mm×630mm，材料為合金鋼。

根據該零件的尺寸參數要求，采用SolidWorks軟件的零件設計模塊，如下頁圖3所示，通過使用軟件中的草圖繪制、拉伸、拉伸切除等功能，繪制了該零件的三維模型圖，如下頁圖4所示。其中，按照設計要求，將該零件的材料屬性設置為合金鋼，如下頁圖5所示。該零件三維模型圖的繪制，不僅直觀的將零件參數可視化，也為后期設計者快速、準確的評估零件設計的合理性及后期生產加工提供了較大的方便。目前，此軟件的該功能已廣泛應用到機械工程中。

圖1 零件1的尺寸參數（mm）

圖2 零件2的尺寸參數（mm）

圖3 SolidWorks軟件的零件設計模塊

圖4 零件1和零件2的三維模型圖

3 SolidW orks軟件在零部件裝配中的應用

結合前文繪制的零件模型，通過SolidWorks軟件的零部件裝配模塊，如圖6所示，通過配合中的重合、距離、對稱等功能，將兩零件裝配成滿足設計要求的裝配體，并設置兩零件之間通過四個螺栓進行連接，其裝配體的示意圖如圖7所示。

通過該裝配圖示意圖，可知該零件的尺寸設計合理，零件之間不存在干涉現象，從而直觀分析出所設計的產品在結構尺寸參數設計、裝配位置及尺寸設計、螺栓規格選擇等方面的設計情況，形象的反映了零件之間的實際裝配效果，為設計者對裝配產品的設計評估及設計優化提供強有力的參考。

圖5 零件材料屬性設置

圖6 SolidWorks軟件的零部件裝配模塊

圖7 零件裝配體示意圖

4 SolidWorks軟件在模型保存中的應用

結合前文建立的裝配體，通過對其設計合理性的評估和尺寸的確定，完成了其裝配體最終方案的確定，因此，需將該模型進行保存。在保存過程中可根據實際需求，將其保存為SLDASM、STEP、x_t等格式。目前，SolidWorks軟件將裝配體主要保存為SLDASM格式，其保存結果如下頁圖8所示，也可將該裝配體保存為其他格式，方便與其他軟件共享。

5 結論

以機械工程中常見的零件為案例，利用SolidWorks軟件中零件設計模塊，繪制了零件的三維模型圖，結合軟件中零部件裝配模塊，對兩零件進行了模型裝配，并將最終方案進行了模型保存。通過裝配可知，該零件的設計符合設計要求，零件之間不存在干涉現象，該模型形象反映了零件之間的實際裝配效果。將SolidWorks軟件應用到機械工程設計中，不僅節約了產品設計時間，減少了勞動力，降低了設計成本，同時也為設計者對產品評估及設計優化提供了參考，對保證所設計產品的質量具有重要意義。

圖8 SolidWorks中SLDASM格式保存結果