使用SolidWorks設(shè)計(jì)表及Excel參數(shù)化設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)

黃溢鋒

（南通大通寶富風(fēng)機(jī)有限公司通風(fēng)機(jī)研究所，江蘇 南通226000）

離心通風(fēng)機(jī)目前普遍采用模化設(shè)計(jì)方法，為了標(biāo)準(zhǔn)化，其同一型號(hào)的風(fēng)機(jī)的葉輪有效直徑按GB/T 321—2005《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》中的R20系列進(jìn)行劃分，從而設(shè)計(jì)成不同葉輪有效直徑系列化標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

隨著CAD軟件的普及，大部分通風(fēng)機(jī)企業(yè)均使用二維CAD軟件繪圖對(duì)系列產(chǎn)品零部件進(jìn)行圖紙繪制，需要花費(fèi)大量的時(shí)間。隨著技術(shù)發(fā)展，新型號(hào)的風(fēng)機(jī)模型級(jí)不斷被開發(fā)出來，對(duì)于這些產(chǎn)品，同樣需要進(jìn)行圖紙繪制、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)等工作，二維CAD軟件參數(shù)化功能不強(qiáng)，仍需要逐個(gè)繪制，工作量大，而且易出錯(cuò)。

當(dāng)今三維CAD軟件已逐步普及，它們基本都可參數(shù)化建模，SolidWorks是眾多優(yōu)秀軟件之一，其不但簡(jiǎn)單易學(xué)、易用，還結(jié)合了諸多機(jī)械設(shè)計(jì)功能，如有限元分析、運(yùn)動(dòng)仿真、渲染、圖解制作等，同時(shí)也支持API二次開發(fā)。

本文以某型號(hào)離心通風(fēng)機(jī)葉輪為例，展示了一種針對(duì)結(jié)構(gòu)相同僅尺寸不同的類型產(chǎn)品，使用SolidWorks軟件中的設(shè)計(jì)表功能結(jié)合Excel軟件，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易方法。該方法便于快速系列化出三維及二維圖，利于后期CAE、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)等工作，也可結(jié)合API進(jìn)行高級(jí)二次開發(fā)。

1 對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

離心通風(fēng)機(jī)葉輪主要部件為輪盤、輪蓋、葉片，按照模型級(jí)的空氣動(dòng)力略圖對(duì)葉輪的各主要建模參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，確定主要控制尺寸，如圖1所示。

圖1 葉輪主要尺寸

2 使用Excel生成各參數(shù)數(shù)據(jù)

使用Excel建立葉輪的主要尺寸參數(shù)表格，并在一行中錄入基準(zhǔn)模型級(jí)的各個(gè)尺寸。因?yàn)椴煌行е睆降娜~輪各尺寸除了材料厚度和各種角度外，主要流道特征尺寸均與其有效直徑的比值成正比關(guān)系，可將按R20優(yōu)先數(shù)系劃分的葉輪直徑按行錄入，利用Excel的等比例公式快速計(jì)算出各主要值。

可對(duì)計(jì)算出的數(shù)值進(jìn)行圓整。同時(shí)，因?yàn)榘宀暮穸仁菢?biāo)準(zhǔn)的幾種規(guī)格，按照已有產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及常用標(biāo)準(zhǔn)板材規(guī)格對(duì)各直徑葉輪的輪盤、輪蓋及葉片厚度賦值。

3 使用Solidworks對(duì)基準(zhǔn)模型建模

按照模型級(jí)的主體流道尺寸，使用Solidworks軟件繪制各部件草圖截面后，通過旋轉(zhuǎn)、拉伸、放樣、切除、陣列等功能對(duì)葉輪建模，建模過程中可盡量按照前一步表格中各尺寸順序?qū)Ω鞒叽邕M(jìn)行標(biāo)注，便于生成的數(shù)據(jù)表中的各尺寸順序與規(guī)劃的基本一致。

建模過程中可將各特征按實(shí)際零件名稱命名，并對(duì)尺寸名稱進(jìn)行命名，如“葉片厚度”“出口高度”等，便于區(qū)分。

4 使用Solid Works參數(shù)表功能參數(shù)化設(shè)計(jì)

建模后，在該零件中，選擇菜單中的“插入”—“表格”—“設(shè)計(jì)表”，使用Shift鍵，選中所有特征，在模型中插入設(shè)計(jì)表，會(huì)出現(xiàn)Excel界面的參數(shù)表。其中第二行為各尺寸的代號(hào)，第一列為配置規(guī)格，對(duì)應(yīng)設(shè)定的葉輪有效直徑。

只需將第二步中Excel計(jì)算匯總的各項(xiàng)尺寸值對(duì)應(yīng)列粘貼到此表中，保存關(guān)閉后即可生成系列表。在此表中也可使用Excel相關(guān)功能對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整。

至此只需在模型樹的配置清單中雙擊選取相應(yīng)的規(guī)格，相應(yīng)模型即可自動(dòng)生成。如需編輯，點(diǎn)擊右鍵“系列零件設(shè)計(jì)表”選擇“編輯表格”即可。

在以此模型生成的工程圖中，選中主視圖會(huì)出現(xiàn)參考配置列表，選擇相應(yīng)的配置規(guī)格，其標(biāo)注尺寸也會(huì)隨相應(yīng)變化。

5 輔助功能

由于葉輪直徑大小等原因，有可能對(duì)不同直徑的葉輪的部分特征進(jìn)行取舍，可通過SolidWorks特征的壓縮與否來實(shí)現(xiàn)，這項(xiàng)功能也可在設(shè)計(jì)表中進(jìn)行控制。

如本例葉輪有的葉片入口需要倒圓，則可在基準(zhǔn)模型建模時(shí)進(jìn)行倒圓。在模型樹的倒圓特征上右鍵，選擇壓縮，則倒圓特征被壓縮而不顯示，通過參數(shù)表導(dǎo)入此特征，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的選項(xiàng)，其中S或1代表壓縮（不顯示），U或0代表不壓縮（顯示）。

只需在設(shè)計(jì)表中對(duì)此參數(shù)進(jìn)行不同設(shè)置，即可控制特征壓縮或不壓縮，產(chǎn)生的效果如圖2所示。此功能也可相似應(yīng)用于控制零件的其他一些類似特征，如某些葉輪是否加加強(qiáng)圈等。

圖2 壓縮前后對(duì)比圖

此功能簡(jiǎn)便地解決了系列化過程中，某些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)元素部分取舍問題。

6 結(jié)語

通過本例使用SolidWorks設(shè)計(jì)表功能和Excel對(duì)葉輪的參數(shù)化、系列化建模功能的過程，可見此方法可以極大縮短同結(jié)構(gòu)、不同尺寸類零部件的建模時(shí)間，且不需要復(fù)雜的編程及二次開發(fā)過程，簡(jiǎn)單靈活，提高效率的同時(shí)也確保了準(zhǔn)確性，很適合在通風(fēng)機(jī)系列化設(shè)計(jì)中應(yīng)用，模型可用于后續(xù)二次開發(fā)中，也可應(yīng)用到其他行業(yè)類似特性產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。

另外還可結(jié)合Excel強(qiáng)大的功能函數(shù)及控件，衍生出多種的功能和應(yīng)用。還可以通過SolidWorks自帶的API接口進(jìn)行二次開發(fā)編程，通過控制每個(gè)零部件設(shè)計(jì)表的方法，從而更高效地進(jìn)行從整體到部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。