基于SolidWorks的零件三维造型

基于SolidWorks的零件三维造型

何建新

何建新

广东省燕达橡塑制品厂广东广州510540

摘要：SolidWorks软件是一个非常优秀的三维设计软件，包括了零件设计、钣金设计和装配等功能，而且集成和兼容了Windows系统的卓越功能。其三维实体建模系统相对Pro/E来说有更直观、易学、易用的特点，其按钮功能使用如AutoCad一样方便。本文就利用软件参数化特征，有针对性地对解决一些实际工作问题进行探讨。

关键词：管状零件；扫描特征；旋转特征；放样特征

SolidWorks软件是一个非常优秀的三维设计软件，包括了零件设计、钣金设计和装配等功能，而且集成和兼容了Windows系统的卓越功能。其三维实体建模系统相对Pro/E来说有更直观、易学、易用的特点，其按钮功能使用如AutoCad一样方便。SolidWorks有着功能强大的参数化特征建模工具，下面就利用其参数化特征研究零件三维造型中的一些问题。

1管状零件的造型方法

1.1利用扫描特征的零件造型分析

所谓扫描，就是将一个轮廓或一个截面线沿着一条路径移动生成机体、凸台、切除等特征。扫描特征建模有几个值得注意的几个问题：

（1）如果生成基体或凸台扫描特征，则轮廓必须是封闭的。

（2）不论是哪一种特征，路径线可以为封闭的也可以是不封闭的。

（3）路径的起点必须位于轮廓的基准面上。

（4）不论是截面线、路径线或所形成的实体，均不能出现自相交叉的情况。

在实际生产设计过程中，可以利用SolidWorks中的扫描特征，根据零件的特点，合理地进行设置，再结合“简单扫描”和“使用引导线扫描”两种生成方法进行三维实体绘制。

1.2利用扫描特征的零件造型方法

以下通过具体的零件，阐述利用SolidWorks中的扫描特征进行造型的方法，在阐述过程中，只对主要和关键的步骤进行描述，对其它具体的操作方法不再祥述。

1.2.1简单管状零件的三维造型

以图1（上图为标准平面三视图）所示的管状零件为例，其轮廓如三视图所示，从平面视图可以看出，这个管状零件内、外径都是一样大小，也就是说其截面形状是一致的，并且其端面与端面间有一定的空间角度，如果用先作一实体，再慢慢用除料的方法来绘制，将是很费时费力的。因此，以管体截面作扫描平面，管体中心线作为扫描路径，就可以非常方便地生成管体三维造型。以管体截面轮廓进行扫描的操作步骤如下：

（1）使用3D草图命令绘制管体的中心线，尺寸与平面图的一致。此中心线在SolidWorks中须为实线，并且须一次绘出。

（2）在中心线的一端画出一个同心圆，大小与三视图一致，并且圆中心与端点重合。

（3）利用扫描特征，选择同心圆作为扫描轮廓，中心线为扫描路径进行扫描，就可得出管体零件维的三维造型。

图1普通管状零件三维造型

该管体零件也可以使用旋转特征命令生成，操作步骤如下：

（1）使用3D草图命令绘制管体的中心线，尺寸与平面图的一致。此中心线在SolidWorks中须为实线，并且须一次绘出。

（2）画出管体外径边线，以中心线作为旋转中心，得出外径与管体零件的实心棒体。

（3）画出管体内径边线，以中心线作为旋转中心，进行旋转切割，原实心的棒体就变为空心的管体了。

1.2.2使用引导线管状零件的三维造型

在以上例子中，扫描特征适用于截面完全相等的零件，例如截面为圆形、方形的规则图形，但如果对截面规则、但各不相等的零件，那就要建立一条引导线来进行扫描。以图2（左面为剖视图）所示管状零件为例，介绍一下使用引导线进行扫描绘制管状零件，其操作步骤如下：

（1）使用草图命令绘制管体的中心线，此中心线在SolidWorks中须为实线。

（2）在中心线的一端画出一个同心圆，大小与剖视图一致，并且圆中心与中心线成穿透关系。

（3）按剖视图外轮廓尺寸绘制一曲线，曲线起点与（2）中所画圆的圆周为重合关系。

（4）利用扫描特征，选择同心圆作为扫描轮廓，中心线为扫描路径进行扫描，再选择曲线为引导线进行扫描，得出管状实体。

（5）最后利用抽壳特性，选择要求的壁厚就可以绘制出如图2所示的管状零件三维造型了。

图2带波纹的管状零件三维造型

2放样特征

有些管状零件非常不规则，其截面尺寸不相等，形状也不相似，这就需要使用引导线放样特征来进行绘制。以图3（左面为剖视图）为例，介绍使用引导线放样特征绘制管状零件，其步骤如下：

图3非规则截面的管状零件三维造型

（1）首先分析零件的截面特征，在一基准平面上绘制一圆。

（2）建立三个需要的基准面，在这里基准面与原基准面平行（在其它情况不一定平行），并（3）在每个基准面上分别画上一个圆，两个矩形。

（4）分别选取两个圆及矩形的上下中心点，画出两条曲线。

（5）利用放样曲面特征，选择两个圆及两个矩形作为扫描轮廓，两个矩形为引导线进行扫描，得出管状实体。

（6）最后利用抽壳特性，选择要求的壁厚，再选取两端的圆面及矩形面作为移除端面，就可以绘制出如图3所示的管状零件三维造型了。

3钣金零件的造型方法

3.1利用绘制折弯特征的零件造型分析

由展开零件转换成钣金，方法是首先由封闭草图拉伸成薄平板零件，然后将其转换成钣金零件，并添加折弯特征。绘制折弯特征建模有几个值得注意的几个问题：

（1）须首先绘制钣金零件展开草图，并且草图轮廓必须是封闭的。另外，展开零件的长度必须考虑折弯系数。

（2）确定好弯曲半径，同时确定绘制折弯特征的中心线。

（3）所形成的实体，均不能出现自相交叉的情况。

在实际生产设计过程中，管状零件总成上有许多快速接头、紧固件等钣金零件。对于例如卡箍这种类似圆形的钣金件，利用SolidWorks中的绘制折弯特征，可以非常简便的进行三维实体绘制。

利用绘制折弯特征的零件造型方法

以图4（左图为零件展开图）所示的卡箍零件为例，介绍一下使用绘制折弯特征绘制钣金零件，其步骤如下：

图4圆环状钣金零件三维造型

（1）首先计算卡箍的展开长度，绘制卡箍的展开图。

（2）利用折叠命令将卡箍两端的弯角按尺寸要求先进行折弯。

（3）根据卡箍半径在展开钣金件外绘制一中心线。

（4）利用绘制折弯特征，以中心线作为折弯中心，输入折弯半径（卡箍半径）就可绘制出卡箍的三维造型了。

4结论

通过实例，通过利用扫描特征命令、放样特征命令和绘制折弯特征命令的功能，使得管状零件及其钣金附件的三维造型得以快速绘制。因这些零件在汽车实际装配过程中经常使用，因此该绘制方法比较具有实用价值。

管状零件及其钣金附件的绘制方法有很多，关键在于根据零件的实际形状、结构特征，选择好合适的特征进行绘制，才能达到事半工倍的效果。

参考文献：

[1]李启炎，李光耀。SolidWorks2003三维设计教程。北京，机械工业出版社，2004。

[2]SolidWorks。SolidWorks钣金。北京，清华大学出版社，2003。