Solidworks平臺(tái)下軋機(jī)軸承座的參數(shù)化建模技術(shù)

陳云

(安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，安徽 六安 237011)

0 引言

軋機(jī)軸承座是軋鋼機(jī)械中的重要部件，在軋制鋼材過程中，軸承座通過內(nèi)部軸承與軋輥的連接，確保軋輥和軸承內(nèi)圈平穩(wěn)回轉(zhuǎn)，避免因承載回轉(zhuǎn)引起的軸承扭動(dòng)或跳動(dòng).近些年來，生產(chǎn)軋機(jī)軸承座的企業(yè)越來越多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，因此，對(duì)軋機(jī)軸承座的設(shè)計(jì)提出了更高的要求.由于軸承座結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，某些企業(yè)在軸承座建模及重復(fù)建模過程中消耗了大量時(shí)間，不但導(dǎo)致軸承座生產(chǎn)周期長(zhǎng)，滿足了不了多數(shù)客戶的需求，而且還浪費(fèi)設(shè)計(jì)人員的時(shí)間和精力，直接影響著企業(yè)自身的發(fā)展與壯大.

Solidworks［1］是一套由Solidworks公司開發(fā)的基于Windows桌面下的參數(shù)實(shí)體建模自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件，具備易學(xué)易用、界面友好、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，正廣泛地運(yùn)用于產(chǎn)品、模具和仿真設(shè)計(jì)中.

基于目前國(guó)內(nèi)對(duì)軋機(jī)軸承座建模技術(shù)的研究甚少以及怎樣提高軸承座的設(shè)計(jì)效率，本文將詳細(xì)介紹如何利用Solidworks平臺(tái)建立軋機(jī)軸承座族庫(kù).

1 創(chuàng)建軋機(jī)軸承座族庫(kù)的原理

首先使用Solidworks建立軋機(jī)軸承座(以下簡(jiǎn)稱“軸承座”)原始三維實(shí)體模型，接著通過設(shè)置尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)并將這些參數(shù)賦給模型，然后建立一個(gè)含有尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)的外部關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，即將外部關(guān)聯(lián)系統(tǒng)與軸承座三維模型關(guān)聯(lián)起來，于是外部關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)可以用來驅(qū)動(dòng)原始三維模型中的尺寸參數(shù)，設(shè)計(jì)工作者可以通過控制外部關(guān)聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軸承座，由此可以節(jié)省由于設(shè)計(jì)變化而重復(fù)設(shè)計(jì)模型所消耗的時(shí)間.

2 軸承座族庫(kù)的創(chuàng)建

2.1 建立通用模板模型

軸承座的通用模板模型［2］(原始模型)是其族庫(kù)的基礎(chǔ)，建立通用模板模型的過程(注:所有草圖均只標(biāo)注了主要尺寸):1)建立整體外形輪廓草圖，如圖1所示，通過凸臺(tái)－拉伸形成軸承座的整體輪廓，這里凸臺(tái)拉伸的長(zhǎng)度系統(tǒng)默認(rèn)標(biāo)注為D1;2)建立滑板安裝面(左右對(duì)稱)草圖，如圖2所示，通過切除—拉伸形成滑板安裝面的凹槽;3)建立軸承座內(nèi)孔草圖，如圖3所示，通過0～360°切除－旋轉(zhuǎn)形成軸承座內(nèi)孔;4)通過倒(圓)角、拉伸、切除、打螺紋孔、鏡向等特征形成軸承座上的其他輔助結(jié)構(gòu)形狀要素，最后，得到了軸承座的通用實(shí)體模型，如圖4所示.由建模過程不難看出，軸承座的結(jié)構(gòu)尺寸主要素居多，無形中建?；ㄙM(fèi)了大量時(shí)間.

圖1 整體外形輪廓草圖

圖2 滑板安裝面草圖

圖3 軸承座內(nèi)孔草圖

圖4 軋機(jī)軸承座通用模板模型

2.2 創(chuàng)建軸承座族庫(kù)

軸承座族庫(kù)［3］是一些相似軸承座的集合.在創(chuàng)建軸承座族庫(kù)前已建立了通用模型，通用模型中包含數(shù)量眾多的尺寸，分為驅(qū)動(dòng)控制尺寸和非控制尺寸:驅(qū)動(dòng)控制尺寸與軸承座的規(guī)格、結(jié)構(gòu)、形狀相關(guān)聯(lián)，例如:高度H1、頂部長(zhǎng)度L1、底部長(zhǎng)度L2、孔徑R1、孔徑R2等;非控制尺寸是一些不重要的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)于非控制尺寸常常直接在草圖繪制時(shí)給以確定，如倒角、圓角等尺寸.

打開Microsoft Excel并生成工作表，在工作表的第I列(行標(biāo)題單元格A2，A3等)中輸人想要生成的配置名稱，如軸承座的型號(hào):ZCZ1，將其保存在工作表的第1行中，輸人要控制形體的基本尺寸變量名，將各種型號(hào)軸承座的驅(qū)動(dòng)尺寸輸人到對(duì)應(yīng)的表格中，按目錄分類儲(chǔ)存在相應(yīng)的文件下，即可得到軸承座族庫(kù)的Bearing.xls文件，如圖5所示.

返回到Solidworks平臺(tái)，選擇系列零件設(shè)計(jì)表，出現(xiàn)零件設(shè)計(jì)表窗口，打開已完成的Bearing.xls文件，將其導(dǎo)入到模型零件的基本實(shí)體中，便出現(xiàn)了包括默認(rèn)配置在內(nèi)的五種配置形式，如圖6所示，當(dāng)需要某種型號(hào)的軸承座模型時(shí)，只需打開配置管理器，雙擊所需配置，如需ZCZ1型號(hào)的軸承座，用鼠標(biāo)雙擊配置下的“ZCZ1”，然后就可以自動(dòng)生成該型號(hào)軸承座的實(shí)體模型，如圖7所示.整個(gè)參數(shù)化設(shè)計(jì)過程如圖8所示.

此外，對(duì)于形狀基本相同而只有局部細(xì)小結(jié)構(gòu)有所不同的軸承座，可以通過“壓縮或解除壓縮”命令來實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì).例如軸承座通用模型的正面有十六個(gè)螺紋孔，若需要有十個(gè)螺紋孔的軸承座，采取以下步驟來實(shí)現(xiàn):1)通用模型中的十六個(gè)螺紋孔是通過“異形孔向?qū)А碧卣鱽硇纬傻?，鼠?biāo)單擊該特征，并右鍵選擇“壓縮”;2)采用“異形孔向?qū)А碧卣鱽硗瓿墒畟€(gè)螺紋孔的建模，此時(shí)，通用模型上的螺紋孔就變成了十個(gè)，如圖9所示.

圖5 軸承座族庫(kù)表

圖6 Solidworks配置窗口

圖7 ZCZ1型軸承座實(shí)體模型

圖8 參數(shù)化設(shè)計(jì)過程

圖9 十個(gè)螺紋孔的軸承座

3 結(jié)語

1)細(xì)看本文可以發(fā)現(xiàn)，基于Solidworks和Excel的參數(shù)化建模技術(shù)，不僅模型的關(guān)鍵尺寸:如頂部長(zhǎng)度L1等，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，而且其建模時(shí)所用的特征:如凸臺(tái)－拉伸的長(zhǎng)度(D1)等，也可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化;

2)對(duì)于基本尺寸相同而局部細(xì)小結(jié)構(gòu)有差別的軸承座，我們可以通過對(duì)特征的“壓縮”與“解除壓縮”來實(shí)現(xiàn)局部不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，避免重復(fù)建模過程;

3)在系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)等多種設(shè)計(jì)工作中，將Solidworks與Excel接合在一起使用時(shí)，可大大提高建模的速度和效率，避免重復(fù)性勞動(dòng)，而且本文的參數(shù)化建模方法不需要運(yùn)用二次編程開發(fā)，建庫(kù)周期短，易于掌握.

［1］谷德橋.Solidworks2011中文版機(jī)械設(shè)計(jì)從入門到精通［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)第1卷［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］林莉.基于UG的軸承座部件族的建立［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2008，37(2):85－86.