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    基于SolidWorks參數化的建模思路及方法-青島友創軟件
    時間:2022-10-26 信息來源:暫無

    參數化設計主要基于三維軟件的二次開發利用,本文以SOLIDWORKS標準件庫的開發為技術背景,詳盡闡述了基于SolidWorks參數化的建模思路及方法,并以六角螺栓為例介紹了具體的參數化設計建模過程。

    了解客戶產品

    六角螺栓是指由頭部和螺桿(帶有外螺紋的圓柱體)兩部分組成的一類緊固件,需與螺母配合,用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。這種連接形式稱螺栓連接。如把螺母從螺栓上旋下,有可以使這兩個零件分開,故螺栓連接是屬于可拆卸連接。

    1.1 了解客戶需求

    主要完成六角螺栓設計結構與特征的參數化設計,使其能夠實現交互式設計。

    1.2 了解產品組成結構

    主要由螺栓頭部和螺桿組成,如下圖:

    六角螺栓的組成結構

    其中:d1為螺栓直徑,L為公稱長度,b為螺紋長度

    1.3 了解產品功能

    主要是用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。

    1.4 確定主動參數

    實際由用戶控制的,即能夠獨立變化的參數,一般只有幾個,稱之為主參數或主約束;其他的約束是由圖形結構特征確定或與主約束有確定關系,稱它們為次約束。六角螺栓的主參數選取螺栓直徑d1和公稱長度L,其他尺寸參數關系(即次約束)為:b=2d1,k=0.7d1,e=2d1。

    1.5 確定操作界面

    主要是由螺栓直徑d1(型號)和公稱長度L組成的交互式設計界面。

    確立建模思路

    主要從產品的功能及主動參數去確立建模思路。

    首先,觀察六角螺栓結構,選取合適的基準;

    其次,理清楚各尺寸間的關系;

    最后,建立螺栓螺母模型。

    選取建模方法

    SolidWorks建模的步驟有一定程序,其順序分別為:選擇繪圖平面、進入草圖繪制、繪制草圖、標注尺寸和添加幾何關系、特征制作等。

    在創建模型時,遵循的原則是:

    ●基準的重要性,即模型基準與設計基準統一;

    ●主要特征在前,次要特征在后;

    ●先做外形,再做內部結構;

    ●先做整體,后做細節;

    ●建模步驟要精簡,可以一步完成的就不用兩個特征;

    ●盡量避免使用高級建模特征,如:放樣,掃描,抽殼,復雜圓角等等。

    3.1 基準的選取

    基準是指用于設計時參考的一個標準?;鶞蔬x取的不同會直接影響模型的建立與后期的修改。SolidWorks中基準又分為四種:基準面、基準軸、坐標系和參考點。

    3.1.1 基準面

    在選擇繪圖平面時就有下列幾個平面可選?。?/span>

    默認的三個基準面;

    利用基準面命令所建立的基準面;

    直接由繪出零件的特征平面選取,進行繪制。

    3.1.2 基準軸

    基準軸常用于創建特征的基準,在創建基準面、圓周陣列或同軸裝配中會經常使用到基準軸。SolidWorks提供的五種基準軸創建命令。

    3.1.3 坐標系

    坐標系主要與測量和質量屬性工具一同使用,或者用作生成陣列的基準,也可用于將 SolidWorks 文件輸出至其他格式文件。

    3.1.4 參考點

    參考點主要被用來進行空間定位,可以用于創建一個曲面造型,輔助創建基準面或基準軸。

    選取基準面A的螺栓結構示意圖

    六角螺栓建模時選取如圖所示的基準面A和基準面B,其中基準面A是用來確立螺桿和螺栓頭部特征的,而基準面B是用來確立螺栓螺紋特征的。尺寸基準如圖所示進行標注和創建特征尺寸。

    選取不同基準的建模方式,舉例如下:

    3.1.4.1 選取基準面C和基準面A

    基準面C用來創建螺栓頭部特征,基準面A用來創建螺桿和螺紋特征,結果如下圖:

    選取基準面C和基準面A的螺栓結構示意圖

    3.1.4.2 選取基準面C和基準面B

    基準面C用來創建螺栓頭部特征和螺桿特征,基準面B用來創建螺紋特征,結果如下圖:

    選取基準面C和基準面B的螺栓結構示意圖

    比較這3種選取不同基準時,所產生的不同建模方式,不難看出以下兩種建模方式不符合我們主動參數的選取,公稱長度L是指螺桿長度,b是指螺紋長度,因此選取基準面A和基準面B更符合參數化設計時主動參數的要求。

    3.2 草圖的繪制

    3.3 約束的應用

    約束是對幾何元素大小、位置和方向的限制,分為尺寸約束和幾何約束兩類。尺寸約束限制元素的大小,并對長度、半徑和相交角度的限制;幾何約束限制元素的方位或相對位置關系。

    設計過程可視為約束滿足的過程,設計活動本質上是通過提取產品有效的約束來建立其約束模型并進行約束求解。設計活動中的約束主要來自三個方面:功能、結構和制造。功能約束是對產品所能完成的功能的描述;結構約束是對產品結構強度、剛度等的表示;制造約束是對制造資源環境和加工方法的表達。在產品設計過程中必將這些限制綜合成設計目標,并將它們映射成為特定的幾何/拓撲結構,從而轉化為幾何約束。

    3.3.1 尺寸約束

    所謂尺寸約束,就是用計算的方法自動將尺寸的變化轉換成幾何形體的相應變化,并且保證變化前后的結構約束保持不變。對于繪制草圖,通過尺寸標注可以建立幾何數據與其參數的對應關系。

    尺寸約束與設計意圖密切相關,是特征功能的具體體現。通常SolidWorks都提供多種尺寸標注形式,一般有線性尺寸、直徑尺寸、半徑尺寸、角度尺寸等,另外注意尺寸鏈的應用。

    尺寸約束

    針對尺寸約束這部分,還需了解“約束聯動”的相關知識。

    約束聯動分為:(1)圖形特征聯動(2)相關參數聯動

    所謂圖形特征聯動就是保證在圖形拓撲關系(連續、相切、垂直、平行等)不變的情況下,對次約束的驅動。

    圖形特征聯動

    所謂相關參數聯動就是建立次約束與主約束在數值上和邏輯上的關系。

    相關參數聯動

    3.3.2 幾何約束

    所謂幾何約束就是要求幾何元素之間必須滿足的某種特定的關系。將幾何約束作為構成幾何/拓撲結構的幾何基準要素和表面輪廓要素,可以導出各形狀結構的位置和形狀參數,從而形成參數化的產品幾何模型。

    對產品的幾何約束主要包括兩個方面:拓撲約束和尺寸約束。拓撲約束指對產品結構的定性描述,它表示幾何元素之間的固定聯系,如對稱、平等、垂直、相切等,進而可表征特征形素(構成特征的幾何元素)之間的相對位置關系。這些關系擬抽象為點、邊、面間九類有向關系,每一類關系有其相應的謂詞,包括“相同”、“平行”、“垂直”、“相交”、“偏移”等等。通常,在特征形狀確定之后這種聯系不允許發生變化或修改或由用戶交互指定(裝配關系),也就是說,特征定義本身就是對圖形特征聯動的隱含表達,因此,在其參數化中無需再考慮圖形特征聯動,這是基于特征參數化區別于傳統參數化的特征之一。但在某些特殊場合,必須能處理其變異。

    通常SolidWorks中的幾何約束主要包括水平、豎直、平行、垂直、相切、等長度、等半徑、重合、同心、對稱等等。

    SolidWorks中的幾何約束

    3.4 對稱的應用

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