基于solidworks參數(shù)化的建模思路及方法

1、基于Solidworks參數(shù)化的建模思路及方法摘 要隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，使得很多企業(yè)選擇更加效率、更加簡便的研發(fā)設計方法。南京東岱軟件有限公司正是基于市場需求，為諸多企業(yè)開發(fā)實施了多產品多結構的參數(shù)化設計方案，為客戶提供了快速響應的產品設計軟件AutoDriver。參數(shù)化設計主要基于三維軟件的二次開發(fā)利用，本文以Solidworks標準件庫的開發(fā)為技術背景，詳盡闡述了基于Solidworks參數(shù)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(shù)化設計建模過程。關鍵詞 ： 南京東岱軟件有限公司；參數(shù)化設計；Solidworks；建模1 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

2、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(shù)化設計，使其能夠實現(xiàn)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：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(shù)實際由用戶控制的，即能夠獨立變化的參數(shù)，一般只有幾個，稱之為主參數(shù)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?yōu)榇渭s束。六角螺栓的主

3、參數(shù)選取螺栓直徑d1和公稱長度L，其他尺寸參數(shù)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。2 確立建模思路主要從產品的功能及主動參數(shù)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。3 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(chuàng)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(tǒng)一； 主要特征在前，次要特征在后； 先做外形，再做

4、內部結構； 先做整體，后做細節(jié)； 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取：Ø 默認的三個基準面；Ø 利用基準面命令所建立的基準面；Ø 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(chuàng)建特征的基準，在創(chuàng)建基準面、圓周陣列或同軸裝配中會經常使用到基準軸

5、。SolidWorks提供的五種基準軸創(chuàng)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(chuàng)建一個曲面造型，輔助創(chuàng)建基準面或基準軸。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(chuàng)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(chuàng)建螺栓頭部特征，基準面A用來創(chuàng)建螺桿和螺紋特征，結果如下圖：

6、3.1.4.2 選取基準面C和基準面B基準面C用來創(chuàng)建螺栓頭部特征和螺桿特征，基準面B用來創(chuàng)建螺紋特征，結果如下圖：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(shù)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(shù)化設計時主動參數(shù)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

7、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(huán)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(shù)據(jù)與其參數(shù)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(xiàn)。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

8、、半徑尺寸、角度尺寸等，另外注意尺寸鏈的應用。針對尺寸約束這部分，還需了解“約束聯(lián)動”的相關知識。約束聯(lián)動分為：（1）圖形特征聯(lián)動（2）相關參數(shù)聯(lián)動Ø 所謂圖形特征聯(lián)動就是保證在圖形拓撲關系（連續(xù)、相切、垂直、平行等）不變的情況下，對次約束的驅動。 Ø 所謂相關參數(shù)聯(lián)動就是建立次約束與主約束在數(shù)值上和邏輯上的關系。 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(shù),從而形成參數(shù)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。

9、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(lián)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(lián)系不允許發(fā)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(lián)動的隱含表達,因此,在其參數(shù)化中無需再考慮圖形特征聯(lián)動,這是基于特征參數(shù)化區(qū)別于傳統(tǒng)參數(shù)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

10、直、相切、等長度、等半徑、重合、同心、對稱等等。3.4 對稱的應用對稱是自然界中廣泛存在著的一種的形態(tài)。因此我們的產品中往往設計成對稱的，這樣除了產品看起來美觀以外，也可以節(jié)省不少的設計時間。在SolidWorks中，設計師可以很好地利用產品對稱的特性來快速地建模。同時，為了方便地利用這一對稱的特性，我們在建模時往往需要注意以下幾點：1、在創(chuàng)建草圖時，將草圖的對稱中心（圓心、矩形的形心、橢圓的中心等等）與坐標原點重合；2、在零件中創(chuàng)建合適的對稱參考面；3、在裝配體中，將對稱的基體零件的三個基準面與裝配體的三個基準面分別重合。在SolidWorks中，對應于對稱的特征操作是“鏡像”功能，它包括三個層面的鏡像操作：草圖、零件以及裝配體。Ø 在草圖繪制中，主要通過鏡像生成新的草圖；Ø 在零件層次中，鏡像又可分為特征鏡像、實體鏡像和曲面鏡像；Ø 在裝配體中，主要通