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SolidWorks软件在轴承工业中的应用

发表时间: 2012-7-13 作者: 仝楠*王东峰*雷蓓蓓 来源: 万方数据
三维分析和设计软件在未来轴承工业中将成为技术潮流。本文详细地介绍了SolidWorks软件在轴承性能分析、设计出图、生产工艺等方面的应用,具有一定的应用指导意义。
 

1 前言

    轴承是任何机械中都不可或缺的关键零部件,轴承技术水平的高低在一定程度上代表了一个国家的机械工业水平的高低。随着世界机械工业发达国家对轴承特别是精密、特种轴承的关键技术的投入,三维分析、设计软件的应用,即将成为未来轴承工业的技术潮流。SolidWorks软件因其强大的分析、模拟功能,简洁、快速的应用模式,以及简单易学、价格低廉的优势,必将广泛应用于轴承工业中。

 

2 SolidWorks软件在轴承性能分析中的应用

    SolidWorks软件不仅具有强大的三维造型功能,而且具有强大的有限元高级分析功能,其分析模块与Solidworks软件无缝集成。分析工具可用于分析轴承零件在受到外部载荷的情况下安全系数大小、轴承零件的应力分布云图和变形云图状况,形象地再现轴承零件应力、变形的动态分布以及运动情况。图1为深沟球轴承在受力后的应力分布图,可得出轴承内外圈、滚珠、保持架之间的接触力、应力、应变的变化情况及接触过程中的压力变化情况,这种方法可以分析轴承原始制造误差以及载荷等不同工况对轴承接触应力、应变、位移变化的影响,这对轴承的强度分析和寿命设计提供理论依据,具有现实意义。

深沟球轴承应力分布图

    图1 深沟球轴承应力分布图

 

3 SolidWorks软件在轴承设计中的应用

    SolidWorks基于特征的参数化设计部分,其主要文件分为:零件文件(*.sldprt)、装配体文件(*.asmprt)和工程图文件(*.drwprt)。在轴承设计过程中,其优点主要体现在以下几个方面:

    3.1 快捷地完成各种轴承零件的设计

    SolidWorks具有丰富的零件实体建模功能。它能进行变量化的草图轮廓绘制,并能自动进行动态约束检查。通过拉伸、旋转、薄壁特征、抽壳、特征阵列以及打孔等操作,更简便地实现产品的设计。由于SolidWorks所绘图形比例1:1,且设计尺寸的零误差,设计者可以根据所设计轴承结构快速绘出大致的零件图,然后利用Solidworks精确并智能化地标上尺寸,再进行简单的实体转换即完成了轴承零件的精确绘制,如图2示。

SolidWorks环境下深沟球轴承设计

    图2 SolidWorks环境下深沟球轴承设计

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    3.2 轴承装配及干涉检验

    在SolidWork环境下,调入轴承零件插入到装配体模块中,并添加相关有效的配合关系,使零件在装配模型中处于一个正确的位置,可以实现轴承的快速装配。SolidWork三维视图,装配位置关系明确,各零部件的位置一目了然,利用SolidWork的静态、动态干涉检查可以在计算机中就发现零部件之间的碰撞问题,而不用等到加工后才发现。

    3.3 快速生成二维工程视图及相关报表

    由于国内大多数轴承企业目前还在普遍使用二维绘图软件,规范的轴承产品图纸基本都是二维视图,SolidWork带有快速的三维视图转换成标准二维工程图的功能,顺应了中国传统工程师的看图习惯。

    3.4 SolidWorks三维设计能完整反映设计者的设计意图

    采用SolidWorks三维软件进行轴承设计,相对于二维软件来说,有许多优点。其中之一就是它能真正体现出设计者的设计意图,摆脱了二维软件纯粹绘图的作用,是目前轴承设计的发展方向。设计者可以根据自己的设计意图和轴承零件在装配模型中的位置以及相互关系,结合零件的自身特点和具体的运动条件,不断地调整自己的设计模型和配合要求,使零件结构设计更符合自己的设计思路和功能要求。

    另外,在SolidWorks 2010中还新增一个用于评估设计对环境影响的工具,这是同类软件所没有的。当轴承开发工程师在研发新轴承产品时,软件自带的这项功能会对设计者所选择的材料、润滑类型及润滑油量、工艺过程等对环境的影响做一个评估,以打分的形式表现出来。SolidWorks 2010中的这项功能很好地响应了世界环保协会提出的绿色设计的理念。

    3.5 SolidWorks工程图纸的加密措施

    工程CAD图纸,在任何时候都是一个企业的命脉,工程图纸的安全保密已经是许多企业急需解决的问题。现代密码技术是保障信息安全的最基本、最核心的技术措施,已经在很多领域得到了应用。SolidWorks软件对工程图纸增加了加密保护机制,在SolidWorks软件的文件菜单中增加一个”文件加密”子菜单,键入密码,点击确定后,文件在关闭后自动加密。如果没有正确的用户口令,在目前计算机技术条件下基本是不可能被攻破的,完全能够保护企业机密图纸的安全。

 

4 SolidWorks软件在轴承生产中的应用

    4.1 便于设计开发与实际生产的结合

    设计者在进行轴承设计时,再也不用像原来二维时代,首先把脑海中的三维轴承零部件形状转成计算机中的二维图,然后工人加工的时候却又要把图纸中的二维图转成三维模型来思维。在SolidWorks中可以直接将设计者脑海中的轴承零部件模型反映到计算机中,然后自动生成标准的二维工程视图,这样加工者马上就能读懂模型的形状。

    4.2 简洁快速生成工艺卡

    在轴承研制过程中,对于标准轴承,可以利用SolidWorks软件中的工艺模块直接生产轴承生产工艺卡。在SolidWorks三维模型文件中通过对其配置来设计其三维工序图,并生产对应的二维工序图,在工艺卡片文件中进行连接。二维工艺卡片和二维工程图同存储于一个文件中。由于SolidWorks较件的相互关联性,工艺卡片的数据随轴承零件的修改而改变。

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5 SolidWorks软件在轴承售前售后服务中的应用

    5.1 三维立体模型图有利于和客户交流

    SolidWorks软件是一款功能强大的CAD软件,不仅能完成三维造型,实现从产品概念、零部件设计、结构设计和装配模型设计,而且能完成三维造型产品的上色、赋予材料质感、三维动画演示和渲染图像等。在某些场合下,如某些精密特种轴承产品的内部结构非常复杂,仅仅依靠文字或叙述往往不易讲解清楚,利用SolidWorks的三维模型实现轴承的动态可视化,模拟轴承产品设计的装配过程、模拟拆装过程和轴承产品高速运行过程,而且可以通过屏幕捕捉再现零件设计过程,将设计者的意图更好地传递给客户,图3是新开发轴承产品的轴承装配图体及剖视图。

轴承装配图体及剖视图

    图3 轴承装配图体及剖视图

    5.2  SolidWorks的轴承选型系统

    最新的SolidWorks软件,基于Visual Basic 6.0,结合我国最新国家标准,开发了一套SoliddWorks下的滚动轴承选用系统,用户只要轻松点击滚动轴承类型和代号,就可以得到对应轴承的三维模型及相关参数,客户可以预选合适的轴承,然后再和轴承开发工程师或相关技术人员交流。

 

6 结论

    随着SolidWorks软件的不断完善与发展,它的优势必然被更多的机械设计者所发现,成为更多机械设计者首选的产品分析、开发设计软件,因此,精密轴承作为最为代表性的机械零部件应该率先发掘并利用SolidWorks的强大、便捷的功能,我们也应该相信,SolidWorks一定会成为未来轴承开发工程师的得力助手。



责任编辑:刘谊萍