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SOLIDWORKS在焊接件设计中的应用

发表时间: 2017/5/1 作者: 胡乐阳*田华 来源: 互联网
本文从零件建模、系列化产品设计方面出发,结合SOLIDWORKS软件的具体功能,以焊接件的设计为例,详细论述焊接件在3D 设计过程中的常用问题和设计技巧,并总结出提高设计效率的方法。
 

    引言

    随着焊接结构的研宄及焊接工艺水平的发展,焊接技术在工业应用中得到飞速发展。焊接件正越来越多地替代铆接件、铸造件和锻压件。焊接结构的广泛采用,是机械制造工艺发展的重要趋势。在机床产品中,应用焊接结构的主要部件有床身、横梁、立柱等。它们是整台机床的基础和支架。为此,研宄焊接结构的设计方法,找到最便捷的设计途径,可为企业创造更多的经济效益和社会效益。

    SOLIDWORKS软件是一款易学易用、功能强大且高效智能的三维机械设计软件。它的应用可以有效提高设计者的工作效率。但是,由于对软件功能的使用方法和喜好程度因人而异,实际效果各不相同。郭星介绍的焊接件模型制作是利用三个基准面建立结构草图,通过“草图轮廓选择”功能和“实体转化”功能,在子焊件所在基准面上建立与结构草图相关联的草图,然后进行拉伸、切割、旋转的建模方法。该方法避免了因特征叠加建模而造成的各子焊件之间的相互影响,减少了修改时出现混乱的可能性,但其对设计者空间想像力要求很高,而且在多个基准面上绘制草图的工作量大。因此,焊接件设计过程中,如何实现草图布局清晰、简洁,模型设计直观、修改方便,是设计者在建模前必须考虑的问题。

    SOLIDWORKS中的“配置”功能,凭借其可以在单一的文件中对零件或装配体模型生成多个设计变化的特性,在系列化产品的开发设计中得到普遍应用。尚欣荣以批量的相同形状但尺寸不同的钣金件为例,介绍了采用Excel表格生成系列化零部件的方法。该方法在Excel中建立和管理“配置”比较简便,但是由于需要Excel软件进行配合,装配体中调用不同的“配置”时有时会出现链接错误,造成混乱。因此,对批量形状相同、尺寸不同的零部件文件的设计和管理,需要一个合适的方法。

    1 合理“建模”,缩短3D零部件的设计周期

    按采用的材料类型,机床产品中焊接件通常分为两大类:一种是完全由各种形状的钢板焊接而成,另一种则由各种型材如角钢、槽钢、工字钢等作为框架,配合少量钢板焊接而成。结合各自特点,本文叙述了两种建模的方法。

    对于前者,使用SOLIDWORKS建模时,如果直接将这些焊接件设计成单个零件,其特征复杂,还需要各种基准面,造型困难,且不便于修改。通过活用“装配体”功能,可以有效避免上述问题。方法如下:先将简单的钢板逐个建模,然后按照焊接件功能要求,将单独的钢板零件组装成装配体,完成建模。该方法零部件层次分明,对焊接工艺的制定有一定的指导意义。

    图1为某锯条搬运装置的机架装置。该结构由方管50X50X4和钢板t10焊接而成,为第二种焊接结构。如果采用上述方法建模,需要多次绘制方管草图, 自定义各种装配关系,过程繁琐且费时费力。SOLIDWORKS提供了专门的“焊件”功能,包括焊缝、角撑板、焊件切割清单等特征。通过使用3D草图和“焊件”功能,可显著简化建模过程。方法如下:首先根据设计思路绘制3D草图,直接构建总体形状和尺寸,无需考虑投影关系;然后使用“结构构件”,为焊件草图添加合适的方管和板材;最后,根据需要选择适合的接头样式,完成模型设计,如图1所示。SOLIDWORKS中自带的“轮廓类型”不能满足使用要求,需要根据日常使用的型材或板材规格不断完善“轮廓类型”。经过不断的积累,完善后的规格如图2所示。

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    图1 基座焊接件设计效果图

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    图2 常用的型材或板材规格一览表

    该方法仅使用1张草图(3D草图)、2个功能键(“结构构件”和“剪裁/ 延伸”) 完成焊接件结构设计。整个建模过程中无“拉伸、切除” 的基本功能, 打破了SOLIDWORKS软件使用者的常用方法。修改过程中只须修改草图,即可实现结构更改。只要通过轮廓选择,即可实现方管和板材大小、厚度的变更,简化设计过程。此外,通过对图2中轮廓规格的完善,在工程图中插入“切割清单”,快速生成符合实际工程需要的焊件工程图。尤其对于大型复杂的焊件,能够显著提高设计效率,节约工程图设计时间。

    2 推进产品的零部件系列化,减少文件数量

    系列化产品基础通用性强,可以显著提高企业产品的适用范围,延长产品的生命周期。一个成熟的产品,一旦形成系列化,将为企业带来更大的经济效益。在实际应用中,系列化产品设计时,重复性很大,主要体现在基本操作步骤完全相同,只是选取参数时会有所不同。而且随着项目的推进,常常会发生因逐个建模导致零部件文件数量变多、文件查找和管理不便等。

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    图3 “配置尺寸”弹出框

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    图4 “修改配置”对话框

    要实现系列化产品的三维模型设计,关键在于构建一个包含系列化产品最广泛属性的基本模型。若要获得该系列中的某一型号产品,只需按照该型号产品的具体设计要求,在基本装配模型己有的系列化共性基础上,针对模型作出个性化局部调整即可。通过手动添加“配置”数量,可有效解决上述问题。以修改图3中架台高度为例,选中要修改的高度尺寸“500”,右击选择“配置尺寸”,弹出“修改配置”对话框,分别如图3、图4所示。双击尺寸值,输入该系列产品实际尺寸,单击“确定”后,完成系列化设置。该方法无第三方软件,在装配体中更换配置时,稳定性高,修改方便。

    3 结语

    综上所述,使用SOLIDWORKS丰富了焊接件的设计过程,操作方法也很多。但是,针对不同要求、不同方法,会有不同的效率。“工欲善其事,必先利其器”,设计者在实践过程中认真总结,反复比较各种思路,就能得出更适合的方法,既完成了设计任务,也降低了劳动强度,对缩短产品开发周期、节约企业投资成本具有重要意义。



责任编辑:郝秋红