陳云

(安徽國防科技職業(yè)學院 機械工程系，安徽 六安 237011)

0 引言

軋機軸承座是軋鋼機械中的重要部件，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)引起的軸承扭動或跳動.近些年來，生產(chǎn)軋機軸承座的企業(yè)越來越多，市場競爭愈演愈烈，因此，對軋機軸承座的設計提出了更高的要求.由于軸承座結(jié)構(gòu)的復雜性，某些企業(yè)在軸承座建模及重復建模過程中消耗了大量時間，不但導致軸承座生產(chǎn)周期長，滿足了不了多數(shù)客戶的需求，而且還浪費設計人員的時間和精力，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)實體建模自動化設計軟件，具備易學易用、界面友好、功能強大等特點，正廣泛地運用于產(chǎn)品、模具和仿真設計中.

基于目前國內(nèi)對軋機軸承座建模技術的研究甚少以及怎樣提高軸承座的設計效率，本文將詳細介紹如何利用Solidworks平臺建立軋機軸承座族庫.

1 創(chuàng)建軋機軸承座族庫的原理

首先使用Solidworks建立軋機軸承座(以下簡稱“軸承座”)原始三維實體模型，接著通過設置尺寸設計參數(shù)并將這些參數(shù)賦給模型，然后建立一個含有尺寸設計參數(shù)的外部關聯(lián)系統(tǒng)，即將外部關聯(lián)系統(tǒng)與軸承座三維模型關聯(lián)起來，于是外部關聯(lián)系統(tǒng)的設計參數(shù)可以用來驅(qū)動原始三維模型中的尺寸參數(shù)，設計工作者可以通過控制外部關聯(lián)系統(tǒng)設計軸承座，由此可以節(jié)省由于設計變化而重復設計模型所消耗的時間.

2 軸承座族庫的創(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)是其族庫的基礎，建立通用模板模型的過程(注:所有草圖均只標注了主要尺寸):1)建立整體外形輪廓草圖，如圖1所示，通過凸臺－拉伸形成軸承座的整體輪廓，這里凸臺拉伸的長度系統(tǒng)默認標注為D1;2)建立滑板安裝面(左右對稱)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了大量時間.

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 軋機軸承座通用模板模型

2.2 創(chuàng)建軸承座族庫

軸承座族庫［3］是一些相似軸承座的集合.在創(chuàng)建軸承座族庫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)動控制尺寸和非控制尺寸:驅(qū)動控制尺寸與軸承座的規(guī)格、結(jié)構(gòu)、形狀相關聯(lián)，例如:高度H1、頂部長度L1、底部長度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，對于非控制尺寸常常直接在草圖繪制時給以確定，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: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，將各種型號軸承座的驅(qū)動尺寸輸人到對應的表格中，按目錄分類儲存在相應的文件下，即可得到軸承座族庫的Bearing.xls文件，如圖5所示.

返回到Solidworks平臺，選擇系列零件設計表，出現(xiàn)零件設計表窗口，打開已完成的Bearing.xls文件，將其導入到模型零件的基本實體中，便出現(xiàn)了包括默認配置在內(nèi)的五種配置形式，如圖6所示，當需要某種型號的軸承座模型時，只需打開配置管理器，雙擊所需配置，如需ZCZ1型號的軸承座，用鼠標雙擊配置下的“ZCZ1”，然后就可以自動生成該型號軸承座的實體模型，如圖7所示.整個參數(shù)化設計過程如圖8所示.

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

圖5 軸承座族庫表

圖6 Solidworks配置窗口

圖7 ZCZ1型軸承座實體模型

圖8 參數(shù)化設計過程

圖9 十個螺紋孔的軸承座

3 結(jié)語

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

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

3)在系列產(chǎn)品設計及標準件設計等多種設計工作中，將Solidworks與Excel接合在一起使用時，可大大提高建模的速度和效率，避免重復性勞動，而且本文的參數(shù)化建模方法不需要運用二次編程開發(fā)，建庫周期短，易于掌握.

［1］谷德橋.Solidworks2011中文版機械設計從入門到精通［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2011.

［2］成大先.機械設計手冊(第五版)第1卷［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2008.

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