陳光霞

基于Solidworks多曲面部件自頂向下設(shè)計方法

陳光霞

(江漢大學(xué)智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430056)

針對采用自下而上設(shè)計方法設(shè)計多曲面零部件時，存在的設(shè)計過程較復(fù)雜，修改效率低等問題，以solidworks軟件為平臺，以車鑰匙為例，在零件環(huán)境下采用自頂向下的方法進行設(shè)計。通過論述設(shè)計方法和步驟，詳細比較了三種分離存儲零件實體方法在關(guān)聯(lián)性方面的優(yōu)劣，給出了最佳方法。

SolidWorks；自頂向下；多曲面部件；設(shè)計

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平日益提高。目前人們生活中大部分日常用品都是由含多曲面的零部件裝配而成，例如遙控器、手柄、車鑰匙等，如圖1所示。

圖1　車鑰匙

組成這類產(chǎn)品的零部件表面有較多的曲面或者圓弧面，而且零件之間的連接處可能還是弧形，如果要順利完成裝配，必須要保證連接位置的光順。如果在設(shè)計時采用自下而上的設(shè)計方法，即先設(shè)計一個個單獨的零件，然后再進行裝配，不但設(shè)計流程繁瑣復(fù)雜，而且裝配效果也很難達到光順的要求，后期如果某一個零件的曲面數(shù)據(jù)需要修改，與之配合的相鄰零件曲面都需要設(shè)計師手動修改，效率低而且易錯。針對自下而上設(shè)計方法存在的不足，采用自頂向下的設(shè)計方法，即把這些曲面作為一個整體進行設(shè)計，在整體設(shè)計完成后，將其分割成不同的零件，并且對這些零件之間給予一定的關(guān)聯(lián)，這樣設(shè)計出來的零件不僅裝配光順，而且后期進行零件數(shù)據(jù)修改也更為方便、快捷[1]。

1　主體設(shè)計

自頂向下的設(shè)計可以在裝配體的環(huán)境下完成，也可以在零件環(huán)境下完成。以車鑰匙設(shè)計為例，在零件環(huán)境下進行造型設(shè)計更為方便、快捷[2]。

如圖2(a)所示，在零件環(huán)境下，先設(shè)計一個長方體；然后用圓頂特征命令，在上、下底面上做1.5mm的圓頂，左右面上做0.5mm的圓頂，如圖2(b)所示，以達到曲面的效果；隨后針對四周的四條棱線用圓角命令作圓角R5,上下面圓角R2.5，如圖2(c)所示；由于鑰匙內(nèi)部結(jié)構(gòu)為中空，壁厚均勻，所以用特征命令中的“抽殼”命令進行抽殼，厚度0.5mm,完成后剖開的效果如圖2(d)所示。

圖2　主體設(shè)計過程

2　分離實體方法

如圖3所示，車鑰匙的頂面有一條弧線，為該部件兩個零件的結(jié)合處。此處采用無縫連接，不能用拉伸切除命令分離實體，由于曲面沒有厚度，所以采用曲面分離實體，具體方法如下：

圖3　分割命令分割零件

(1)如圖3(a)所示，選擇前視基準(zhǔn)面，繪制草圖，畫一條圓弧，圓弧要超出主體長方體的范圍；運行“插入-曲面-拉伸”曲面命令，拉伸一個曲面，曲面要超出主體范圍。

(2)選擇上視基準(zhǔn)面，畫一條直線，使用同樣的方法，兩側(cè)對稱拉伸一個曲面，該曲面也要超出主體范圍，如圖3(b)所示。

(3)運用特征命令中的分割命令，選擇兩個拉伸曲面作為分割面，可以將整個實體分成兩個部分，也就是兩個實體零件，如圖3(c)所示。

3　三種保存實體的方法比較

3.1　通過分割實體對話框保存

鼠標(biāo)右鍵點擊設(shè)計樹處的“分割”特征，選擇“編輯分割特征”后，如圖4(a)所示，在分割對話框中雙擊下面的被分割實體的序號1右邊的空白處，出現(xiàn)指派文件對話框，然后輸入文件名稱和保存路徑，即可保存一個分離的零件。同理保存另一個零件，也可以選擇分割對話框中的“自動分配名字”選項進行保存，保存后生成如圖4(b)、(c)所示的兩個實體零件。

圖4　分離零件結(jié)果

3.2　通過設(shè)計樹保存

鼠標(biāo)右鍵點擊設(shè)計樹“實體”，如圖5(a)所示的箭頭所指，在彈出菜單里面選擇“保存實體”，會出現(xiàn)保存實體對話框，此對話框類似于上面分割對話框，保存方法也類似于方法一。

圖5　通過設(shè)計樹保存零件

3.3　通過插入新零件保存零件

鼠標(biāo)右鍵點擊設(shè)計樹“實體”下面的“分割(1)”，如圖5(b)所示。在彈出的快捷菜單里選擇“插入到新零件”，然后輸入文件名稱“上鑰匙蓋”和保存路徑。同樣的方法保存分割(2)，取文件名為“下鑰匙體”。

3.4　三種方法的比較

以上三種方法都可以將總設(shè)計圖分離成兩個零件，以下比較三種方法生成的零件和總設(shè)計圖之間關(guān)聯(lián)性的優(yōu)劣。

例如在鑰匙總設(shè)計圖中，選擇前視基準(zhǔn)面畫圓，然后拉伸切除一個小孔，如圖4(d)所示，觀察用方法一和方法二生成的零件，下鑰匙體是沒有變化的，也就是沒有這個后來添加的小孔，如圖4(c)所示。

用方法三生成的下鑰匙體，即用“插入到新零件”方法生成的零件，當(dāng)需要編輯修改時，需要在下鑰匙體上添加小孔，如圖6(a)所示。在設(shè)計樹上鼠標(biāo)右鍵單擊“鑰匙總設(shè)計圖”，然后在彈出的快捷菜單里面選擇“關(guān)聯(lián)中編輯”，界面會自動跳到鑰匙總設(shè)計圖界面中，然后可對鑰匙總設(shè)計圖進行編輯、修改，拉伸切除如前面一樣的小孔。修改完后回到下鑰匙體零件界面，該零件會自動更新，然后呈現(xiàn)的就是修改后已添加小孔的下鑰匙體，如圖6(b)所示。

圖6　通過設(shè)計樹保存零件關(guān)聯(lián)性測試

通過比較可知，當(dāng)需要修改零件特征時，使用前兩種方法保存的分離零件和總設(shè)計圖之間的關(guān)聯(lián)性沒有第三種方法得到的零件的關(guān)聯(lián)性好。但如果修改總設(shè)計圖草圖尺寸，如長方體草圖中的長尺寸等，則分離零件的尺寸可以自動做相應(yīng)的變化，只是特征修改的關(guān)聯(lián)性要稍微遜色于第三種方法。如果希望在進行后期編輯時，只需要編輯修改總設(shè)計圖，兩個零件實體圖隨之自動更改，推薦用第三種方法保存實體零件為最佳。

4　其它部分設(shè)計

其它部分的設(shè)計方法，例如LOGO部分設(shè)計方法如下：選擇在前視基準(zhǔn)面上用畫圓命令和直線命令畫出LOGO形狀，然后畫一條圓弧作為文本的引導(dǎo)線；輸入草圖文字，完成草圖后，利用“分割線”命令，將該草圖投影到零件上表面，可在草圖上實現(xiàn)零件的分區(qū)，為后續(xù)添加不同的區(qū)域顏色做準(zhǔn)備；編輯外觀命令，選取面的方式著色，在不同的區(qū)域選擇合適的顏色即可，成品如圖7所示。

圖7　車鑰匙最后設(shè)計效果

5　小結(jié)

以車鑰匙設(shè)計為例，應(yīng)用solidworks軟件平臺中基于零件環(huán)境下，采用自頂向下的設(shè)計方法對含多曲面部件進行設(shè)計：先整體造型，保證零件結(jié)合處弧形的順滑；利用分割命令用曲面分割零件，保證零件間的無縫連接，用插入新零件法保存零件，保證分離后的零件和總體設(shè)計圖之間的聯(lián)動關(guān)系。試驗結(jié)果證明：應(yīng)用該方法設(shè)計、造型多曲面部件，裝配效果較好，后期進行編輯和修改較方便、快捷。

[1] 李章國.基于UG手機面蓋工業(yè)造型設(shè)計[J].時代農(nóng)機,2019,46(2):121-123.

[2] 張會強.利用SolidWorks對新產(chǎn)品的自頂向下設(shè)計[J].機械工程師,2020(9):117-119.

Top-down design method of multi-surface parts based on SolidWorks

CHEN Guangxia

(College of Intelligent Manufacturing, Jianghan University, Wuhan, Hubei 430056, China)

There are problems such as complicated design processes and low modification efficiency when using the bottom-up design method to design multi-surface components. This paper takes Solidworks software as the platform, takes the car key as an example, and adopts the top-down method to design in the part environment. By discussing the design methods and steps, the advantages and disadvantages of the three methods of separating and storing part entities in relation are compared in detail, and the best method is given.

SolidWorks; top-down design; multi-surface part; design.

TH134

A

2096–8736(2022)02–0016–03

陳光霞(1968—)，男，湖北武漢人，博士，教授，主要研究方向為先進制造技術(shù)。

責(zé)任編輯：陽湘暉

英文編輯：唐琦軍