SolidWorks在油封三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2013-05-01 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

摘要:油封有油封唇口、油封骨架以及彈簧等三部分組成。結(jié)構(gòu)相同或大小相似的同類油封規(guī)格型號(hào)種類繁多,本文介紹了利用SolidWorks在油封產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)中,首先利用配置分別建立油封三個(gè)零件的模塊,然后利用SolidWorks智能拖動(dòng)裝配技術(shù),裝配形成不同規(guī)格的油封。

1.油封的組成

在裝有旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)備中,要防止?jié)櫥橘|(zhì)泄漏和灰塵雜質(zhì)進(jìn)入設(shè)備,都要使用旋轉(zhuǎn)軸用油封。其典型結(jié)構(gòu)可分為:內(nèi)包骨架帶副唇、內(nèi)包骨架無副唇、外露骨架帶副唇以及外露骨架無副唇等四大類,其它結(jié)構(gòu)可看成其變形結(jié)構(gòu)。本文以外露骨架無副唇油封來討論,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
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2.油封零件模塊化設(shè)計(jì)

2.1 模塊化設(shè)計(jì)方法的確定

在用SolidWorks軟件進(jìn)行油封產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì)時(shí),存在兩種設(shè)計(jì)方法:自頂向下法、自底向上法。自底向上法是利用已經(jīng)建立好的零件設(shè)計(jì)裝配體,裝配體的設(shè)計(jì)好象一個(gè)裝配車間利用已經(jīng)加工完成的零件,根據(jù)不同的位置和裝配約束關(guān)系,將一個(gè)個(gè)零件安裝成產(chǎn)品,而自頂向下法就是在裝配環(huán)境下建立零件或特征,零件的特征可以考慮裝配體中零件的位置、輪廓,因此會(huì)建立新的外部參考,根據(jù)油封設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,選用自底向上法對油封進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)油封樣件的確定

在模塊化設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)下,按GB/T9877.2-88任選一油封的實(shí)際參數(shù),該油封包括外骨架、油封唇口、彈簧三大結(jié)構(gòu)模塊,使之在很大程度上反映出該類油封的各種型號(hào)。

3.油封零件模塊設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 油封零件模塊設(shè)計(jì)要求和解決方案

3.1.1油封零件模塊設(shè)計(jì)要求

a)油封中各零件能夠符合規(guī)格要求,以便于在裝配體中調(diào)用。

b)可以非常方便進(jìn)行管理,如添加、修改、刪除等。

c)可以很方便添加到裝配體中,并完成零件的配合關(guān)系。

d)能夠按照裝配體中使用的零件在材料明細(xì)表中自動(dòng)填寫零件的代號(hào)名稱或者材料之類的信息。

3.1.2油封零件模塊設(shè)計(jì)解決方案

油封零件模塊設(shè)計(jì)按照以下方案來進(jìn)行:

a)油封設(shè)計(jì)表要鏈接于油封模型文件,當(dāng)需要新規(guī)格油封時(shí),直接修改Excel表的數(shù)據(jù)。

b)在油封設(shè)計(jì)表中添加油封模型的自定義屬性,如零件的代號(hào)、材料等。

c)使用自定義屬性“零件的代號(hào)”作為顯示在材料明細(xì)表中的代號(hào),因此零件的代號(hào)應(yīng)為“標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 規(guī)格”,如“GB/T9877.2-88 W120×150×12”。

d)零件的名稱統(tǒng)一使用“外露油封骨架”、“外露油封唇口”、“外露油封彈簧”、這里使用用戶指定的名稱實(shí)現(xiàn)。

e)在油封零件模型中添加零件的配合參考,以便于SolidWorks實(shí)現(xiàn)拖放裝配操作。

f)合理利用Excel的表格計(jì)算功能,在添加配置時(shí)自動(dòng)完成零件代號(hào)的修改。

3.2 油封零件模塊的建立

油封零件模塊的建立首先按照GB/T9877.2-88按某一種規(guī)格分別用SolidWorks繪制外骨架、外骨架唇口、彈簧零件的三維模型并定義尺寸,由于定義外骨架、外骨架唇口、彈簧三零件規(guī)格都于基本軸及外骨架有關(guān),所以在繪制此三零件時(shí)均要把基本軸零件繪上,僅定義基本軸的直徑尺寸,同時(shí)在繪制外骨架唇口、彈簧草圖時(shí)需把外骨架草圖繪上,在此外骨架草圖繪上僅定義外骨架外徑、基本寬度尺寸,繪制零件實(shí)體時(shí)不能合并,繪制完后把不需要的實(shí)體在三零件圖上隱藏,同時(shí)由于外骨架與外骨架唇口、外骨架唇口與彈簧都有部分尺寸共用,可用轉(zhuǎn)換實(shí)體引用功能把部分草圖引用過來,共用部分參數(shù)名稱要保持完全相同,由于在建立的系列零件設(shè)計(jì)表中需要引用尺寸參數(shù),而尺寸參數(shù)使用的是尺寸全名,如D1@草圖1,因此為與標(biāo)準(zhǔn)一致,應(yīng)將系統(tǒng)默認(rèn)的尺寸名嚴(yán)格按照GB/T9877.2-88中的代號(hào)給以尺寸全名。所建立的外骨架唇口如下圖2。

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3.3 油封零件配置屬性的建立

為了能夠在裝配圖的材料明細(xì)表中顯示零件的代號(hào)、名稱、材料重量之類的信息,這里還需要針對配置添加模型的自定義屬性。對默認(rèn)的配置建立配置特定的自定義屬性,可以自動(dòng)復(fù)制到零件中其它新建立配置中,建立的方法如下:

(1)單擊【ConfigurationManger】標(biāo)簽,右擊零件的默認(rèn)配置,從快捷菜單中選擇【屬性】命令,顯示配置屬性對話框。

(2)如圖3所示,取消選中【新插入項(xiàng)目屬性】中的【壓縮特征】復(fù)選框。

(3)如圖3所示,在【使用在材料明細(xì)表中時(shí)顯示零件序號(hào)】中選擇【用戶指定的名稱】,這樣當(dāng)該配置應(yīng)用到裝配體中顯示在“名稱”一列內(nèi)容為“油封唇口”。
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(4)在【配置屬性的對話框】單擊【自定義】屬性按鍵,如圖4, 添加配置特定的自定義屬性,由于建立零件時(shí)使用的模板中已定義了針對配置的自定義屬性,這里僅修改零件號(hào)及材料。
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通過上述的設(shè)置,當(dāng)在油封裝配體中使用了這個(gè)配置后,在材料明細(xì)表中將按照這個(gè)配置屬性進(jìn)行顯示。

3.4 油封零件配合參考的建立

SolidWorks提供了智能的拖動(dòng)裝配技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)油封的自動(dòng)裝配。如果油封中的各個(gè)零件設(shè)置了配合參考,那么只要拖動(dòng)零件的名稱到裝配體中某些邊線,定點(diǎn)或面上就可以自動(dòng)添加裝配約束關(guān)系,本文分別選擇油封唇口的臨時(shí)軸線及骨架與油封唇口底部相接觸的邊線為參考實(shí)體,見如圖2。

3.4 油封零件系列設(shè)計(jì)表的建立

利用SolidWorks自動(dòng)生成系列零件設(shè)計(jì)表自動(dòng)生成一個(gè)設(shè)計(jì)表,調(diào)整和修改設(shè)計(jì)表參數(shù),將設(shè)計(jì)表另存為一Excel文件,在Microsoft Excel 中修改保存的Excel文件,添加必要的計(jì)算或者增加新的配置,然后再修改設(shè)計(jì)表定義,鏈接保存修改過的Excel文件,修改后的Excel表如圖5所示。

油封中鏈接了設(shè)計(jì)表以后,油封零件和Excel文件之間是雙向控制的,也就是說如果用戶在SolidWorks修改了設(shè)計(jì)表,那么保存SolidWorks文件以后,Excel文件也同時(shí)會(huì)進(jìn)行修改和保存,而如果在Excel文件中修改了表格,當(dāng)再次重建模型時(shí)也會(huì)按照表格重新生成配置。

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4.油封的三維裝配

在SolidWorks軟件的裝配文件中將油封唇口與外骨架、彈簧進(jìn)行裝配,即可得到完整的外露骨架無副唇旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的三維參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型,該油封共有三個(gè)模塊分別對應(yīng)3個(gè)Excel文件,在進(jìn)行不同規(guī)格油封的變量化驅(qū)動(dòng)時(shí),只須將每一模塊的同一規(guī)格配置激活調(diào)出,可組裝出相應(yīng)規(guī)格油封的三維模型,在對某一規(guī)格油封的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)完成以后,仍存在對其中的模塊進(jìn)行局部尺寸修改的可能,這方面SolidWorks提供了豐富的編輯零件及草圖命令,修改后相應(yīng)的Excel表此配置尺寸亦改變。如果想開發(fā)變型及新品種油封,只需把油封中的各零件及相應(yīng)的Excel表重新復(fù)制到一新文件夾,然后對草圖進(jìn)行修改。最后利用SolidWorks工程圖和零件模型的全相關(guān)性,當(dāng)模型的形狀發(fā)生變化時(shí),工程圖所有相關(guān)的視圖和尺寸都將產(chǎn)生相應(yīng)的變化,這樣就可以用一張工程圖代表所有不同規(guī)格的零件。

5.結(jié)論

基于模塊化方法的油封產(chǎn)品的三維參數(shù)化設(shè)計(jì),不僅可以解決油封設(shè)計(jì)中各零件是否出現(xiàn)干涉現(xiàn)象,而且也容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)效率得到及大的提高。

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