搜索SolidWorks在油封三維設計中的應用
2013-05-01 by:廣州有限元分析、培訓中心-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。結構相同或大小相似的同類油封規格型號種類繁多,本文介紹了利用SolidWorks在油封產品三維設計中,首先利用配置分別建立油封三個零件的模塊,然后利用SolidWorks智能拖動裝配技術,裝配形成不同規格的油封。
1.油封的組成
在裝有旋轉軸的設備中,要防止潤滑介質泄漏和灰塵雜質進入設備,都要使用旋轉軸用油封。其典型結構可分為:內包骨架帶副唇、內包骨架無副唇、外露骨架帶副唇以及外露骨架無副唇等四大類,其它結構可看成其變形結構。本文以外露骨架無副唇油封來討論,其結構示意圖如圖1所示。
2.油封零件模塊化設計
2.1 模塊化設計方法的確定
在用SolidWorks軟件進行油封產品三維造型設計時,存在兩種設計方法:自頂向下法、自底向上法。自底向上法是利用已經建立好的零件設計裝配體,裝配體的設計好象一個裝配車間利用已經加工完成的零件,根據不同的位置和裝配約束關系,將一個個零件安裝成產品,而自頂向下法就是在裝配環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,因此會建立新的外部參考,根據油封設計的實際情況,選用自底向上法對油封進行三維設計。
2.2 標準油封樣件的確定
在模塊化設計方法指導下,按GB/T9877.2-88任選一油封的實際參數,該油封包括外骨架、油封唇口、彈簧三大結構模塊,使之在很大程度上反映出該類油封的各種型號。
3.油封零件模塊設計實例
3.1 油封零件模塊設計要求和解決方案
3.1.1油封零件模塊設計要求
a)油封中各零件能夠符合規格要求,以便于在裝配體中調用。
b)可以非常方便進行管理,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系。
d)能夠按照裝配體中使用的零件在材料明細表中自動填寫零件的代號名稱或者材料之類的信息。
3.1.2油封零件模塊設計解決方案
油封零件模塊設計按照以下方案來進行:
a)油封設計表要鏈接于油封模型文件,當需要新規格油封時,直接修改Excel表的數據。
b)在油封設計表中添加油封模型的自定義屬性,如零件的代號、材料等。
c)使用自定義屬性“零件的代號”作為顯示在材料明細表中的代號,因此零件的代號應為“標準號 規格”,如“GB/T9877.2-88 W120×150×12”。
d)零件的名稱統一使用“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現。
e)在油封零件模型中添加零件的配合參考,以便于SolidWorks實現拖放裝配操作。
f)合理利用Excel的表格計算功能,在添加配置時自動完成零件代號的修改。
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、彈簧三零件規格都于基本軸及外骨架有關,所以在繪制此三零件時均要把基本軸零件繪上,僅定義基本軸的直徑尺寸,同時在繪制外骨架唇口、彈簧草圖時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,繪制零件實體時不能合并,繪制完后把不需要的實體在三零件圖上隱藏,同時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,可用轉換實體引用功能把部分草圖引用過來,共用部分參數名稱要保持完全相同,由于在建立的系列零件設計表中需要引用尺寸參數,而尺寸參數使用的是尺寸全名,如D1@草圖1,因此為與標準一致,應將系統默認的尺寸名嚴格按照GB/T9877.2-88中的代號給以尺寸全名。所建立的外骨架唇口如下圖2。
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表中顯示零件的代號、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。對默認的配置建立配置特定的自定義屬性,可以自動復制到零件中其它新建立配置中,建立的方法如下:
(1)單擊【ConfigurationManger】標簽,右擊零件的默認配置,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【新插入項目屬性】中的【壓縮特征】復選框。
(3)如圖3所示,在【使用在材料明細表中時顯示零件序號】中選擇【用戶指定的名稱】,這樣當該配置應用到裝配體中顯示在“名稱”一列內容為“油封唇口”。
(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,這里僅修改零件號及材料。
通過上述的設置,當在油封裝配體中使用了這個配置后,在材料明細表中將按照這個配置屬性進行顯示。
3.4 油封零件配合參考的建立
SolidWorks提供了智能的拖動裝配技術,可以實現油封的自動裝配。如果油封中的各個零件設置了配合參考,那么只要拖動零件的名稱到裝配體中某些邊線,定點或面上就可以自動添加裝配約束關系,本文分別選擇油封唇口的臨時軸線及骨架與油封唇口底部相接觸的邊線為參考實體,見如圖2。
3.4 油封零件系列設計表的建立
利用SolidWorks自動生成系列零件設計表自動生成一個設計表,調整和修改設計表參數,將設計表另存為一Excel文件,在Microsoft Excel 中修改保存的Excel文件,添加必要的計算或者增加新的配置,然后再修改設計表定義,鏈接保存修改過的Excel文件,修改后的Excel表如圖5所示。
油封中鏈接了設計表以后,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修改了設計表,那么保存SolidWorks文件以后,Excel文件也同時會進行修改和保存,而如果在Excel文件中修改了表格,當再次重建模型時也會按照表格重新生成配置。
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、彈簧進行裝配,即可得到完整的外露骨架無副唇旋轉軸唇形密封圈的三維參數驅動模型,該油封共有三個模塊分別對應3個Excel文件,在進行不同規格油封的變量化驅動時,只須將每一模塊的同一規格配置激活調出,可組裝出相應規格油封的三維模型,在對某一規格油封的參數化驅動完成以后,仍存在對其中的模塊進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,修改后相應的Excel表此配置尺寸亦改變。如果想開發變型及新品種油封,只需把油封中的各零件及相應的Excel表重新復制到一新文件夾,然后對草圖進行修改。最后利用SolidWorks工程圖和零件模型的全相關性,當模型的形狀發生變化時,工程圖所有相關的視圖和尺寸都將產生相應的變化,這樣就可以用一張工程圖代表所有不同規格的零件。
5.結論
基于模塊化方法的油封產品的三維參數化設計,不僅可以解決油封設計中各零件是否出現干涉現象,而且也容易實現產品系列化設計,使設計效率得到及大的提高。
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