Solidworks平台下轧机轴承座的参数化建模技术

2012-11-20陈云

枣庄学院学报 2012年5期

陈云

(安徽国防科技职业学院机械工程系，安徽六安 237011)

0 引言

轧机轴承座是轧钢机械中的重要部件，在轧制钢材过程中，轴承座通过内部轴承与轧辊的连接，确保轧辊和轴承内圈平稳回转，避免因承载回转引起的轴承扭动或跳动.近些年来，生产轧机轴承座的企业越来越多，市场竞争愈演愈烈，因此，对轧机轴承座的设计提出了更高的要求.由于轴承座结构的复杂性，某些企业在轴承座建模及重复建模过程中消耗了大量时间，不但导致轴承座生产周期长，满足了不了多数客户的需求，而且还浪费设计人员的时间和精力，直接影响着企业自身的发展与壮大.

Solidworks［1］是一套由Solidworks公司开发的基于Windows桌面下的参数实体建模自动化设计软件，具备易学易用、界面友好、功能强大等特点，正广泛地运用于产品、模具和仿真设计中.

基于目前国内对轧机轴承座建模技术的研究甚少以及怎样提高轴承座的设计效率，本文将详细介绍如何利用Solidworks平台建立轧机轴承座族库.

1 创建轧机轴承座族库的原理

首先使用Solidworks建立轧机轴承座(以下简称“轴承座”)原始三维实体模型，接着通过设置尺寸设计参数并将这些参数赋给模型，然后建立一个含有尺寸设计参数的外部关联系统，即将外部关联系统与轴承座三维模型关联起来，于是外部关联系统的设计参数可以用来驱动原始三维模型中的尺寸参数，设计工作者可以通过控制外部关联系统设计轴承座，由此可以节省由于设计变化而重复设计模型所消耗的时间.

2 轴承座族库的创建

2.1 建立通用模板模型

轴承座的通用模板模型［2］(原始模型)是其族库的基础，建立通用模板模型的过程(注:所有草图均只标注了主要尺寸):1)建立整体外形轮廓草图，如图1所示，通过凸台－拉伸形成轴承座的整体轮廓，这里凸台拉伸的长度系统默认标注为D1;2)建立滑板安装面(左右对称)草图，如图2所示，通过切除—拉伸形成滑板安装面的凹槽;3)建立轴承座内孔草图，如图3所示，通过0～360°切除－旋转形成轴承座内孔;4)通过倒(圆)角、拉伸、切除、打螺纹孔、镜向等特征形成轴承座上的其他辅助结构形状要素，最后，得到了轴承座的通用实体模型，如图4所示.由建模过程不难看出，轴承座的结构尺寸主要素居多，无形中建模花费了大量时间.

图1 整体外形轮廓草图

图2 滑板安装面草图

图3 轴承座内孔草图

图4 轧机轴承座通用模板模型

2.2 创建轴承座族库

轴承座族库［3］是一些相似轴承座的集合.在创建轴承座族库前已建立了通用模型，通用模型中包含数量众多的尺寸，分为驱动控制尺寸和非控制尺寸:驱动控制尺寸与轴承座的规格、结构、形状相关联，例如:高度H1、顶部长度L1、底部长度L2、孔径R1、孔径R2等;非控制尺寸是一些不重要的结构尺寸，对于非控制尺寸常常直接在草图绘制时给以确定，如倒角、圆角等尺寸.

打开Microsoft Excel并生成工作表，在工作表的第I列(行标题单元格A2，A3等)中输人想要生成的配置名称，如轴承座的型号:ZCZ1，将其保存在工作表的第1行中，输人要控制形体的基本尺寸变量名，将各种型号轴承座的驱动尺寸输人到对应的表格中，按目录分类储存在相应的文件下，即可得到轴承座族库的Bearing.xls文件，如图5所示.

返回到Solidworks平台，选择系列零件设计表，出现零件设计表窗口，打开已完成的Bearing.xls文件，将其导入到模型零件的基本实体中，便出现了包括默认配置在内的五种配置形式，如图6所示，当需要某种型号的轴承座模型时，只需打开配置管理器，双击所需配置，如需ZCZ1型号的轴承座，用鼠标双击配置下的“ZCZ1”，然后就可以自动生成该型号轴承座的实体模型，如图7所示.整个参数化设计过程如图8所示.

此外，对于形状基本相同而只有局部细小结构有所不同的轴承座，可以通过“压缩或解除压缩”命令来实现快速设计.例如轴承座通用模型的正面有十六个螺纹孔，若需要有十个螺纹孔的轴承座，采取以下步骤来实现:1)通用模型中的十六个螺纹孔是通过“异形孔向导”特征来形成的，鼠标单击该特征，并右键选择“压缩”;2)采用“异形孔向导”特征来完成十个螺纹孔的建模，此时，通用模型上的螺纹孔就变成了十个，如图9所示.