基于AutoCAD的深沟球轴承套圈的参数化设计

郭宇航

（哈尔滨轴承集团公司 制造技术部，黑龙江 哈尔滨1500366）

基于AutoCAD的深沟球轴承套圈的参数化设计

郭宇航

（哈尔滨轴承集团公司 制造技术部，黑龙江 哈尔滨1500366）

针对企业设计图纸工作量大、重复性强，并大量使用二维设计的问题，提出使用参数化设计来设计图纸，对提高设计人员的工作效率，缩短产品的设计开发周期，提高轴承产品质量具有重要意义。

深沟球轴承；AutoCAD；参数化设计；二维图纸；转换

1 前言

AutoCAD具有强大的二维绘图功能，深受广大机械工程设计人员的喜爱，极大地提高了设计效率，目前大多数机械工程图纸都是使用AutoCAD来完成的。但是，随着现代化工业高速发展，产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计工作在产品的整个制造过程中占据了越来越重要的地位。新产品的开发费用中的80%取决于设计过程，因而产品设计阶段已被视为提高整个生产率的瓶颈，对于生产的效率起着举足轻重的作用。因此，伴随现代化工业的发展，计算机辅助设计（CAD）也得到了迅速的发展和普及。我们之所以采用CAD,是因为CAD软件作为一种工具，其根本作用是提高效率。

在工程设计需要多次反复地修改，对形状和尺寸要进行综合协调和优化，尤其对于固定结构形式的工程零件，更需要根据具体要求情况自动修改尺寸，如何解决这一问题呢？

利用AutoCAD参数化管理就能解决这个问题。AutoCAD参数化界面极有个性，功能强大，操作快捷、简便，AutoCAD参数化为设计者的绘图及修改图形提供一个软件环境，工程技术人员在这个环境下所绘制的任意图形均可以被参数化，修改图中的任一尺寸，均可实现尺寸驱动，引起图形的改变。

2 参数化简介

参数，也叫参变量，是一个变量。当我们在研究某一个问题的时候，关心某几个变量的变化以及它们之间的相互关系，其中有一个或一些叫自变量，另一个或另一些叫因变量。如果我们引入一个或一些另外的变量来描述自变量与因变量的变化，引入的变量本来并不是这一问题必须研究的变量，我们把这些的变量叫做参数变量或参数。

参数化（Parameterization）就是通过一组变量建立某种对应的关系。在AutoCAD中引入了参数化建模和参数化设计。

参数化设计的主体思想是用几何约束、工程方程与关系来说明产品模型的特征，从而达到设计在形状或功能上具有相似的设计方案。目前，处理的几何约束类型基本上是组成产品形体的几何实体公称尺寸关系和尺寸之间的工程关系，因此，参数化造型技术又称初次驱动几何技术。参数化实体造型中的关建是几何约束关系的提取和表达，几何约束的求解以及参数化几何模型的构造。

参数化设计（Parametric Design）又称变量化设计，是由美国麻省理工学院Gossard教授提出来的，参数化设计通常是指软件设计者为绘图及修改图形提供一个软件环境，设计人员在这个环境下所绘制的任意图形均可以被参数化，修改图中的任一尺寸，均可以实现尺寸驱动，引起相关图形的改变。参数化设计的突出优点在于通过变更参数的方法来修改设计意图。

3 二维图形参数化

3.1 建立深沟球轴承外圈二维模型

以外圈为例，由深沟球轴承设计方法，确定深沟球轴承主要参数为外径、外内径、宽度等。利用AutoCAD Mechanical绘制出二维深沟球轴承模型，过程如下。

利用直线、圆弧、倒角、镜像等命令分别画出深沟球的外径、外内径、宽度、滚道、倒角，其二维模型如图1所示。

图1 深沟球二维外圈模型

3.2 参数化过程

本设计的过程是尺寸、几何形状参数化，设计顺序依次为外径、外内径、宽度、弧度、倒角，参数的设计通过参数化命令来完成。

打开参数化，首先使用几何约束（所谓几何约束即元素间的结构、位置关系及条件。如：线-线平行，线-线垂直、线-线相交和线-圆相交等，一般为隐式，）分别对深沟球的外径、外内径、宽度等进行几何约束，如图 2。

图2 参数化的几何约束设计窗口

然后通过参数化中的尺寸约束（即元素间定量的几何关系，如：距离、角度、水平或垂直尺寸、点线距离、圆弧的半径和直径等，一般为显示）对深沟球的外径、外内径、宽度尺寸进行约束，如图 3。

图3 参数化尺寸约束的设计窗口

对模型的几何约束与尺寸约束完成后生成最终图形，如图 4。

3.3 模型参数的更改

当程序编写完成后，打开AutoCAD软件中的参数化中的参数管理编辑器，如图 5。通过手动更改以下参数（外径、外内径、宽度、弧度、倒角），即可生成新的模型。

打开AutoCAD下的参数管理编辑器命令，将图形中字母相对应的尺寸进行改写，便可得到想要的图形，以深沟球6300为例，程序编写如下（单位：mm）， 最终得到图 6。

图4 尺寸约束二维模型

图5 参数化管理编辑器

沟曲率=3.33

宽度=11

外沟径=29.861

外径=35

外内径=27.6

非对称倒角=0.6

对称倒角=0.3

D1=宽度/2-非对称倒角

D2=D1

D3=外径/2

D4=外内径/2

D5=D3-外沟径/2+沟曲率

图6 参数化图形

通过参数化能提高车工艺日常工作效率，把相应的留量公式输入到参数化中可以直接得到带有留量的模型，省去重新标注尺寸以及中间计算的过程。

利用上述步骤，输入任意深沟球轴承的型号及基本尺寸，均可得到新参数下的深沟球轴承模型。

4 结束语

利用AutoCAD软件对深沟球轴承外圈进行参数化设计，建立外圈的尺寸与几何模型和参数间的关系。通过参数化的设计方法，对程序进行修改，最终生成新的参数下的深沟球轴承外圈的二维模型。同理，也可对该轴承其他零件或其它型号轴承进行参数化设计，方便快捷，不仅提高了工作效率，而且提高了轴承设计精度，使设计人员摆脱了大量的重复性劳动。

（编辑：林小江）

Parametric design of deep groove ball bearing ring based on AutoCAD

Guo Yuhang
( Manufacturing Technology Department, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China)

For business problemsof of large am

ount of design drawing, strong repeatability, and a large number of two

dimensional designs, using parameterization to design drawings is proposed, it is of great signif i cance to improve the working eff i ciency of designers, shorten the design and development cycle of products, and improve the quality of bearing products.

deep groove ball bearing; AutoCAD; parametric design; 2d drawings; conversion

TH133.33+1

B

1672-4852（2017）01-0042-03

2017-05-23.

郭宇航（1991-），男，助理工程师.