基于Solid Works的自润滑杆端关节轴承系列化设计

叶宏伟

（丽水职业技术学院 机电工程学院，浙江 丽水 323000）

0 引言

系列化零件是指拓扑结构相同，但尺寸参数和某些细节有差异的一组零件[1]。在Solidworks软件中，零件的系列化设计一般有3种方法：第一，使用配置功能，建立一个原始零件，在这个零件的基础上，手动修改特征尺寸生成零件的数个变体，形成系列化零件，这种方法在系列化设计中比较繁琐容易出错；第二，使用软件本身提供的API接口，通过编程实现零件系列化和参数化，这种方法功能完善，但要求设计人员具有较高的编程基础，不易推广；第三，使用“系列零件设计表”，在建立原始零件的基础上，通过创建、编辑Excel电子表格自动生成多种配置，完成系列化零件设计，这种方法克服了前两种方法存在的问题，值得在企业中推广使用[2]。本文以SI_T/K型自润滑杆端关节轴承为例，讨论SolidWorks中零件系列化设计的方法和步骤。

1 原始零件建模

SI_TK型自润滑杆端关节轴承结构如图1所示，图中R1S为润滑层厚度，G代表内螺纹编号。通过查询企业产品手册得到SI_T/K型自润滑杆端关节轴承尺寸参数如表1.从表中可知，根据轴承内径d的不同，SI_T/K型自润滑杆端轴承分为SI5T/K等21种型号，各型号结构完成相同，仅尺寸参数不同，因此可选任其中一个型号建立原始零件，本文选择SI10TK建立原始零件。

图1 SI_T/K型自润滑杆端关节轴承结构图

注意，建模时如同系列不同规格零件在结构细节上有区别，则应选择最复杂的规格零件建立原始零件模型，并通过压缩特征简化细节得到其它规格零件。

表1 SI_T/K型自润滑杆端关节轴承尺寸

（续下表）

（接上表）

尺寸mm d B dk C1 d2 G 6H h1 L3 L4 L5 W d4 d5 R1Sα SI20T/K 20 25 34.93 18 50 M20×1.5 77 33 102 10 30 27.5 34 0.6 14 SI22T/K 22 28 38.10 20 54 M22×1.5 84 37 111 12 32 30 37 0.6 15 SI25T/K 25 31 42.86 22 60 M24×2 94 42 124 12 36 33.5 43 0.6 15 SI28T/K 28 35 47.63 24 66 M27×2 103 51 136 14 41 37 46 0.6 15 SI30T/K 30 37 50.8 25 70 M30×2 110 51 145 15 41 40 50 0.6 17 SI30T/K-1 30 37 50.8 25 70 M27×2 110 51 145 15 41 40 50 0.6 17 SI35T/K 35 43 57.1 28 81 M36×2 125 56 165.5 17 50 46 58 0.6 16 SI40T/K 40 49 66.6 33 91 M42×2 142 60 187.5 19 55 53 65 1.0 17 SI50T/K 50 60 82.5 45 117 M48×2 160 65 218.5 23 65 65 75 1.0 12型号PartNo

启动SolidWorks，以SI10T/K型零件的规格尺寸为基准，使用旋转、拉伸、倒角、螺纹等命令，建立原始零件模型如图2.

图2 自润滑杆端关节轴承零件三维模型

建模过程绘制的草图一定要注意草图约束为完全约束，既不能欠约束也不要过约束，否则当参数改变生成新模型时，草图可能产生变形，执行成形特征时出现错误[3]。

2 创建系列零件设计表

完成原始零件建模后，选择菜单“插入→表格→设计表”，在资源管理器中弹出的“系列零件设计表”对话框“源”项目下选择“自动生成”。弹出“添加行和列”对话框，选定系列化零件模型用到的特征尺寸，如D1@草图1，自动生成系列零件设计表。为方便编辑表格，可以在窗口左侧特征管理器特征树中的特征“系列零件设计表”右击鼠标，出现快捷菜单，选择“在单独的窗口中编辑表格”，系统弹出独立的Excel窗口，即可建立和编辑系列零件设计表[4]。

系列零件设计表默认包含最终需要导入到软件中符合格式规范的参数表格sheet1，其格式见图3，从图中可见，这一部分的参数名称如D1@草图1等与表1中尺寸规格参数名称并不相同，但有相关性，可以通过Excel公式将两者关联起来，从而由表1中的尺寸规格参数自动计算得到系列零件设计表sheet1中符合格式规范的参数。

操作方法如下：

在系列零件设计表中新建表格“sheet2”，将表1数据圆整后输入表格，如图4所示。

图3 自润滑杆端关节轴承模型格式参数

图4 自润滑杆端关节轴承规格参数

表中d3、d3p分别为内螺纹公称直径和螺距，ch、R为倒角和圆角尺寸。

找出sheet1中规范参数和sheet2尺寸规格参数之间的关系，并在相应单元格中输入Excel公式，如D3@草图29是螺纹孔小径，它的值等于螺纹孔公称直径d3减去螺距d3p，则在sheet1表O7单元格中输入公式“=Sheet2！H5-Sheet2！I5”，计算出 SI10TK 型轴承的螺纹孔小径。依此办法关联“sheet1”和“sheet2”表中参数，得到sheet1中所有符合规范的参数值，结果如图4.

3 零件系列化

关闭Excel文件，返回SolidWorks，系统将自动提取sheet1表格中的参数完成计算，并提示生成SI5TK等21种配置。

双击资源管理“ConfigurationManager”下每个配置的名称，即可查看和使用由系列零件设计表生成的代表不同规格参数的配置零件。见图5.

图5 自润滑杆端关节轴承系列化模型图

4 结束语

零件系列化设计通过建立一个原始零件并结合Excel表格就可以自动生成一个系列的零件，大大提高了产品设计的效率，同时可以有效保证产品设计的统一性和标准化，大大降低了人工设计的出错率，具有很大的实用价值。

[1]叶宏伟.基于UG的杆端关节轴承参数化设计[J].机械研究与应用，2017，30（4）：116-118.

[2]王 丽.基于SolidWorks系列化零件设计研究[J].机电产品开发与创新，2009，22（3）：96-97.

[3]熊 隽.UG参数化设计过程中的常见问题解析[J].价值工程，2011，30（12）：40-41.

[4]罗红萍.基于SolidWorks的三维系列化标准零件库设计[J].梧州学院学报，2009，19（12）：32-36.