SolidWorks软件在机械工程中的应用

李 刚

（中国重汽集团大同齿轮有限公司， 山西 大同 037305）

引言

在传统的机械工程中，零部件的设计主要以CAD图纸设计为主，根据图纸直接进行产品的生产加工，导致生产的产品出现返工或质量不合格现象。随着产品结构的复杂化及产品质量要求的提高，传统的机械设计已不能满足现有产品的设计要求。采用SolidWorks软件，将零部件绘制成三维模型，已成为当下机械工程领域的发展趋势。以机械工程中常见零件为案例，利用SolidWorks软件中零件设计模块，绘制了两个零件的三维模型图，结合软件中零部件装配模块，对两个零件进行了模型装配，并将最终方案进行了模型保存。

1 SolidWorks软件主要功能介绍

1.1 软件介绍

SolidWorks软件是达索系统 (Dassault Systemes S.A)下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。该软件采用参数化建模技术，能根据产品形状和特点，快速、方便、精确的绘制其产品的三维数学模型。目前，已广泛应用于航空、航天、汽车、机械、石油国防等领域，其操作界面简单易懂，为诸多三维模型设计软件中最容易掌握的软件之一，成为高等院校、生产企业首选软件[1]。该软件功能强大，组件繁多，能单一设计零部件的3D展现、零件和其他装配体的3D排列、零件或组件的强度分析及模态分析、绘制2D工程图等功能，设置有多种文件格式，如 prt、step、x_t、Dwg 等，能与 Pro-e、UG、CATIA、CAD等软件进行灵活互转，方便了各企业之间技术人员的技术交流和文件共享[2]。

1.2 SolidWorks软件的零件设计与装配功能介绍

SolidWorks软件系统提供了强大的、基于特征的实体建模功能和装配设计功能，该功能完全参数化设计[3]。在零件设计模块中，设置有草图绘制、拉伸、旋转、扫描、拉伸切除等功能，能完成各种形状产品的绘制；同时，该模块可根据设计要求，设置零件的材料属性，如碳钢、不锈钢、橡胶等，也可将零件按照国家标准要求设置为矩管、方管、槽钢等型材，该设计模板能满足机械工程中零件所需的各种设计要求[4]。零部件装配模块，可根据设计要求，完成各种零部件的模型装配，通过该装配体，可发现零件设计尺寸是否合理、整个装配体过程中零件之间是否存在干涉或干涉量范围值，通过可视化的三维设计，保证了产品设计的合理性、高效性[5]。

2 SolidW orks软件在零件设计中的应用

在机械工程领域中，经常会根据生产需要，绘制一个或多个零件，直观展示产品结构形式及特点。SolidWorks软件设置了零件设计模块，能根据实际尺寸参数绘制零部件的3D展现。以机械工程中的某两个零件为例，采用SolidWorks软件的零件设计模块，绘制其三维模型图。某零件1的尺寸参数要求如下页图1所示，其外形尺寸为1 500mm×903mm×450mm，材料为合金钢。某零件2的外出尺寸如下页图2所示，为400mm×200mm×630mm，材料为合金钢。

根据该零件的尺寸参数要求，采用SolidWorks软件的零件设计模块，如下页图3所示，通过使用软件中的草图绘制、拉伸、拉伸切除等功能，绘制了该零件的三维模型图，如下页图4所示。其中，按照设计要求，将该零件的材料属性设置为合金钢，如下页图5所示。该零件三维模型图的绘制，不仅直观的将零件参数可视化，也为后期设计者快速、准确的评估零件设计的合理性及后期生产加工提供了较大的方便。目前，此软件的该功能已广泛应用到机械工程中。

图1 零件1的尺寸参数（mm）

图2 零件2的尺寸参数（mm）

图3 SolidWorks软件的零件设计模块

图4 零件1和零件2的三维模型图

3 SolidW orks软件在零部件装配中的应用

结合前文绘制的零件模型，通过SolidWorks软件的零部件装配模块，如图6所示，通过配合中的重合、距离、对称等功能，将两零件装配成满足设计要求的装配体，并设置两零件之间通过四个螺栓进行连接，其装配体的示意图如图7所示。

通过该装配图示意图，可知该零件的尺寸设计合理，零件之间不存在干涉现象，从而直观分析出所设计的产品在结构尺寸参数设计、装配位置及尺寸设计、螺栓规格选择等方面的设计情况，形象的反映了零件之间的实际装配效果，为设计者对装配产品的设计评估及设计优化提供强有力的参考。

图5 零件材料属性设置

图6 SolidWorks软件的零部件装配模块

图7 零件装配体示意图

4 SolidWorks软件在模型保存中的应用

结合前文建立的装配体，通过对其设计合理性的评估和尺寸的确定，完成了其装配体最终方案的确定，因此，需将该模型进行保存。在保存过程中可根据实际需求，将其保存为SLDASM、STEP、x_t等格式。目前，SolidWorks软件将装配体主要保存为SLDASM格式，其保存结果如下页图8所示，也可将该装配体保存为其他格式，方便与其他软件共享。

5 结论

以机械工程中常见的零件为案例，利用SolidWorks软件中零件设计模块，绘制了零件的三维模型图，结合软件中零部件装配模块，对两零件进行了模型装配，并将最终方案进行了模型保存。通过装配可知，该零件的设计符合设计要求，零件之间不存在干涉现象，该模型形象反映了零件之间的实际装配效果。将SolidWorks软件应用到机械工程设计中，不仅节约了产品设计时间，减少了劳动力，降低了设计成本，同时也为设计者对产品评估及设计优化提供了参考，对保证所设计产品的质量具有重要意义。

图8 SolidWorks中SLDASM格式保存结果