基于零件设计表和尺寸驱动的阀门三维标准件库建立探讨

发布时间:2011-03-07  点击数:2807
    通常建立三维标准件库主要有两种方法:
    1、采用基于参数化特征的三维建模方式。此种方式所有的标准件库中的标准件由其自身的特征和参数控制,所占空间小,易于修改维护。
    2、建立图库的方法。图库法不是参数化形式,当标准件发生变化时,就不可能通过改变参数而使标准件的三维模型发生相应的变化。所以,这种标准件库大且不易维护。
    建立参数化标准件库的关键在于:①三维参数化模型的建立;②标准件特征参数库的建立。
    在参数化模型的尺寸驱动中,当确定某一系列尺寸时,系统自动从数据库中调入那一系列的一组参数,并将这些参数值直接赋给尺寸变量,通过尺寸驱动参数来进行尺寸驱动,从而得到不同规格的标准件图形。
采用Solidworks建立调节阀三维参数化标准件库的实例
    Solidworks是一个具有强大的参数化设计功能的CAD软件。在阀门设计时,针对阀门具体特点,对一些常用的零件进行了参数化设计,形成系列零件库。只要输入对应参数,就可在原始图的基础上自动生成对应的结构相同、尺寸不同的新零件。下面以滑动阀座球阀球体为例来具体说明阀类元件参数化设计和标准件库的建立方法。
    根据《阀门设计手册》所给出的图形及尺寸(图1、表1),对滑动阀座球阀球体进行参数化设计。滑动阀座球阀球体根据其直径不同主要包括以下系列:15、19、23、38、49、62、75、102和122,在此,采用流道直径d为15的一组参数进行三维参数化建模。

表1 滑动阀座球阀球体尺寸(一组,其余省略)
d φS L1 B h1 h2 h3 r L2
15 35 30 8 1.38 7 32.5 0.5 24

    1、基于尺寸驱动的参数化建模
    根据图1和表1,进行球体的参数化建模,对几何模型通过尺寸约束和结构约束[2]确定其唯一形状,具体步骤如下:
    (1)绘制球体。根据尺寸S绘制球体外轮廓,采用基图2体一拉伸命令,生成球体。
    (2)切除φd孔。在草图上绘制直径为d的圆,生成孔d。
    (3)L1及85°切除确定。


    尺寸约束:图2草图中采用方程式H1=S/2+10通过尺寸φS来驱动H1,具体为选择“添加”命令,将尺寸全名通过双击图中所需尺寸自动输入到添加方程式对话框中,编辑出所需方程式,单击“确定”,如图3所示。方程式中:D3@草图4=H1。根据L1和85°确定草图其余尺寸。
    结构约束:因为该草图为左右对称,选择已画好的一半草图及中心线,选择对称命令,完成整个对称的草图。选择“切除”→“拉伸”命令,且由于草图基准面位于球体中心,所以采用双向切除;又因为是切除草图以外的实体,所其结果如图4所示。

    随后完成切除球顶、切槽等步骤,最终的三维模型如图5所示;元件各参数如图6所示;该三维模型建模过程中所采用的所有方程式如图7所示。


    这样就建立了一个滑动阀座球阀球体基于尺寸驱动的参数化模型。
    2、制作系列零件设计表建立标准件库
    (1)选取注解
    完成参数化建模后,在滑动阀座球阀球体尺寸的FeatureManger(设计树)中,选择“注解”选项,单击鼠标右键,在打开的快捷菜单中选择“显示注解”命令和“显示特征尺寸”命令,系统将显示参数尺寸。

    (2)选择系列零件设计表
    完成以上步骤后,单击模型上的尺寸,选择主菜单上的“插入”命令,在其下拉列表中选中“系列零件设计表”。Solidworks将调用MS Excel,并生成一个设计表,如图8所示,注意:菜单和工具栏已变成Excel形式。在尺寸处双击,该尺寸全称将自动添加到设计表中,同时对应的尺寸数值也自动填入,用同样的方法将其它特征参数尺寸全名全部添加到设计表中,如图9所示。其余直径尺寸系列的参数值只要直接输入到系列零件设计表中即可。


    (3)生成系列零件库
    输入完相应参数后,在Solidworks图形区域的空白处单击,即可回到Solidworks环境。再单击左下的阁配置图标,进入配置管理。Solidworks已根据设计表生成系列件库。双击配置19,其零件如图10所示;双击配置38,图形改变,如图11所示。

结论
    以上步骤后,单击模型上的尺寸选择主菜以上步骤建立了滑动阀座球阀球体的特征参数数据库,在此数据库中,球体流道直径尺寸d作为检索数据。通过选择球体流道直径d,可以在Excel中检索到一组相应的特征参数,把特征参数传递给Solidworks应用程序,从而驱动该程序自动完成标准件的生成。如果要修改参数或添加新的直径尺寸系列,只要在系列零件表中直接修改或添加参数即可。该方法应用于建立各种阀门及其它液压件的标准件库,简单、快捷、效果好。