孟祥宇 石義民 李子珍 夏宏光

1 前言

常規(guī)型材部件的建模通常采用裝配建模的方法，即在“零件設計”模塊建立每根梁的單件模型，然后在“裝配設計”模塊通過添加各個零件之間的約束關系，如相應平面重合、相應平面之間的距離、角度大小等。采用這種傳統(tǒng)方法可以完成建模，但是這種傳統(tǒng)的三維裝配建模方法存在諸多缺點：建模過程繁瑣，需要為每個單件單獨建模；裝配過程繁瑣，并且經(jīng)常會在裝配過程中遇到部件“位置約束過定義”等建模問題；后期模型的修改與調整繁瑣。

SolidWorks焊件模塊主要用于型材類部件的整體搭建與設計，可以很好地解決這幾個問題。與傳統(tǒng)的設計方法相比，利用SolidWorks焊件模塊進行產(chǎn)品設計有以下特點：a. 將焊件整體當做零件處理，而不是裝配體處理；b. 省去了零件裝配的操作，簡化了建模的過程；c. 通過修改焊件模型的平面草圖修改焊件模型，模型的修改操作簡單；d. 焊件模塊自動生成焊件明細表，自動統(tǒng)計焊件的長度等信息，快速生成工程圖。

2 Solid Works焊件模塊設計流程

2.1 焊件模塊整體建模思路

SolidWorks焊件模塊的建模以及圖紙輸出流程如圖1所示。

2.2 建立型材庫

應用SolidWorks進行焊件建模之前，需要建立符合企業(yè)自身情況的型材庫，如圓鋼、矩形鋼管、角鋼及鋁型材等。例如，在產(chǎn)品設計中需要用到外廓尺寸為40 mm×40 mm的高強度鋁合金型材，從型材廠家的產(chǎn)品樣冊中，可以獲得鋁合金型材的截面圖形如圖2(a)所示。

然后，在SolidWorks零件建模模塊建立如圖2(b)所示的草圖。鋁型材截面在四條邊中部開口的位置進行了調整，將周邊輪廓封閉，便于后期軟件自動統(tǒng)計型材長度。退出草圖建模，同時選中設計樹上的“草圖“和“文件名”，將文件另存為“鋁型材40X40.SLDLFP”，即完成了40×40鋁型材的截面輪廓，其中“SLDLFP”為SolidWorks“截面圖形庫”的文件格式后綴。讀者也可以通過修改并另存SolidWorks自帶型材截面圖形的方法建立型材截面。

同理，建立相應的角鋼、矩形鋼管等型材的截面草圖，建立完成的型材截面圖便構成了型材庫，如圖3(a)所示。值得一提的是，型材庫的建立不追求建立所有標準型材的截面圖，而是應當與實際使用的型材種類相結合。最后，將建立的型材庫文件匯總分類放置，文件放置層次如圖3所示。本例中，將所有的鋁型材截面圖形存放在“D:sw圖紙模板型材庫廣泰型材庫鋁型材”文件夾下。

將SolidWorks軟件中型材庫的引用位置進行設置，依次單擊“工具”–“選項”，彈出系統(tǒng)選項設置窗口。選擇“文件位置”選項，并在右側下拉菜單中選擇“焊件輪廓”，在下方選擇型材庫文件夾的位置。本例中，將“焊件輪廓”的位置更改為“D:sw圖紙模板型材庫”文件夾，如圖3(b)所示。

3 焊件建模與圖紙輸出

3.1 生成焊件

首先，根據(jù)零件的結構建立相應的參考平面，該參考平面是后續(xù)建模的基礎構件，是型材搭建的基礎定位元素；然后，在相應的基準面上繪制圖4(a)所示的草圖，繪制過程中也可以采用“3D草圖”快速建立骨架草圖。草圖的線段長度可適當調整，將多個型材的長度調整為一致。這樣生成的切割清單中相應的項目可以自動分組到相同的“切割項目清單”中，后期輸出工程圖會被認為是同一個單件，有利于減少后期制作件的種類，提高單件通用性，降低加工成本。

3.2 部件匯總與自定義屬性

建模完成后需更新焊件切割清單，軟件將自動對相同的焊件進行匯總。

選擇SolidWorks零件建模進程樹“切割清單”，單擊右鍵進行“更新”，如圖5(a)所示，SolidWorks自動將相同的型材統(tǒng)計并分類匯總。

3.3 填寫焊件自定義屬性

焊件切割清單匯總完畢后，需要對焊件添加自定義屬性[1]，以形成工程圖明細欄。本例中，右鍵單擊更新后的“切割清單項目”，分別添加 “標識”、“代號”、“名稱”、“備注”及“型材”五個自定義屬性，并給每個自定義屬性賦值。如圖5(b)所示。其中，焊件的數(shù)量和長度等信息由軟件自動計算。

3.4 輸出工程圖

在SolidWorks工程圖模塊，將建立的焊件模型輸出工程圖[2]，如圖6所示。其中，明細欄中的相應內容對應前文中添加的“焊件自定義屬性”。

以上就是Solidwork 焊件建模的基本流程，限于篇幅，未對每一步操作進行詳細介紹，讀者可以在使用中逐漸摸索，或查閱相關文獻資料，建立符合自己企業(yè)標準的型材庫與操作流程。

4 消防車骨架建模

4.1 消防車骨架結構

下面以某消防車為例，對某消防車的骨架進行建模。消防車部分部件的骨架通常采用鋁型材結構搭建，如圖7所示。這種結構質量輕，拆裝調整方便，便于搭建消防器材安裝架，在消防車輛中應用廣泛。這種結構適合采用SolidWorks焊件模塊進行快速建模。

4.2 繪制骨架草圖

首先，根據(jù)消防車的整車布置圖確定骨架的外廓尺寸，并考慮蒙板的厚度。

根據(jù)骨架外廓尺寸建立相應的參考平面，依次建立“前壁基準面”、“后壁基準面”、“頂壁基準面”三個參考平面。隨后，在建立的平面上繪制型材搭建的草圖，其中，“前壁基準面”上的型材骨架草圖如圖8所示。

4.3 搭建并修改骨架模型

根據(jù)建立的“前壁基準面”型材骨架草圖，利用建立的“廣泰型材庫”進行焊件的搭建，如圖9(a)所示。建模完成以后的骨架模型如圖9(b)。

根據(jù)設計需要，對需要修剪的連接部位進行修整，另外，可以增加堵頭、加強筋、增加開孔、封板、連接支架等設計細節(jié)。

建模完成后，需要更新“焊件清單”、填寫“自定義屬性”，如圖10所示，具體操作同前，此處不再贅述。

4.4 輸出工程圖

在SolidWorks工程圖模塊輸出工程圖，并自動填寫明細欄項目，如圖11所示。

5 結語

通過應用SolidWorks軟件的焊件模塊，實現(xiàn)了消防車骨架的快速設計。實踐表明，SolidWorks焊件模塊解決了傳統(tǒng)三維建模操作繁瑣的缺點，能夠快速建立型材搭建類部件模型，自動統(tǒng)計型材的長度，后期模型的修改操作簡單，輸出的工程圖能夠滿足制圖標準與生產(chǎn)要求，提高了消防車產(chǎn)品部件設計效率，滿足了客戶對消防車產(chǎn)品的多樣化設計要求。

[1] 滕海艷,楊震,龐素平等.基于SolidWorks 2009國標焊件切割清單的定制[J].煤礦機械,2010.9: 212-213.

[2] 王小慶,趙建國,李大磊.基于SolidWorks的焊件工程圖中不同類型構件處理方法研究[J].煤礦機械, 2010.9:220-222.