基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术
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摘 要：在机械零部件虚拟装配体设计方面，SolidWorks软件得到了广泛的应用。基于这种认识，本文对该软件及其在机械零部件建模中的应用进行了分析，然后对基于solidworks的虚拟装配体的设计方法和步骤进行了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
引言：由于拥有较多的零部件，机械产品的设计过程相对复杂。而能否实现各个零部件的完美组装，将对机械产品的质量产生直接的影响。为解决这一问题，SolidWorks软件得到了开发和应用。作为一款三维造型软件，该软件能够用于完成机械零部件的虚拟装配体的设计，从而为机械产品的设计提供更多的技术支持。因此，相关人员有必要对该种设计技术展开分析，以便更好的促进机械设计技术的发展。
1 SolidWorks软件及其在机械零部件建模中的应用
所谓的SolidWorks，其实就是一种标准三维设计软件。该软件拥有三维CAD系统，具有实体造型功能，不仅能够实现工程图纸的快速生成，同时也可以为模具制造提供辅助分析。作为三维机械设计软件标准，SolidWorks拥有强大的功能和易学易用的特点，能够实现技术创新。利用其强大的实体建模功能，就能为零件设计和装备设计提供支持。而利用该软件的智能零件技术、智能装配技术等多种技术，则能够实现装配体的总体装配，并为完成整个产品的设计过程的编辑。从软件界面操作上来看，该软件拥有“全动感”界面，能够提供动态界面，也能够使用户利用鼠标进行软件控制，所以能够使设计步骤得到减少。此外，由于该软件是第一款基于网络的电子图板工具，并且拥有特征管理员和自顶向下的设计思想，因此能够实现技术创新。
在机械零部件产品设计上，应用SolidWorks能够完成产品模型的创建。就目前来看，可以使用该软件的四种三维造型方法完成机械零部件建模。首先，针对拥有标准几何形体的零部件，可以通过拉伸标准几何图形的二维草图实现零部件建模。其次，针对拥有简单几何形体结构的零部件，可以对二维线框进行扫描、拉伸和旋转等操作，从而得到三维几何形体。而针对回转体零件，则可以进行轴线和半截面的绘制，然后通过旋转操作获得三维实体。再者，针对拥有复杂几何形体结构的零部件，可以通过对几何体进行抽壳、列阵和切除等操作获得零部件模型[1]。此外，针对带螺纹的零部件，可以先进行螺旋线的生成，然后在其垂直基准面上进行截面草图的绘制。在此基础上，通过扫描草图，则能够得到三维实体造型。
2基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术
2.1设计方法
利用SolidWorks进行装配体设计，首先要明确转配体将由2个及2个以上的零部件组成。所以，通过在软件的装配体文件中插入各种零件模型，然后实现零部件的几何关系配合，则能够使各个零件的相对位置得到限制，继而使其成为一种部件或一台机器。就目前来看，在SolidWorks软件中拥有自上而下和自下而上两种方法可以用于进行机械零部件虚拟装配体的设计。使用前一种设计方法，需要从装配体中进行设计。具体来讲，就是需要在文件内部进行各零部件的建立。在这一过程中，用户在定义其中一个零部件时可以借助另一个零部件几何体。所以，使用该种设计方法，可以在设计过程中进行零部件外形的相互参考，因此能够避免进行草图绘制和使用配合条件的设置。但是，使用该方法建立的零部件也都将受到配合限制。而使用自下而上的设计方法则需要在零件文件中预先完成各个零部件的设计，然后再将其插入到装配体中。在此基础上，则可以根据设计要求进行零部件的装配。所以，使用该种设计方法可以完成零部件的独立设计，能够为零部件和装配体的重建提供便利，并且也能够为单个零部件的设计提供更多的精力[2]。但是，使用该设计方法容易导致设计出的各零部件缺乏尺寸配合度。而在设计过程中利用方程式进行零件间的尺寸配合设计，则将给装配体设计带来一定的麻烦。
2.2设计步骤
按照设计思路，需要先对装配体的主体结构有一个把握，才能够利用SolidWorks完成对应主体零部件的设计。完成零部件设计后，则需要先进行主体零部件的插入，然后再进行其他零部件的插入。而根据各零部件的配合关系，才能够完成装配体的装配设计。因此，从设计步骤上来看，就是先在SolidWorks软件中按照文件-新建-装配体的操作顺序进行装配体文件的新建。在此基础上，需要按照插入-零组件-来自文件的操作顺序完成零部件插入。在对各零部件进行组装时，可以使用两种方法。一方面，可以先进行各零部件配合关系的建立，然后按照配合关系完成零部件组装。在这一过程中，同轴心、垂直、角度等内容都属于标准配合内容，限制配合、对称配合等内容则属于高级配合内容。另一方面，可以使用SolidWorks软件中的智慧组装工具进行零部件组装[3]。最后，通过重复插入零部件和组装配合两个步骤，就能够完成装配体的装配。而将装配体文件保存起来，则能够完成装配体的设计。
2.3齿轮泵装配体设计
为研究机械零部件虚拟装配体设计技术，可以利用SolidWorks软件进行齿轮泵装配体设计。首先，需要将该装配体分解成支撑轴子装配体和传动轴子装配体。而完成子装配体的建模后，则可以将其插入总装配体文件，从而完成齿轮泵装配体的设计。以传动轴子装配模型创建为例，其将由键、传动轴和圆柱齿轮构成。其中，传统轴为主体零部件，需要先插入到装配体文件中。在此基础上，可以进行键的插入[4]。而通过进行旋转和移动等操作，则能够使键的位置得到调整。在这一过程中，需要通过执行配合命令使键的地面与键槽地面重合，并且根据键槽与半圆柱面的配合关系进行键的位置的确定。最后，可以进行圆柱齿轮的插入，并且对其位置进行调整。完成子装配体创建后，可以将其当成是一个部件插入到总装配体中，然后根据对应的配合关系完成总装配体设计。在这一过程中，需要以机座为主体零件，然后依次完成后盖、传动轴、支撑轴、前盖等零部件的插入。在整个操作过程中，可以预先进行各零部件配合关系的设置，也可以边插入边设置。完成虚拟装配体建模后，需要利用SolidWorks软件进行静态干涉和动态碰撞检查，以确保各零部件不会在空间上重叠[5]。而对装配体的运动进行动态模拟，则能够及时发现其中的问题，继而实现装配体的完美设计。
结论：总之，作为功能强大的三维建模软件，SolidWorks的应用能够为机械产品的设计提供良好的环境。而掌握该软件的使用方法和虚拟装配体的设计步骤，才能够较好的完成机械产品的设计和全过程分析，继而为产品的设计质量提供更多的保障。
参考文献
[1] 董晓英，周杰，陈文存.基于CAx技术的机械零部件虚拟模型库设计与应用[J].江苏技术师范学院学报，2010，09：1-7.
[2] 上官林建，孔垂雨，严大考.基于SolidWorks的机械式剪板机的虚拟设计[J].机械设计与制造，2011，01：172-174.
[3] 黄政.基于SolidWorks的船舶柴油机虚拟装配及运转[J].中国造船，2011，02：198-202.
[4] 韩林山，齐彩娟，柯超.基于SolidWorks的2K-V型减速器虚拟装配及运动仿真[J].起重运输机械，2013，03：19-21.
[5] 马飞达，蔡长韬，蔡良金.基于Solidworks印制板钻床Z轴的虚拟装配[J].制造技术与机床，2013，05：80-83.