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摘要
本文较为全面的探究了模拟仿真的概念，关键技术和其应用领域，同时也探究了旋塞阀的模拟仿真过程。详细的分析了旋塞阀的工作原理和各个零件，完成了旋塞阀中阀体，锥形塞，压盖的三维实体建模和实体零件装配以及利用Animator插件对旋塞阀的爆炸演示和模拟仿真。
关键词：模拟仿真,旋塞阀 ,SolidWorks软件
The analog simulation of the Stopcock based on the
Solidworks software
Abstract
This article does not explores a more comprehensive concept of simulation, the key technology and its applications, but also explores the simulation of the process of plug valves.It also dtails analysis of the stopcock of the working principle and the various parts of the completion of a stopcock valve, cone-shaped plug, cap the three-dimensional solid modeling and assembly as well as physical parts of the stopcock plug-Animator explosion demonstration and simulation .
Keywords: Simulation ,Stopcock ,Solidworks
目录
1 绪论 (2)
2 模拟仿真技术的概述 (2)
2.1 模拟仿真技术的概念 (2)
2.2 模拟仿真技术的关键技术 (3)
2.3 模拟仿真技术的应用领域 (3)
3 SolidWorks的概述 (4)
4 基于SolidWorks的旋塞阀的模拟设计实例 (4)
4.1 旋塞阀的三维实体建模的过程 (4)
4.1.1 压盖的三维实体建模过程 (4)
4.1.2锥形塞的三维实体建模过程 (7)
4.1.3阀体的三维实体建模过程 (9)
4.2 旋塞阀装配体的装配 (12)
装配方法如下： (12)
4.3 旋塞阀的动画演示的生成 (15)
4.3.1旋塞阀爆炸图和解除爆炸图的生成过程 (15)
4.3.2 旋塞阀的模拟图生成过程 (18)
旋塞阀模拟图生成过程如下： (18)
5.结论 (19)
致谢 (20)
参考文献 (21)
1 绪论
仿真模拟技术【1】是在实际应用需求的驱动下发展起来的,军事应用是仿真模拟技术发展的主要推动力之一。同时,在大规模科学计算所获得海量数据的可视化处理、在各种高难度和危险环境下的操作训练(如载人航天、核设施维护等)、在大型复杂产品的虚拟原型机的研制和验证、模拟气候和灾害过程、远程医疗和模拟手术训练等方面,正得到越来越广泛和深入的应用。
现如今,仿真模拟技术与其他学科的联系越来越密切，针对大量的应用背景，仿真模拟技术的研究内容也越来越丰富和庞杂,基础理论也日益丰富,覆盖面宽,新的研究领域和技术形态也不断出现,例如,目前出现的定性仿真是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节,通过定性模型推导系统的定性行为描述.是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域.相对于传统的数字仿真,定性仿真有其独到之处,它处理多种形式的信息,有推理能力和学习能力,能初步模仿人类思维方式,人机界面更符合人的思维习惯,所得结果更容易理解可以预料,仿真模拟技术能够为我们的生活和工作带来越来越多的便利.
而Solidworks是美国SOLIDWORKS公司开发的三维参数化机械设计软件,它是基于Win-dows下的一种具有强大三维建模功能与工程图绘制、实物渲染功能的计算机软件,它综合了UG与PRO-E三维造型软件的特点,使用更简单方便【5】。它是基于零件特征的三维实体建模技术,可以进行实体装配,运动分析、动画设计等,三维实体可以直接自动生成二维工程图样。也可以单独进行二维图形设计,如液压系统原理图的绘制,系统提供有一个类似AUTOCAD的二维绘图模块，可以直接绘制工程图样。因此基于SolidWorks的模拟仿真在液压系统的运用中能取得巨大的推广。
2 模拟仿真技术的概述
2.1 模拟仿真技术的概念
仿真模拟技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际或者设想的系统进行试验研究的一门综合性技术，它综合了计算机、信息处理、自动控制等等多个高新领域的技术,已经成为科学研究中除理论研究和科学实验以外的第三种方法【2】。
2.2 模拟仿真技术的关键技术
仿真模拟技术的关键是模型和环境的构建以及实时交互和反馈技术.它涉及到数据表示、运动计算和实时视景生成等基本环节【11】.数据表示与管理不仅与物理模型或者数学模型的构建和环境生成等图形图像数据有关,也与其他数据格式和具体应用背景所需要的数据有关.
它包括五个方面：1. 动态环境建模技术，虚拟环境的建立是体验型虚拟仿真模拟技术核心内容.动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据,建立相应的虚拟的环境模型和仿真对象.三维数据和三维对象的获取可以采用场景建模,图像等多种形式,有效提高数据获取的效率.2. 交互设备和工具，人与虚拟环境交互的硬件接口装臵,涉及图形图像硬件设备,用于产生沉浸感,以及跟踪装臵,用于跟踪用户头部的位臵和方向及从手的位臵跟踪到全身各肢体的位臵,跟踪装臵把这些信息送入应用软件,以确定眼睛的位臵及视线方向.3. 仿真场景管理技术，仿真场景的管理技术为系统的正常运行提供技术保障.尤其对于当前的分布式模拟仿真技术,仿真场景的数据组织和管理更为复杂也更为重要.4. 网络环境技术，系统中数据和交互命令的快速传输,要求分布式系统能够及时响应,同时系统的规模还要求可扩展、功能可扩充、甚至要求是异构型的软件结构.5.应用环境系统，应用系统是面向具体问题的软件部分,描述仿真的具体内容,包括仿真的动态逻辑、结构以及仿真对象与用户之间的交互关系,与具体的应用有关【4】。
2.3 模拟仿真技术的应用领域
随着仿真技术的发展, 仿真技术应用目的趋于多样化、全面化。最初仿真技术是作为对实际系统进行试验的辅助工具而应用的, 而后又用于训练目的, 现
在仿真系统的应用包括: 系统概念研究、系统的可行性研究、系统的分析与设计、系统开发、系统测试与评估、系统操作人员的培训、系统预测、系统的使用与维护等各个方面【4】。它的应用领域已经发展到军用以及与国民经济相关的各个重要领域。
由于我这次是运用模拟仿真技术对液压元件进行三维建模，所以重点研究模拟仿真技术在液压系统的应用中所发挥的作用：1.通过理论推导建立已有液压元件或系统的数学模型，用实验结果与仿真结果进行比较,验证数学模型的准确度,并把这个数学模型作为今后改进和设计类似元件或系统的仿真依据。2.通过建立数学模型和仿真实验，确定已有系统参数的调整范围，从而缩短系统的调试时间，提高效率。3.通过仿真实验研究测试新设计的元件各结构参数对系统动态
特性的影响，确定参数的最佳匹配，提供实际设计所需的数据。4.通过仿真实验验证新设计方案的可行性及结构参数对系统动态性能的影响，从而确定最佳控制方案和最佳结构。
3 SolidWorks的概述
而Solidwork s是美国SOLIDWORK S公司开发的三维参数化机械设计软件,它是基于Win-dows下的一种具有强大三维建模功能与工程图绘制、实物渲染功能的计算机软件,它综合了UG与PRO-E三维造型软件的特点,使用更简单方便。它是基于零件特征的三维实体建模技术,可以进行实体装配,运动分析、动画设计等,三维实体可以直接自动生成二维工程图样。也可以单独进行二维图形设计,如液压系统原理图的绘制,系统提供有一个类似AUT OCAD的二维绘图模块，可以直接绘制工程图样。Solidworks主要用于完成零件设计、装配体设计和自动生成工程图。基于三维特征元素的建模和面向特征元素的数据修改是通过Solidworks来完成的，并且二维、三维数据全相关，修改任何一个零件的二维尺寸，都会引起其三维零件图和装配图的自动修改，甚至与其有紧密联系的相关零件的尺寸也会变化;反之修改三维尺寸也会有同样结果。这样就可以实现完全的动态参数化设计。另外，Solidworks中有一个特征管理员，通过它可以随时随地修改某一特征元素的几何尺寸，而不必考虑各几何特征的相互关系和先后次序，极大地方便了设计人员，提高了设计效率。
4 基于SolidWorks的旋塞阀的模拟设计实例
4.1 旋塞阀的三维实体建模的过程
4.1.1 压盖的三维实体建模过程
(1)首先进入SolidWorks的零件操作界面，单击标准工具栏中的“新建”
工具，新建一个零件文件。
(2)在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击（草图绘制）工
具，进行草图1的绘制。再单击来画出压盖的几何形状。，再通过来描述形状尺寸来得到精确的形状，从而完成草图1的绘制，如图1所示。
图1 绘制压盖形状
图2 绘制拉伸1的特征
(3)单击特征工具栏中的（拉伸凸台/基体）工具，设臵拉深深度为20mm，单击确定按钮，完成拉伸1特征的绘制，如图2所示。
(4)在图形区域中选择拉伸1实体的上表面，单击标准视图工具栏中的（前视）工具，单击草图绘制工具，进行草图2的绘制。单击在前视图
上按照所要求的数据画出。
图3 绘制草图
图4 切除—拉伸1
(5)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为20mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸1特征的绘制，如图4所示。
(6)在图形区域中选择拉伸1实体的上表面，单击标准视图工具栏中的（前视）工具，单击草图绘制工具，进行草图3的绘制。
(7)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为2mm单击确定按钮，完成切除-拉伸2特征的绘制。
(8)在图形区域中选择拉伸1实体的上表面，单击标准视图工具栏中的（前视）工具，单击草图绘制工具，进行草图4的绘制。单击在前视图上按照所要求的数据画出。
(9)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为12mm，
单击“反侧切除”，单击确定按钮，完成切除-拉伸3特征的绘制，如图5所示，从而完成压盖的三维建模过程，如图6所示。
图5 绘制拉伸-拉伸3
图6 压盖
4.1.2锥形塞的三维实体建模过程
（1)单击标准工具栏上的新建，单击确定，新建一个SolidWorks 零件。
（2)在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击（草图绘制）工具，进行草图1的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为40.29的圆。
（3)单击特征工具栏中的（拉伸凸台/基体）工具，设臵拉深深度为118mm，单击确定按钮，完成拉伸1特征的绘制。
（4)单击标准工具栏的“标准视图”的“上视”图，单击（草图绘
制）工具，进行草图2的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为
15的圆，完成草图2的绘制。
（5)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为64mm，单击“反侧切除”，单击确定按钮，完成切除-拉伸1特征的绘制，如图7所示。
图7 切除-拉伸1
（6)单击标准工具栏的“标准视图”的“上视”图，单击（草图绘制）
工具，进行草图2的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个长为12的正方形。
（7)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为14mm，单击“反侧切除”，单击确定按钮，完成切除-拉伸2特征的绘制。
（8)单击特征工具栏中的（拔模）工具，设臵中性面和拔模面，设臵拔模角度，单击确定按钮，完成拔模特征的绘制，如图8所示。
图8 拔模
(9)单击标准工具栏的“标准视图”的“上视”图，单击（草图绘制）
工具，进行草图３的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为15的圆，并标注尺寸，完成草图３的绘制。
(10)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵为“完全贯
穿＂，单击确定按钮，完成切除-拉伸３特征的绘制，从而完成锥形塞的三维建模，如图９所示。
图９锥形塞
4.1.3阀体的三维实体建模过程
（1)单击标准工具栏上的新建，单击确定，新建一个SolidWorks零件。
（2)在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击（草图绘制）工
具，进行草图1的绘制, 单击草图工具栏上的,绘制一个长为102，宽为45的长方形。
（3)单击特征工具栏中的（拉伸凸台/基体）工具，设臵拉深深度为85mm，单击确定按钮，完成拉伸1特征的绘制。
（4)单击标准工具栏的“标准视图”的“前视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图2的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为35的圆，并标注尺寸，完成草图2的绘制。
（5)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为27mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸1特征的绘制，如图10所示。
图10 切除-拉伸1
（6)单击标准工具栏的“标准视图”的“前视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图3的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为32的圆，并标注尺寸，完成草图3的绘制。
（7)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为43mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸2特征的绘制。
（8)单击特征工具栏中的（拔模）工具，设臵中性面和拔模面，设臵拔模角度，单击确定按钮，完成拔模特征的绘制，如图11所示。
图11 拔模
（9)单击标准工具栏的“标准视图”的“前视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图4的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为27 的圆，并标注尺寸，完成草图4的绘制。
（10)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵等距和拉深深度为5mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸3特征的绘制。
（11)单击标准工具栏的“标准视图”的“后视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图5的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为42的圆，并标注尺寸，完成草图5的绘制。
（12)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为17mm，单击“反侧切除”，单击确定按钮，完成切除-拉伸4特征的绘制。
（13)单击标准工具栏的“标准视图”的“左视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图5的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为15 的圆，并标注尺寸，完成草图5的绘制。
（14)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵等距和拉深深度为31mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸5特征的绘制。
（15)单击标准工具栏的“标准视图”的“右视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图6的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为15 的圆，并标注尺寸，完成草图6的绘制。
（16)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵等距和拉深深度为31mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸6特征的绘制。
（17)单击特征工具栏中的（倒角）工具，设臵距离为2mm和角度为45度，单击确定按钮，完成倒角的绘制，如图12所示。
（18)单击标准工具栏的“标准视图”的“左视”图，单击特征工具栏中的（倒角）工具，设臵距离为2mm和角度为45度，单击确定按钮，完成倒角的绘制。
（19)单击标准工具栏的“标准视图”的“左视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图7的绘制。
（20)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵为完全贯穿，单击确定按钮，完成切除-拉伸6特征的绘制。
（21)单击标准工具栏的“标准视图”的“前视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图8的绘制。
（22)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设臵拉深深度为18mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸7特征的绘制
（23)单击特征工具栏中的（倒角）工具，设臵距离为2mm和角度为45度，单击确定按钮，完成倒角的绘制。
（24)重复步骤23，从而完成阀体的三维建模过程。如图13所示。
图12 倒角
图13 阀体
4.2 旋塞阀装配体的装配
装配方法如下：
（1)单击标准工具栏中的“新建”工具，单击（装配体），新建一个装配体文件。
（2)单击（插入零部件），浏览要打开的文件，点击（确定）。（3)插入旋塞阀的主干零件——阀体，然后插入垫圈，用移动零件，单击（配合），选择要阀体和垫圈的所要求配合的线，选择“配
合列表”中的“同轴心”，如图14所示，再单击（确定）即可。
图14 配合列表1
（4)插入锥形塞，用移动零件，单击（配合），选择要阀体和锥形塞的所要求配合的线，选择“配合列表”中的“同轴心”，单击再单击
（确定）即可得到如图15所示的装配体1。
图15 装配配合1
（5)插入压盖，用移动零件，单击（配合），选择要阀体和压盖的所要求配合的线，选择“配合列表”中的“同轴心”，同时保持压盖的螺纹孔与阀体的螺纹孔对齐，单击再单击（确定）即可得到如图15所示的装配体。
图16 装配配合2
（6)需要插入标准件—螺栓，先单击菜单栏中的“工具”，选择“插件”，在弹出的对话框中选择“toolbox”，如图17所示，以激活SolidWorks的设计库。
图17 toolbox
（7)打开toolbox，选择国标，选择“螺栓与螺钉”中的“六角头螺栓”，单击鼠标右键，再弹出的对话框中选择生成零件，在“属性”中选择“大小”为M10，在“长度”中选择25，完成标准件的生成，如图18所
示。
图18 螺栓
（8)插入螺栓，用移动零件，单击（配合），选择要阀体和螺栓的所要求配合的线，选择“配合列表”中的“同轴心”，单击再单击（确定）即可完成对左孔的配合。
（9)插入螺栓，用移动零件，单击（配合），选择要阀体和锥形塞的所要求配合的线，选择“配合列表”中的“同轴心”，单击再单击
（确定），从而完成整个装配过程，如图19所示。
图19 旋塞阀的装配体
4.3 旋塞阀的动画演示的生成
4.3.1旋塞阀爆炸图和解除爆炸图的生成过程
旋塞阀爆炸图和解除爆炸图的生成过程如下：
（1)先启动 Animator 插件, 单击菜单“工具”→“插件”,单击Animator前的选项栏。在Animator中出现的阀体，是整个是整个装配的关键零件。
（2)单击（打开）打开装配图（旋塞阀），点击图下方的（动
画），在动画一栏（如图20）右侧选项中右键点击第一个，在视图定向中选择等轴测，再次右键点击选择所有，将时间轴拉至15秒处。
（3)单击（爆炸视图），先后将千斤顶的压盖、锥形塞、阀体分别拉至相应的位臵，在左侧爆炸会相应出现图标，然后单击（确定）。
图20 动画生成选项
（4)在动画一栏左侧选项中单击（动画向导），在动画向导菜单中点击“爆炸”，点击”下一步”,将“时间长度”设臵为15秒，将“开始时间”设臵为2秒，点击“完成”。再次单击（动画向导），在动画向导菜单中点击“解除爆炸”，点击”下一步”,将“时间长度”设臵为15秒，将“开始时间”设臵为18秒，点击“完成”。单击（播放）观看生成后的爆炸视图，最后点击（保存）,再出现对话框中选择“Microsoft Video 1”,再单击确定即可，将将生成的爆炸视图储存为AVI格式进行储存。形成爆炸视图（过程如图21-23所示）
图21 爆炸图动画演示1
图22 爆炸图动画演示2
图23 爆炸图动画演示3
标准文档 实用大全第8章系列化零件设计 【教学提示】 SolidWorks不仅提供了强大的造型功能，而且提供了实用性很好的产品设计系列化功能，包括方程式和数值连接、配置、系列零件设计表、库特征等。通过方程式和数组连接的方式可以控制特征间的数据关系。通过配置可以在同一个文件中同时反映产品零件的多种特征构成和尺寸规格。采用Excel表格建立系列零件设计表方式反映零件的尺寸规格和特征构成，表中的实例将成为零件中的配置。将建立的特征按照文件库的方式存储，即生成库特征，可以在零件造型中调用。 【教学要求】 ?能够利用方程式和数值关联体现设计意图 ?熟练掌握手工生成一个零件配置的方法 ?掌握建立系列化零件设计表的方法及其高级应用技巧 ?理解Solidworks库特征，能够建立、修改和使用库特征 8.1 方程式和数值连接 绘制草图时，可以利用“中点”、“相等”等几何关系添加相应的尺寸约束，但有时为了更明确设计意图，在草图中利用这些简单的几何关系往往无法实现。这种情况下，应该使用方程式明确设计意图。 8.1.1 尺寸名称 SolidWorks是一个全相关的设计软件，对任何一个尺寸的修改都会影响到如装配、工程图等方面。因此，在SolidWorks中每个尺寸都有一个特定的名称。 1. 显示尺寸名称 选择【工具】︱【选项】命令，出现【系统选项】对话框，单击【常规】选项，选中【显示尺寸名称】复选框，单击【确定】按钮，如图8-1所示。
2 图8-1 尺寸名称 2. 更改尺寸名称 (1)右击“D1”尺寸，在快捷菜单中选择【属性】命令，出现【尺寸属性】对话框， 将名称改为“outD”，单击按钮，如图8-2所示。 图8-2 更改尺寸名称 8.1.2 方程式 使用方程式可以对任何特征的草图尺寸或参数进行控制。 新建“法兰”零件，如图8-3所示。法兰包括3个特征：基体拉伸、孔、阵列(圆周)。
Solidworks入门教程五配置以及系列零件设计表 置让：可以在单一的文件中对零件或装配体生成多个设计变化。配置提供了简便的方法来开发与管理一组有着不同尺寸、零部件、或其他参数的模型。配置的概念基本上和pro/e 的family table 相似。 配置的应用：配置主要有如下几个方面的应用： 1、在两个特征相同的零件中，某些尺寸不一样。如自己建立标准件库 2、同一零件的不同状态：如需要开模的零件。模具是一个配置，加工后是一个配置 3、相同产品的不同系列的需要：如同一产品中，对某零件、部件使用不同的方案。 4、特定的应用需要：可以简化模型，应用于零件的有限元分析（FEM）；另外，可能需要特殊的模型用于快速成型(RP) 5、改善系统性能：对于很复杂的零件，可以考虑压缩一些特征，以便于其他特征的建立。 6、装配方面的考虑：当装配零件很多，文件很大时，可以考虑压缩一些特征，便于装配 配置的生成方法：要生成一个配置，先指定名称与属性，然后再根据您的需要来修改模型以生成不同的设计变化 1、在零件文件中，配置使您可以生成具有不同尺寸、特征和属性的零件系列。 2、在装配体文件中，配置使您可以生成 ●通过压缩或隐藏零部件来生成简化的设计 ●使用不同的零部件配置、不同的装配体特征参数或不同的尺寸来生成装配体系列
1.手工生成： 2.采用系列零件设计表： 配置的有关术语： ●压缩/解除压缩：不要某特征或不要某零部件（装配中）。当一个特征或零件不压缩时，系统把它当作不存在来处理，并非真的删除。 ●设计表：利用设计表来控制系列零件的尺寸值。同时，可以定义特征的显示状态（压缩/不压缩） ●使用配置：在零件或装配中可以使用配置，显示不同的配置。而工程图不可以建立配置，但可以使用零件或装配的不同配置 §5.1 手工生成配置-改变尺寸值 我们利用下面的零件生成2个配置，简单说明以下制作过程。 1、单击设计树底部的配置标签：
第四章.SolidWorks模具设计应用 在SolidWorks软件的各个版本中都具有一定的模具设计功能，到了2003版，这种功能进一步得到增强，特别是在一些分模线比较直观的零件分模设计中，型腔和型芯的创建只需要几步就可以完成，对一些较复杂的产品零件，也可以通过系统提供的功能逐步完成。本章中我们以两个产品模型为例来说明SolidWorks软件在分模设计过程中的应用。 4.1安装盖的模块设计 下面我们对图 4.1显示的零件进行模具型腔模块的设计，通过说明了解在SolidWorks 中设计型芯和型腔的基本方法。 图4.1 本节中的设计步骤大致如下： 对零件进行比例缩放 建立外分模面并在装配体中建立型芯和型腔模块 缝合得到完整分模面 通过拉伸完成成形型腔创建 4.1.1 建立分模面 首先，需要对调入的模型进行收缩率的设定，通过比例缩放功能来实现，它可以按照零件沿三个坐标轴方向指定相同的或不同的缩放系数，来对零件进行收缩处理，在本例中我们通过比例缩放功能将零件放大2%来抵消零件成型时的收缩尺寸。 接着通过使用延展曲面功能从零件的分模线向外创建分模面，使用一个零件上的平面或基准面作为参考平面，通常参考平面与零件成形时的开模方向垂直。 最后，通过缝合曲面功能将外分模面与模型表面提取出的面缝合在一起成为完整的分模面。 具体创建步骤如下。 1.打开零件 单击主菜单中的文件→打开命令，设置打开的文件类型为Parasolid（*.x_t）格式，选中midpan.x_t文件打开，然后保存为同名的SolidWorks文件格式，模型如图4.1所示。 2.零件放大 单击主菜单中的插入→特征→比例缩放命令或直接从工具条中单击图标，进
SolidWorks中系列零件库的创建及调用方法 在使用SolidWorks进行产品设计时，常用的标准件（如螺栓、螺母、垫圈等）通常可以在安装了SolidWorksToolbox插件后调出使用，而许多标准件在Toolbox并不存在，不能从插件中直接调用。在用到这些零件时，设计人员常常因其尺寸、规格不同而进行重复设计，效率低、工作量大。针对这一问题，本文以“外六角螺塞”为例，详细介绍系列零件库的创建及使用方法。 1.创建默认零件 按照重型机械标准JB/ZQ4450－1997的“外六角螺塞M20×1.5”设计默认零件。 （1）新建一个零件文件，进入草图绘制状态。 （2）以“前视基准面”为草绘基准面，绘制草图。选择下拉菜单“视图/尺寸名称”，在绘图区草图中改变尺寸名称，如图1所示。
（3）选择特征工具栏上的“旋转”命令，建立“旋转1”特征（见图2）。
（3）以图2左端面为基准，绘制草图，选择特征工具栏上的“拉伸”命令，建立“凸台-拉伸1”特征，双击设计树中的“凸台-拉伸1”特征，在绘图区零件上修改尺寸名称，如图3所示。将文件保存为“外六角螺塞JB4450－1997.SLDPR T”（螺纹特征创建略）。
2.创建系列零件设计表 （1）新建MicrosoftExcel工作表，在单元格A1中输入“规格”，分别双击SolidWorks 设计树中的“旋转1”，“凸台-拉伸1”特征，在绘图区中选择零件尺寸，在弹出的对话框中将 主要值分别复制、粘贴到B1K1单元格。 （2）按国标输入每种规格的螺塞所对应的参数值，将文件保存为“外六角螺塞设计 表.xls”，如图4所示。
SolidWorks零件设计表运用参数化设计 1.首先以现有零部件为基准。例如：一个套筒，在现实使用中，套筒为铸铝成型，所以套 筒的长度在实际产品配对中，其长度L是多种多样的。示例中：默认L=10mm。 2.选择SW中插入→表格→设计表，进入界面。如下图所示：
3.默认选择自动生成，选择所需草图特征，确认后进入设计表格。如下图所示： 4.选中表格中“普通”右击选择“设置单元格格式”选择“常规”进行确认，将表格中： “普通”转换零件尺寸数值。（如同Excel表格操作一样）
5.在本示例中，我们所关心的只是套筒L长度，所以可以把表格中后面三项“套筒的内径”、 “套筒的外径”以及“旋转生成所需的中心轴”草图特征删除。同时为便于查看表格，可以对表格进行优化（根据个人习惯，无非就是单元格的插入、删除、输入而已）。如下图所示： 6.依次在表格中输入我们所需要的参数值，示例中，我们取套筒五种型号，从P01到P05， 长度依次递增10mm，（注：在输入新的L值时，我们输入的是数字但有可能会显示出文字“普通”，只需参照步骤4设置单元格格式即可调节成数值）如下图：
7.到此为止，我们设计表中的参数已设置好，只需在SW界面中，鼠标点击设计表以外的 操作区域，设计表将会自动保存。弹出如下对话框，点击确定即可！ 8.回到SW界面设计树中，选择“配置”界面，如下图所示。可以清楚的看到我们刚刚在 设计表中所输入的参数值。可以把不需要的配置删除（例如：默认这个配置），保留我们所需。
9. 点击我们所做的配置，可以相应得到套筒的不同规格长度L 。如下图所示： 1）P01，L=10mm
系列零件设计表 §5.0 概述 配置：可以在单一的文件中对零件或装配体生成多个设计变化。配置提供了简便的方法来开发与管理一组有着不同尺寸、零部件、或其他参数的模型。配置的概念基本上和pro/e的family table 相似。 配置的应用：配置主要有如下几个方面的应用： 在两个特征相同的零件中，某些尺寸不一样。如自己建立标准件库 同一零件的不同状态：如需要开模的零件。模具是一个配置，加工后是一个配置相同产品的不同系列的需要：如同一产品中，对某零件、部件使用不同的方案。 特定的应用需要：可以简化模型，应用于零件的有限元分析（FEM）；另外，可能需要特殊的模型用于快速成型(RP) 改善系统性能：对于很复杂的零件，可以考虑压缩一些特征，以便于其他特征的建立。 装配方面的考虑：当装配零件很多，文件很大时，可以考虑压缩一些特征，便于装配. 配置的生成方法：要生成一个配置，先指定名称与属性，然后再根据您的需要来修改模型以生成不同的设计变化 在零件文件中，配置使您可以生成具有不同尺寸、特征和属性的零件系列。 在装配体文件中，配置使您可以生成 通过压缩或隐藏零部件来生成简化的设计 使用不同的零部件配置、不同的装配体特征参数或不同的尺寸来生成装配体系列 1.手工生成： 2.采用系列零件设计表： 配置的有关术语： 压缩/解除压缩：不要某特征或不要某零部件（装配中）。当一个特征或零件不压缩时，系统把它当作不存在来处理，并非真的删除。 设计表：利用设计表来控制系列零件的尺寸值。同时，可以定义特征的显示状态（压缩/不压缩） 使用配置：在零件或装配中可以使用配置，显示不同的配置。而工程图不可以建立配置，但可以使用零件或装配的不同配置.
所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。 第8章系列化零件设计 【教学提示】 SolidWorks不仅提供了强大的造型功能，而且提供了实用性很好的产品设计系列化功能，包括方程式和数值连接、配置、系列零件设计表、库特征等。通过方程式和数组连接的方式可以控制特征间的数据关系。通过配置可以在同一个文件中同时反映产品零件的多种特征构成和尺寸规格。采用Excel表格建立系列零件设计表方式反映零件的尺寸规格和特征构成，表中的实例将成为零件中的配置。将建立的特征按照文件库的方式存储，即生成库特征，可以在零件造型中调用。 【教学要求】 ?能够利用方程式和数值关联体现设计意图 ?熟练掌握手工生成一个零件配置的方法 ?掌握建立系列化零件设计表的方法及其高级应用技巧 ?理解Solidworks库特征，能够建立、修改和使用库特征 8.1 方程式和数值连接 绘制草图时，可以利用“中点”、“相等”等几何关系添加相应的尺寸约束，但有时为了更明确设计意图，在草图中利用这些简单的几何关系往往无法实现。这种情况下，应该使用方程式明确设计意图。 8.1.1 尺寸名称 SolidWorks是一个全相关的设计软件，对任何一个尺寸的修改都会影响到如装配、工程图等方面。因此，在SolidWorks中每个尺寸都有一个特定的名称。 1. 显示尺寸名称 同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 1
所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。 同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 2 选择【工具】︱【选项】命令，出现【系统选项】对话框，单击【常规】选项，选中 【显示尺寸名称】复选框，单击【确定】按钮，如图8-1所示。 图8-1 尺寸名称 2. 更改尺寸名称 (1) 右击“ D1”尺寸，在快捷菜单中选择【属性】命令，出现【尺寸属性】对话框， 将名称改为“outD ”，单击按钮，如图8-2所示。 图8-2 更改尺寸名称 8.1.2 方程式 使用方程式可以对任何特征的草图尺寸或参数进行控制。 新建“法兰”零件，如图8-3所示。法兰包括3个特征：基体拉伸、孔、阵列(圆周)。
< >\samples\tutorial\designtables M i cr osof t Excel z z z z z z 1. < >\samples\tutorial\designtables\tutor1.sldprt 2. --Feat ur eM anager Extrude1 1 Feat ur eM anager F2 3. Box Enter @ 4. Extrude2 -1Hole_in_knob 1 Outside_corners () ()
5.tutor3.sldprt 1.Feat ur eM anager FeatureManager 2. 2 31 3.60m m 4.Pr oper t yM anager 5. > 1.(70 ) 2. Pr oper t yM anager knob_dia 3. 4.
5. Pr oper t yM anager Ctrl+S 1.Feat ur eM anager 2. 3. (60) Delete 4. 5.
1. 2. 3 2 Pr oper t yM anager 3. 4. / Pr oper t yM anager 1./ 2. Pr oper t yM anager 3. 4. 5. 6. M i cr osof t Excel () ()
1.2. Feat ur eM anager FeatureManager 3. z z 1:1 z 4.Z Shift+Z 5. anager 1.> > 2. Pr oper t yM anager z z z 3. Excel Excel SO LI D W O RKS A3 B2 4. (120) B2 B3 C2
第8章系列化零件设计 【教学提示】 SolidWorks不仅提供了强大的造型功能，而且提供了实用性很好的产品设计系列化功能，包括方程式和数值连接、配置、系列零件设计表、库特征等。通过方程式和数组连接的方式可以控制特征间的数据关系。通过配置可以在同一个文件中同时反映产品零件的多种特征构成和尺寸规格。采用Excel表格建立系列零件设计表方式反映零件的尺寸规格和特征构成，表中的实例将成为零件中的配置。将建立的特征按照文件库的方式存储，即生成库特征，可以在零件造型中调用。 【教学要求】 能够利用方程式和数值关联体现设计意图 熟练掌握手工生成一个零件配置的方法 掌握建立系列化零件设计表的方法及其高级应用技巧 理解Solidworks库特征，能够建立、修改和使用库特征 8.1 方程式和数值连接 绘制草图时，可以利用“中点”、“相等”等几何关系添加相应的尺寸约束，但有时为了更明确设计意图，在草图中利用这些简单的几何关系往往无法实现。这种情况下，应该使用方程式明确设计意图。 8.1.1 尺寸名称 SolidWorks是一个全相关的设计软件，对任何一个尺寸的修改都会影响到如装配、工程图等方面。因此，在SolidWorks中每个尺寸都有一个特定的名称。 1. 显示尺寸名称
选择【工具】︱【选项】命令，出现【系统选项】对话框，单击【常规】选项，选中【显示尺寸名称】复选框，单击【确定】按钮，如图8-1所示。 图8-1 尺寸名称 2. 更改尺寸名称 (1)右击“D1”尺寸，在快捷菜单中选择【属性】命令，出现【尺寸属性】对话框， 将名称改为“outD”，单击按钮，如图8-2所示。 图8-2 更改尺寸名称 8.1.2 方程式 使用方程式可以对任何特征的草图尺寸或参数进行控制。 新建“法兰”零件，如图8-3所示。法兰包括3个特征：基体拉伸、孔、阵列(圆周)。2
第7章管道系统设计 SolidWorks Routing 是 SolidWorks 专门用于管路系统和电缆设计的一个插件，完全与SolidWorks 无缝集成。利用 SolidWorks Routing，用户可以快速、高效地完成大部分用于气体和液体传输设备的管路系统。 本章主要介绍SolidWorks Routing 插件的管道和管筒设计功能，包含如下内容： 管路设计介绍 管道零件和管路附件库 管道设计相关知识 管道和管筒设计步骤 7.1 SolidW orks Routing 简介 利用 SolidWorks Routing，用户可以完成管道路线、管筒路线以及电力电缆和线束的三 维建模，并将三维模型在工程图中应用，从而建立管道和附件的下料表以及电线电缆的二维线束工程图。 7.1.1 管线系统的主要功能 SolidWorks Routing 具有如下功能： 直观地创建和修改线路系统。 在复杂的产品中迅速进行管筒、管道、电力电缆和缆束系统的 3D 参数建模。 直接或通过线夹和吊架自动设计管筒、软管、电力电缆和缆束段。 SolidWorks 提供了管筒、管道、电力电缆和缆束零部件库。 自动创建包含完整信息（包括管道和管筒线路的切割长度）的工程图和材料明细 表。 7.1.2 管线系统的分类 SolidWorks Routing 管线系统插件可以完成如下系统的设计，如图7-1 所示。 管道：一般指硬管道，特别指那些需要安装才能完成的管道系统，例如，通过螺 纹连接、焊接方法将弯头和管道连接成的管道系统。在SolidWorks 中，管道系统称为“Pipe”。 管筒：一般用于设计软管道系统，例如折弯管、塑性管。此类管道系统中，不需要在折弯的地方添加弯头附件。在SolidWorks 中的管筒称为“Tube”。 电缆和缆束：用于完成电子产品中三维电缆线设计和工程图中的电线清单或连接信息。 图7-1 管线系统的分类 7.1.3 启动SolidWorks Routing
基于Solidworks的机械零件参数化设计方法 【摘要】三维设计软件是机械设计中常用的技术软件，为机械零部件的结构设计提供了十分方便直观的软件开发平台。Solidworks是一款具备强大参数化建模功能的三维设计软件，在Solidworks的软件环境下，对机械零件的参数化设计方法展开讨论，针对性的分析了各种设计方法的技术特点，为机械零件的参数化设计人员提供了有价值的技术参考。 【关键词】Solidworks 机械零件参数化设计设计方法 机械产品因为其几何造型的可视性使得设计软件得以替代人工制图，在产品造型设计和零部件设计阶段起到了巨大的作用。在当前的机械行业，同类型产品往往更新换代的速度相当的快，因此，不同代的产品无论是在造型设计还是零部件的采用上都具有一定的延续性，因此，针对零部件几何形状特征的相似点进行零部件的参数化设计可以大幅度的缩减设计周期，提高设计效率。对于机械产品而言，参数化设计主要是集中在对零部件的图纸设计上，因此零件模版的作用就比较重要，通过建立通用系数高、系列化脉络清晰和标准化程度搞的定型产品的参数化模型，可以基于模型参数的修改，达到对零部件的重新设计。在实际的设计工作中，通过约束机械零部件模型的几何约束、力学性能约束以及运动状态约束，可以得到一个参数化的形状特征，这一系列的参数化模型的构造过程都可以基于Solidworks软件设计开发平台来展开。 在Solidworks三维设计软件中，通过软件内置的非全约束的参数化实体特征建模与曲面建模相结合的技术，可以全方位的实现零件的参数化设计工作。实际设计工作中，主要采用两种方法实现零件的参数化模型的建立：首先，是基于软件内部的参数化表格管理技术，创建零部件的参数化装配体模型；其次是基于计算机编程语言对Solidworks进行二次开发，是的参数化设计得以用程序实现。两种方法在实际的机械零件的参数化设计中都具有广泛的应用，本文将着重阐述基于Solidworks的机械零件的参数化设计方法，为机械零部件的参数化设计提供新的设计思路。 1 基于设计变量的零件参数化设计 三维设计软件是机械设计中最倚重的设计工具，因此，在三维设计软件中都搭载了强大的几何特征造型的功能模块。在Solidworks中，基于零件的二维模型轮廓，再通过旋转、镜像、拉伸、填充和扫掠等的特征建模手段可以较好的构建零件的三维模型，并且通过Solidworks特有的数据配置功能生成零件的参数设计变量文档，通过对设计变量文档进行修正，可以实现参数化设计的人机交互操作，在Solidworks的软件平台上可以进一步开发出纯界面操作的零件参数化设计平台。 对于特征明显的轴类零件，设计变量较小，而且可以通过简单的特征模型操作实现参数化设计，是比较适合进行基于设计变量的零件参数化设计的；对于几
1 图1 图2 图1提示：①拉伸圆柱→倒内外角→拉伸切槽；。 ②拉伸带槽柱体→倒内外角；。 ③旋转带倒角圆套→切伸切槽。 图2提示：①拉伸带孔的六边形→倒内角→倒外角；。 ②拉伸圆柱套→倒内角→倒外角→拉伸切六边；。 ③旋转带倒角圆柱套→拉伸切六边。 图3 图4 图3提示：①拉伸带孔的六边形→倒内角→倒外角→拉伸切顶槽； ②拉伸圆柱套→倒内角→倒外角→拉伸切六边形→拉伸切顶槽； ③旋转带倒角的圆柱套→拉伸切六边→拉伸切顶槽。 图4提示：①拉伸圆锥套→拉伸侧耳→切除多余部分→圆角；
②旋转圆锥套→拉伸侧耳→切除多余部分→圆角。 图5 图6 图5提示：旋转生成主体→拉伸切横槽→阵列横槽。 图6提示：①拉伸圆柱→倒角→拉伸切除圆柱孔； ②旋转带倒角圆柱→拉伸切除圆柱孔。 图7 图8 图7提示：旋转法。 图8示：①旋转阶梯轴（带大端孔）→拉伸切内六角→拉伸切外六角→切小端圆孔； ②拉伸阶梯轴→拉伸切圆柱孔→拉伸切内六角→拉伸切外六角→切小端圆孔。 2
3 图9 图10 图9提示：①旋转带球阶梯轴→拉伸切中孔→拉伸切横孔→拉伸切球部槽。 图10提示：①旋转法。 图11 图12 图11示：旋转生成轮主体→拉伸切轮幅→拉伸切键槽。 图12提示：旋转主体→切除拉伸孔→切除拉伸槽。
图13 图14 图13提示：①旋转。 图14提示：①旋转生成带皮带槽的轮主体→拉伸切轮幅→拉伸切键槽。 图15 图16 图15提示：①画一个方块→切除拉伸内侧面→拉伸两个柱→切除拉伸外侧面→切除拉伸孔。 图16提示：①旋转生成齿轮主体→切除拉伸键槽→画一个齿的曲线→扫描生成一个齿→阵列其它齿。 ②从库中提取→保存零件。 图17 图18 4
第6章派生配置与系列零件设计 6.4上机指导 6.4.1后侧导柱下模座设计 完成如图6.29 所示后侧导柱下模座标准件。 图6.29后侧导柱下模座 (1)单击【新建】按钮，新建一个零件文件。 (2)选取上视基准面， 单击【草图绘制】按钮，绘制草图，并按国标改变尺寸名称，如图6.30
所示。 ·150·SolidWorks2007基础教程与上机指导 图6.30草图 (3)单击【方程式】按钮，出现【方程式】对话框，单击【添加】按钮，出现【添加方程式】对话框，在图形区域单击B/4尺寸，“B/4@草图1”被添加到【编辑 方程式】对话框中，单击 、按钮，单击A2尺寸、单击按钮、单击“A1”尺寸、单击、、按钮，单击【确定】按钮，如图6.31所示。 (4)单击【拉伸凸台/基体】按钮，出现【拉伸】属性管理器，在【终止条件】下拉 列表框内选择【给定深度】选项，在【深度】文本框内输入“50mm”，【所选轮廓】选择“草图1-局部范围1”，单击【确定】按钮，如图6.32所示。 (5)单击【拉伸凸台/基体】按钮，出现【拉伸】属性管理器，在【终止条件】下拉
列表框内选择【给定深度】，在【深度】文本框内输入“40mm”，【所选轮廓】选择“草图1-局部范围<1>”、“草图1-局部范围<2>、“草图1-局部范围<3>”和“草图1-局部范围<4>”，单击【确定】按钮，如图6.33 所示。 图6.31
【编辑方程式】对话框 图6.32“拉伸”特征 ·150· 第6章配置与系列零件设计·151· 图6.33模座部分“拉伸”特征 (6)单击【拉伸切除】按钮，出现【切除-拉伸】属性管理器，在【开始条件】下拉 列表框内选择【曲面/面/基准面】选项，选择“面1”，在【终止条件】下拉列表框内选择【给定深度】选项，在【深度】文本框内输入“5mm”，【所选轮廓】选择“草图1-局部范围1”，单击【确定】按钮，如图6.34所示。 (7)按同样方法切除另一端，如图6.35
系列零件设计表和系列零件 发布时间:2003 05/24 8.3 系列零件设计表和系列零件 系列零件设计表可用于从一个单独的零件建立出一个零件系列。由于SolidWorks软件是一个OLE/2应用软件，因此Excel的电子表格可用于建立设计表并输入到SolidWorks中。 8.3.1基础知识 本节首先介绍一下关于SolidWorks中使用系列零件设计表的基础知识。 系列零件设计表的布局 Excel电子表格用来设定配置名称（列A）和尺寸或特征名称（行2），每一个配置的尺寸值放在内部对应的单元格中。如图8-21所示。 图8-21 系列零件设计表 针对上面的系列零件设计表，下面介绍一下几个常用设计表参数 ????????????????????????????? ??????? ??? ?????? ???? 状态 状态列用来设置特征的状态，压缩（S）或解除压缩（U）。如“$状态@凹口”设置特征“凹口”在下列配置中的状态。 双击一个特征可以将它添加到系列零件设计表中。 ????????????????????????????? ??????? ??? ?????? ???? 尺寸 用于设定配置的尺寸值，需要使用尺寸的全名。 双击一个尺寸可以将它添加到系列零件设计表中。 ????????????????????????????? ??????? ??? ?????? ???? 备注
备注列用来给各个配置增加文本字符串，使用格式为“$备注”。 ????????????????????????????? ??????? ??? ?????? ???? 用户注释 用户注释列和备注类似，用来在行或列中产生文本字符串，使用格式为“$用户注释”。 在系列设计表中用到的尺寸名称最好不要使用系统默认的名称，而应该将它们重新命名为有意义的、好记的名称。 系列零件设计表在FeatureManager设计树中的显示 当一个零件或装配体中添加了设计表后，在文件的FeatureManager设计树中将显示系列零件设计表的图标，如图8-22所示。 图8-22 FeatureManager设计树中的系列零件设计表 插入系列零件设计表 在SolidWorks中插入系列零件设计表后，SolidWorks窗口将切换到Excel软件界面，因此，工具栏都变成了Excel 的工具栏了。 每一个零件中只能包含一个系列零件设计表。 用户可以通过如下方法在零件中插入系列零件设计表： ????????????????????????????? ??????? ??? ?????? ???? 选择下拉菜单的【插入】|【系列零件设计表】命令 ????????????????????????????? ??????? ??? ?????? ???? 在“工具”工具栏中单击【系列零件设计表】按钮 与系列零件设计表有关的命令