基于SolidWorks叉架类零件的建模方法

刘琼 钟晨雪

摘要：零件建模是机械设计的关键环节。叉架类零件用来支撑运动零件和其他零件，结构形状复杂多样，建模难度大，效率低。基于SolidWorks建模软件，详细阐述了复杂叉架类零件的结构分析和建模过程，得到合理的建模顺序，提出一种基于单个草图，采用分轮廓创建特征方法完成建模，解决了常规建模中草图较多、建模低效的问题，提高了叉架类零件的建模效率。该建模方法也可拓展至其他复杂类零件的建模，对其具有指导意义。

关键词： SolidWorks;叉架类零件;分轮廓创建特征法;建模

0引言

基于SolidWorks三维设计软件易学易懂、功能强大、技术创新的特点[1]，使得SolidWorks成为主流的三维计算机辅助设计解决方案，广泛应用在各工业企业[2]。如何利用SolidWorks提高建模質量和效率，是机械工业类设计人员们思考和解决的问题。

叉架类零件是用来支撑运动零件和其他零件，由于被支撑的零件形状多种多样，叉架类零件的结构形状多复杂，且多为铸锻毛坯加工而成，建模难度大、效率低。形状复杂的零件均可看成由若干基本体按照一定方式交叉、叠加而成，因此复杂类零件的建模过程一般可详细划分为：结构分析、确定建模顺序、绘制草图、创建特征等四部分。

本文以叉架类零件为例，详细阐述了零件结构分析和建模过程，基于单个草图，采用分轮廓创建特征绘制方法解决复杂叉架类零件的建模问题。

1 叉架类零件的三维建模

叉架类零件按其结构功能可分为三部分：工作部分、安装部分和连接部分，其中工作部分常为孔、叉结构，连接部分多为断面为多种形状的肋板。本文对图1所示叉架类零件，分别从结构分析、确定建模顺序、绘制特征草图三个步骤阐述建模过程。

1.1 结构分析

结构分析是零件建模的首要任务。由图1可知，此零件图由主视图、左视图和A向视图构成，根据形体分析法可知，此叉架类零件，由不规则的连接板、主体圆筒、下方半圆筒、固定板和辅助特征构成。不规则的连接板厚度为8mm，左侧相切于上方主体圆筒，下方与半圆筒左侧相连，右侧相切;主体圆筒由长度为80mm，直径分别为φ42和φ25的圆柱体相交而成;下方半圆筒由由长度为12mm，直径分别为φ82和φ60的圆柱体，与水平面相交而成;固定板厚度为32，左侧与连接板平齐，孔结构与主体圆筒相切;在此基础上，增加了五个辅助特征：第一个辅助特征是连接在连接板和主体圆筒左侧，厚度为8mm的肋板;第二个特征是连接在固定板和主体圆筒两侧，厚度为8mm的肋板;第三个特征是在固定板上，宽度为16mm，深度为8mm的通槽;第四个特征是固定板上方，M22X1.5的螺纹孔;第五个特征为R2的一些圆角结构。

1.2确定建模顺序

在SolidWorks建模过程，一般遵循以下原则：先主后次、先加后减、多用特征、少用草图，以高效率、高质量创建特征，完成建模。

依据上述原则，由于主体圆筒、下方半圆筒、固定板均是基于连接板，连接板作为主体，因此首先创建连接板特征，如图2（a）所示;其次是主体圆筒和下方半圆筒、固定板特征的创建，由于三者特征无主次之分，创建特征可无明确先后顺序，其特征如图2（b）、2（c）和2（d）; 由于第一个辅助特征肋板基于主体圆筒和连接板，第二个辅助特征肋板基于固定板和主体圆筒，通槽特征和螺纹孔特征基于固定板，圆角结构基于各主体特征，所以最后创建五个辅助特征，分别如图2（e）～2（i）所示。

1.3绘制特征草图

分析图1所示叉架类零件可知，连接板、主体圆筒、下方半圆筒、固定板等特征均可基于单个草图，采用分轮廓创建特征方法，完成建模。相较于一般建模方法，即针对逐个特征选取基准面、绘制草图、创建特征，更高效，更方便，更快捷。

草图一般由一些线段连接而成的一个或多个封闭线框构成。在草图创建前，需对特征草图进行尺寸分析和线段分析，然后按照正确的顺序绘制草图。草图中的尺寸根据其功能分为定形尺寸和定位尺寸，尺寸分析过程中，需明确草图的水平基准和垂直基准，进而分析定形尺寸和定位尺寸。构成草图的各线段根据其定形和定位尺寸的完整程度，可分为已知线段、中间线段和连接线段三种类型。在绘制草图过程中，一般分为四个步骤：（1）找准基准，根据定位尺寸画出定位线;（2）画出已知线段;（3）画出中间线段;（4）画出连接线段。

根据以上草图绘制原则，图1所示叉架类零件的连接板、主体圆筒、下方半圆筒、固定板的特征草图绘制如图4所示。为了方便建模，坐标系原点定位在主体圆筒的中心，经过原点的水平辅助线和垂直辅助线作为单个草图的水平基准和垂直基准。同理，在相应基准面上完成4个辅助特征的草图绘制，简便易绘。

2总结

以叉架类零件为例，详细说明了复杂叉架类零件的结构分析、确定建模顺序、绘制特征草图三个过程;基于单个草图，采用分轮廓创建特征方法，解决了常规建模方法中因逐个特征绘制草图、创建特征，从而导致草图多，建模慢等问题，较大的提高了建模效率和建模质量。

参考文献

[1]温仕明.三维建模软件Solidworks在科研革新中的应用分析[J].现代工业经济和信息化，2019，9（04）：12-13+26.

[2] 廖西平. 探讨SolidWorks建模的几个问题[J]. 重庆工商大学学报：自然科学版， 2011， 28（3）：281-283.

[3]赵丹.基于SolidWorks复杂回转体零件的建模方法[J].机械研究与应用，2020，33（02）：158-159+171.