基于SolidWorks液压支架研发几种方案的探讨

0 引言

    液压支架的研发到产品的过程是：计算初步设计一建模一仿真及力学分析校核一修改结构一生产样机一压架试验一修改设计图纸一批量生产。在这个过程中，工程师初次建立的模型要经过数次改动才能生成最终图纸。在这个修改过程中工作量十分的大也特别繁琐，极容易出现错误。而且一般对于批量生产的液压支架来讲，这个错误对个人和企业都会造成较大的经济损失。SolidWorks作为一种应用比较普遍的三维作图软件，有非常多的建模方法，下面本文就简单地以液压支架中-H型连杆的建模方式来阐述一下这些建模方式在液压支架研发当中的应用。

1 传统建模方式

    先建立零件草图，生成零件特征完成所有零件的建模以后通过外部配合关系来约束零件，从而形成组件，再通过组件与零件的外部配合关系生成部件以及整机。当装配体内部参数发生改变时，需要同时改变配合关系以及零件特征。这种方法比较普遍，这里就不再赘述。

2 关联设计建模方式

    零件建立的过程中除了外部配合关系以外，再生成一种零件之间的内部联系。这种关系是如图1，假如建立了FA-01.00-连杆这个装配体，首先装入了FA-01-1这个主筋给一些外部参考关系使其完全定义了，此时如果想在这个装配体中直接建直FA-01-9这个贴板，由于它的一个面是与主筋重合的，贴板圆心与主筋其中一个孔的圆心重合。于是就可以这样做，插入一个空的新零件，由原点重合定义以后，以FA-01-1这个主筋的面为草图面，建立贴板的草图，在生成贴板。这个就是关联设计，因为这个贴板与主筋当中存在非外部配合关系以外的内部联系，它不同于人工给予的外部配合，它是在零件生成的初期，两个零件建立起来的内部连接，是在建立过程中就已经生成的。这个方法与第一种传统方法不同，不再是单纯的人工的外部配合。

图1

3 自顶向下建模方式

    事先建立装配体，然后设计者根据自己提前构想好的结构特点生成总体驱动草图，再插入新零件，然后再装配体目录下编辑这个零件的特征，装配体里面的子及位置关系。而装配体中的零件不再需要外部配合关系。所有的零件在装配体中显示的是“固定”。如图2。

图2

    例如FA-01.00这个连杆的建立，我们先新建装配体，然后保存，名称即FA-01.00，然后编辑这个装配体，在这个装配体的前视面上建立主驱动草图，这个驱动草图就是FA-01.00中所有特征的在前视面上的位置特征以及外廓尺寸特征。如图3。

图3

    然后同样的方式在上视面上建立宽度驱动草图，跟主驱动一样，宽度驱动是在装配体中所有零件的宽度方向位置特征和外廓特征。在这两个驱动草图中我们给出的所有的尺寸以及关系都是相关联的。也就是说，我们把外部的酡合关系全部都缩影在了驱动草图里。

    建立出驱动草图以后，按照原来的模型构想，插入所需要的新零件，给出零件名称FA-01-1，然后编辑零件，在零件目录下的视图面上建立零件草图，这个草图引用驱动草图已经给出的轮廓特征线，转换特征引用生成了零件目录下的草图（如图4），进行特征操作，单击拉伸，选择的终止特征是从点到点，特征点在宽度驱动中选取（如图5），生成新零件。这个零件就是前面提到的，里面没有外部配合，完全是固定的，它的三视面和原点与原装配体的重合。

图4

图5

    这个零件是编辑装配体的时候被直接插入的，因此这个零件是装配体产生的子零件，它是虚拟的零件。如图4，这个零件名称是[FA-01-1“FA-01.00]，这个意思就是FA-01-1这个零件是在FA-01.00这个装配体目录下编辑的虚拟零件。单击右键这个零件有一栏“保存外部零件”，保存之后，这个零件才是会成为零件实体。

    我们分别用上述三种方式建立了同样一个部件的模型，那么现在，我们改变连杆四个铰接子L的直径、单连杆的宽度和主筋的厚度以及图中盖板相对于主筋的高度，对于传统建模的这个模型，分别逐次改变套筒、主筋子L、主筋厚度等等分别改变，而且还要改变主簖之间的配合宽度。关联设计建模方式的这个模型中，改变了主筋的拉伸方向，于是在其主筋表面上建立草图的所有零件方向都发生了转向，整个装配体都出现了错误。而自顶向下建立的模型，只是从驱动草图中改变了三个尺寸，整个模型就按照要求改变了。

4 结论

    传统建模适合简单零件，它占内存少，工作量少，每一个零件都是单独的个体，不与其他装配体或者零件存在父子关系，如果参数发生变动，则需逐个改变每一个关联零件的特征和外部配合关系，这个工作量非常大。关联设计适用于较少零件装配体，在改动过程中，其相关联零件一起改动，但零件过多且关联的太复杂，很容易对设计者造成混乱，时常忘记一个零件与其他零件或者装配体的关联元素，易出错。液压支架这种复杂的箱体结构，其中的零件关联比较紧密，而且整体性特别强，在设计过程中需要频繁的更改，所以自顶向下这种设计方式是非常合适的。但是，由于所有的零件特征都是通过草图来反映出来的，所以每次不管是大小更改，整个装配体都要重生成。这样就对电脑的配置要求非常高。不然根本无法采用这种方式。并且，在建立驱动草图之前，设计者要对整个装配体都有一个非常完整的结构体系，草图也要建立的非常清晰，各个草图线之间乜要具有相当大的关联性，比如说，在主驱动中给了装配体中某零件的长度元素，而在宽度驱动中，也有这个长度元素在这个草图中投影线，那这个元素必须要通过与主驱动中的关联来约束，不能重复的标注尺寸，不然自顶向下中的驱动就失去了意义。由此看来，自顶向下设计方法对于工程师的素质相对要求较高，否则是行不通的。