基于Excel和SolidWorks的压力机曲轴参数化设计

仲 君，钱 琦，曹镇游，朱 磊，吴越强

（1.江苏扬力集团 精密机床研究所，江苏 扬州 225127；2.扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225127）

1 引言

SolidWorks不仅功能强大、操作方便，还具有强大的参数化设计系统。利用Excel软件与SolidWorks的无缝隙对接，不仅可以将参数化设计方法运用到零部件和装配件的设计中，该软件的配置功能还可以直接生成三维零件各个型号的工程图，大大地提高了设计人员的工作效率[2]。

2 建立模型

由于系列化零件具有相同的外观形状而尺寸不尽相同的特点，所以首先必须建立原始的三维模型，并根据该模型生成工程图。曲轴是压力机零部件中不可或缺的部分，其尺寸的变化对其与机身和齿轮的装配有着相当大的影响，所以本文以曲轴为例建立系列零件设计表，其他相同形状的曲轴可根据该表生成各种尺寸的配置来进行设计，每一个配置的名字可根据压力机的型号来命名，方便识别[3]。如图1所示，为曲轴的工程图。

根据图1给出的工程图，并考虑曲轴各特征间的几何关系和尺寸数值，画出三维图，如图2所示。

图1 曲轴工程图

图2 三维模型

3 利用SolidWorks进行系列化设计

下面利用SolidWorks中的系列零件设计表来进行系列化设计。在插入系列零件设计表之前，将常变量的尺寸全部显示出来，并将这些尺寸设定成较易识别的名称。

操作步骤如下：打开SolidWorks软件，在【插入】菜单中找出系列零件设计表，点击并依次输入该模型的各个尺寸，如图3所示。

根据型号不同，输入相应的变化尺寸，并由此形成新的配置，如图4所示，点击配置中的代号，就能显示该型号的曲轴模型。

图3 系列零件设计表

图4 配置列表

4 零件参数化设计

由于曲轴零件的特殊性，各尺寸间存在相应的关联，当某一尺寸发生变化时，其他尺寸也会发生相关改变。如当曲轴一端的直径增大时，与其接触那端的特征尺寸也将相应增大[2]。所以为了在处理数据时避免发生出错和遗漏，在Excel中建立参数函数化关系。

由图5a、b得知，当175作为主动尺寸增大数值时，其 210、225、220、175 也相应地增加相同尺寸，所以在Excel中建立的函数关系为：在单元格C3=B3+35；D3=B3+50；E3=B3+45；F3=B3。

图5 驱动尺寸

在图5c、d中，驱动尺寸中的140、345在Excel中都是随尺寸80发生改变的，而这些尺寸的变化规律为：当80增加x时，140就增加2x，所以在单元格H4=H3+2*（G4-G3）；而当 80 增加 y时，345 不仅得增加2y，若175增加y，345也还需增加y，因此在单元格 I4=I3+2*（G4-G3）+（B4-B3）。

从图6可见螺纹孔之间的距离为120，但当图1中的尺寸175发生变化时，则螺纹孔距也发生变化，变化规律为：当175增加到z且超过200时，则孔距为 120+（z-200），所以在单元格J3=IF（B3 =＜200,120），IF（B3 ＞200，120+（B3-200））。

图6 驱动尺寸

5 生成工程图

利用SolidWorks参数化设计的零件转换成工程图时，不同的配置代号代表不同的曲轴尺寸，操作步骤：在工程视图的属性-配置信息-使用命名的配置一栏中可以转换不同的配置，如图7所示。

图7 工程图配置属性

6 总结

本文以SolidWorks为平台，再以Excel作为其引擎，通过曲轴案例探讨了零件设计系列化与参数化设计方法，并建立数据库。利用该方法不仅可减少设计人员的工作重复性，提高工作效率，还能缩短产品的研发周期，为企业带来利润[1]。

[1] 赵国性，张锁怀.基于SolidWorks的零件设计系列化[J].机械设计与制造，2005，（10）：67-69.

[2] 李代刚，刘 星，冯秋旺，等.基于Excel和SolidWorks的刀具零件参数化设计[J].工具技术，2013,（2）：64-66.

[3] 贾颖莲，胡宝兴，杨继隆，等.基于SolidWorks的零件系列化设计[J].机床与液压，2005,（8）：200-201.

[4] 张秀红，刘明玺.基于SolidWorks的零件快速设计[J].新技术新工艺，2010,（8）：54-56.

[5] 彭和平.基于SolidWorks的零件系列化设计[J].组合机床与自动化加工技术，2004，（8）：46-48.

[6] 罗敬东.基于SolidWorks的冲裁工艺计算的二次开发[J].锻压装备与制造技术，2008，43（6）：103-106.