1、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
2、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
3、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)。3图 8-3 “法兰”零件图示零件中的孔是采用阵列形式建立。对于这些孔可能存在下列两种设计意图。(1) 孔的中心线直径与法兰的外径和套筒的内径有如下数学关系：阵列位于法兰的外径和套筒的内径的中间，即 65（10030
4、）/2(2) 孔的数量与法兰的外径有如下数学关系：孔阵列的实例数为圆环外径除以 16，然后取整，即 4int(100/16)【例 9-1】添加方程式(1) 打开文件打开“法兰.SLDPRT”(2) 修改尺寸名称 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。 在 FeatureManager 设计树中右击 【注解】 ，在快捷菜单中选中【显示注解】命令，如图 8-4 所示。图 8-4 显示尺寸4 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 8-5 所示。图
5、 8-5 更改“D1 ”尺寸名称 右击“D5”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“inD” ，单击 按钮，如图 8-6 所示。图 8-6 更改“D5 ”尺寸名称 右击“D2”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“midD” ，单击 按钮，如图 8-7 所示。5图 8-7 更改“D2 ”尺寸名称(3) 建立方程式 选择下拉菜单【工具】【方程式】命令，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“midD”尺寸， “D1草图 2”被添加“添加方程式”对话框中，单击 、 按钮，单击“outD
6、”尺寸、单击 按钮、单击“inD”尺寸、单击 、 、 按钮，如图 8-8 所示。图 8-8 【添加方程式】对话框 单击【确定】按钮返回【方程式】对话框，方程已经被添加，如图 8-10 所示，单击【确定】按钮，完成方程式添加。6图 8-10 【方程式】对话框 按上述方法添加“孔阵列的实例数”方程式，如图 8-11 所示。图 8-11 【编辑方程式】对话框(4) 存盘。8.1.3 连结数值方程式为特征间的数值关系提供了计算方法，如果两个数值间存在“相等”关系，可以使用连结数值方法实现。如图 8-4 所示的法兰，如果存在这样的设计意图：套筒的内径(inD 草图 1)套筒高度(D4草图 1)存在相等关
7、系。【例 9-2】连结数值(1) 打开文件打开“法兰.SLDPRT” 。(2) 连结数值 在图形区右击“inD”尺寸，在快捷菜单中选择【连结数值】命令，出现【共享数值】对话框，在【名称】文本框中输入“inD” ，如图 8-12 所示。7图 8-12 【共享数值】对话框 用同样方法将套筒高度( D4草图 1)，也共享成“width” 。 数据共享后，两个尺寸具有相同的尺寸名称，因此尺寸值是相同的。修改其中一个值，另一个也同样发生变化。(3) 取消连结右击相应的尺寸，在快捷菜单中选择【解除连结数值】8.2 配置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
8、组有着不同尺寸、零部件、或其他参数的模型。 要生成一个配置，先指定名称与属性，然后再根据需要来修改模型以生成不同的设计变化。配置的应用：在零件文件中，配置可以生成具有不同尺寸、特征和属性（包括自定义属性）的零件系列。在装配体文件中，配置可以通过压缩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、不同的尺寸或配置特定的自定义属性来生成装配体系列。在工程图文档中，可显示在零件和装配体文档中所生成的配置的视图。可以手动建立配置，或者使用系列零件设计表同时建立多个配置。 系列零件设计表提供了一种简便的方法，可在简单易用的工作表中建立和管理配置。可以在零件和装配体文件中使用系列零件设
9、计表，而且可以在工程图中显示系列零件设计表。8.2.1 手动建立配置打开“凸缘模柄.SLDPRG”文件，如图 8-13 所示。该零件包含三个特征：旋转基体特征、孔和 M6 六角凹头螺钉的柱形沉头孔特征。8图 8-13 “凸缘模柄.SLDPRG ”【例 9-3】修改尺寸的配置(1) 指定名称与属性 单击窗口顶部的【configurationManager】标签 ，激活零件的配置管理。 右击“凸缘模柄配置” ，在快捷菜单中选择【添加配置】命令，出现添加配置属性管理器，在【配置名称】文本框内输入“A40X85” ，在 【备注】文本框内输入“模柄 d=40mm、H=85mm” ，单击【确定】按钮 ，如
10、图 8-14 所示。图 8-14 指定名称与属性(2) 修改尺寸 在图形区域双击旋转基体特征，并双击显示的尺寸“30mm ”，在【修改】对话框中将尺寸改为 40mm，选择【此配置】 ，只对该配置修改尺寸，单击 【重新建模】按钮 ，单击 按钮，如图 8-15 所示。9图 8-15 修改尺寸 按同样的方法修改高度尺寸 64mm 为 80mm，75mm 为 85mm。(3) 显示配置单击【configurationManager】按钮 ，进入配置管理状态，分别双击各配置，观察模型变化，如图 8-16 所示。a) 默认配置 b) “A40X85”图 8-16 模型变化情况 【例 9-4】压缩特征的配置
11、(1) 指定名称与属性 单击窗口顶部的【configurationManage】标签 ，激活零件的配置管理。 右击“凸缘模柄配置” ，在快捷菜单中选择【添加配置】命令，出现添加配置属性管理器，在【配置名称】文本框内输入“A 型凸缘模柄” ，在【备注】文本框内输入“无通孔” ，单击【确定】按钮 ，如图 8-17 所示。10图 8-17 指定名称与属性(2) 压缩特征 单击窗口顶部的【configurationManage】标签 ，在 FeatureManager 设计树中右击“孔 1”，从快捷菜单中选择【压缩】命令，压缩特征“孔 1”，如图 8-18 所示。图 8-18 压缩孔特征 按同样方法压
12、缩“M6 六角头螺栓的柱形沉头孔” ，如图 8-19 所示。图 8-19 压缩 M6 六角头螺栓的柱形沉头孔特征(3) 显示配置单击【configurationManage】按钮 ，进入配置管理状态，分别双击各配置，观察模型变化，如图 8-20 所示。11a) 默认配置 b) “A 型凸缘模柄”图 8-20 模型变化情况 8.2.2 管理配置对零件配置的管理包括定义配置的高级属性、显示配置和删除配置。【例 9-5】管理配置实例。(1) 指定材料明细表中使用零件文件的名称在【配置管理】中，右击“A40X85” ，从快捷菜单中选择 【属性】命令，出现【配置属性】属性管理器，在“材料明细表选项”中，
13、可选择使用零件文件的名称，也可指定其它名称，如图 8-21 所示。图 8-21 指定材料明细表中使用零件文件的名称(2) 定义配置的自定义属性单击【自定义属性】按钮，可以定义配置的自定义属性，如图 8-22 所示。12图 8-22 自定义属性(3) 删除配置在【配置管理】中，右击“A40X85” ，从快捷菜单中选择 【删除】命令，即可以删除该配置。8.3 系列零件设计表当系列零件很多的时候（如标准件库） ，可以利用 Microsoft Excel 软件定义 Excel 表对配置进行驱动，自动生成配置。【例 9-6】建立“压入式模柄”标准件库，如 图 8-23 所示。13a) A 型 b) B
14、型 图 8-23 压入式模柄8.3.1 默认零件设计利用国家标准 GB2862.1-90 的 “压入式模柄”系列为例说明建立标准件库的过程。(1) 新建文件单击【新建】按钮 ，新建一个零件文件。(2) 建立默认配置 在 FeatureManager 设计树中选择“前视基准面” ，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制草图，并按国标改变尺寸名称，如图 8-24 所示。14图 8-24 草图 单击【特征】工具栏上的【旋转凸台/基体】按钮 ，出现【旋转】属性管理器，在【旋转类型】下拉列表框内选择【单向】选项， ，在【角度】文本框内输入“360” ，单击【确定】按钮 ，如图 8-
15、25 所示。图 8-25 【旋转凸台/基体】 选择模柄上端面圆点为插入点，选择【插入】【特征】【孔】【简单直孔】命令，出现【孔】属性管理器，在【终止条件】下拉列表框内选择【完全贯穿】选项，在15【孔直径】文本框内输入“11mm” ，如图 8-26 所示，单击【确定】按钮 。图 8-26 “简单直孔”特征(3) 存盘8.3.2 新建系列零件设计表(1) 新建 Excel 文件 打开 Microsoft Excel 系统，新建一个 Excel 文件，存盘为“压入式模柄.xls” 。在A 列中输入“规格” ， “A20X68”， “B20X68”， “A20X73”，等规格。在单元格 B1 输入“$
16、属性零件代号” ，单元格 C1 输入“$属性材料” ，单元格 D1 输入“ $属性 备注”, 单元格 E1 输入“ $状态孔 1”。 切换到 Solidworks 环境中，双击特征管理器中的【旋转 1】 ，使旋转特征的草图尺寸和特征尺寸显示在视图中，右击“d”尺寸，从快捷菜单中选择【属性】命令，出现【属性】对话框，如图 8-27 所示。 16图 8-27 “属性”对话框 选取全名“d草图 1”，按，切换到 Excel 文件，选择“F1”单元格，按，将全名复制到 “F1”单元格中。按同样办法，将各特征参数输入 “压入式模柄.xls” ，按国标输入相应参数值，如图 8-28 所示，存盘。图 8-2
17、7 Excel 文件(2) 插入系列零件设计表选择【插入】【系列零件设计表】命令，出现【系列零件设计表】属性管理器。选择【来自文件】按钮，单击【浏览】按钮，出现【打开】对话框。选择“凸缘模柄.xls”，单击 【打开】按钮，单击 【确定】按钮 。在绘图区出现 Excel 工作表。在Excel 表以外的区域，单击鼠标，退出 Excel 编辑，系统提示生成的系列零件的数量和名称，单击【确定】按钮，如图 8-28 所示。17图 8-28“系列零件设计表”属性管理器(3) 显示配置单击【configurationManage】按钮 ，进入配置管理状态，分别双击各配置，观察模型变化，如图 8-29 所示。
18、a) A 型 b) B 型图 8-29 模型变化情况 8.4 库特征设计库中的“Features”文件包含了添加到设计库中库特征文件，在零件中插入库特征时，可直接将特征复制到零件上，可以选择是否将库特征与文件保持链接。8.4.1 建立库特征建立库特征时，要有一个包含库特征的基础特征。在基础特征之上建立切除和凸台，并将切除和凸台作为库特征的一部分。【例 9-7】建立轴孔库特征(1) 新建文件夹18右击“features”文件夹，在快捷菜单选择【新文件夹】命名，建立新文件夹，命名为“myFeatures”，如图 8-30 所示。图 8-30 新建文件夹(2) 新建零件单击【新建】按钮 ，新建一个零
19、件文件。(3) 新建基体建立一个 100X100X10mm 的拉伸凸台，如图 8-31 所示，这个凸台将作为库特征的基体特征。图 8-31 库特征基体(4) 建立“六角孔”选择上端面，单击【草图】工具栏上的【草图绘制】按钮 ，进入草图绘制，绘制草图，单击【特征】工具栏上的【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【草图基准面】选项，在【终止条件】下拉列表框内选择【给点深度】选项，在【深度】文本框中输入 10mm，如图 8-32 所示，单击【确定】按钮 。19图 8-32 建立“六角孔”(5) 建立库特征“keyhole”在 FeatureManager 设
20、计树中选择 “拉伸- 切除 1”，将其拖到 “myFeatures”文件夹中，出现【另存为】对话框，在【名称】文本框中输入“hexagram”作为库特征名称，单击【确定】按钮，如图 8-33 所示。图 8-33 建立库特征“keyhole”(6) 打开库特征在库中右击“hexagram ”，在快捷菜单中选择 【打开】命令，打开库特征。(7) 重命名尺寸名称默认的尺寸名称并不能明确说明尺寸的含义。根据每个尺寸的用途修改尺寸的名称，如图 8-44 所示。20图 8-44 修改尺寸名称(8) 库特征尺寸分类根据库特征尺寸的不同，可以归类为不同的文件夹。内部尺寸：插入特征时， “内部尺寸”文件夹的尺寸
21、不出现在【大小尺寸】选项组，从而可以避免尺寸被修改。找出尺寸：插入特征时， “找出尺寸”文件夹的尺寸出现在【大小尺寸】选项组，可以修改尺寸。其他尺寸：位于“尺寸”文件夹而又不属于上述两个子文件夹中尺寸，在插入特征过程中可以修改。将尺寸 Top_edge草图 2 和 Lfte_edge草图 2 拖放到“ 找出尺寸” 文件夹中，将“angle草图 2”拖放到“内部尺寸” 文件夹中”如图 8-45 所示。图 8-45 尺寸归类(9) 保存并关闭库特征文件。8.4.2 使用库特征从设计库中拖放特征到激活零件的平面基准、曲面或参考平面上，可以把库特征添加到文件上形成特征。库特征中包含的参考关系用于定位和
22、完全定义特征的草图。【例 9-7】使用六角孔库特征(1) 打开文件打开“底版.sldprt” ，如图 8-46 所示。图 8-46 “底板.sldprt”(2) 拖放特征拖放“keyhole”特征到零件的顶平面上，如图 8-47 所示。21图 8-47 拖放特征(3) 参考选择两边线为基准，如图 8-48 所示。图 8-48 选择原点为定位点(4) 定位尺寸选择定位尺寸“Top_edge” ，将其改为“20mm” ，选择定位尺寸“Left_edge” ，将其改为“30mm” ，如图 8-49 所示。图 8-49 定位尺寸(5) 大小尺寸展开【大小尺寸】 ，选中【覆盖尺寸数值】复选框，选择尺寸“
23、depth” ，将其改为22“8mm”，选择尺寸“width” ，将其改为“30mm” ，如图 8-50 所示。图 8-50 大小尺寸(6) 完成插入单击【确定】按钮 ，如图 8-51 所示。图 8-51 完成插入(7) 解散库特征插入到零件中的库特征文件以文件夹的形式出现，但可以解除该文件夹而只保留单独的特征和草图。解除库特征将同时断开与库特征的连接。在 FeatureManager 设计树中右击 “hexagram”特征，从快捷菜单中选择【解散库特征】命令，如图 8-52 所示，零件的 FeatureManager 设计树中只保留了库特征中包含的特征。图 8-52 解散库特征(8) 存盘8
24、.5 小结本章首先介绍了体现设计意图的工具方程式和数值连接。重点讲解了配置，合理地23使用配置，对零件系列、产品系列开发与管理有非常重要的意义。配置为产品设计提供了快速有效的设计方法，最大限度地减少了重复设计。同时，由于对配置的操作是在同以文档下进行的，各配置间具有相关性，大大减少了设计的错误。库特征是由常用的特征或几个特征组合成的整体，它可以直接插入到其他零件中。为零件设计提供了一个快捷的方法。8.6 习题8.6.1 填空题(1) 使用方程式可以对任何特征的 或 进行控制。(2) 方程式为特征间的数值关系提供了计算方法，如果两个数值间存在“相等”关系，可以使用 方法实现。(3) 在零件文件中
25、，配置可以生成具有不同 、 和 的零件系列。(4) 建立库特征时，要有一个包含库特征的 。在 之上建立切除和凸台，并将切除和凸台作为库特征的一部分。8.6.2 选择题(1) 在系列零件设计表中，哪个是无效的表头 。(A)$备注 (B) $属性 (C)$零件号 (D)$用户注释(2) 当系列零件很多的时候（如标准件库） ，可以利用 对配置进行驱动，自动生成配置。(A)记事本 (B) Excel 文件 (C)Word 文件 (D)Accese 数据库(3) 在库特征尺寸分类中， 文件夹的尺寸出现在【大小尺寸】选项组，可以修改尺寸。(A) 内部尺寸 (B) 找出尺寸 (C) 其他尺寸 (4) 如果尺
26、寸是零件系列表驱动的，能在视觉上区分它们？(A) 不，它们看起来一样 (B) 可以，它们有个 X 符号(C) 可以，它们的颜色不同8.6.3 判断题(1) SolidWorks 可以用系列表来生成系列零件，对于装配体，不可以用系列表格来生成不同规格的装配体。(2) 在设计库可以存放装配体。(3) 在零件中插入库特征时，可直接将特征复制到零件上。24(4) 在尺寸属性的名称定义中区分大小写。(5) 表格驱动的阵列是由系列零件设计表控制的。(6) SolidWorks 的方程式的写法类似于 VB 或者 VBA。如 COS(60)，要写成“cos(60*pi/180)”。8.6.4 简答题(1) 结
27、合具体产品，简要说明配置的作用。(2) 在什么情况下应该使用系列零件设计表？(3) 在方程式的哪一侧放置驱动尺寸？(4) 对于方程式左侧的尺寸，可以改变它的数值吗？8.6.5 上机题1. 完成凸缘模柄（GB2862.3-90 ）设计，如图 8-53 所示。标注示例： 公称直径 d=40mm，D 85mm 的凸缘模柄模柄 A40X85 GB2862.3-9025图 8-53 习题 12. 完成圆柱头卸料螺钉（GB2867.5-90 ）设计，如图 8-54 所示。标注示例： 公称直径 d=10mm，L48mm 的圆柱头卸料螺钉卸料螺钉 10X48 GB2867.5-9026图 8-54 习题 23. 完成中间导柱下模座（GB2855.10-90 ）设计，如图 8-55 所示。标注示例： 凹模周界 L=250mm，B200mm，厚度 H60mm，的中间导柱下模座下模座 250X200X60 GB2855.10-902826图 8-55 习题 3
