基于SolidWorks焊件模块的消防车骨架建模

孟祥宇 石义民 李子珍 夏宏光

1 前言

常规型材部件的建模通常采用装配建模的方法，即在“零件设计”模块建立每根梁的单件模型，然后在“装配设计”模块通过添加各个零件之间的约束关系，如相应平面重合、相应平面之间的距离、角度大小等。采用这种传统方法可以完成建模，但是这种传统的三维装配建模方法存在诸多缺点：建模过程繁琐，需要为每个单件单独建模；装配过程繁琐，并且经常会在装配过程中遇到部件“位置约束过定义”等建模问题；后期模型的修改与调整繁琐。

SolidWorks焊件模块主要用于型材类部件的整体搭建与设计，可以很好地解决这几个问题。与传统的设计方法相比，利用SolidWorks焊件模块进行产品设计有以下特点：a. 将焊件整体当做零件处理，而不是装配体处理；b. 省去了零件装配的操作，简化了建模的过程；c. 通过修改焊件模型的平面草图修改焊件模型，模型的修改操作简单；d. 焊件模块自动生成焊件明细表，自动统计焊件的长度等信息，快速生成工程图。

2 Solid Works焊件模块设计流程

2.1 焊件模块整体建模思路

SolidWorks焊件模块的建模以及图纸输出流程如图1所示。

2.2 建立型材库

应用SolidWorks进行焊件建模之前，需要建立符合企业自身情况的型材库，如圆钢、矩形钢管、角钢及铝型材等。例如，在产品设计中需要用到外廓尺寸为40 mm×40 mm的高强度铝合金型材，从型材厂家的产品样册中，可以获得铝合金型材的截面图形如图2(a)所示。

然后，在SolidWorks零件建模模块建立如图2(b)所示的草图。铝型材截面在四条边中部开口的位置进行了调整，将周边轮廓封闭，便于后期软件自动统计型材长度。退出草图建模，同时选中设计树上的“草图“和“文件名”，将文件另存为“铝型材40X40.SLDLFP”，即完成了40×40铝型材的截面轮廓，其中“SLDLFP”为SolidWorks“截面图形库”的文件格式后缀。读者也可以通过修改并另存SolidWorks自带型材截面图形的方法建立型材截面。

同理，建立相应的角钢、矩形钢管等型材的截面草图，建立完成的型材截面图便构成了型材库，如图3(a)所示。值得一提的是，型材库的建立不追求建立所有标准型材的截面图，而是应当与实际使用的型材种类相结合。最后，将建立的型材库文件汇总分类放置，文件放置层次如图3所示。本例中，将所有的铝型材截面图形存放在“D:sw图纸模板型材库广泰型材库铝型材”文件夹下。

将SolidWorks软件中型材库的引用位置进行设置，依次单击“工具”–“选项”，弹出系统选项设置窗口。选择“文件位置”选项，并在右侧下拉菜单中选择“焊件轮廓”，在下方选择型材库文件夹的位置。本例中，将“焊件轮廓”的位置更改为“D:sw图纸模板型材库”文件夹，如图3(b)所示。

3 焊件建模与图纸输出

3.1 生成焊件

首先，根据零件的结构建立相应的参考平面，该参考平面是后续建模的基础构件，是型材搭建的基础定位元素；然后，在相应的基准面上绘制图4(a)所示的草图，绘制过程中也可以采用“3D草图”快速建立骨架草图。草图的线段长度可适当调整，将多个型材的长度调整为一致。这样生成的切割清单中相应的项目可以自动分组到相同的“切割项目清单”中，后期输出工程图会被认为是同一个单件，有利于减少后期制作件的种类，提高单件通用性，降低加工成本。

3.2 部件汇总与自定义属性

建模完成后需更新焊件切割清单，软件将自动对相同的焊件进行汇总。

选择SolidWorks零件建模进程树“切割清单”，单击右键进行“更新”，如图5(a)所示，SolidWorks自动将相同的型材统计并分类汇总。

3.3 填写焊件自定义属性

焊件切割清单汇总完毕后，需要对焊件添加自定义属性[1]，以形成工程图明细栏。本例中，右键单击更新后的“切割清单项目”，分别添加 “标识”、“代号”、“名称”、“备注”及“型材”五个自定义属性，并给每个自定义属性赋值。如图5(b)所示。其中，焊件的数量和长度等信息由软件自动计算。

3.4 输出工程图

在SolidWorks工程图模块，将建立的焊件模型输出工程图[2]，如图6所示。其中，明细栏中的相应内容对应前文中添加的“焊件自定义属性”。

以上就是Solidwork 焊件建模的基本流程，限于篇幅，未对每一步操作进行详细介绍，读者可以在使用中逐渐摸索，或查阅相关文献资料，建立符合自己企业标准的型材库与操作流程。

4 消防车骨架建模

4.1 消防车骨架结构

下面以某消防车为例，对某消防车的骨架进行建模。消防车部分部件的骨架通常采用铝型材结构搭建，如图7所示。这种结构质量轻，拆装调整方便，便于搭建消防器材安装架，在消防车辆中应用广泛。这种结构适合采用SolidWorks焊件模块进行快速建模。

4.2 绘制骨架草图

首先，根据消防车的整车布置图确定骨架的外廓尺寸，并考虑蒙板的厚度。

根据骨架外廓尺寸建立相应的参考平面，依次建立“前壁基准面”、“后壁基准面”、“顶壁基准面”三个参考平面。随后，在建立的平面上绘制型材搭建的草图，其中，“前壁基准面”上的型材骨架草图如图8所示。

4.3 搭建并修改骨架模型

根据建立的“前壁基准面”型材骨架草图，利用建立的“广泰型材库”进行焊件的搭建，如图9(a)所示。建模完成以后的骨架模型如图9(b)。

根据设计需要，对需要修剪的连接部位进行修整，另外，可以增加堵头、加强筋、增加开孔、封板、连接支架等设计细节。

建模完成后，需要更新“焊件清单”、填写“自定义属性”，如图10所示，具体操作同前，此处不再赘述。

4.4 输出工程图

在SolidWorks工程图模块输出工程图，并自动填写明细栏项目，如图11所示。

5 结语

通过应用SolidWorks软件的焊件模块，实现了消防车骨架的快速设计。实践表明，SolidWorks焊件模块解决了传统三维建模操作繁琐的缺点，能够快速建立型材搭建类部件模型，自动统计型材的长度，后期模型的修改操作简单，输出的工程图能够满足制图标准与生产要求，提高了消防车产品部件设计效率，满足了客户对消防车产品的多样化设计要求。

[1] 滕海艳,杨震,庞素平等.基于SolidWorks 2009国标焊件切割清单的定制[J].煤矿机械,2010.9: 212-213.

[2] 王小庆,赵建国,李大磊.基于SolidWorks的焊件工程图中不同类型构件处理方法研究[J].煤矿机械, 2010.9:220-222.