基于SOLIDWOKS的滚动转子式压缩机外壳参数化设计

王树鹏

摘要：SolidWorks是一款优秀的三维CAD设计软件，功能多样、简单易学，能够提供不同的设计方案、降低新产品开发过程中的错误以及提高产品质量。本文基于SolidWorks软件，利用Solidworks平台下系列零件设计表功能，快速有效地实现滚动转子式压缩机外壳零件的参数化设计，大幅度的缩减了三维建模耗费的时间，简化了设计过程，有效提高了产品的开发效率。

关键词：SolidWorks；滚动转子式压缩机；外壳；参数化设计；系列零件表

概述

滚动转子式制冷压缩机因具有容积效率高、零部件少、体积小等优点而在空调器中得到了广泛使用。在市场竞争激烈的今天，如何快速地响应市场的需求，迅速设计出经济、可靠的滚动转子式压缩机产品是现在从事滚动转子式压缩机研究设计人员面临的主要问题之一。

外壳是滚动转子式压缩机一个主要零件，在通常的设计过程中，我们根据实际需求进行外壳设计，按不同的高度、内径、壁厚、吸气孔的大小和位置等参数对每个外壳进行绘制。

由于外壳形状基本相同，仅仅是在具体尺寸参数上不同，而现有设计人员常用的三维软件不可能有该类零件的标准库。如果仍按传统的方法对所有规格的外壳逐一设计，则会进行大量的重复性工作，工作效率低下。

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，它是是一款优秀的三维参数化设计软件，它为参数化设计提供了两种设计方法。一种是直接采用用Solidworks中的系列零件设计表参数化功能，这种方法无需编程，简单实用。第二种是利用Solidworks软件内嵌的应用程序接口（API）实现二次开发，此方式相对要复杂一些，需具有设计人员要有计算程序的的编程能力。

本文介绍利用Solidworks系列零件设计表功能简单便捷地建立基于产品结构特征的产品模型，建立外壳的标准零件库，简便快捷，可以提高设计效率，缩短新产品的研发周期。

1 Solidworks的系列零件设计表功能和参数化设计流程

Solidworks软件的主要特点是：基于特征、造型、参数化驱动、二维和三维全动态关联，而参数化设计功能也是它区别于其他三维CAD软件的一个典型特征。所谓参数化就是用数学公式建立模型内各相关尺寸的参数关系，使之成为可任意调整的参数，当改变某个尺寸参数值时，将自动改变与其相关的尺寸，实现通过调整参数来修改和控制几何形状的功能。参数化设计以强大的的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能，成为最初设计、产品建模及修改、系列化设计、多方案比较和动态设计的有效手段。

系列零件设计表是用来实现新产品三维模型设计标准化和系列化的辅助工具，利用系列零件设计表工具可以驱动一系列零件的尺寸值，从而生成不同的配置，可以便利的管理具有相同或相近结构的零件，特别适用于通用化零件的管理。可以采用简单的方法生成大量的衍生零件，对于标准化零件管理有很大帮助。使用系列零件设计表，不需要每个零件都从草图绘制，可以节约大量的设计时间。使用系列零件设计表，由于具有一致的特征参数，只是尺寸不同，所以在装配体中可以无错误的实现零部件的替换。生成的系列零件设计表存储在模型文件中，不会关联到Excel文件，在模型中所进行的修订不会影响原来的Excel文件。

2 外壳参数化设计的方法

2.1首先建立外壳的基础模型，由于外壳具有相近的特征，外形相同而尺寸不同，不同的外壳特征区分为壁厚、外径、底面球径、过渡R、吸气高度、吸气孔径。外壳的三维建模通过旋转生成本体，通过拉深切除生成吸气孔。其他尺寸的外壳利用系列零件设计表生成多种配置进行设计造型。

2.2在FeatureManager设计树中的注解文件夹处单击鼠标的右键，选择：“显示特征尺寸”，这时在图形区域中外壳的两个草图中的的所有特征尺寸都显示出来，可以看到两个草图中的相关尺寸，分别代表外壳的壁厚、外径、底面球径、过渡R角、吸气高度、吸气孔径

2.3启动零件设计表功能，依次通过选择菜单栏的的【插入】、【表格】、【设计表】命令图表，在SolidWorks中插入系列零件设计表，视图窗口将弹出到Excel软件界面，设计界面显示为Excel的工具栏。之后会在PropertyManager设计树种出现系列零件设计表的选项，可以看到三个选项组，分别是【源】、【编辑控制】和【选项】。全部选择默认选项即可。可以看到弹出尺寸对话栏，显示出两个草图的所有尺寸列表。

2.4选择尺寸添加到零件设计表，我们可以选择全部尺寸也可以只选择变量尺寸添加到零件设计表，之后点击确定，自动识别草图中的尺寸。

上图中的尺寸依次代表了外壳的参数：壁厚、高度、外径、球面半径、过渡R、吸气孔径、吸气孔高度。

2.5添加系列外壳尺寸，在系列零件设计表中按照特征定义输入其他编号的外壳的相关尺寸，点击图形区域中的空白处从而完成外壳同系列零件的设计。同时弹出一个对话框提示生成相应配置，一个零件图中就包含了多种尺寸规格。

2.6单击Solidworks窗口左边面板顶部的ConfigurrationManager设计树显示了此模型中所包含的系列零件型号。双击要需要的外壳代号，自动生成模型。需要追加外壳型号尺寸时，再EXCEL表格中添加数据即可。

2.7文件保存，模型生成后将零件保存为外壳.sldprt，这样当需要生成一个外壳实体时，双击外壳代号。保存文件为相应外壳代号.sldprt即可，外壳.sldprt作为一个模版存在。

3结束语

运用Solidworks的参数化设计功能，结合外壳部件的结构特征，采用Solidworks的系列零件设计表配置功能，建立了外壳的标准零部件体系，在设计时可以快速的建立新规外壳，不需要重复画图，避免和减少了重复劳动。大大提高了工作效率，加快新产品的研发周期。

参考文献

[1] 郭术义.常用零部件的SolidWorks三维建模與仿真[M].北京：国防工业出版社，2013.

[2] 邓远雄，周志雄，龚春全.磨床砂轮架零件三维参数化CAD系统的开发[J].机械，2004，3（1）：33-36.

（作者单位：沈阳中航三洋制冷设备有限公司）