SolidWorks在管路补偿接头系列化设计中的应用

0 引言

    在管路补偿接头设计中，往往会遇到系列化设计的问题。例如，某一型号的管路补偿接头，由于口径、压力等级的不同，产品规格可多达几十种甚至上百种，在这种情况下就要求考虑系列化设计。此时，若采用传统二维设计思路，需逐个规格进行设计，工作量巨大。

    近年来，三维软件以其创新性、易用性和髙效性，在机械设计和产品展示中得到了越来越多的应用，已成为目前主流的三维CAD软件之一。它采用单一数据库、参数化及非全约束的特征建模等技术，改变了传统机械设计的观念，为机械产品设计提供了完整的解决方案，已广泛应用于机械设计和机械制造的各个行业。因此，利用进行管路补偿接头设计，采用软件本身所提供的方程式、配置、特征和系列零件表等技术实现补偿接头的参数化及系列化设计，将大大提高设计效果，较快地设计出系列产品，快速满足市场要求。同时，还可以延长产品的生命周期，增强企业产品的生命力。

1 管路补偿接头参数化和系列化的可行性

    管路补偿接头具有以下特点：1)规格多。口径从DN80到DN3600不等，压力从PN6到PN40分为若干等级，不同口径和压力等级的管路补偿接头规格多达近百种。2)结构相近。所有规格具有相同或相近的基本结构和外形。3)制造技术和引用标准相同。这就为产品的参数化和系列化设计奠定了技术条件。

    基于上述技术条件，首先确定能够完整反映该系列产品所有零件外形、拓扑关系的技术方案，然后再根据该技术方案派生出此系列产品中的任一零件。技术方案是在环境下创建三维零件模型，即原始模型，通过原模型确定一组设计参数来控制零件的形状和拓扑关系，并建立零件系列表即一张内嵌的Excel表格，然后根据国家标准和行业标准的规定，利用Excel强大的数据处理和运算功能，得到简易的系列尺寸数据库，通过系列尺寸的改变来驱动零件的三维建模，从而实现管路补偿接头的参数化系列化设计

2 技术方案及其零件的三维系列化设计步骤

    本节以公称通径为DN 600压力等级为PN10的C2F型补偿接头(以下简称DN600 PN10补偿接头)为例，详细介绍(版本为 Premium 2012)软件及其系列零件设计表在管路补偿接头系列化中的应用。

2.1 原始模型的建立

    首先要根据国家标准和行业标准确定模型尺寸和特征之间的拓扑关系。建立原始模型时一定要把各零件尺寸和特征之间的关系表达清楚，并考虑若干尺寸变化时是否有既定的拓扑关系因为尺寸的变化而偏离既定设计思路。表1为DN600 PN10补偿接头部分相关参数，大写字母对应参数为国标或行业标准强制要求值，小写字母为依据设计思路假定的部分设计数据。根据表1中的参数画出三维模型，如图2所示，并把各零件之间的拓扑关系表达清楚。由于建模过程中所使用的尺寸名称均为系统为默认值，如法兰外圆认系统默认为“D12@草图1”，可自行更改为“法兰外圆@草图1”，其余尺寸与特征均可照此更改，以便与设计保持一致，对后续工作有重要作用。