浅谈Solidworks弹簧参数化建模

石头chen · 发表于 2013-11-4 10:20:36

0 引言

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛用于机器、仪表中。按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧等。本文就介绍如何利用三维CAD软件SolidWorks机械工程师论坛，快速的对弹簧进行参数化设计。

1 SolidWorks软件特点

SolidWorks是由SolidWorks公司成功开发的一款三维CAD软件，相对于二维CAD软件来说，有许多优点。其中之一就是它能真正体现出设计者的设计意图，摆脱了二维CAD软件纯粹绘图的作用，是目前机械设计的发展方向。在SolidWorks中，无论是草图、特征或者装配中的尺寸，都是"驱动"的作用，是所标注对象的几何数据库的内容，而不是对所标注对象的"注释"。而且驱动尺寸始终与标注对象关联。

SolidWorks有很强的三维造型功能。它利用拉伸、旋转、扫描、放样和加厚度等特征造型技术生成形体；通过系列零件设计表，可实现系列零件设计；本文就介绍在Solidworks2009中如何通过扫描特征来建立弹簧的参数化模型。

2 弹簧的主要功能

弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。

2.1 主要功能有：

1、控制机械的运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。

2、吸收振动和冲击能量，如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。

3、储存及输出能量作为动力，如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。

4、用作测力元件，如测力器、弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度，刚度越大，则弹簧越硬。

2.2 弹簧的分类：

按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单，且可根据受载情况制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。

3 扫描特征建模概述及特点

在生成表面形状负责的模型时，经常会用到扫描特征，扫描特征是将草图轮廓沿一条路径移动轮廓以生成基体、凸台、切除或者曲面的一种特征。扫描特征主要遵循以下规则：

3.1、对于基体或凸台扫描特征轮廓必须是闭环的；

3.2、对于曲面扫描特征则轮廓可以是闭环的也可以是开环的。

3.3、路径可以为开环的或闭环的。

3.4、路径可以是一张草图中包含的一组草图曲线、一条曲线或一组模型边线。

3.5、路径的起点必须位于轮廓的基准面上。

3.6、不论是截面、路径或所形成的实体，都不能出现自相交叉的情况。

4 弹簧的实体建模过程

下面我们就简单介绍一个通过Solidworks2013 的扫描特征来建立一个压簧的参数化设计方法：

4.1、利用草绘工具，先分别创建直线路径和圆形截面两个草绘图形，并添加基本尺寸约束，这就就是弹簧的展开路径以及其截面图形，在这两个草绘图形上进行实体扫描

4.2、选择特征中的扫描命令，或在【插入】中选择扫描命令，在对话框中指定轮廓路径，分别指定直线作为法向路径，圆作为扫描截面。