第5章-SolidWorks装配体

第五章装配体5.2装配设计的基本步骤5.1SolidWorks装配综述5.3调用Toolbox标准件目录5.4在装配体中定位零部件5.5配合关系的编辑、删除与压缩5.6装配体中的零部件操作5.7子装配体操作5.9大型装配体的简化5.10装配体的统计与干涉检查5.11小结前面几章介绍了零件的各种设计方法，用以生成各种各样的零件模型，但是一般来说，单纯的零件没有实际意义。对于机械设计而言，一个运动机构、一台装置或设备才有意义。将已经完成的各个独立的零件，根据预先的设计要求装配成为一个完整的装配体，并在此基础上对其进行运动测试，检查是否完成设计功能，才是设计的最终目的，也是SolidWorks的要点之一。SolidWorks不仅提供了丰富的用于装配的工具，还提供了多种统计、计算和检查工具，如质量特性、干涉检查等，并且可以很方便地生成装配体爆炸图，清晰地表示装配体中各零件之间的位置关系。5.1SolidWorks装配综述在SolidWorks2009中，装配体的零部件可以是独立的零件，也可以是其它的装配体——子装配体。在大多数情况下，零件和子装配体的操作方法是相同的。零部件被链接（而不是复制）到装配体文件，装配体文件的扩展名为“.sldasm”。5.1SolidWorks装配综述装配体文件中保存了两方面的内容：一是进入装配体中各零件的路径，二是各零件之间的配合关系。一个零件放入装配体中时，这个零件文件会与装配体文件产生链接的关系。在打开装配体文件时，SolidWorks2009要根据各零件的存放路径找出零件，并将其调入装配体环境。所以装配体文件不能单独存在，要和零件文件一起存在才有意义。5.1SolidWorks装配综述在打开装配体文件时，系统会自动查找组成装配体的零部件，其查找顺序是：内存→当前文件夹→最后一次保存位置。如果在这些位置都没有找到相应的零部件，系统会弹出找不到零件对话框，提示用户自已进行查找。此时，用户可以两种选择：选择【是】，浏览至该文件的位置打开即可。在对装配体进行保存后，系统会记住该零件新的路径；选择【否】，则会忽略该零件，在打开的装配体绘图区中缺失该零件,但在设计树中仍有该零件的名称，且呈灰色显示。5.1SolidWorks装配综述5.1.1装配设计的基本概念在SolidWorks装配环境中，既可以操作装配体中的独立零件，也可以操作各级子装配体。在以子装配体为操作对象时，子装配体将被视作一个整体，其大多数操作与独立零件并无本质区别。5.1SolidWorks装配综述装配体设计有两种方法：“自下而上”设计方法和“自上而下”设计方法。“自下而上”设计方法是比较传统的设计方法。在“自下而上”设计中，先分别设计好各零件，然后将其逐个调入到装配环境中，再根据装配体的功能及设计要求对各零件之间添加约束配合。由于零部件是独立设计的，与“自上而下”设计法相比，使用“自下而上”设计法可以使用户更能专注于单个零件的设计工作。5.1SolidWorks装配综述“自上而下”的设计方法从装配体中开始设计，允许用户使用一个零件的几何体来帮助定义另一个零件，或者生成组装零件后再添加新的加工特征，进一步进行详细的零件设计。目前通常使用的装配设计方法是“自下而上”，本章也是仅对此种方法进行介绍。5.1SolidWorks装配综述装配既然要表达产品零部件之间的配合关系，必然存在着参照与被参照的关系。对于静态装配而言，参照的概念并不是很突出，但是如果两个零件之间存在运动关系时，就必须明确装配过程中的参照零件。在装配设计中有一个基本概念——“地”零件，即相对于基准坐标系静态不动的零件。一般将装配体中起支承作用的零件或子装配体做为“地”零件，即位置固定的零件，不可以进行移动或转动的操作。5.1SolidWorks装配综述装配环境下另一个重要概念就是——“约束”。当零件被调入到装配体中时，除了第一个调入的之外，其它的都没有添加约束，位置处于任意的“浮动”状态。在装配环境中，处于“浮动”状态的零件可以分别沿三个坐标轴移动，也可以分别绕三个坐标轴转动，即共有六个自由度。5.1SolidWorks装配综述当给零件添加装配关系后，可消除零件的某些自由度，限制了零件的某些运动，此种情况称为不完全约束。当添加的配合关系将零件的六个自由度都消除时，称为完全约束，零件将处于“固定”状态，同“地”零件一样，无法进行拖动操作。SolidWorks默认第一个调入装配环境中的零件为“地”零件。5.1SolidWorks装配综述5.1.2操作界面进入装配体环境有两种方法：第一种是新建文件时，在弹出的【新建SolidWorks文件】对话框中选择【装配体】模板，单击【确定】按钮即可新建一个装配体,第二种是在零件环境中，选择菜单栏【文件】/【从零件制作装配体】命令，切换到装配体环境。5.1SolidWorks装配综述当新建一个装配体文件或打开一个装配体文件时，即进入SolidWorks装配界面，其界面和零件模式的界面相似，装配体界面同样具有菜单栏、工具栏、设计树、控制区和零部件显示区。在左侧的控制区中列出了组成该装配体的所有零部件。在设计树最底端还有一个配合的文件夹，包含了所有零部件之间的配合关系。由于SolidWorks提供了用户自己定制界面的功能，书中范例界面可能与读者实际应用有所不同，但大部分界面应是一致的。5.1SolidWorks装配综述装配环境与零件环境的不同之处在于装配环境下的零件空间位置存在参考与被参考的关系，体现为“固定零件”和“浮动零件”。在装配环境中选择零件，通过右键快捷菜单，可以设置零件为【固定】或者【浮动】。在SolidWorks装配体设计时，需要对零件添加配合关系，限制零件的自由度，以使零件符合工程实际的装配要求。5.1SolidWorks装配综述1.装配体工具栏SolidWorks2009的装配体操作界面与零件造型操作界面很相似，其主要区别在于装配体工具栏和特征管理器两个方面。下面来看一下【装配体】工具栏，其中列出了常用的装配体命令按钮。凡是下部带小箭头的命令按钮表明单击小箭头可将其展开，下面包含有同类别的命令按钮。需要说明的是，这里的命令按钮的种类和数量可以由用户按自已的喜好设置。5.1SolidWorks装配综述【装配体】工具栏中常用的命令按钮有：【插入零部件】：通过这个插入零部件按钮，可以向装配体中调入已有的零件或子装配体，这个按钮和菜单栏【插入】/【零部件】的命令功能一样。【显示隐藏的零部件】：切换零部件的隐藏和显示状态。5.1SolidWorks装配综述【编辑零部件】：当选中一个零件，并且单击该按钮后，【编辑零部件】按钮处于被按下状态，被选中的零件处于编辑状态。这种状态和单独编辑零件时基本相同。被编辑零件的颜色发生变化，设计树中该零件的所有特征也发生颜色变化。这种变化后的颜色可以通过系统选项的颜色设置重新设置。需要注意的是，单击【编辑零部件】按钮后只能编辑零件实体，对其他内容无法编辑。再次单击该按钮退出零件编辑。5.1SolidWorks装配综述【配合】：用于确定两个零件之间的相互位置，即添加几何约束，使其定位。在一个装配体中插入零部件后，需要考虑该零件和别的零件是什么装配关系，这就需要添加零件间的约束关系。标准配合下有角度、重合、同轴心、距离、平行、垂直和相切配合。在选择需要的点、线、面时经常需要改变零件的位置显示，此时一般与【视图】工具栏，特别是其中的【旋转视图】和【平移】两个按钮配合使用。5.1SolidWorks装配综述【移动零件】按钮：利用移动零件和旋转零件功能，可以任意移动处于浮动状态的零件。如果该零件被部分约束，则在被约束的自由度方向上是无法运动的。利用此功能，在装配中可以检查哪些零件是被完全约束的。单击【移动零件】下的小黑三角，可出现【旋转零件】按钮。【智能扣件】按钮：使用SolidWorksToolbox标准件库将标准件添加到装配体。5.1SolidWorks装配综述【爆炸视图】按钮：在SolidWorks中可以为装配体建立多种类型的爆炸视图，这些爆炸视图分别存在于装配体文件的不同配置中。注意在SolidWorks中，一个配置只能添加一个爆炸关系，每个爆炸视图包括一个或多个爆炸步骤。【爆炸直线草图】按钮：添加或编辑显示爆炸的零部件之间的几何关系的3D草图。5.1SolidWorks装配综述【干涉检查】按钮：在一个复杂的装配体中，如果仅仅凭借视觉来检查零部件之间是否有干涉的情况是很困难而且不精确的。通过这个按钮可以利用软件来快速判断零件之间是否出现干涉、发生几处干涉和干涉的体积大小。5.1SolidWorks装配综述【新零件】按钮：如果【装配体】工具栏中没有包括这个命令，可以自定义添加，此命令用于在关联装配体中生成一个新零件。在设计零件时可以使用装配体中已有零件的几何特征，并独立于装配体进行修改。5.1SolidWorks装配综述【替换零部件】按钮：装配体及其零件在设计周期中可以进行多次修改，尤其是在多用户环境下，可以由几个用户处理单个的零件或子装配体。更新装配体是一种更加有效的方法。可以用子装配体替换零件，或反之。可以同时替换一个、多个或所有部件实体。5.1SolidWorks装配综述2.装配体设计树装配体设计树在装配体窗口显示以下项目：装配体名称、光源和注解文件夹、装配体基准面和原点、零部件（零件或子装配体）、配合组与配合关系、装配体特征（切除或孔）和零部件阵列、在关联装配体中生成的零件特征等。5.1SolidWorks装配综述单击零部件名称前的“+”号，可以展开或折叠每个零部件以查看其中的细节。如要折叠设计树中所有的项目，可双击其顶部的装配体图标。在一个装配体中可多次使用相同的零件，每个零件之后都有一个后缀＜n＞，n表示了装配体中同一种零件的数量。每添加一个相同零件到装配体中，数目n都会增加1。5.1SolidWorks装配综述任何一个零件都有一个前缀标记，此前缀标记表明了该零件与其它零件之间关系的信息，前缀标记有以下几种类型：无前缀：表明对此零件添加了【配合】命令，处于完全约束状态，不可进行拖动。（固定）：表明此零件位置固定，不能移动和转动。出现【固定】的前缀有两种情况：一是第一个调入装配体中的零件，二是在零件处于【浮动】或不完全约束的状态下右击零件，在弹出的快捷菜单中选择【固定】。5.1SolidWorks装配综述（-）：表明对此零件没有添加配合约束，或所添加的配合不足以完全消除零件的六个自由度，零件处于“浮动”或不完全约束的状态，可以进行拖动操作。（+）：表明对此零件添加了过多的配合约束，处于过定位状态，应删除一些不必要的配合。5.1SolidWorks装配综述（-）：表明出现了不可能实现或者错误的配合。右击该节点在弹出的对话框中选择【什么错？】，可以查看错误配合的种类和原因。5.1SolidWorks装配综述在某些情况下，在设计树中显示零部件，用户可能想强调设计的结构或层次关系，而不是草图或是特征的细节。此外，用户也可能想强调装配体的设计而不是零部件的所有特征。以下查看装配体的方法只影响设计树中显示细节的级别，装配体本身并不受影响。如要只显示层次关系，在设计树中右击装配体的名称，然后选择【只显示层次关系】选项，则只会显示零部件（零件和装配体），细节则不会显示。5.1SolidWorks装配综述5.1.3装配体的配合方式如前所述，调入装配环境中的每个零部件在空间坐标系都有三个平移和三个旋转共6个自由度，通过添加相应的约束可以消除零部件的自由度。为装配体中的零部件添加约束的过程就是消除其自由度的过程。SolidWorks提供了两类配合方式来装配零部件：一般配合和SmartMates智能配合。5.1SolidWorks装配综述1.标准配合【重合】：用于使所选对象之间实现重合。【平行】：用于使所选对象之间实现平行。【垂直】：用于使所选对象之间实现90度相互垂直定位。【相切】：用于使所选对象之间实现相切。【同轴心】：用于使所选对象之间实现同轴。5.1SolidWork