一篇“从入门到上手”的Solidworks机械设计教程

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2020年6月8日 08时52分

机器人专业的学生,多多少少总需要和机械结构打点交道。有时候可能是做个安装设备的架子,有时候可以需要个简单的运动机构,这些简单的东西如果找别人做就会耽误很长的一段时间。这个时候掌握一点Solidworks绘图技能,你的苦恼就消失啦。

 

所以,这篇文章只是给需要设计很简单零件的机器人专业的同学,专业的同学请绕道 >_>。

 

1  Solidworks使用逻辑

Solidworks是一个非常容易上手的软件,容易程度大概堪比Photoshop吧!对于非专业的同学而言,Solidworks里最常用到的两类工程,一是零件体工程,二是装配体工程。 下面就这两种工程来为大家介绍Solidworks的使用逻辑。

 

1.1 零件图工程

零件体工程,顾名思义,用于绘制单一零件体。

 

(1)绘制过程主要是两个步骤,第一步是绘制草图,第二步是利用草图的轮廓线生成实体(特征)。

 

这两个步骤是在不断交替进行的。先画一个草图,用这个草图生成一个实体(特征)。然后以这个实体(特征)为参考,继续画草图,之后再继续生成实体(特征)。最终,画出一个完整的零件体。注意,实体(特征)与零件体的概念不同,实体(特征)只是零件体中的一部分,比如画一个螺钉,螺纹算一个实体,螺帽也算一个实体,其他也是类似。

 

生成实体也就是生成特征,Solidworks里面常用的特征有:拉伸凸台,旋转凸台,放样凸台,拉伸切除,旋转切除,圆角,镜向,阵列等等。

 

此外,曲面特征也是常常会用到的一类特征。比如想画机器人外壳,那么曲面特征就是不得不用到的一类特征。

 

(2)参考几何体(基准面、基准轴、基准点)也是必须掌握的概念。

 

所谓的参考几何体就是在做图的时候用作参考的物体。草图都必须画在一个平面上,因此在绘制草图前往往会先建立一个基准面作为参考,并将草图画在基准面上。而基准轴则往往用于旋转凸台特征,作为中心的旋转轴;或是用于草图中辅助对齐的线。基准点也是可以方便草图的绘制。

 

1.2 装配体工程

装配体工程,用于绘制多个零件装配到一起的效果图。

 

(1)绘制过程主要分两步,一步是插入零件体,第二步是配合。

 

插入零件体不必多说。配合是指定两个零件体之间的装配方式,比如要让两个零件体上的孔对准,我们可以在配合中旋转同轴心的配合方式;要让两个面接触到一起,我们可以选择两个面重合的配合方式。

 

(2)装配体完成后,干涉检查是很关键的步骤。

 

干涉检查就是检查,零件体之间是否有相互重叠的部分,如果有的话,需要修改零件体,或是配合方式。否则最后制造出来的零件可能无法装配到一起。

 

2  Solidworks技巧

之前说过了,Solidworks很容易上手的,而上手之后最重要的问题就是孰能生巧了。所以下面,我整理了一些我绘图中的经验,可能可以帮助大家节约一些时间。

 

2.1 基本操作

  • 按住鼠标右键,拖动鼠标,会出现快捷菜单。快捷菜单中可以放置一些常用的绘图工具。
  • 在英文输入法下,按“s”键,会弹出快捷菜单。快捷菜单中可以放置一些常用的绘图工具。
  • solidworks如何设置鼠标及键盘快捷键

 

2.2 草图绘制

  • “转换实体引用”和“交叉曲线”这两个工具非常实用。“转换实体引用”可以把选中的实体的轮廓线都投影到草图平面上来,“交叉曲线”则可以得到选中实体与草图平面的交叉线。
  • 在草图中把直线与实体上的一条线对齐,或是面对齐。可以先生成一个基准轴,之后再令这条线与基准轴共线,这样就可以对齐了。

 

2.3 组合特征

  • 利用这个特征,可以用一个零件体来切割另一个零件体,或者是可以把两个零件体组合成一个零件体。

 

2.4 曲面特征

  • 这个特征可以生成壳体。生成壳体时,需要先绘制一个曲面,之后利用加厚特征,加厚曲面。

 

3  零件加工

零件加工是重中之重,我们绘制好了零件图,即便看起来再好,不能生产成实际零件也没有太大意义。不过好在,我们现在3D打印技术高度发展了。如果不太在意零件精度的话,无论零件画成什么样子,都能打印得出来。

 

3.1  3D打印

对于我们这些半路出家的同学来说,3D打印无疑是我们的福音。我们不需要画复杂的零件三视图,不用标尺寸,不用想加工参数。只要把零件体保存成STL文件,然后发送给打印厂家就OK了。无论零件长成什么样子,应该都能给你打印出来。所以,对于我们机器人应用来说,能3D打印就尽量3D打印吧。

 

3D打印的材料挺多的,不过最主要的也就是两种,一是树脂,二是尼龙。

 

树脂材料打印出来的成品光滑度好一些,精度高一些,硬度也比较高。但是,树脂材料密度比较大,比较脆一些,无法在上面攻螺纹,很容易就碎成粉末了。比较便宜。

 

尼龙材料粗糙一些,但强度好一些,韧性好一些,密度也比较小。但就是加工精度差一点,另外也比较贵。可以攻螺纹。

 

3.2  硅胶零件

硅胶零件,也就是软的零件。这类零件是需要先制作模具,然后翻模制作的。考虑到开模的成本,这类零件会比较贵。

 

硅胶零件还需考虑的一点是他的硬度。大多数提供硅胶零件制作的厂家,可选的硬度在30度到90度范围内。

 

除了硅胶以外,想要做软的零件也可以考虑橡胶和软胶。他们的硬度计量方式也是30度到90度这种的。

 

未来工场可以制作软胶的零件。

 

3.3  金属件

更新中。。。

 

3.4 防水处理

结合我的应用背景,防水处理是我在机械设计过程需要特别考虑的,目前在我的方案中主要采取两类防水方案。

 

第一类:静密封。没有运动机构,只需要在开口处放置密封圈,然后用螺栓把盖子锁紧即可。

 

第二类:动密封。一般运动机构通过一个传动轴传动,在轴上套一个格莱圈,然后用盖子封紧即可。

 

结束语

机器人是一个多学科交叉的领域,什么都得会一点是我们专业毕业生的典型特征。什么都会一点很可能也就会变成什么都不是很会,想到这还是有些痛苦。不过该学的还是得学呀,大家加油吧!

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