3.5 零件設(shè)計(jì)方法

對(duì)于一般類型的零件,常用零件設(shè)計(jì)方法有分割法、簡(jiǎn)化法、總分法、切除法、分段法和混合法。在這六種設(shè)計(jì)方法中,分割法應(yīng)用最為廣泛,而且經(jīng)常作為其他幾種方法的基礎(chǔ)。在具體設(shè)計(jì)中,要根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇合適的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),或者使用其中多種方法進(jìn)行交互設(shè)計(jì)。下面結(jié)合一些具體的零件設(shè)計(jì)案例詳細(xì)介紹這幾種零件設(shè)計(jì)方法。

說(shuō)明:本節(jié)介紹的所有零件設(shè)計(jì)方法主要是針對(duì)一般類型零件設(shè)計(jì),對(duì)于鈑金零件的設(shè)計(jì)、曲面零件的設(shè)計(jì)在一定的情況下也是可以使用的。

3.5.1　分割法零件設(shè)計(jì)

(1)分割法零件設(shè)計(jì)概述

分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如果零件結(jié)構(gòu)層次比較明顯,給人的感覺好像是若干部分“拼湊”起來(lái)的,或者零件中存在相對(duì)比較獨(dú)立、比較集中的結(jié)構(gòu),這種零件的設(shè)計(jì)就可以使用分割法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

分割法零件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是先根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分割,將完整的零件分割為若干零件結(jié)構(gòu),然后按照一定的設(shè)計(jì)順序,逐一設(shè)計(jì)這些零件結(jié)構(gòu),最終疊加起來(lái)得到需要的零件。分割法零件設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3?346所示。

如圖3?347所示的零件模型,其零件結(jié)構(gòu)疊加層次分明,均可以分割拆解為若干獨(dú)立的零件結(jié)構(gòu),具有這些特點(diǎn)的零件就特別適合采用分割疊加法進(jìn)行零件設(shè)計(jì),如圖3?287介紹的基座零件,其中的幾大結(jié)構(gòu)(底板結(jié)構(gòu)、中間圓柱結(jié)構(gòu)、頂板結(jié)構(gòu)及U形凸臺(tái)結(jié)構(gòu))就比較清晰,所以對(duì)于基座零件的設(shè)計(jì)就是使用這種分割法進(jìn)行的。

(2)分割法零件設(shè)計(jì)實(shí)例

如圖3?347(c)所示的閥體零件,零件結(jié)構(gòu)層次比較清晰,主要由一些相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,應(yīng)該使用分割法進(jìn)行設(shè)計(jì),下面具體介紹其設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)過(guò)程。

首先分析閥體零件結(jié)構(gòu),主要可以分割為主體結(jié)構(gòu)、左側(cè)支撐結(jié)構(gòu)(包括U形凸臺(tái)、支架和加強(qiáng)筋)、右側(cè)圓柱凸臺(tái)三大結(jié)構(gòu),如圖3?348所示。

然后分析閥體零件設(shè)計(jì)順序。根據(jù)閥體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工程圖尺寸標(biāo)注,閥體零件底面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),而底面屬于主體結(jié)構(gòu),所以應(yīng)該首先設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu),然后按照從左到右的順序設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)(包括U形凸臺(tái)、支架和加強(qiáng)筋),最后再設(shè)計(jì)右側(cè)圓柱凸臺(tái)及修飾結(jié)構(gòu)即可。

閥體零件結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)過(guò)程詳細(xì)講解請(qǐng)掃描二維碼觀看視頻。

3.5.2　簡(jiǎn)化法零件設(shè)計(jì)

(1)簡(jiǎn)化法零件設(shè)計(jì)概述

分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如果零件表面存在很多的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu),如拔模、倒角、抽殼等,這種零件的設(shè)計(jì)就可以使用簡(jiǎn)化法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)化法就是先將零件中的各種細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化,得到簡(jiǎn)化后的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);然后將簡(jiǎn)化掉的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)按照一定的設(shè)計(jì)順序添加到簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上;最終完成整個(gè)零件設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化法設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3?349所示。

簡(jiǎn)化法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是首先要找到零件中的各種細(xì)節(jié)特征。零件中常見的細(xì)節(jié)特征包括圓角、倒角、孔、拔模、抽殼、加強(qiáng)筋等,在零件中一旦發(fā)現(xiàn)有這些細(xì)節(jié)特征,首先想到的就是要進(jìn)行簡(jiǎn)化。

簡(jiǎn)化之后便可以得到零件簡(jiǎn)化后的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),這個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一般都比較簡(jiǎn)單,可以很快設(shè)計(jì)出來(lái),也為后續(xù)的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

最后按照一定的設(shè)計(jì)順序?qū)⑶懊婧?jiǎn)化掉的各種細(xì)節(jié)特征添加到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上,便可以得到最終要設(shè)計(jì)的零件。在添加這些細(xì)節(jié)特征時(shí)一定要按照正確、合理的順序進(jìn)行添加,特別要注意添加倒角的先后順序及拔模、圓角及抽殼的先后順序。

簡(jiǎn)化法經(jīng)常用于設(shè)計(jì)一些蓋類零件、盒體類零件或與之類似的零件。如圖3?350所示的零件模型,零件結(jié)構(gòu)中包含大量的細(xì)節(jié)特征,

如圓角、孔、拔模、抽殼等,這些類型的零件設(shè)計(jì)就可以使用簡(jiǎn)化法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)簡(jiǎn)化法零件設(shè)計(jì)案例

為了讓讀者更好理解簡(jiǎn)化法的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)過(guò)程,下面看一個(gè)具體案例。如圖3?350(c)所示的塑料凳,零件中包含大量細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu),如倒圓角、拔模,抽殼等,這種產(chǎn)品應(yīng)該使用簡(jiǎn)化法設(shè)計(jì),下面具體介紹其設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)過(guò)程。

根據(jù)塑料凳結(jié)構(gòu)特點(diǎn),首先簡(jiǎn)化零件中的各種細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu),創(chuàng)建如圖3?351所示的塑料凳基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),然后添加如圖3?352所示的主要的簡(jiǎn)化細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu),最后創(chuàng)建其余細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)得到最終的塑料凳產(chǎn)品,如圖3?353所示。

塑料凳結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)過(guò)程詳細(xì)講解請(qǐng)看隨書視頻。

3.5.3　總分法零件設(shè)計(jì)

(1)總分法零件設(shè)計(jì)概述

首先分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如果零件中存在各種結(jié)構(gòu)相互交叉、相互干涉的情況,無(wú)法將零件簡(jiǎn)單的分割成若干結(jié)構(gòu),這種零件的設(shè)計(jì)可以使用總分法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

總分法就是將零件分為大體結(jié)構(gòu)和具體結(jié)構(gòu)。其中大體結(jié)構(gòu)是整個(gè)零件的大體外形,可以理解為“總”結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)就是零件中比較具體的細(xì)節(jié),可以理解為“分”結(jié)構(gòu)。在具體設(shè)計(jì)時(shí),先設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu),然后再設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu),最終完成整個(gè)零件的設(shè)計(jì),總分法設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3?354所示。

總分法經(jīng)常用于設(shè)計(jì)一些箱類零件、泵體類零件、閥體類零件或與之類似的零件,如圖3?355所示的零件模型,零件結(jié)構(gòu)中包含各種相互交叉、干涉的結(jié)構(gòu),像這種類型的零件設(shè)計(jì)就可以使用總分法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)總分法零件設(shè)計(jì)案例

如圖3?355(c)所示的三通管零件,零件中主要包括豎直管道與水平管道兩大結(jié)構(gòu),且兩大結(jié)構(gòu)相互交叉、相互干涉,所以該零件可以使用總分法設(shè)計(jì)。

根據(jù)三通管零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),首先創(chuàng)建如圖3?356所示的總體結(jié)構(gòu),然后創(chuàng)建如圖3?357所示的相交結(jié)構(gòu),最后創(chuàng)建如圖3?358所示的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。

　　三通零件結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)過(guò)程詳細(xì)講解請(qǐng)看隨書視頻。

3.5.4　切除法零件設(shè)計(jì)

(1)切除法零件設(shè)計(jì)概述

實(shí)際零件的加工制造就是使用各種機(jī)械加工方法對(duì)零件坯料進(jìn)行各種“切除(加工)”最終得到需要的零件結(jié)構(gòu),如圖3?359所示。基于這一點(diǎn),我們可以在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用這種方法來(lái)設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)。切除法零件設(shè)計(jì)具體思路是先設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)的“坯料”,然后使用各種方法對(duì)“坯料”進(jìn)行切除,最終得到需要的零件結(jié)構(gòu),如圖3?360所示。

如圖3?361所示的零件模型,零件結(jié)構(gòu)中包含大量“切割”痕跡,特別適合用切除法進(jìn)行零件設(shè)計(jì),在實(shí)際零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到類似結(jié)構(gòu)零件就可以使用切除法設(shè)計(jì)。

(2)切除法零件設(shè)計(jì)實(shí)例

如圖3?361(b)所示的夾具體零件,下面首先分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路,然后具體介紹其設(shè)計(jì)過(guò)程(注意切除法在該零件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用)。

根據(jù)零件整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),零件整體比較方正,然后在零件表面上有各種腔體及孔結(jié)構(gòu),應(yīng)該使用切除法進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先創(chuàng)建如圖3?362所示的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為毛坯,然后創(chuàng)建如圖3?363所示的各種切除結(jié)構(gòu),最后創(chuàng)建如圖3?364所示的各種細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。

夾具體零件結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)過(guò)程詳細(xì)講解請(qǐng)看隨書視頻。

3.5.5　分段法零件設(shè)計(jì)

(1)分段法零件設(shè)計(jì)概述

分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如果零件結(jié)構(gòu)是一個(gè)“不可分割的整體”,不好進(jìn)行直接設(shè)計(jì),像這種情況就需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段設(shè)計(jì)。

分段法就是將零件中的一些整體結(jié)構(gòu)分割成若干個(gè)部分,然后一部分一部分地設(shè)計(jì),最終將設(shè)計(jì)好的各部分拼接起來(lái)得到完整零件結(jié)

構(gòu)的一種方法。類似于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),直接設(shè)計(jì)和制造非常難以實(shí)現(xiàn),所以在實(shí)際中,是將整體的船舶結(jié)構(gòu)分割成一段一段來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的,如圖3?365所示。船舶設(shè)計(jì)這個(gè)例子雖然說(shuō)的是一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品,但對(duì)于零件設(shè)計(jì),這種方法依然適用。分段法經(jīng)常用來(lái)設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)不好直接設(shè)計(jì)的一些整體零件結(jié)構(gòu)。

分段法零件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是先分析出零件中的一些整體結(jié)構(gòu),然后根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行正確的分段并逐段進(jìn)行設(shè)計(jì),各段設(shè)計(jì)完成后再拼接得到完整的零件結(jié)構(gòu),分段法設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3?366所示。

注意:此處介紹的分段法與前面介紹的分割法很容易混淆。其實(shí)這兩種方法有著本質(zhì)的區(qū)別。分割法是對(duì)整個(gè)零件中相對(duì)獨(dú)立相對(duì)集中的結(jié)構(gòu)(還能繼續(xù)分割為更小的特征結(jié)構(gòu))進(jìn)行拆解,而分段拼接法是對(duì)零件中完整的零件結(jié)構(gòu)(不能再繼續(xù)分割為更小的特征結(jié)構(gòu))進(jìn)行分段。

如圖3?367所示的零件模型,這些零件其實(shí)都是一個(gè)整體,無(wú)法分割成其他的零件結(jié)構(gòu)。從整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析,這些零件都可以使用掃描方法進(jìn)行設(shè)計(jì),但是仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)這些零件的掃描軌跡都是空間的,無(wú)法直接創(chuàng)建得到。再?gòu)木植考?xì)節(jié)分析,發(fā)現(xiàn)其局部結(jié)構(gòu)有的是規(guī)則的幾何形狀,有的是在一個(gè)小的平面上。所以像這樣的結(jié)構(gòu)就可以使用分段法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)分段法零件設(shè)計(jì)案例

如圖3?367(a)所示的座椅支架零件模型,整體是一個(gè)掃描結(jié)構(gòu)且不在一個(gè)平面上,但局部是在一個(gè)平面上,基于此特點(diǎn),應(yīng)該使用分段法進(jìn)行設(shè)計(jì),可以分成如圖3?368~圖3?370所示的各段進(jìn)行設(shè)計(jì)座椅支架零件結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)過(guò)程講解請(qǐng)看隨書視頻。

3.5.6　混合法零件設(shè)計(jì)

(1)混合法零件設(shè)計(jì)概述

實(shí)際設(shè)計(jì)中,以上介紹的這五種設(shè)計(jì)方法往往并不是單獨(dú)使用的,而是多種設(shè)計(jì)方法并行,多種設(shè)計(jì)方法并行的情況就是混合設(shè)計(jì)法。

混合法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是首先分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),找出其中適合不同設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),然后綜合考慮具體的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)過(guò)程。

如圖3?371所示的零件模型,從整體結(jié)構(gòu)上分析,根據(jù)相對(duì)獨(dú)立、集中的特點(diǎn)可以分割為不同的若干結(jié)構(gòu);從局部結(jié)構(gòu)分析,均包括空間的掃描結(jié)構(gòu),就這些空間掃描結(jié)構(gòu)來(lái)講,需要使用分段方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些案例都可以使用混合方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)混合法零件設(shè)計(jì)案例

如圖3?372所示的彎管接頭零件。首先分析零件結(jié)構(gòu),從零件整體結(jié)構(gòu)來(lái)看,該彎管接頭零件屬于典型的分割零件類型,可以將其分割成如圖3?373所示的三大零件結(jié)構(gòu)——中間的彎管結(jié)構(gòu)以及兩端的圓形法蘭結(jié)構(gòu),其中設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如圖3?374所示的中間彎管結(jié)構(gòu)。

中間正交彎管結(jié)構(gòu)在整個(gè)零件中已經(jīng)是一個(gè)獨(dú)立的整體結(jié)構(gòu),不能再進(jìn)行進(jìn)一步的分割,同時(shí)該結(jié)構(gòu)還屬于典型的空間三維結(jié)構(gòu),不能采用常規(guī)的方法一次性得到,在這種情況下,就應(yīng)該使用分段法對(duì)其進(jìn)行分段處理。

根據(jù)中間彎管結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以將其進(jìn)行如圖3?375所示的分段處理,然后使用掃描方法進(jìn)行設(shè)計(jì),考慮到設(shè)計(jì)的方便,在創(chuàng)建掃描軌跡時(shí)進(jìn)行分段設(shè)計(jì),如圖3?376所示,然后使用兩段掃描軌跡進(jìn)行掃描得到中間彎管掃描。

彎管接頭零件結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)過(guò)程詳細(xì)講解請(qǐng)看隨書視頻。