摘要：油封有油封唇口、油封骨架以及彈簧等三部分組成。結(jié)構(gòu)相同或大小相似的同類(lèi)油封規(guī)格型號(hào)種類(lèi)繁多，本文介紹了利用SolidWorks在油封產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)中，首先利用配置分別建立油封三個(gè)零件的模塊，然后利用SolidWorks智能拖動(dòng)裝配技術(shù)，裝配形成不同規(guī)格的油封。

1.油封的組成

　　在裝有旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)備中，要防止?jié)櫥�介質(zhì)泄漏和灰塵雜質(zhì)進(jìn)入設(shè)備，都要使用旋轉(zhuǎn)軸用油封。其典型結(jié)構(gòu)可分為：內(nèi)包骨架帶副唇、內(nèi)包骨架無(wú)副唇、外露骨架帶副唇以及外露骨架無(wú)副唇等四大類(lèi)，其它結(jié)構(gòu)可看成其變形結(jié)構(gòu)。本文以外露骨架無(wú)副唇油封來(lái)討論，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
　

2.油封零件模塊化設(shè)計(jì)

2.1 模塊化設(shè)計(jì)方法的確定

　　在用SolidWorks軟件進(jìn)行油封產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì)時(shí)，存在兩種設(shè)計(jì)方法：自頂向下法、自底向上法。自底向上法是利用已經(jīng)建立好的零件設(shè)計(jì)裝配體，裝配體的設(shè)計(jì)好象一個(gè)裝配車(chē)間利用已經(jīng)加工完成的零件，根據(jù)不同的位置和裝配約束關(guān)系，將一個(gè)個(gè)零件安裝成產(chǎn)品，而自頂向下法就是在裝配環(huán)境下建立零件或特征，零件的特征可以考慮裝配體中零件的位置、輪廓，因此會(huì)建立新的外部參考，根據(jù)油封設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選用自底向上法對(duì)油封進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)油封樣件的確定

　　在模塊化設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)下，按GB/T9877.2-88任選一油封的實(shí)際參數(shù)，該油封包括外骨架、油封唇口、彈簧三大結(jié)構(gòu)模塊，使之在很大程度上反映出該類(lèi)油封的各種型號(hào)。

3．油封零件模塊設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 油封零件模塊設(shè)計(jì)要求和解決方案

3.1.1油封零件模塊設(shè)計(jì)要求

a)油封中各零件能夠符合規(guī)格要求，以便于在裝配體中調(diào)用。

b)可以非常方便進(jìn)行管理，如添加、修改、刪除等。

c)可以很方便添加到裝配體中，并完成零件的配合關(guān)系。

d)能夠按照裝配體中使用的零件在材料明細(xì)表中自動(dòng)填寫(xiě)零件的代號(hào)名稱(chēng)或者材料之類(lèi)的信息。

3.1.2油封零件模塊設(shè)計(jì)解決方案

油封零件模塊設(shè)計(jì)按照以下方案來(lái)進(jìn)行：

a)油封設(shè)計(jì)表要鏈接于油封模型文件，當(dāng)需要新規(guī)格油封時(shí)，直接修改Excel表的數(shù)據(jù)。

b)在油封設(shè)計(jì)表中添加油封模型的自定義屬性，如零件的代號(hào)、材料等。

c)使用自定義屬性“零件的代號(hào)”作為顯示在材料明細(xì)表中的代號(hào)，因此零件的代號(hào)應(yīng)為“標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 規(guī)格”，如“GB/T9877.2-88 W120×150×12”。

d)零件的名稱(chēng)統(tǒng)一使用“外露油封骨架”、“外露油封唇口”、“外露油封彈簧”、這里使用用戶指定的名稱(chēng)實(shí)現(xiàn)。

e)在油封零件模型中添加零件的配合參考，以便于SolidWorks實(shí)現(xiàn)拖放裝配操作。

f)合理利用Excel的表格計(jì)算功能，在添加配置時(shí)自動(dòng)完成零件代號(hào)的修改。

3.2 油封零件模塊的建立

　　油封零件模塊的建立首先按照GB/T9877.2-88按某一種規(guī)格分別用SolidWorks繪制外骨架、外骨架唇口、彈簧零件的三維模型并定義尺寸，由于定義外骨架、外骨架唇口、彈簧三零件規(guī)格都于基本軸及外骨架有關(guān)，所以在繪制此三零件時(shí)均要把基本軸零件繪上，僅定義基本軸的直徑尺寸，同時(shí)在繪制外骨架唇口、彈簧草圖時(shí)需把外骨架草圖繪上，在此外骨架草圖繪上僅定義外骨架外徑、基本寬度尺寸，繪制零件實(shí)體時(shí)不能合并，繪制完后把不需要的實(shí)體在三零件圖上隱藏，同時(shí)由于外骨架與外骨架唇口、外骨架唇口與彈簧都有部分尺寸共用，可用轉(zhuǎn)換實(shí)體引用功能把部分草圖引用過(guò)來(lái)，共用部分參數(shù)名稱(chēng)要保持完全相同，由于在建立的系列零件設(shè)計(jì)表中需要引用尺寸參數(shù)，而尺寸參數(shù)使用的是尺寸全名，如D1@草圖1，因此為與標(biāo)準(zhǔn)一致，應(yīng)將系統(tǒng)默認(rèn)的尺寸名嚴(yán)格按照GB/T9877.2-88中的代號(hào)給以尺寸全名。所建立的外骨架唇口如下圖2。

3.3 油封零件配置屬性的建立

　　為了能夠在裝配圖的材料明細(xì)表中顯示零件的代號(hào)、名稱(chēng)、材料重量之類(lèi)的信息，這里還需要針對(duì)配置添加模型的自定義屬性。對(duì)默認(rèn)的配置建立配置特定的自定義屬性，可以自動(dòng)復(fù)制到零件中其它新建立配置中，建立的方法如下：

(1)單擊【ConfigurationManger】標(biāo)簽，右擊零件的默認(rèn)配置，從快捷菜單中選擇【屬性】命令，顯示配置屬性對(duì)話框。

(2)如圖3所示，取消選中【新插入項(xiàng)目屬性】中的【壓縮特征】復(fù)選框。

(3)如圖3所示，在【使用在材料明細(xì)表中時(shí)顯示零件序號(hào)】中選擇【用戶指定的名稱(chēng)】，這樣當(dāng)該配置應(yīng)用到裝配體中顯示在“名稱(chēng)”一列內(nèi)容為“油封唇口”。
　

(4)在【配置屬性的對(duì)話框】單擊【自定義】屬性按鍵，如圖4， 添加配置特定的自定義屬性，由于建立零件時(shí)使用的模板中已定義了針對(duì)配置的自定義屬性，這里僅修改零件號(hào)及材料。
　

　　通過(guò)上述的設(shè)置，當(dāng)在油封裝配體中使用了這個(gè)配置后，在材料明細(xì)表中將按照這個(gè)配置屬性進(jìn)行顯示。

3.4 油封零件配合參考的建立

　　SolidWorks提供了智能的拖動(dòng)裝配技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)油封的自動(dòng)裝配。如果油封中的各個(gè)零件設(shè)置了配合參考，那么只要拖動(dòng)零件的名稱(chēng)到裝配體中某些邊線，定點(diǎn)或面上就可以自動(dòng)添加裝配約束關(guān)系，本文分別選擇油封唇口的臨時(shí)軸線及骨架與油封唇口底部相接觸的邊線為參考實(shí)體，見(jiàn)如圖2。

3.4 油封零件系列設(shè)計(jì)表的建立

　　利用SolidWorks自動(dòng)生成系列零件設(shè)計(jì)表自動(dòng)生成一個(gè)設(shè)計(jì)表，調(diào)整和修改設(shè)計(jì)表參數(shù)，將設(shè)計(jì)表另存為一Excel文件，在Microsoft Excel 中修改保存的Excel文件，添加必要的計(jì)算或者增加新的配置，然后再修改設(shè)計(jì)表定義，鏈接保存修改過(guò)的Excel文件，修改后的Excel表如圖5所示。

　　油封中鏈接了設(shè)計(jì)表以后，油封零件和Excel文件之間是雙向控制的，也就是說(shuō)如果用戶在SolidWorks修改了設(shè)計(jì)表，那么保存SolidWorks文件以后，Excel文件也同時(shí)會(huì)進(jìn)行修改和保存，而如果在Excel文件中修改了表格，當(dāng)再次重建模型時(shí)也會(huì)按照表格重新生成配置。

4.油封的三維裝配

　　在SolidWorks軟件的裝配文件中將油封唇口與外骨架、彈簧進(jìn)行裝配，即可得到完整的外露骨架無(wú)副唇旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的三維參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型，該油封共有三個(gè)模塊分別對(duì)應(yīng)3個(gè)Excel文件，在進(jìn)行不同規(guī)格油封的變量化驅(qū)動(dòng)時(shí)，只須將每一模塊的同一規(guī)格配置激活調(diào)出，可組裝出相應(yīng)規(guī)格油封的三維模型，在對(duì)某一規(guī)格油封的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)完成以后，仍存在對(duì)其中的模塊進(jìn)行局部尺寸修改的可能，這方面SolidWorks提供了豐富的編輯零件及草圖命令，修改后相應(yīng)的Excel表此配置尺寸亦改變。如果想開(kāi)發(fā)變型及新品種油封，只需把油封中的各零件及相應(yīng)的Excel表重新復(fù)制到一新文件夾，然后對(duì)草圖進(jìn)行修改。最后利用SolidWorks工程圖和零件模型的全相關(guān)性，當(dāng)模型的形狀發(fā)生變化時(shí)，工程圖所有相關(guān)的視圖和尺寸都將產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這樣就可以用一張工程圖代表所有不同規(guī)格的零件。

5.結(jié)論

　　基于模塊化方法的油封產(chǎn)品的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，不僅可以解決油封設(shè)計(jì)中各零件是否出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，而且也容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)效率得到及大的提高。

參考文獻(xiàn)

（1）GB/T 9877.2-88 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈結(jié)構(gòu)尺寸系列(第二部分)：

外露骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈

（2）邢啟恩 SolidWorks實(shí)用技術(shù)精粹，北京：清華大學(xué)出版社 2004