KRH · 钢架框架 SolidWorks 流程
test222.kangrunhong.top · 激光加工配套

钢架内部支撑框架
SolidWorks 实操流程

方管 + 钣金装配体建模 → 静应力分析(Q235)→ 三视图工程图 → 激光机适配 DWG 分层导出。先看出图成果,再按下方步骤在 SolidWorks 实操。

方管 25×25 / 50×30 内圆角 R0.8 焊隙 0.25mm 材料 Q235
手绘结构尺寸草图
设计草图:柱距、净高、面板尺寸与节点焊点

00 设计输入与建模约定

以草图尺寸为准;拱形/肋架参考图用于造型理解。单位统一 mm

草图

尺寸草图

柱 2.5 见方、净高约 1m、间距 60cm、木板 1250×3000、法兰 18 厚

拱形参考

拱形框架参考

多道拱肋 + 纵向弦杆 + 侧钣金饰板(激光镂空)

肋架参考

肋段框架参考

四段弯曲立柱 + 顶/底安装板 + 三根纵向拉杆

项目取值说明
主立柱 / 弦杆方管 25×25×2.0草图「2.5 见方」
加强横梁矩管 50×30×2.0草图「5×3」
面板 / 底板钣金 t=2.0~3.0激光切割;镂空区必做 R0.8
法兰 / 安装板t=18草图「18 厚法兰」
柱间距600间距 60cm
净高 / 横梁间隔1000净高约 1m;约 1m 一横
顶板参考1250 × 3000木板/覆盖面外形
墙/基础侧约束200草图墙厚;仿真底面固定
激光内圆角R0.8所有内尖角,防烧蚀
焊接间隙0.25管端/板贴合面预留
垂直载荷(示例)5000 N可按现场改;顶面均布或节点集中
材料Q235σs≈235 MPa;建议 [σ]=σs/1.5≈156.7 MPa
轮廓无重叠 切割轮廓禁止自交、重合边、零长度段。导出前用「检查草图」与「干涉检查」清零。

01 SolidWorks 建模操作步骤

1.1 新建项目

  1. 单位与模板 文件 → 新建 → 零件 / 装配体。工具 → 选项 → 文档属性 → 单位:MMGS。启用「焊接」与「钣金」插件。
  2. 推荐文件结构
    • ASM_SteelFrame.SLDASM — 总装配
    • WM_MainFrame.SLDPRT — 方管焊件(多实体)
    • SM_BasePlate.SLDPRT — 底板钣金
    • SM_SidePanel.SLDPRT — 侧板(含镂空)
    • PLT_Flange18.SLDPRT — 18mm 法兰

1.2 方管焊件骨架

  1. 画 3D 路径草图WM_MainFrame 中新建 3D 草图:按间距 600 布置立柱轴线;净高 1000;纵向弦杆贯穿;若做拱形,用「草图圆弧 / 样条」生成肋路径,再线性阵列(参考图约 4~6 道肋)。
  2. 结构构件 插入 → 焊件 → 结构构件:标准选「ISO / GB 方管」,尺寸 25×25×2;对横梁再选 50×30×2。拐角处理选「对接」或「斜接」;角点间隙设为 0.25 mm(可用修剪/延伸 → 间隙)。
  3. 端部间隙 管端相对法兰/底板端面短进 0.25 mm(拉伸切除或构件端点偏移),保证焊道空间且不穿透。
  4. 焊件切割清单 右键焊件 → 插入 → 切割清单;属性中填写材料 Q235、长度、型材规格,供 BOM 与下料表引用。

1.3 钣金底板与侧板

  1. 底板 新建钣金零件:基体法兰,外形按覆盖面 1250×3000(或按实际机架外轮廓);厚度 2~3 mm;折弯半径默认 = 板厚。
  2. 侧板镂空 草图绘制装饰/通风孔。选中所有内尖角 → 圆角 → R0.8。禁止尖角尖点、重叠轮廓;用「检查草图」确认封闭且无自交。
  3. 法兰板 18mm 可用「拉伸凸台」实体件(非钣金)做安装法兰;孔位按装配螺栓分布;板边外尖角可倒 R1~2,内孔尖角仍建议 R0.8(若激光下料)。
  4. 展开 钣金 → 展开;另存 DXF/DWG 前确认无折弯碰撞、无干涉切除。

1.4 装配体

  1. 插入零件 新建装配体,固定底板;插入焊件骨架、法兰、侧板。配合:重合 / 同心 / 距离(焊隙 0.25)。
  2. 干涉检查 工具 → 干涉检查 → 处理重合与穿透。允许 0.25 mm 间隙存在,不要用「接触」强行贴死需焊接的面。
  3. 激光件复查 对每个钣金零件:所有内角 ≥ R0.8;轮廓单一封闭;孔距边缘 ≥ 1.5t。
建模完成标准 焊件切割清单完整 · 钣金可展开 · 装配无穿透干涉 · 激光轮廓无重叠。

02 Simulation 静应力分析

底部固定约束;顶面施加垂直载荷(示例 5000 N,可改);材料 Q235。

  1. 启用插件 工具 → 插件 → 勾选 SolidWorks Simulation。装配体中新建「静应力分析」算例。
  2. 材料 右键零件 → 应用/编辑材料。若库中无 Q235,自定义:
    • 弹性模量 E = 2.06e5 MPa
    • 泊松比 ν = 0.3
    • 密度 = 7850 kg/m³
    • 屈服强度 σs = 235 MPa
    • 抗拉强度 σb ≈ 375~460 MPa(按牌号)
  3. 固定约束 夹具 → 固定几何体:选底板下表面,或四块底法兰贴地/贴墙面(对应草图底部约束)。
  4. 载荷 外部载荷 → 力:方向竖直向下。推荐两种之一:
    • 均布:选顶面盖板/顶弦杆上表面,总力 = F(示例 5000 N)
    • 集中:在顶法兰或关键节点均分 F/n
    自重可选「重力」一并开启(9.81 m/s²)。
  5. 接触 组件接触:全局「接合」或「接触」;对仅靠焊接连接且已建模间隙的部位,用「接合」把管端与法兰绑定,避免间隙导致奇异。
  6. 网格 创建网格:实体网格;关键焊缝/ thr 管壁局部加密。雅可比 4 点;失败时先「草稿品质」试算再提高。
  7. 运行 运行算例。结果:应力(von Mises)、位移、安全系数(按屈服)。
  8. 出图 右键结果 → 另存为图像:应力云图、位移云图各一张;探测最大应力点与最大位移点坐标。

判定准则(建议)

  • σ_max ≤ [σ] = 235 / n
  • 常用安全系数 n = 1.5~2.0(静载、一般结构)
  • 最大位移:建议 ≤ L/300~L/500(L 取跨度)
  • 例:跨度 3000 → 位移宜 ≤ 6~10 mm

安全系数参考

  • n = σs / σ_max
  • n ≥ 1.5:一般可接受
  • n ≥ 2.0:偏保守,适合人员附近结构
  • n < 1.5:加厚型材 / 加密横梁 / 减小载荷
载荷请按实际填写 将「5000 N」替换为现场载荷。木板 + 设备自重 + 活载一并计入。仿真结果栏按你的算例填写实测值。

03 工程图生成

  1. 新建图纸 文件 → 从零件制图 → 选 A2/A1 模板;比例优先 1:10 或 1:20。
  2. 三视图 插入模型视图:主视、俯视、左视(对应草图「左视图/侧面」);再加轴测图一张便于识图。
  3. 尺寸与孔位 标注总长/总宽/总高、柱距 600、净高 1000、法兰孔直径与孔距、板厚。装配公差建议:
    • 孔距:±0.2~0.3 mm
    • 外形:±0.5 mm
    • 装配配合面:H7/h7 或按螺栓通孔放宽
  4. 切割轮廓与折弯 对钣金零件另出「展开图」视图;插入折弯注释(折弯线、折弯方向、R、角度)。
  5. BOM 插入 → 表格 → 材料明细表:零件号、名称、材料 Q235、规格、数量、单重。与焊件切割清单字段对齐。
  6. 技术要求(图样文字) 未注圆角 R0.8(激光内角);焊接间隙 0.25;去毛刺;材料 Q235;表面处理按工艺另定。

04 DWG 导出(激光机图层)

  1. 另存为 工程图或展开图 → 另存为 → 类型 DWG → 选项。
  2. 导出选项建议
    • 版本:AutoCAD 2004~2013(兼容性好)
    • 字体:TrueType 或 SHX 按机床软件要求
    • 比例:1:1(按模型单位 mm)
    • 仅导出当前图纸 / 所选视图
  3. 图层分离(必须) 在 SW 工程图中先把实体分到命名图层,或导出后在 CAD 中整理为:
    图层名内容颜色建议线型
    CUT激光切割轮廓、孔红 / 按机床约定Continuous
    BEND折弯线、折弯中心线Center / Dashed
    DIM尺寸、公差、文字标注绿 / 青Continuous
    REF中心线、参考、不加工Center
  4. 机床前检查 打开 DWG:炸开块;删除标注层后只留 CUT;多段线闭合;无重复线;内角已是 R0.8 圆弧;单位 mm。
  5. 方管下料 焊件切割清单导出 Excel/CSV,或单独出「下料表」图纸;激光厂切板件用 CUT 层,锯切/激光切管按长度表。
常见机床约定 部分激光软件认「红色=切割、黄色=划线」。导出前与工厂确认颜色映射,必要时改层色而非改几何。

05 零件下料尺寸表(工厂直接用)

以下为按草图参数整理的典型一段参考量;总长若按现场延伸需按柱距 600 递增复制。实际以 SW 切割清单为准。

序号零件规格下料尺寸数量(示意)工艺
1立柱方管□25×25×2L ≈ 1000 − 2×0.25(端隙)按柱距布置下料 + 端口打磨
2纵向弦杆□25×25×2通长 = 段长(如 3000)3(顶+两侧)与肋/柱焊接
3横梁矩管▭50×30×2跨距净长 − 焊隙~1m 一道对接/角接
4底板钣金t=2~3展开 ≈ 1250 × 30001激光 CUT;折弯走 BEND
5侧板钣金t=2高×宽按开档左右各 N镂空内角 R0.8
6法兰板t=18按孔位外包络顶/底各套激光或精密切割
7拱肋(若采用)□25×25×2展开弧长(SW 测量)4~6 道×2弯管或分段焊

06 焊接工艺提示

装配与间隙

  • 贴合面预留 0.25 mm,点固前用塞尺抽检
  • 先点固骨架校直,再满焊,减少变形
  • 管-板:角焊缝;管-管:对接或斜接
  • 法兰 18mm:注意热输入,分段退焊

工艺参数参考(Q235)

  • 方法:CO₂ / MAG 实芯焊丝 ER50-6
  • 薄壁方管:小电流、短焊,防烧穿
  • 焊前去油锈;焊后清渣、外观检查
  • 重要承力焊缝:抽检渗透或目视三级
顺序建议 底法兰定位 → 立柱点固 → 纵杆/横梁 → 顶法兰 → 侧板(侧板可后装螺栓或间断焊,避免整板大变形)。

07 仿真结果简要说明(填写模板)

在 SolidWorks 跑完算例后,把探测值填入下表,即可交付。

项目符号填写值合格参考
施加垂直载荷F______ N(示例 5000)含自重+活载
最大 von Mises 应力σ_max______ MPa≤ 235/1.5 ≈ 156.7(n=1.5)
最大合位移δ_max______ mm≤ L/300~L/500
最小安全系数n = σs/σ_max______≥ 1.5(建议 ≥ 2.0)
最大应力位置________________记录节点/焊缝附近
结论□ 满足 □ 需加强不满足则加厚/加密杆件
示例写法(仅演示格式,非实测) 载荷 F=5000 N 均布于顶弦;σ_max≈__ MPa,出现在底法兰与立柱焊趾;δ_max≈__ mm,位于跨中顶杆;n≈__ 。若 n≥1.5 且位移达标,则判定满足使用;否则优先增大立柱壁厚或减小柱距。

交付物核对