基于SolidWorks的銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)

2013-05-17 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 朱冬云*林延延來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 三維參數(shù)化全尺寸約束尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) ∑方程式
闡述了三維參數(shù)化設(shè)計(jì)基本理論,介紹了三雛設(shè)計(jì)軟件SolidWorks在銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在SolidWorks環(huán)境中,對銑床頂尖座的標(biāo)準(zhǔn)件、非標(biāo)準(zhǔn)件和裝配體進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì),以三維模型為基礎(chǔ),約束造型核心;以尺寸驅(qū)動(dòng)為特征.自動(dòng)完成對整組圖形的變動(dòng)。實(shí)現(xiàn)維參數(shù)化設(shè)計(jì),對提高設(shè)計(jì)效率與經(jīng)濟(jì)效益具有現(xiàn)實(shí)意義。

在SolidWorks環(huán)境中,利用SolidWorks插件,∑方程式的優(yōu)勢,對頂尖裝配體中的標(biāo)準(zhǔn)件、非標(biāo)準(zhǔn)件和裝配體實(shí)現(xiàn)三維參數(shù)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了只改變一個(gè)尺寸就可驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝配體變化的效果,展示了SolidWorks強(qiáng)大的建模功能和參數(shù)化功能,展現(xiàn)三維參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種高效的三維設(shè)計(jì)方法。為工程技術(shù)人員探索了一條更快更新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)道路,對提高設(shè)計(jì)、裝配效率與節(jié)省制造成本有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

    1 三維參數(shù)化設(shè)計(jì)

三維參數(shù)化設(shè)計(jì)是通過修改圖形的某一部分或幾部分的尺寸,或修改已定義好的零件參數(shù),自動(dòng)完成對圖形相關(guān)部分的改動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對圖形的驅(qū)動(dòng)。在三維參數(shù)化設(shè)計(jì)中零件的幾何外形是由受約束的數(shù)學(xué)關(guān)系式來定義的,而不僅僅取決于簡單的、孤立的尺寸參數(shù)。主要技術(shù)特點(diǎn)在于:基于特征,全尺寸約束,尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改以及全數(shù)據(jù)相關(guān)。三維參數(shù)化設(shè)計(jì),在提高設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)效率上發(fā)揮著積極的作用。

    2 SolidWorks參數(shù)化設(shè)計(jì)方法綜述

在SolidWorks中實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法歸納起來有兩大類。

    1)利用SolidWorks軟件自帶的參數(shù)化造型方法。包括方程式驅(qū)動(dòng)、系列零件設(shè)計(jì)表、配置、特征以及一些插進(jìn)提供的標(biāo)準(zhǔn)件選用功能。

    2)進(jìn)行二次開發(fā)。SolidWorks的二次開發(fā)工具比較多,如VC、VB、Delphi、VBA等,開發(fā)者可以根據(jù)自身的條件、工具的特點(diǎn),選擇一種合適的開發(fā)工具。開發(fā)者通過編程建立用戶界面,接受用戶的參數(shù)輸入與指令輸入,通過API函數(shù)實(shí)現(xiàn)零件造型、尺寸驅(qū)動(dòng)等一系列自動(dòng)化工作,使用一種交互的、程序的方程式實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。

    第一種方法相對易于掌握,適合一般的工程技術(shù)人員。在此利用SolidWorks軟件自帶的參數(shù)化功能來研究銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)。

    3銑床頂尖座的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程

    3.1 基于SolidWorks的三維參數(shù)化特征造型

    利用SolidWorks進(jìn)行三維參數(shù)化特征研制,主要分為兩個(gè)部分進(jìn)行。①單個(gè)零件進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì);②在零件三維參數(shù)化的基礎(chǔ)上,對整個(gè)裝配體進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

    3.2設(shè)計(jì)過程

    3.2.1銑床頂尖座

    銑床頂尖座由頂尖、頂尖體、底座、調(diào)節(jié)螺釘、手柄、墊圈、螺栓、螺母、銷等組成。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

基于SolidWorks的銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片1

3.2.2單個(gè)零件的三維參數(shù)化

    單個(gè)零件主要有兩大類:標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件。

    3.2.3標(biāo)準(zhǔn)件三維參數(shù)化

銑床頂尖座的標(biāo)準(zhǔn)件包括墊圈、螺栓和螺母、銷。在SolidWorks中對這些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行三維參數(shù)化,有兩種方法可以很容易實(shí)現(xiàn):①用FNT插件先生成單個(gè)零件,供裝配時(shí)使用;②構(gòu)建三維標(biāo)準(zhǔn)零件庫在裝配過程中參數(shù)化。在此重點(diǎn)研究非標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)問題。

    3.2.4非標(biāo)準(zhǔn)件三維參數(shù)化

非標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化,采用∑方程式,為了便于設(shè)計(jì)和裝配,我們選擇在∑方程式對零件的尺寸關(guān)系建立三維參數(shù)化關(guān)系式。關(guān)系式體現(xiàn)了SolidWorks軟件的尺寸關(guān)聯(lián)性。對非標(biāo)準(zhǔn)件三維參數(shù)化的主要過程如下。

1)基體建模,根據(jù)零件草圖利用拉伸、切除特征建立頂尖基體模型(圖2)。在建立基體模型中必須做到"基于特征,全尺寸約束"。在基體模型中建立足夠的約束關(guān)系和足夠的尺寸。如圓與直線相切的地方一定要添加相切約束,如果缺少這么一個(gè)約束關(guān)系,那么在改變基準(zhǔn)尺寸后驅(qū)動(dòng)出來的模型就很可能不是圓柱,而是一頭大一頭小的圓錐體,或者驅(qū)動(dòng)成不可預(yù)測的模型結(jié)果,所以,正確建立基體模型是三維參數(shù)化的前提條件。

基于SolidWorks的銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片2

2)以基體模型為載體建立所需的∑方程式,在"基于特征,全尺寸約束"基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)"尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改以及全數(shù)據(jù)相關(guān)"。

以尺寸4,25作為基準(zhǔn)尺寸,在+25和165之間建立所需的∑方程式,尺寸1658-箝面出現(xiàn)了"∑"符號,如圖3所示,說明兩個(gè)尺寸之間已經(jīng)成功建立了∑方程式,這個(gè)∑方程式的基準(zhǔn)尺寸是西25。頂尖以4,25作為基準(zhǔn)尺寸與其他各個(gè)尺寸建立所需的∑;b-程式,那么尺寸西25可驅(qū)動(dòng)整個(gè)零件的三維參數(shù)變化,即只需要按國標(biāo)改變尺寸西25,就可以建立所需的符合國標(biāo)的頂尖三維模型,實(shí)現(xiàn)"尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改以及全數(shù)據(jù)相關(guān)"。從而實(shí)現(xiàn)對非標(biāo)準(zhǔn)件的正確參數(shù)化(如圖3所示)。

基于SolidWorks的銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片3

    3.2.5裝配體的參數(shù)化

裝配體三維參數(shù)化設(shè)計(jì)基于關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)方法。裝配體中各個(gè)零件所包含的各種幾何信息為數(shù)據(jù)源頭,通過幾何繼承、數(shù)學(xué)推導(dǎo)等方式獲取其他所需信息,選用適當(dāng)?shù)募s束傳播和求解模型,來構(gòu)筑一個(gè)具有實(shí)時(shí)響應(yīng)能力的信息資源高度共享的體系。

在裝配體中,以頂尖裝配體的某個(gè)零件作裝配體的基準(zhǔn)件,達(dá)到改變零件的基準(zhǔn)尺寸,裝配體其它零件的尺寸都作相應(yīng)的協(xié)調(diào)變化,并且維持原有的裝配關(guān)系不變。下面以頂尖作裝配體基準(zhǔn)模型為例來說明裝配體的參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)過程。

1)確定基準(zhǔn)件,以頂尖為基準(zhǔn)件。

2)以基準(zhǔn)件的基準(zhǔn)尺寸為基準(zhǔn)建立與其配合件的尺寸關(guān)聯(lián)。建立頂尖與其相配合零件的尺寸關(guān)聯(lián)。例如,在C零件的c尺寸與D零件的d尺寸之間建立尺寸關(guān)系式d=c+z(石代指任何數(shù)值,關(guān)系式可按實(shí)際約束而建立),那么只需要更改C零件模型中的尺寸值c,便可以驅(qū)動(dòng)D零件模型按照尺寸關(guān)系式同步協(xié)調(diào)改變。必須注意,c尺寸必須為C零件的基準(zhǔn)尺寸,d尺寸必須為D零件的基準(zhǔn)尺寸。也就是說,對于存在裝配關(guān)系的零件,建立起配合部分的尺寸關(guān)聯(lián),尺寸值可以相互驅(qū)動(dòng)與影響。零件的基準(zhǔn)尺寸相互關(guān)聯(lián),而不能使用其他尺寸,其他尺寸已經(jīng)只是一個(gè)只讀尺寸,非基準(zhǔn)尺寸受限于基準(zhǔn)尺寸。

    以頂尖的直徑25作為整個(gè)裝配體的基準(zhǔn)尺寸,驅(qū)動(dòng)頂尖體的直徑25,就是說,我們改變了頂尖的直徑25,然后,頂尖體的直徑25也作相應(yīng)的改變。

    單擊"添加(A)……",彈出圖2、圖3,然后在對話框添加關(guān)系式:

    "dingjiankongD@草圖3@頂尖體.Part"="dingjianD@草圖1@頂尖.Part"

建立了頂尖直徑25與頂尖體直徑25相等的關(guān)系,改變頂尖直徑25為60,頂尖體的直徑也同步地變?yōu)?0(如圖4所示)。按這一思路,在裝配體中的各零件與基準(zhǔn)件的基準(zhǔn)尺寸建立正確的關(guān)聯(lián)關(guān)系式,從而實(shí)現(xiàn)了只改變一個(gè)尺寸便改變整個(gè)裝配體的目的。

基于SolidWorks的銑床頂尖座三維參數(shù)化設(shè)計(jì)solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片4

實(shí)現(xiàn)零件之間的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。對于不同型號的裝配體的三維設(shè)計(jì)具有重大的意義,一方面可以大大提高設(shè)計(jì)效率,另一方面做到對裝配體進(jìn)行裝配干涉檢查、碰撞檢查、動(dòng)態(tài)間隙檢測,保證設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的產(chǎn)品合格。

    3.2.6工程圖

    SolidWorks是包含了CAD/CAM/CAE功能的集成化軟件,滿足設(shè)計(jì)、分析、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的一體化要求。SolidWorks系統(tǒng)在工程圖和零件或裝配體三維模型之間提供全相關(guān)的功能,全相關(guān)意味著無論什么時(shí)候修改零件或裝配體的三維模型,所有相關(guān)的工程視圖將自動(dòng)更新,以反映零件或裝配體的形狀和尺寸變化;反之,當(dāng)在一個(gè)工程圖中修改一個(gè)零件或裝配體尺寸時(shí),系統(tǒng)也將自動(dòng)地將相關(guān)的其他工程視圖及三維零件或裝配體中的相應(yīng)尺寸加以更新。圖5為頂尖的二維工程圖,圖6是按拆卸關(guān)系放置的裝配體圖。

4結(jié)束語

在Solidworks環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)件、非標(biāo)準(zhǔn)件和裝配體三維參數(shù)化設(shè)計(jì),充分利用了Solidworks插件,∑方程式的優(yōu)勢,對頂尖裝配體建立了參數(shù)化關(guān)系,實(shí) 現(xiàn)了只需改變一個(gè)尺寸就驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝配體變化的效果,展示了SolidWorks強(qiáng)大的建模功能和參數(shù)化功能。為工程技術(shù)人員探索了一條高效設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可行之路,對提高設(shè)計(jì)效率與經(jīng)濟(jì)效益具有現(xiàn)實(shí)意義。

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