1 前言
SINOVATION軟件是山大華天軟件引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)三維CAD/CAM軟件后,經(jīng)過消化吸收后重新開發(fā)的一款國(guó)產(chǎn)化三維CAD/CAM一體化的綜合性應(yīng)用軟件。該軟件具有混合型建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、豐富的特征造型功能。
基于SINOVATION平臺(tái)進(jìn)行機(jī)床夾具三維化設(shè)計(jì)時(shí),相鄰零件間需建立完整的裝配約束關(guān)系。若機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,裝配繁瑣的問題日益突出。
解決這類問題的方法有二種,一是可以將經(jīng)常用的小裝配組件單獨(dú)進(jìn)行裝配,在夾具總裝中多次調(diào)用該小裝配件,這樣可以減少一部分的裝配工作量;另外,也可以將同系列的小裝配組件建立參數(shù)化模型,使用時(shí)只需輸入期望參數(shù)繼而調(diào)用即可,這種方法類似于調(diào)用國(guó)標(biāo)零件。若采用后一種方法,不僅將設(shè)計(jì)人員從枯燥無味的重復(fù)性裝配勞動(dòng)中解放出來,而且可以為機(jī)床夾具設(shè)計(jì)工作降低時(shí)間成本,提高設(shè)計(jì)效率。
2 移動(dòng)壓板組件
下面以工藝裝備設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常用到的壓緊元件——移動(dòng)壓板組件為例,介紹基于SINOVATION平臺(tái)的裝配件參數(shù)化模型建立流程。
移動(dòng)壓板組件主要由移動(dòng)壓板、錐面墊圈、壓力彈簧、雙頭螺栓、平墊圈、球面帶肩螺母、六角薄螺母、調(diào)節(jié)支承等組成。如圖1所示:
圖1 移動(dòng)壓板組件
1:雙頭螺栓 2:球面帶肩螺母 3:錐面墊圈 4:移動(dòng)壓板 5:調(diào)節(jié)支承
6:平墊圈 7:六角薄螺母 8:壓力彈簧
常用的移動(dòng)壓板組件的參數(shù)使用范圍較廣,從M12×80到M30×250經(jīng)常采用。針對(duì)同系列不同參數(shù)的移動(dòng)壓板組件,非常適合于建立參數(shù)化模型。
3 建模流程
對(duì)移動(dòng)壓板組件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì),首先要?jiǎng)?chuàng)建單個(gè)零件的參數(shù)化模型;接著將這些零件經(jīng)裝配約束組成移動(dòng)壓板裝配組件,同時(shí)針對(duì)該組件提取所需的設(shè)計(jì)變量;創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量參數(shù)表格以驅(qū)動(dòng)每個(gè)設(shè)計(jì)變量;最后向三維輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫中添加該參數(shù)化模型。
3.1 創(chuàng)建單個(gè)零件的參數(shù)化模型
在SINOVATION平臺(tái)上,依據(jù)每個(gè)零件的特征,建立二維驅(qū)動(dòng)草圖。例如,移動(dòng)壓板可以先繪制二維矩形輪廓草圖,然后采用拉伸命令建立三維實(shí)體。墊圈、螺栓等件通過繪制二維截面輪廓草圖采用掃描命令實(shí)現(xiàn)。彈簧件需建立掃描路徑草圖,經(jīng)掃描命令后實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體。
3.2 建立移動(dòng)壓板組件裝配體
基于SINOVATION平臺(tái)新建裝配體文件,并添加移動(dòng)壓板、錐面墊圈、壓力彈簧、雙頭螺栓、平墊圈、球面帶肩螺母、六角薄螺母、調(diào)節(jié)支承等件的三維模型,接著依據(jù)各種裝配約束命令建立起相鄰零件間正確的位置關(guān)系。
SINOVATION提供有:距離、角度、平行、垂直、一致、相切、同軸等裝配約束命令。利用這些約束關(guān)系可以對(duì)裝配件進(jìn)行完整與適當(dāng)?shù)募s束。裝配之后,運(yùn)用干涉檢查命令驗(yàn)證該模型是否存在干涉部位。若有干涉,則應(yīng)及時(shí)修改和調(diào)整零件間的相對(duì)位置關(guān)系。
裝配好的移動(dòng)壓板組件裝配模型,如圖2所示。
圖2 移動(dòng)壓板組件
3.3 設(shè)計(jì)變量
裝配體參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要工作是在分析裝配結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分配設(shè)計(jì)變量。每個(gè)零件的尺寸應(yīng)由惟一的設(shè)計(jì)變量和變量關(guān)系式來實(shí)現(xiàn)控制。
在移動(dòng)壓板組件建模過程中,共使用了49個(gè)變量,分別是雙頭螺栓設(shè)計(jì)變量5個(gè);球面帶肩螺母設(shè)計(jì)變量8個(gè);錐面墊圈設(shè)計(jì)變量4個(gè);移動(dòng)壓板設(shè)計(jì)變量13個(gè);調(diào)節(jié)支承設(shè)計(jì)變量9個(gè); 平墊圈設(shè)計(jì)變量3個(gè);六角薄螺母設(shè)計(jì)變量3個(gè);壓力彈簧設(shè)計(jì)變量4個(gè)。圖3為從移動(dòng)壓板組件中提取的設(shè)計(jì)變量表,由于表格太長(zhǎng),此處僅列取部分參數(shù)。另外說明的是:本文將裝配約束的距離尺寸變量已經(jīng)轉(zhuǎn)化到移動(dòng)壓板單個(gè)零件的參數(shù)化模型中。
圖3 設(shè)計(jì)變量
3.4 建立驅(qū)動(dòng)表格
SINOVATION軟件可以與Microsoft Excel電子表格實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián),通過編輯表格中的數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)變量,實(shí)現(xiàn)裝配模型的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配位置的改變。這樣以來,通過修改參數(shù)數(shù)據(jù),就可以調(diào)用同系列的不同尺寸大小的裝配件,大大節(jié)省了建模與裝配時(shí)間。圖4部分列取了移動(dòng)壓板組件設(shè)計(jì)變量的Excel電子表格。
圖4 設(shè)計(jì)變量Excel數(shù)據(jù)表
3.5 向數(shù)據(jù)庫添加模型
當(dāng)移動(dòng)壓板組件實(shí)體模型和設(shè)計(jì)變量Excel數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)完成后,就可以向三維輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫中添加參數(shù)化模型。圖5給出了參數(shù)化模型的添加過程圖。
圖5 添加參數(shù)化模型
向標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫添加完參數(shù)化模型后,便可在三維輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫中調(diào)用該移動(dòng)壓板組件。調(diào)用過程,如圖6所示。在調(diào)用過程中,只需確定6個(gè)尺寸參數(shù),便可驅(qū)動(dòng)移動(dòng)壓板組件參數(shù)模型。
圖6 調(diào)用移動(dòng)壓板組件
4 結(jié)論
基于SINOVATION平臺(tái),以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到的壓緊元件——移動(dòng)壓板組件為研究對(duì)象,詳細(xì)說明了裝配件參數(shù)化模型建立流程。通過采用設(shè)計(jì)變量驅(qū)動(dòng)三維模型的方法,對(duì)移動(dòng)壓板組件的尺寸、結(jié)構(gòu)以及零件間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)壓板組件真正參數(shù)化設(shè)計(jì)的目的。
針對(duì)應(yīng)用SINOVATION平臺(tái)進(jìn)行機(jī)床夾具三維化設(shè)計(jì)時(shí),如果不斷地將常用的夾具組件建立參數(shù)化模型,逐步積累、完善三維輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫,這樣工程師可以將大量的時(shí)間傾注在方案設(shè)計(jì)里,具體實(shí)施上只需調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件即可,不但減少了瑣碎、重復(fù)的建模與裝配工作,而且工藝裝備設(shè)計(jì)趨于簡(jiǎn)便、高效。另外,三維軟件的模擬裝配功能,減少了工藝裝備制造過程中由于設(shè)計(jì)問題造成的失誤。
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