使用UG NX4.0三维软件设计客车车架

2013-05-14 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

张静来源:万方数据
关键字:客车底盘车架总成三维设计 UG Nx4.0
客车车架是客车底盘的重要组成部分,通常是用二维软件设计,有一定的局限性。本文介绍使用UG Nx4.0三维软件对车架进行设计。

客车车架是底盘系统的重要组成部分,是整车的总支承架,是各个总成的安装基础。一般客车厂都采用二维软件简单、快速设计车架,但设计中的错误无法直观发现,有一定的局限性。相对而言,三维设计更直观,更易于发现没计中的不足。本文以我公司6111H1客车三段式车架结构为例,介绍基于UG NX4.0i维软件的客车车架设计方法。

UG Nx软件是美国UGS公司开发的Unigaphics(UG)软件,是一个集CAD/CAM/cAE于一体的大型CAD软件,是目前全世界应用最为广泛的集成化软件之一,功能强大,内容丰富。近年来,以其先进的理论基础、强大的工程背景、完善的功能和专业化的技术服务,已经在航空航天、汽车、模具和家电等领域广泛应用。用它设计客车车架,既可以校核设计中的不足,也可以计算和分析出部件的质量和受力情况,对优化车架结构很有益。

使用UG NX4.0三维软件设计客车车架autocad design图片1

    1 基于UG NX 4.0的车架总成设计

    我公司6111H1客车车架是三段式结构,车架由钣金件、冲压件、型材、标准件等组合构成,车架前、后段多用钣金件、冲压件,中段多用型材。

    1.1 钣金件、冲压件的设计

车架总成零件中除了左.、右纵梁是冲压件外,其他零件多数是钣金件。不论是钣金件,还是冲压件,建模方式类同。相同零件建模的途径可能不同。建模步骤如下:第一,选择一个绘图基准,绘制零件的轮廓草图,如图1所示;第二,拉伸,输人参数偏置厚度,如图2所示;第三,建模后达不到设计效果的地方可通过编辑参数修改,直至满意为止。再进行钻孔等其他供作,如图3所示。

使用UG NX4.0三维软件设计客车车架autocad design图片2

在使用UG Nx4.0设计中,可以灵活使用多种方法进行设计,以达到异曲同工的效果。一般也可以绘制零件截面草图,拉伸生成。如图4、图5所示。

使用UG NX4.0三维软件设计客车车架autocad design图片3

1.2型材的设计

车架中多用的型材有方管、角钢等,设计时根据外形尺寸先画好零件的轮廓草图,如图6所示;草图完成后通过拉伸来完成长度设计,如图7所示。

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使用UG NX4.0三维软件设计客车车架autocad案例图片5

    1.3标准件的设计

车架总成除了焊接连接,还需要螺栓等连接,以柔化其他件与车架的刚性连接。在UG NX 4.0中,设计图8所示的螺栓具体步骤如下:第一,先画六角头法兰盘草图。旋转成型;第二,在法兰盘上绘六角头草图,拉伸成型;第三,在法兰盘另一面上用圆台命令绘螺杆图;第四,在螺杆上部倒圆角。螺纹线部分没必要在三维视图中表达出来。图9为M6螺母三维效果图。

其他零部件(如各种支撑梁、加强板等)的三维设计方法类同。UG Nx4.0是个功能很强大的软件,灵活地掌握各种方法,在设计过程中可以达到事半功倍的效果。

使用UG NX4.0三维软件设计客车车架autocad案例图片6

    1.4车架的装配设计

车架各种零部件设计好后就可进行装配设计。装配设计是个很耗时间和精力的过程,设计时更要细心。三维装配设计要求零件在装配空间的每一方向都要有约束,完全约束后零部件位置不得有任何转动、拖动、移动关系。装配的关键是零部件的定位约束,定位约束选择得好,对于修改也很方便,因为在UG NX4.0中装配是一环扣一环的连锁过程,每一步都会影响到下一步的装配关系。装配过程中如果未能达到设计的装配效果,可通过重新定位组件对装配关系进行修改。如图10所示。

设计装配时,一般优先装配大型零件,再装配小型零件。装配时,对影响装配的零件可先隐藏。我公司6111H1客车车架在装配时,先装配前、后段小总成,再三段装配合成总车架。在前、后段小总成装配中,先装配左、右纵梁,后装配横梁、各种支撑梁及其他标准件。全部零件装配以后,发现原来的二维设计与三维设计并不完全相符合。从三维装配图中可以发现一些原二维图纸存在的错误,并对错误进行修正设计。一般三维设计完成后要进行有限元或运动分析,校核设计是否满足对整车的质量和性能要求,本文就不赘述。

    1.5 三维图纸向二维图纸转化

车架三维设计完成后,要转为能够具有指导实际操作的图纸就必须转化为二维图纸。AutoCAD是比较专业的工程制图软件,功能强大,使用范围、行业广泛。可作为二维转换软件,用UG Nx4.0制图生成二维图形,然后将其导出转换为/.dwg或者*.dxf式的文件,以便能在AutoCAD中打开。导出结束后,可使用AutoCAD编辑文字、标注尺寸等。

使用UG NX4.0三维软件设计客车车架autocad案例图片7

2 结束语

由于使用三维软件设计,对电脑配置要求较高,所以在很多客车厂使用UG NX4.0进行三维设计并没有完全普及,造成效率较低、图纸错误不少、设计质量下降、制造成本过高等现象。应用UG Nx4.0三维设计软件能够提高设计质量,减少设计中的错误。事实说明,推广应用三维设计软件是提高设计质量的一个好方法,也是机械设计软件应用发展的必然之路。

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