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2013-08-13 by:CAD机构运动仿真 来源:仿真在线
proe自动磁环绕线机虚拟设计与运动仿真
1 引言
磁环电感线圈是各种电子设备不可缺少并大量需要的元器件。据不完全统计,目前全世界近80%磁环电感线圈在中国大陆生产,而中国大陆磁环电感线圈的70%集中在珠三角—带。其从业人员已近270万,每年绕置磁环数量可达5千亿个,这其中绝大部分是依靠全手工或半自动化设备绕置而成。由于对人员依赖度极高,导致磁环绕线行业存在—些无法逾越的问题。首先,由于电子行业的激烈竞争以及国内人力成本的逐步提高,—些磁环绕线企业利润已经相当微薄;再次,由于磁环绕线工作枯燥乏味,因而绕线工人流动性极大,从而造成绕线企业缺乏熟练的绕线工,这直接影响到磁环绕线效率和品质。有鉴于此,开发设计全自动磁环绕线设备有巨大的市场要求,这样就为磁环绕线机制造业带来了新的发展机遇。
在此背景下作者与广东某企业合作开发设计了一种自动磁环绕线机,可实现全自动化的磁环绕置。在该机构设计中,运用主流软件proe,实现了整体机构是虚拟设计装配以及运动仿真,对设计中出现的问题做出了改进,有利实现了设计的最优化,加快了产品开发的速度。将结合proe,对该机构设计,虚拟装配及运动仿真做分析说明。
2 自动磁环绕线机原理及结构
所设计的自动磁环绕线机其基本原理是模仿人手绕置磁环的动作,将铜线铺在磁环上后,由气缸将铜线穿过磁环,从而实现铜线在磁环上的绕置。采用此类方式绕线最大的优点是可以实现铜线与磁环表面的紧密贴合,因而可用来绕置高质量要求的磁环。绕线过程。
首先,压线气缸将布在磁环面上的铜线压入磁环;接着,拉线手拉住铜线;再次,分线手将铜线全部拉过磁环;最后,翻转手将铜线拉住翻转至磁环上,压线气缸动作从而进行下一圈绕线。自动磁环绕线机整体,如图2所示。主要由智能手1、翻转手2、递进轮3、拉线手4、分线手5、剪线手6、盖板7、振动盘8等组成,图中外壳及部分机架处于隐藏状态。该自动磁环绕线机大量应用气缸来实现各类动作,与一般机械机构相比,由气缸构成的设备相对简单,从而也更稳定。
以下就自动磁环绕线机各个部分结构和在绕线过程中的功能进行分析。
2.1 智能手部分
智能手部分实现以下功能:拿取磁环;将铜线从剪线手拉出,布在磁环上面;将布在磁环面上的铜线压入磁环。拿取磁环及从剪线手拉取铜线由一个摆动气爪实现,并曲三个带导杆气缸来实现摆动气爪在空间位置的变化,从而可以将磁环从振动盘处放到绕线处,在完成绕线后又可以将磁环取出放入指定出口。压铜线入磁环由一个标准气缸实现。
2.2 拉线手部分
拉线手把智能手穿过磁环的铜线下拉,并为分线手分线做准备。该机构由一带导杆气缸连接一摆动气缸,将由智能手压下的铜线叉住,并通过另一气缸连接的机构钩住铜线,以使分线手将铜线拉开,拉线手结构。
2.3 分线手部分
分线手将拉线手拉下的铜线拉扯开,以使铜线全部通过磁环,以便进行下一圈的绕线。分线手有两个大行程的无杆气缸和四个带导杆气缸构成。分线手结构。
2.4 翻转手部分
翻转手把铜线在磁环上绕完一圈之后,将铜线重新拉到磁环表面,以进行下一圈的绕线。
夹持铜线由有一个开闭式的气爪实现,同时由两个气缸实现其在两个方向位置的变化,另外一个气缸通过铰链机构实现开闭式气爪的翻转,完成铜线在磁环上的铺布。翻转手结构。
2.5 剪线手部分
剪线手在拉线手进行完第一次分线后就将铜线剪断,同时预留出铜线头以便下一个磁环绕置时智能手捏取铜线。不同类磁环所需铜线长度不同,通过调整分线手气缸位置感应器来调节剪断铜线的长度。剪线手部分结构。
2.6 递进轮部分
递进轮部分是该自动磁环绕线机中重要部件之一,其主要作用主要有2个:
(1)夹紧磁环,使磁环在绕线过程中不至于松动;
(2)带动磁环旋转,当磁环在绕置完一圈线之后,步进电机带动递进轮,使磁环转动一定角度,以绕置下一圈线。
为实现全自动化,所设计的自动磁环绕线机还有一些辅助部分如振动盘等,在此不再作介绍。
该自动磁环绕线机摸拟人工绕线方式,在气缸组成的各机构作用下,实现铜线在磁环上的自动绕置,其绕线速度级不及现今市面上储线环型式的绕线设备,但该设备相比储线环型式的绕线设备有以下优点:能真正实现全自动化,无人化;铜线能紧贴磁环,从而能绕置高精度磁环产品。
3 自动磁环绕线机的整体虚拟装配
为究成自动磁环绕线机的运动仿直,需对磁环机整体进行虚拟装配,虚拟装配是很据产品设计的形状特性、精度特性、真实地模拟产品三维装配过程,并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程,以检验产品的可装配性。在proe的装配模式提供自下而上的设计模式中,先在零件模块中构造各个零件的三维模行型或者运用辅助工具调用三维模型,然后在装配模块中建立部件之间的连接关系,它是通过配对条件在零部件之间建立约束关系来确定零部件在产品中的位置。
在装配元件时,若此元件为机构中可移动的元件,则需设置适当的连接条件,使此元件与现有组件上的元件连接在一起。不同的连接条件提供不同的自由度及不同的移动机能,以使元件能在机构运动仿真时有正确的运动方式。proe中对动态机构提供了多种连接条件,如刚性,销钉,滑动杆,圆柱等。
本机构在虚拟装配时,先将各部分进行虚拟装配,再将各部分进行总装。装配过程在此不再赘述。在各部分和总体装配完成后,可在分析选项中选择模型中的全局干涉检测,以确认各零件设计尺寸及总装是否存在干涉。
4 自动磁环绕线机运动仿真
机构设计是proe Wildfine的一个应用模块,其功能是对组件产品进行机构分析及仿真,这样可以使原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改,从设计上将系统的运动干涉的可能性降到最低。并且能够大大简化机构的设计开发过程,缩短开发周期,减少开发费用,同时提高产品质量。
在所设计的自动磁环绕线机虚拟装配完成后,为确认机构是否符合设计预期以及机构运动中是否存在干涉,要对整体机构进行运动仿真,以便对设计中出现的问题进行改进。对自动磁环绕线机整体进行虚拟运动仿真,在回放中,可清楚看到运动过程中各部件运动位置。
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