SolidWorks在夹具设计中的应用

2013-07-07 by:广州SolidworksUGCatia培训中心来源:仿真在线

SolidWorks在夹具设计中的应用

1 引言

SolidWorks是美国生信国际有限公司推出的基于Windows的三维机械设计软件,是微机版全参数化特征造型软件,图形界面简捷友好,用户上手快。只要熟悉Windows,无论有无CAD的使用经验,都基本上能用SolidWorks进行设计,SolidWorks具有功能强大的实体建模能力,形象直观的装配设计,及从三维模型自动转换为二维工程图的功能,还具有动画和渲染的功能等。此外SolidWorks还提供了全相关的钣金设计和模具设计能力,以及自由的、开放的、功能完整的包括VB、VC++和支持OLE的开放程序在内的开发工具和强大的数据转换功能,几乎可以对当今市场上所有CAD软件的输入/输出格式进行转换。

2 SolidWorks在夹具设计中的运用

传统的夹具设计方法是先根据要加工的零件绘出二维装配图,再将二维装配图拆画成单个零件图,设计周期长,尤其是二维装配图直观性差,对零部件之间的运动干涉不易判断,现在运用SolidWorks这个强有力的工具,以上问题迎刃而解。下面结合我公司钻架上的重要零件—马达盖“见图1”来介绍运用SolidWorks设计夹具的方法和步骤。

(1)对马达盖零件进行实体建模

SolidWorks有丰富的零件实体建模功能,变量化的草图轮廓绘制,并能自动进行动态约束检查,通过拉伸、旋转、薄壁特征、抽壳、特征阵列以及打孔等操作,简便地绘出马达盖零件的基本结构,再通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动等操作,生成马达盖零件的复杂构造曲面,再对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等操作,则完成马达盖零件的全部建模,在建模过程中,所有特征都可以用拖动手柄改变尺寸,并有动态的形状变化预览,可实现变半径倒圆,指定区域倒圆,填角和圆角过渡,在屏幕左侧显示的特征树(Feature manager)可直观有效地管理整个设计过程,可以随意地改变零件的形状和设计意图;可以进行特征的拖动、剪贴和换序;可以把一个窗口零件上的某些特征剪切、复制到另一窗口的零件上,当设计完成的零件被其他设计人员调用时,能够很快地通过特征树了解此设计意图和设计过程,并可以马上按自己的设计思想修改。

(2)装配设计建模

进入SolidWorks的装配体模式中,以马达盖零件为基本件,设计出定位元件、夹紧元件、辅助支撑元件,完成夹具装配体的设计,接着可用SolidWorks自带的一个插件Animator(动画软件)对夹具进行运动仿真,即给定夹具中可以运动的零件的运动方式和运动路径,使装配体产生运动,从运动过程可以看出各零件是否会产生运动的干涉,以便及时修改,SolidWorks可以把运动过程生成AVI动画文件,保存后可以脱离软件环境独立运行,SolidWorks可以很方便地生成装配体,提供基于装配关系和运动特征的装配设计功能,支持多重的子装配。利用特征树,可以像在零件设计中那样对装配体中的零件任意修改,在装配模型中,可进行前后关联的设计,有严密的几何和尺寸约束管理,清楚区分欠约束、全约束和过约束, 在调用大装配时,“轻化”零部件的功能极大地减小了存储空间,提高了运行速度。

(3)高级的图像渲染Photoworks

利用SolidWorks象照片一样显现出来的Photoworks工具可以对夹具装配体进行高质量的渲染,零件或装配图能直接观察虚拟装配后的夹具。Photoworks完全集成在SolidWorks的设计环境中,从下拉菜单或图形菜单条中可方便地获取具体的功能,更重要的是,Photoworks不要求使用者有专门培训和背景知识就可以为夹具制作出精美的展示图片。

渲染的控制:预览带有背景和材质纹理的上色渲染,可以对透明和反射的材质设置光源。

物体的材质:材质库中有多种材料类型可供选择,用户还可以定义新的材质,可选择有关的属性如表面颜色、透明度、粗糙度和纹理等,材质可以附加在整个零件上,也可以附加在某个特征或某个表面上。

图案:运用贴图功能在夹具上生成和附加常规的标记和图案,可以指定每个图案的大小、位置和透明度,可以在零件的几何模型、特征或表面上覆盖多层图案。

光源和阴影:可指定的光源类型有点光源、线光源和聚光源。可指定所有光源的颜色和强度。可方便地选择和控制阴影的形成。

背景颜色和景象:能像摄影室里加布景一样设置零部件的背景,可对背景进行预览,尺寸和位置可进行调整,可产生单色、渐变颜色,随机云纹等背景,通过标准格式(JPEG、TARGA、TIFF、BMP)的图形文件输入,能附加背景素材。

图像输出:在SolidWorks窗口上渲染的图像,可按用户定义的分辨率输出到24位Postscript、JEPG、TARGA、TIFF、BMP等格式的文件中,或输出到Photoworks自身的LWI文件中。

(4)工程图设计

SolidWorks具有强大的将三维模型转换成二维工程图的能力,利用它的这个功能,可以将夹具装配体中的零件生成完整的车间认可的详细工程图,该工程图是全相关的,即在修改图纸时,三维模型、各个视图、装配体都会自动进行更新, 也可使用Rapid Draft技术将工程图与三维零件和装配体脱离。还可对夹具的力学性能,如惯性矩、重心、重量等参数进行在线检测,这在设计回转体夹具时显得尤为重要。

3 结语

本文介绍了SolidWorks在夹具辅助设计中的运用,从中可以看出SolidWorks在观察装配体模型零件之间的动态干涉检查时,弥补了传统设计方法的缺陷,它的测量惯性矩的功能, 使传统的设计回转体夹具时,对动平衡的处理由凭经验变成了精确计算,它的由三维模型转换成二维工程图的功能,大大缩短了设计周期,使夹具的设计登上了一个新台阶。

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