搜索基于SolidWorks的铣床顶尖座三维参数化设计
2013-05-17 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
作者: 朱冬云*林延延 来源: 万方数据
关键字: 三维参数化 全尺寸约束 尺寸驱动设计 ∑方程式
阐述了三维参数化设计基本理论,介绍了三雏设计软件SolidWorks在铣床顶尖座三维参数化设计中的应用。在SolidWorks环境中,对铣床顶尖座的标准件、非标准件和装配体进行三维参数化设计,以三维模型为基础,约束造型核心;以尺寸驱动为特征.自动完成对整组图形的变动。实现维参数化设计,对提高设计效率与经济效益具有现实意义。
在SolidWorks环境中,利用SolidWorks插件,∑方程式的优势,对顶尖装配体中的标准件、非标准件和装配体实现三维参数化设计,实现了只改变一个尺寸就可驱动整个装配体变化的效果,展示了SolidWorks强大的建模功能和参数化功能,展现三维参数化设计是一种高效的三维设计方法。为工程技术人员探索了一条更快更新的产品设计道路,对提高设计、装配效率与节省制造成本有着重要的现实意义。
1 三维参数化设计
三维参数化设计是通过修改图形的某一部分或几部分的尺寸,或修改已定义好的零件参数,自动完成对图形相关部分的改动,从而实现对图形的驱动。在三维参数化设计中零件的几何外形是由受约束的数学关系式来定义的,而不仅仅取决于简单的、孤立的尺寸参数。主要技术特点在于:基于特征,全尺寸约束,尺寸驱动设计修改以及全数据相关。三维参数化设计,在提高设计水平和设计效率上发挥着积极的作用。
2 SolidWorks参数化设计方法综述
在SolidWorks中实现参数化设计的方法归纳起来有两大类。
1)利用SolidWorks软件自带的参数化造型方法。包括方程式驱动、系列零件设计表、配置、特征以及一些插进提供的标准件选用功能。
2)进行二次开发。SolidWorks的二次开发工具比较多,如VC、VB、Delphi、VBA等,开发者可以根据自身的条件、工具的特点,选择一种合适的开发工具。开发者通过编程建立用户界面,接受用户的参数输入与指令输入,通过API函数实现零件造型、尺寸驱动等一系列自动化工作,使用一种交互的、程序的方程式实现参数化设计。
第一种方法相对易于掌握,适合一般的工程技术人员。在此利用SolidWorks软件自带的参数化功能来研究铣床顶尖座三维参数化设计。
3铣床顶尖座的参数化设计过程
3.1 基于SolidWorks的三维参数化特征造型
利用SolidWorks进行三维参数化特征研制,主要分为两个部分进行。①单个零件进行三维参数化设计;②在零件三维参数化的基础上,对整个装配体进行参数化设计。
3.2设计过程
3.2.1铣床顶尖座
铣床顶尖座由顶尖、顶尖体、底座、调节螺钉、手柄、垫圈、螺栓、螺母、销等组成。其基本结构如图1所示。
3.2.2单个零件的三维参数化
单个零件主要有两大类:标准件和非标准件。
3.2.3标准件三维参数化
铣床顶尖座的标准件包括垫圈、螺栓和螺母、销。在SolidWorks中对这些标准件进行三维参数化,有两种方法可以很容易实现:①用FNT插件先生成单个零件,供装配时使用;②构建三维标准零件库在装配过程中参数化。在此重点研究非标准件的参数化设计问题。
3.2.4非标准件三维参数化
非标准件的参数化,采用∑方程式,为了便于设计和装配,我们选择在∑方程式对零件的尺寸关系建立三维参数化关系式。关系式体现了SolidWorks软件的尺寸关联性。对非标准件三维参数化的主要过程如下。
1)基体建模,根据零件草图利用拉伸、切除特征建立顶尖基体模型(图2)。在建立基体模型中必须做到"基于特征,全尺寸约束"。在基体模型中建立足够的约束关系和足够的尺寸。如圆与直线相切的地方一定要添加相切约束,如果缺少这么一个约束关系,那么在改变基准尺寸后驱动出来的模型就很可能不是圆柱,而是一头大一头小的圆锥体,或者驱动成不可预测的模型结果,所以,正确建立基体模型是三维参数化的前提条件。
2)以基体模型为载体建立所需的∑方程式,在"基于特征,全尺寸约束"基础上实现"尺寸驱动设计修改以及全数据相关"。
以尺寸4,25作为基准尺寸,在+25和165之间建立所需的∑方程式,尺寸1658-箝面出现了"∑"符号,如图3所示,说明两个尺寸之间已经成功建立了∑方程式,这个∑方程式的基准尺寸是西25。顶尖以4,25作为基准尺寸与其他各个尺寸建立所需的∑;b-程式,那么尺寸西25可驱动整个零件的三维参数变化,即只需要按国标改变尺寸西25,就可以建立所需的符合国标的顶尖三维模型,实现"尺寸驱动设计修改以及全数据相关"。从而实现对非标准件的正确参数化(如图3所示)。
3.2.5装配体的参数化
装配体三维参数化设计基于关联的设计方法。装配体中各个零件所包含的各种几何信息为数据源头,通过几何继承、数学推导等方式获取其他所需信息,选用适当的约束传播和求解模型,来构筑一个具有实时响应能力的信息资源高度共享的体系。
在装配体中,以顶尖装配体的某个零件作装配体的基准件,达到改变零件的基准尺寸,装配体其它零件的尺寸都作相应的协调变化,并且维持原有的装配关系不变。下面以顶尖作装配体基准模型为例来说明装配体的参数化的实现过程。
1)确定基准件,以顶尖为基准件。
2)以基准件的基准尺寸为基准建立与其配合件的尺寸关联。建立顶尖与其相配合零件的尺寸关联。例如,在C零件的c尺寸与D零件的d尺寸之间建立尺寸关系式d=c+z(石代指任何数值,关系式可按实际约束而建立),那么只需要更改C零件模型中的尺寸值c,便可以驱动D零件模型按照尺寸关系式同步协调改变。必须注意,c尺寸必须为C零件的基准尺寸,d尺寸必须为D零件的基准尺寸。也就是说,对于存在装配关系的零件,建立起配合部分的尺寸关联,尺寸值可以相互驱动与影响。零件的基准尺寸相互关联,而不能使用其他尺寸,其他尺寸已经只是一个只读尺寸,非基准尺寸受限于基准尺寸。
以顶尖的直径25作为整个装配体的基准尺寸,驱动顶尖体的直径25,就是说,我们改变了顶尖的直径25,然后,顶尖体的直径25也作相应的改变。
单击"添加(A)……",弹出图2、图3,然后在对话框添加关系式:
"dingjiankongD@草图3@顶尖体.Part"="dingjianD@草图1@顶尖.Part"
建立了顶尖直径25与顶尖体直径25相等的关系,改变顶尖直径25为60,顶尖体的直径也同步地变为60(如图4所示)。按这一思路,在装配体中的各零件与基准件的基准尺寸建立正确的关联关系式,从而实现了只改变一个尺寸便改变整个装配体的目的。
实现零件之间的关联设计。对于不同型号的装配体的三维设计具有重大的意义,一方面可以大大提高设计效率,另一方面做到对装配体进行装配干涉检查、碰撞检查、动态间隙检测,保证设计、生产的产品合格。
3.2.6工程图
SolidWorks是包含了CAD/CAM/CAE功能的集成化软件,满足设计、分析、制造、产品数据管理的一体化要求。SolidWorks系统在工程图和零件或装配体三维模型之间提供全相关的功能,全相关意味着无论什么时候修改零件或装配体的三维模型,所有相关的工程视图将自动更新,以反映零件或装配体的形状和尺寸变化;反之,当在一个工程图中修改一个零件或装配体尺寸时,系统也将自动地将相关的其他工程视图及三维零件或装配体中的相应尺寸加以更新。图5为顶尖 的二维工程图,图6是按拆卸关系放置的装配体图。
4结束语
在Solidworks环境中,实现了标准件、非标准件和 装配体三维参数化设计,充分利用了Solidworks插件,∑方程式的优势,对顶尖装配体建立了参数化关系,实 现了只需改变一个尺寸就驱动整个装配体变化的效果,展示了SolidWorks强大的建模功能和参数化功能。 为工程技术人员探索了一条高效设计产品的可行之路,对提高设计效率与经济效益具有现实意义。
相关标签搜索：基于SolidWorks的铣床顶尖座三维参数化设计 SolidWorks培训课程 SolidWorks设计教程 SolidWorks视频教程 SolidWorks软件下载 SolidWorks在建筑室内设计工业设计的应用 SolidWorks基础知识 SolidWorks代做 Fluent、CFX流体分析 HFSS电磁分析 Ansys培训 Abaqus培训 Autoform培训
