吊鉤部件的三維參數化設計

2013-05-16 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

寧朝陽申曉龍來源:萬方數據
關鍵字:吊鉤部件 SolidWorks 裝配體設計工程圖
本文主要介紹了SolidWorks軟件的特點及其在起重機吊鉤部件中的應用。重點講解了其整個三維設計過程,對裝配體建模及工程圖作了較深入的探討。

1 前言

SolidWrorks是參數化特征造型軟件的新秀,有全面的零件實體建模功能、變量化的草圖輪廓繪制、驅動參數改變特征的大小和位置,并能夠自動進行動態過程約束檢查。在屏幕左側顯示的特征樹使設計者可直觀有效地管理整個設計過程,可以隨意地改變零件的形狀和設計意圖,可以進行特征的拖動、剪貼和換序。當設計完成的零件被其他設計人員調用時,能夠很快地通過特征樹了解設計意圖和設計過程,并可以馬上按自己的設計思想進行修改。實體模型、工程圖紙和裝配的全相關性為評價不同的設計方案、減少設計錯誤和提高設計質量提供了強有力的途徑。

SolidWorks在工業上的應用前景直接以三維概念進行產品的設計,具有現代設計方法的優越性;SolidWork,的設計輸出是“所見即所得”的三維實體模型,可非常直觀地表現產品的實際情況,提高產品的可信度和競爭力;
SolidWrorks由三維零件產品可以實現產品的虛擬裝配,進行產品的結構驗證、運動分析,提高設計的準確性;用SolidWorks軟件設計的零件、裝配體、工程圖具有全相關性,可大大減輕設計修改的工作量,縮短產品研發周期;SolidWork。與加工編程軟件CAMWorks、有限元分析軟件CosMoslWorks,流體力學分析軟件FloWork,軟件直接結合,使 SolidWrorks更加如虎添翼,功能更加強大,再借助于SdidWork,本身豐富的數據接口在機械設計和制造方面進行產品的虛擬樣機測試、仿真分析和快速制造,可大幅度縮短產品研發周期,降低開發成本。

2 吊鉤部件的三維參數化設計過程

2.1 零部件建模

SolidWrorks有全面的零件實休建模功能和變量草圖輪廓繪制功能,能夠自動進行動態過約束檢查;用
SolidWrorks的拉伸、旋轉、倒角、抽殼、倒圓等功能可以更簡便地得到要設計的實體模型;用戶可定義坐標系,可自動計算零部件的物理參數,進行可控制的幾何測量;所有特征都可以用拖動手柄改變,并有動態的形狀變化預覽功能;可進行變半徑倒圓、指定區域倒圓、填角和圓角過渡等操作。圖1、圖2所示為采用SolidWorks建模完成的吊鉤部件中滑輪、吊鉤的三維模型。

2.2 裝配體設計

吊鉤部件的三維參數化設計solidworks simulation分析圖片1

圖1 滑輪模型圖2 吊鉤模型

SolidWorks裝配體建模可分為自底向上和自頂向下兩種方法。自底向上建模方法是先采用SolidWorks生成部件中的一系列零件,再由這些零件通過一些配合關系組合成裝配體。此方法使用配合關系,可相對于其它零部件來精確地定位零部件,還可定義零部件如何相對于其它的零部件移動和旋轉。通過繼續添加配合關系,可以將零部件移到所需的位置,最后得到一個完整的裝配體。此建模方法對各零件建模時必須保證其尺寸完全正確,否則建裝配體時會發生許多干涉,修改起來較麻煩;另一種就是自頂向下設計方法,它是一種從裝配人手的設計方法,允許你在裝配體中對零件進行建立和編輯,零件的草圖輪廓,終止關系,建構平面等都可參考裝配體中其它實體。當在零部件之間建立參考關系時,模型將完全相關聯。對參考零部件所做的改變會使其它零部件相應更新。在進行裝配體自頂向下建模時,其中之一就要合理的建好裝配體的布局草圖,通過零件與裝配體草圖的關聯自上而下地設計一個裝配體。可以繪制一個或多個草圖,用草圖顯示每個裝配體的零部件的位置。此方法應用起來較困難,要求設計者思路非常明確,而且要想得周到。

為進行快速的裝配設計,SolidWorks有一個鼠標引導的自動裝配對準功能(Smart Mate)可以捕捉要定義裝配關系的位置,能觀察在完全動態的裝配設計中可運動的零部件的運動形式。在調用大裝配時“輕化”零部件的功能可極大地提高運行速度,通過產品配置管理器,設計者可以建立和修改指定產品配置、幾何形狀、裝配關系、零部件顏色和其它屬性都能在產品配置中控制。本文采用自底向上方法進行裝配體建模,得到的吊具裝配體模型見圖3。

吊鉤部件的三維參數化設計solidworks simulation分析圖片2

圖3 吊具裝配體模型

2.3 繪制工程圖

SolidWorks能快捷地生成完整的、符合實際產品需要的工程圖樣;由三維實體自動生成任何不同的視圖、局部視圖、剖視圖和相關視圖;在剖視圖上自動生成剖面線。圖紙的全相關性簡化了設計的過程,實體模型、圖紙和裝配能自動相關地更新。當圖紙中的視圖修改時,三維幾何模型也隨之改變,也可以人為控制相關的更新。能自動消除在視圖中的相關隱藏線,也可以進行人工有選擇地消隱。在應用過程中,通過引用己定義的標注符號、文字說明和圖紙模板,自然形成企業的標準。有完整的尺寸和符號標注工具,在視圖中可以控制三維模型中已有標注的顯示,在視圖上標注參考尺寸,并可以控制單個尺寸的表示方式,自動生成圖紙中的材料明細表。圖4為吊鉤裝配工程圖。

吊鉤部件的三維參數化設計solidworks simulation分析圖片3

圖4 吊鉤裝配工程圖

3 結論

SolidWorks相對于二維計算機輔助設計軟件來說,有許多優點。比如外形直觀、尺寸精確并智能化;裝配時可以在計算機中就發現零部件之間的碰撞;重量自動計算、能自動測量尺寸、距離;可對零部件進行應力、應變分析以及完整的反映設計者的設計意圖等。盡管如此,SolidWorks軟件也有一些缺點。如SnlidWorks工程圖與AUTOCAD圖的轉換有時會出現亂碼,需要較多的修改。技術上要求更高,對硬件的要求也更高,對于一些大型裝配體的設計此問題更顯突出;

在設計過程中,對SolidWorks應用要揚長避短。比如在零部件建模時要注意幾個問題:

(1)畫草圖時要使尺寸、注釋的位置擺放合理、有序,便于自動生成合理的工程圖,減少修改。

(2)特征的生成要體現設計意圖,便于實現參數化。

(3)對于外形特征相同而尺寸不同的零件,可通過配置。利用同一個模型按不同的尺寸作變量建立系列零件設計表生成系列零件。

(4)定制企業標準模板,建立企業通用件庫。

總之,采用三維軟件進行機械零部件設計是大勢所趨,但要真正讓它很好地為企業服務還需要做大量的工作。

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