proe自動磁環(huán)繞線機虛擬設(shè)計與運動仿真

2013-08-13 by:CAD機構(gòu)運動仿真來源:仿真在線

1 引言

磁環(huán)電感線圈是各種電子設(shè)備不可缺少并大量需要的元器件。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前全世界近80%磁環(huán)電感線圈在中國大陸生產(chǎn),而中國大陸磁環(huán)電感線圈的70%集中在珠三角—帶。其從業(yè)人員已近270萬,每年繞置磁環(huán)數(shù)量可達5千億個,這其中絕大部分是依靠全手工或半自動化設(shè)備繞置而成。由于對人員依賴度極高,導致磁環(huán)繞線行業(yè)存在—些無法逾越的問題。首先,由于電子行業(yè)的激烈競爭以及國內(nèi)人力成本的逐步提高,—些磁環(huán)繞線企業(yè)利潤已經(jīng)相當微薄;再次,由于磁環(huán)繞線工作枯燥乏味,因而繞線工人流動性極大,從而造成繞線企業(yè)缺乏熟練的繞線工,這直接影響到磁環(huán)繞線效率和品質(zhì)。有鑒于此,開發(fā)設(shè)計全自動磁環(huán)繞線設(shè)備有巨大的市場要求,這樣就為磁環(huán)繞線機制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。

在此背景下作者與廣東某企業(yè)合作開發(fā)設(shè)計了一種自動磁環(huán)繞線機,可實現(xiàn)全自動化的磁環(huán)繞置。在該機構(gòu)設(shè)計中,運用主流軟件proe,實現(xiàn)了整體機構(gòu)是虛擬設(shè)計裝配以及運動仿真,對設(shè)計中出現(xiàn)的問題做出了改進,有利實現(xiàn)了設(shè)計的最優(yōu)化,加快了產(chǎn)品開發(fā)的速度。將結(jié)合proe,對該機構(gòu)設(shè)計,虛擬裝配及運動仿真做分析說明。

2 自動磁環(huán)繞線機原理及結(jié)構(gòu)

所設(shè)計的自動磁環(huán)繞線機其基本原理是模仿人手繞置磁環(huán)的動作,將銅線鋪在磁環(huán)上后,由氣缸將銅線穿過磁環(huán),從而實現(xiàn)銅線在磁環(huán)上的繞置。采用此類方式繞線最大的優(yōu)點是可以實現(xiàn)銅線與磁環(huán)表面的緊密貼合,因而可用來繞置高質(zhì)量要求的磁環(huán)。繞線過程。

首先,壓線氣缸將布在磁環(huán)面上的銅線壓入磁環(huán);接著,拉線手拉住銅線;再次,分線手將銅線全部拉過磁環(huán);最后,翻轉(zhuǎn)手將銅線拉住翻轉(zhuǎn)至磁環(huán)上,壓線氣缸動作從而進行下一圈繞線。自動磁環(huán)繞線機整體,如圖2所示。主要由智能手1、翻轉(zhuǎn)手2、遞進輪3、拉線手4、分線手5、剪線手6、蓋板7、振動盤8等組成,圖中外殼及部分機架處于隱藏狀態(tài)。該自動磁環(huán)繞線機大量應(yīng)用氣缸來實現(xiàn)各類動作,與一般機械機構(gòu)相比,由氣缸構(gòu)成的設(shè)備相對簡單,從而也更穩(wěn)定。

以下就自動磁環(huán)繞線機各個部分結(jié)構(gòu)和在繞線過程中的功能進行分析。

2.1 智能手部分

智能手部分實現(xiàn)以下功能:拿取磁環(huán);將銅線從剪線手拉出,布在磁環(huán)上面;將布在磁環(huán)面上的銅線壓入磁環(huán)。拿取磁環(huán)及從剪線手拉取銅線由一個擺動氣爪實現(xiàn),并曲三個帶導桿氣缸來實現(xiàn)擺動氣爪在空間位置的變化,從而可以將磁環(huán)從振動盤處放到繞線處,在完成繞線后又可以將磁環(huán)取出放入指定出口。壓銅線入磁環(huán)由一個標準氣缸實現(xiàn)。

2.2 拉線手部分

拉線手把智能手穿過磁環(huán)的銅線下拉,并為分線手分線做準備。該機構(gòu)由一帶導桿氣缸連接一擺動氣缸,將由智能手壓下的銅線叉住,并通過另一氣缸連接的機構(gòu)鉤住銅線,以使分線手將銅線拉開,拉線手結(jié)構(gòu)。

2.3 分線手部分

分線手將拉線手拉下的銅線拉扯開,以使銅線全部通過磁環(huán),以便進行下一圈的繞線。分線手有兩個大行程的無桿氣缸和四個帶導桿氣缸構(gòu)成。分線手結(jié)構(gòu)。

2.4 翻轉(zhuǎn)手部分

翻轉(zhuǎn)手把銅線在磁環(huán)上繞完一圈之后,將銅線重新拉到磁環(huán)表面,以進行下一圈的繞線。

夾持銅線由有一個開閉式的氣爪實現(xiàn),同時由兩個氣缸實現(xiàn)其在兩個方向位置的變化,另外一個氣缸通過鉸鏈機構(gòu)實現(xiàn)開閉式氣爪的翻轉(zhuǎn),完成銅線在磁環(huán)上的鋪布。翻轉(zhuǎn)手結(jié)構(gòu)。

2.5 剪線手部分

剪線手在拉線手進行完第一次分線后就將銅線剪斷,同時預留出銅線頭以便下一個磁環(huán)繞置時智能手捏取銅線。不同類磁環(huán)所需銅線長度不同,通過調(diào)整分線手氣缸位置感應(yīng)器來調(diào)節(jié)剪斷銅線的長度。剪線手部分結(jié)構(gòu)。

2.6 遞進輪部分

遞進輪部分是該自動磁環(huán)繞線機中重要部件之一,其主要作用主要有2個:

(1)夾緊磁環(huán),使磁環(huán)在繞線過程中不至于松動;

(2)帶動磁環(huán)旋轉(zhuǎn),當磁環(huán)在繞置完一圈線之后,步進電機帶動遞進輪,使磁環(huán)轉(zhuǎn)動一定角度,以繞置下一圈線。

為實現(xiàn)全自動化,所設(shè)計的自動磁環(huán)繞線機還有一些輔助部分如振動盤等,在此不再作介紹。

該自動磁環(huán)繞線機摸擬人工繞線方式,在氣缸組成的各機構(gòu)作用下,實現(xiàn)銅線在磁環(huán)上的自動繞置,其繞線速度級不及現(xiàn)今市面上儲線環(huán)型式的繞線設(shè)備,但該設(shè)備相比儲線環(huán)型式的繞線設(shè)備有以下優(yōu)點:能真正實現(xiàn)全自動化,無人化;銅線能緊貼磁環(huán),從而能繞置高精度磁環(huán)產(chǎn)品。

3 自動磁環(huán)繞線機的整體虛擬裝配

為究成自動磁環(huán)繞線機的運動仿直,需對磁環(huán)機整體進行虛擬裝配,虛擬裝配是很據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的形狀特性、精度特性、真實地模擬產(chǎn)品三維裝配過程,并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實模擬裝配過程,以檢驗產(chǎn)品的可裝配性。在proe的裝配模式提供自下而上的設(shè)計模式中,先在零件模塊中構(gòu)造各個零件的三維模行型或者運用輔助工具調(diào)用三維模型,然后在裝配模塊中建立部件之間的連接關(guān)系,它是通過配對條件在零部件之間建立約束關(guān)系來確定零部件在產(chǎn)品中的位置。

在裝配元件時,若此元件為機構(gòu)中可移動的元件,則需設(shè)置適當?shù)倪B接條件,使此元件與現(xiàn)有組件上的元件連接在一起。不同的連接條件提供不同的自由度及不同的移動機能,以使元件能在機構(gòu)運動仿真時有正確的運動方式。proe中對動態(tài)機構(gòu)提供了多種連接條件,如剛性,銷釘,滑動桿,圓柱等。

本機構(gòu)在虛擬裝配時,先將各部分進行虛擬裝配,再將各部分進行總裝。裝配過程在此不再贅述。在各部分和總體裝配完成后,可在分析選項中選擇模型中的全局干涉檢測,以確認各零件設(shè)計尺寸及總裝是否存在干涉。

4 自動磁環(huán)繞線機運動仿真

機構(gòu)設(shè)計是proe Wildfine的一個應(yīng)用模塊,其功能是對組件產(chǎn)品進行機構(gòu)分析及仿真,這樣可以使原來在二維圖紙上難以表達和設(shè)計的運動變得非常直觀和易于修改,從設(shè)計上將系統(tǒng)的運動干涉的可能性降到最低。并且能夠大大簡化機構(gòu)的設(shè)計開發(fā)過程,縮短開發(fā)周期,減少開發(fā)費用,同時提高產(chǎn)品質(zhì)量。

在所設(shè)計的自動磁環(huán)繞線機虛擬裝配完成后,為確認機構(gòu)是否符合設(shè)計預期以及機構(gòu)運動中是否存在干涉,要對整體機構(gòu)進行運動仿真,以便對設(shè)計中出現(xiàn)的問題進行改進。對自動磁環(huán)繞線機整體進行虛擬運動仿真,在回放中,可清楚看到運動過程中各部件運動位置。

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