SolidWorks在異形零件建模中的應(yīng)用

2013-05-14  by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

作者: 劉演龍 來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: SolidWorks 三維建模 應(yīng)用
以異形零件的三維實(shí)體建模為例,介紹了應(yīng)用SolidWorks軟件建立異形零件三維實(shí)體模型的主要過程和方法,為異形零件的機(jī)械加工、缺陷檢查與分析、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真提供了支持.

隨著CAD在產(chǎn)品研發(fā)中的普及,用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法取代傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)、工藝研究和理論分析計(jì)算,不但可以提高設(shè)計(jì)效率,縮短設(shè)計(jì)周期,而且還能大大提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性.目前,CAD已由最初的數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)展到平面設(shè)計(jì)、三維建模、動(dòng)態(tài)模擬和有限元分析的高級(jí)階段.在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,可應(yīng)用三維軟件通過實(shí)體建模來進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)、分析,以及設(shè)計(jì)模擬裝配.在模擬裝配完成后,還可根據(jù)三維實(shí)體裝配情況,進(jìn)行配合間隙分析和運(yùn)動(dòng)件干涉分析,擬合出實(shí)際生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的裝配干涉、尺寸鏈累積問題和運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)臨界問題.三維建模作為CAD的重要組成部分,因其具有形象直觀的表達(dá)效果,可進(jìn)行定性定量分析以及強(qiáng)大的實(shí)體造型能力,在現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造中已得到了廣泛應(yīng)用,SolidWorks就是應(yīng)用較多的三維建模軟件之一.在制造過程中,可利用三維模型更直觀地進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能分析,從而進(jìn)行產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量控制和不合格品審理.在產(chǎn)品輔助資料設(shè)計(jì)中,也可利用三維模型進(jìn)行介紹和演示,有利于達(dá)到更好的效果,如制作交互式多媒體教程.
   
    1 SolidWorks軟件介紹
   
    常用的三維建模軟件主要有SohdWorks,proe,UG和CATIA等.選用SolidWorks進(jìn)行某自動(dòng)機(jī)零部件三維建模,主要是由于SolidWorks具有入手快速、容易掌握、建模方便、快捷高效等特點(diǎn).功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點(diǎn),使其成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案之一.SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤,以及提高產(chǎn)品質(zhì)量.
   
    SolidWorks的主要功能模塊有:
   
    1)實(shí)體建模.用于實(shí)體零件的三維模型繪制,主要功能有拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角與圓角(圓角技術(shù)規(guī)則)、掃描特征(掃描技術(shù)規(guī)則)、放樣(常用選項(xiàng)及技術(shù)規(guī)則)、加厚和使用曲面除料、異形孔特征、拔模、抽殼、筋、縮放比例、圓頂、特型、變形、壓凹、彎曲、移動(dòng)面、包覆、型腔、結(jié)合、分割、移動(dòng)復(fù)制本體、刪除本體、輸入本體、儲(chǔ)存本體、產(chǎn)生組合件、扣合特征等.
    2)鈑金模塊.用于板材彎形零件的三維建模,主要功能有基材法蘭、邊線法蘭、斜接法蘭、草圖繪制折彎、閉合角、轉(zhuǎn)折、斷開邊角、放樣鈑金、展開、折疊、展平和切口等.
    3)焊接模塊.用于零部件焊接形式以及焊縫的建模表現(xiàn).
    4)模具工具.用于鑄造件的設(shè)計(jì)、鑄造性能分析以及模具設(shè)計(jì),主要功能有模流分析、拔模分析、底切檢查、縮放、模具資料夾、分模線、關(guān)閉曲面、分模曲面、模具分割、連鎖曲面和側(cè)滑塊等.
    5)裝配體.通過零件的裝配組合,進(jìn)行產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)效果仿真,進(jìn)行產(chǎn)品裝配狀態(tài)仿真,進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)缺陷檢查.主要功能有各種裝配關(guān)系的添加定義、智能扣件、干涉檢查、路徑線、組合件復(fù)制導(dǎo)出、組合件特征、鏡像零組件、組合件仿真、制作智能型零組件和進(jìn)階配合關(guān)系等.
    6)工程圖.主要用于三維設(shè)計(jì)后生產(chǎn)二維平面生產(chǎn)用圖.主要功能有工程圖定義項(xiàng)、工程圖視圖、模型項(xiàng)目、注釋標(biāo)示、表格和插入對(duì)像等.
    7)曲面功能.用于復(fù)雜的三維空間曲面的設(shè)計(jì)建模.主要功能有伸長(zhǎng)曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、掃描曲面、放樣曲面、平坦曲面、填補(bǔ)曲面、等距曲面、中間曲面、直紋曲面、刪除面、刪除破孔、取代面、放射曲面、縫織曲面、分模曲面、延伸曲面、剪裁曲面和解除剪裁曲面等.
   
利用SolidWorks插件還可進(jìn)行零部件應(yīng)力分析、應(yīng)變分析、變形分析、熱力分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、線性和非線性分析等.使用COSMOSWorks插件,可最大限度地縮短設(shè)計(jì)周期,降低測(cè)試成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量.
   

2建模實(shí)例
   
三維軟件對(duì)零部件空間結(jié)構(gòu)直觀、形象的表現(xiàn)效果是其最大的優(yōu)點(diǎn)之一.某異形零件空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,采用傳統(tǒng)方法對(duì)其進(jìn)行建模分析,不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且建成的模型空間表達(dá)效果差.采用SolidWorks對(duì)其建模不但克服了上述缺點(diǎn),也為利用該模型進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能分析及實(shí)物質(zhì)量控制和不合格品審理提供了便利.以該異形零件的建模為例,介紹SolidWorks的建模過程.
   
在生成每個(gè)實(shí)體及造型之前。必須先選擇基準(zhǔn)面,按藍(lán)圖尺寸嚴(yán)格繪制草圖,并恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置草圖各線段位置關(guān)系以固定草圖線段,再標(biāo)注尺寸固定其余草圖,選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)體特征功能生成實(shí)體造型,達(dá)到建模目的.
   
    1)選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖.利用旋轉(zhuǎn)拉伸功能初步建立實(shí)體;選擇基準(zhǔn)面,利用齒輪設(shè)計(jì)插件,設(shè)置齒輪設(shè)計(jì)參數(shù),形成異形零件主齒輪;見圖1-2.
    2)選擇上一步生成的齒輪,利用陣列功能,設(shè)置陣列中心、數(shù)目參數(shù),生成整體齒輪;選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用旋轉(zhuǎn)拉伸功能生成異形零件尾部實(shí)體;見圖3-4.
3)選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用旋轉(zhuǎn)切除功能,生成尾部實(shí)體外形及鋼球滾道槽;見圖5~6.
    4)選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用旋轉(zhuǎn)切除功能,生成異形零件前端造型及中心孔;選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用旋轉(zhuǎn)切除和陣列功能生成工作孔;見圖7.8.
    5)選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用拉伸切除和陣列功能生成進(jìn)出水孔;選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用拉伸切除和陣列功能生成進(jìn)出水槽;見圖9-lO.

6)選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用拉伸切除、旋轉(zhuǎn)切除、倒角和陣列等功能生成異形零件尾部閉鎖齒部位,見圖ll
7)選擇基準(zhǔn)面,繪制草圖,利用拉伸切除和鏡像功能生成鍵槽,在對(duì)異形零件的主體建模完成后,按藍(lán)圖要求對(duì)各處進(jìn)行最終倒角,最后形成符合藍(lán)圖的三維模型。見圖15-16。
   
在用SolidWorks進(jìn)行三維實(shí)體繪制的過程中,選擇恰當(dāng)?shù)睦L制草圖基準(zhǔn)面是建模的難點(diǎn)之一.雖然軟件提供了前視圖基準(zhǔn)面、上視圖基準(zhǔn)面和右視圖基準(zhǔn)面,但在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中,這3個(gè)基準(zhǔn)面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要實(shí)際情況,利用現(xiàn)有的基準(zhǔn)面、線段和平面生成恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面,在此例當(dāng)中就用到了多個(gè)自行設(shè)定的基準(zhǔn)面.
   
模型建立后,軟件可以自由展示模型的各個(gè)角度實(shí)體圖,使產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)出成品之前,就可以直觀的了解其實(shí)際狀態(tài)外形.在建立產(chǎn)品的全部零件模型后,還可以利用裝配和干涉檢查功能,來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸檢查和缺陷檢查.以上這些都是傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)所無法做到的.
   

    3結(jié)束語
   
相對(duì)于傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)而言,三維建模以直觀、形象的表現(xiàn)效果,及縮短設(shè)計(jì)周期、降低測(cè)試成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn),已得到廣泛應(yīng)用.SolidWorks作為三維設(shè)計(jì)軟件中重要一員,以上手快、容易掌握,建模方便、快捷高效等特點(diǎn),受到眾多設(shè)計(jì)工程師的青睞.雖然在曲面設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)模擬功能方面有一定的局限,但在最新版的SolidWorks2007中,此功能已經(jīng)有了重大改進(jìn),通過一定的專門的技能培訓(xùn),SolidWorks更能發(fā)揮其在設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì).

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