Inventor在組合夾具站的應用

2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

躍進汽車股份有限公司(簡稱南汽躍進公司)是由南京汽車集團有限公司為主的股份有限公司,是我國最早的輕型卡車制造基地之一。

目前公司擁有6個專業廠(分公司),即總裝廠、車身廠、車廂廠、沖壓件分公司、底盤分公司、銷售分公司,5家控股(參股)單位,主要從事躍進系列載貨汽車及其底盤、客車及其底盤、皮卡車、多功能旅行車、專用車、越野車等的生產,公司產品品種達500余種。

    1項目背景和挑戰

南汽躍進公司在設計部門長期使用CATIA三維設計軟件,由于軟件的購買和使用成本過高,因此工裝夾具部門一直還應用AutoCAD進行二維設計。

由于企業的快速發展,新產品開發更新換代的速度加快,產品的品種、系列和規格越來越多,形成了多樣化的結果。性能可靠、裝配時間短和靈活快速的組合夾具成為企業的首選。

組合夾具是由一套預先制定好的由各種不同形式、不同規格尺寸的標準組件和組合體組成。這些組件相互配合,部分尺寸精度高、硬度高、耐磨性好并且有完全的互換性。利用這些組件,根據被加工工件的工藝要求,可以很快地組裝出機械加工及檢驗、裝配等各工種所需的夾具。

然而,多年來組合夾具的設計和組裝,由于時間、軟件環境的限制,總體設計與系統結構只能串行不能并行。夾具工藝師對工件的定位、裝夾設計主要依賴經驗,定性分析較多,定量分析較少,且計算復雜,同時缺乏必要的優化設計,使設計的圖樣不夠直觀。在設計過程中,前期潛在的問題,會在總裝時反映出來,使夾具達不到預期的效果,甚至造成返工。設計過程中的裝配干涉問題,也無法在設計中提前發現,造成工人的勞動強度增大。這樣的狀況已經很難適應當今快速、多樣化的制造需求。

組合夾具站需要使用一種成本適中的蘭維軟件,既可創建三維實體模型,也可利用設計的三維模型進行模擬裝配和靜態干涉檢查、機構分析、動態千涉檢查、動力學分析、強度分析等。同時,由于組合夾具的組件全部是標準件和系列件,而且數量有限,因此還需要軟件能夠儲存和檢索組合夾具的各種零件,能夠識別和使用CATIA的零件裝配。

    2實施過程

在軟件選型的初期,首先,確定軟件應能識別STEP.IGES等格式的三維實體模型;其次,軟件的三維造型功能要較為強大,且易于上手;第三,軟件還要有一定的二維制圖能力,以方便夾具的生產制造。

通過Autodesk公司售前工程師的演示和介紹,南汽躍進公司認可了Inventor的三維造型和對CATIA數據的導人功能。但是作為組合夾具工藝人員,他們希望有一種可行的方案能夠解決組合夾具零件的系列造型、檢索并二次使用的問題。(圖1為組合夾具庫結構圖。)在Autodesk的技術工程師的支持下,他們嘗試使用Inventor的iPart(智能零件)功能生成系列零件。Inventor中的iPart是使用Excel參數表形成一個零件族(本質上相似的零件或組件、特征的集合,僅在一兩個方面稍有不同,諸如大小或詳細特征)。對于重復性高、相似性大的零件或者標準件,不需要每個規格都建立一個零件,而可以使用一個原始樣本零件及參數表,生成iPart,即可代表無數個零件。任何時候,只要調出參數表內任一個零件的名稱,即可自動產生一個照參數表所示尺寸比例的零件。

Inventor在組合夾具站的應用有限元分析培訓課程圖片1

Inventor在組合夾具站的應用有限元分析培訓課程圖片2

Inventor在組合夾具站的應用有限元分析培訓課程圖片3

Inventor在組合夾具站的應用有限元分析培訓課程圖片4

iPart提高了標準化組件的用途。它們允許在Inventor中表示實際的零件清單。同時,iPart使組件中的零件和子組件容易互換,因為來自同一族零件的實例。圖2至圖4是以方形基礎板為例說明創建零件庫的操作步驟。

認可了軟件的功能后,南汽躍進公司于2004年12月購買了Autodesk Inventor PROFESSIONAL 9.0網絡版10套,并且開始應用于組合夾具的設計工作。在實際設計工作中他們逐漸發現了Inventor設計的更多優點。

    2. 1組合夾具動態虛擬裝配

加工工件在組合夾具上的定位夾緊和最終裝配是設計的關鍵部分。使用軟件在計算機上完成產品零部件的實體造型,進行虛擬裝配、干涉分析等多次協調的設計過程,杜絕了由于零件設計的錯誤積累而導致的產品返工現象。Inventor完成這項工作非常方便,只須定義出工件與各組合夾具組件之間的關系,系統就會根據給出的約束關系,將工件和夾具組件自動安裝到位。如果改變原有設計,與其相關的夾具組件位置就會自動改變。自適應的功能使一些夾具組件零件在設計階段難以確定的尺寸可以在裝配中加人關系或進行約束來自動改變,從而真正實現了設計的互動。

    2. 2裝配體的分析

對夾具裝配體的結構、大小和轉動慣量等的分析是總體設計的重點之一,傳統的設計過程中,裝配體的大小、質量、質心、轉動慣量只能靠手工計算,大多數情況只是依靠經驗,準確度不易保證,給總體設計帶來困難。但在Inventor中。裝配結束后軟件可以直接給出以上參數。

    2. 3爆炸圖和工程圖的生成

在虛擬裝配完全滿足性能要求后,Inventor可以使用表達視圖動態模擬整個裝配體從組件到形成裝配體的安裝過程和安裝方式,使裝配更具有空間感和方位感。

裝配體的工程圖制作變得更為簡單,在菜單上指定一個命令就能立即完成,對于較為復雜的組裝圖,剖視、局部放大等視圖也非常容易生成。同時能將三維組裝模型作為獨立視圖,縮放后置于圖上,大大提高了工程人員的閱讀速度,作為三級審簽的校對、審核、批準也省去了圖面檢查時間,可以投人更多的精力進行功能性審查,同時也克服了與非專業人員溝通的困難。Inventor能將圖樣的低級錯誤率降到最低。