SolidWorks在夾具設計中的應用

2013-07-07 by:廣州SolidworksUGCatia培訓中心來源:仿真在線

SolidWorks在夾具設計中的應用

1 引言

SolidWorks是美國生信國際有限公司推出的基于Windows的三維機械設計軟件,是微機版全參數化特征造型軟件,圖形界面簡捷友好,用戶上手快。只要熟悉Windows,無論有無CAD的使用經驗,都基本上能用SolidWorks進行設計,SolidWorks具有功能強大的實體建模能力,形象直觀的裝配設計,及從三維模型自動轉換為二維工程圖的功能,還具有動畫和渲染的功能等。此外SolidWorks還提供了全相關的鈑金設計和模具設計能力,以及自由的、開放的、功能完整的包括VB、VC++和支持OLE的開放程序在內的開發工具和強大的數據轉換功能,幾乎可以對當今市場上所有CAD軟件的輸入/輸出格式進行轉換。

2 SolidWorks在夾具設計中的運用

傳統的夾具設計方法是先根據要加工的零件繪出二維裝配圖,再將二維裝配圖拆畫成單個零件圖,設計周期長,尤其是二維裝配圖直觀性差,對零部件之間的運動干涉不易判斷,現在運用SolidWorks這個強有力的工具,以上問題迎刃而解。下面結合我公司鉆架上的重要零件—馬達蓋“見圖1”來介紹運用SolidWorks設計夾具的方法和步驟。

(1)對馬達蓋零件進行實體建模

SolidWorks有豐富的零件實體建模功能,變量化的草圖輪廓繪制,并能自動進行動態約束檢查,通過拉伸、旋轉、薄壁特征、抽殼、特征陣列以及打孔等操作,簡便地繪出馬達蓋零件的基本結構,再通過帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動等操作,生成馬達蓋零件的復雜構造曲面,再對曲面進行修剪、延伸、倒角和縫合等操作,則完成馬達蓋零件的全部建模,在建模過程中,所有特征都可以用拖動手柄改變尺寸,并有動態的形狀變化預覽,可實現變半徑倒圓,指定區域倒圓,填角和圓角過渡,在屏幕左側顯示的特征樹(Feature manager)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;可以把一個窗口零件上的某些特征剪切、復制到另一窗口的零件上,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此設計意圖和設計過程,并可以馬上按自己的設計思想修改。

(2)裝配設計建模

進入SolidWorks的裝配體模式中,以馬達蓋零件為基本件,設計出定位元件、夾緊元件、輔助支撐元件,完成夾具裝配體的設計,接著可用SolidWorks自帶的一個插件Animator(動畫軟件)對夾具進行運動仿真,即給定夾具中可以運動的零件的運動方式和運動路徑,使裝配體產生運動,從運動過程可以看出各零件是否會產生運動的干涉,以便及時修改,SolidWorks可以把運動過程生成AVI動畫文件,保存后可以脫離軟件環境獨立運行,SolidWorks可以很方便地生成裝配體,提供基于裝配關系和運動特征的裝配設計功能,支持多重的子裝配。利用特征樹,可以像在零件設計中那樣對裝配體中的零件任意修改,在裝配模型中,可進行前后關聯的設計,有嚴密的幾何和尺寸約束管理,清楚區分欠約束、全約束和過約束, 在調用大裝配時,“輕化”零部件的功能極大地減小了存儲空間,提高了運行速度。

(3)高級的圖像渲染Photoworks

利用SolidWorks象照片一樣顯現出來的Photoworks工具可以對夾具裝配體進行高質量的渲染,零件或裝配圖能直接觀察虛擬裝配后的夾具。Photoworks完全集成在SolidWorks的設計環境中,從下拉菜單或圖形菜單條中可方便地獲取具體的功能,更重要的是,Photoworks不要求使用者有專門培訓和背景知識就可以為夾具制作出精美的展示圖片。

渲染的控制:預覽帶有背景和材質紋理的上色渲染,可以對透明和反射的材質設置光源。

物體的材質:材質庫中有多種材料類型可供選擇,用戶還可以定義新的材質,可選擇有關的屬性如表面顏色、透明度、粗糙度和紋理等,材質可以附加在整個零件上,也可以附加在某個特征或某個表面上。

圖案:運用貼圖功能在夾具上生成和附加常規的標記和圖案,可以指定每個圖案的大小、位置和透明度,可以在零件的幾何模型、特征或表面上覆蓋多層圖案。

光源和陰影:可指定的光源類型有點光源、線光源和聚光源。可指定所有光源的顏色和強度。可方便地選擇和控制陰影的形成。

背景顏色和景象:能像攝影室里加布景一樣設置零部件的背景,可對背景進行預覽,尺寸和位置可進行調整,可產生單色、漸變顏色,隨機云紋等背景,通過標準格式(JPEG、TARGA、TIFF、BMP)的圖形文件輸入,能附加背景素材。

圖像輸出:在SolidWorks窗口上渲染的圖像,可按用戶定義的分辨率輸出到24位Postscript、JEPG、TARGA、TIFF、BMP等格式的文件中,或輸出到Photoworks自身的LWI文件中。

(4)工程圖設計

SolidWorks具有強大的將三維模型轉換成二維工程圖的能力,利用它的這個功能,可以將夾具裝配體中的零件生成完整的車間認可的詳細工程圖,該工程圖是全相關的,即在修改圖紙時,三維模型、各個視圖、裝配體都會自動進行更新, 也可使用Rapid Draft技術將工程圖與三維零件和裝配體脫離。還可對夾具的力學性能,如慣性矩、重心、重量等參數進行在線檢測,這在設計回轉體夾具時顯得尤為重要。

3 結語

本文介紹了SolidWorks在夾具輔助設計中的運用,從中可以看出SolidWorks在觀察裝配體模型零件之間的動態干涉檢查時,彌補了傳統設計方法的缺陷,它的測量慣性矩的功能, 使傳統的設計回轉體夾具時,對動平衡的處理由憑經驗變成了精確計算,它的由三維模型轉換成二維工程圖的功能,大大縮短了設計周期,使夾具的設計登上了一個新臺階。

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