搜索SolidWorks在異形零件建模中的應用
2013-05-14 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
作者: 劉演龍 來源: 萬方數據
關鍵字: SolidWorks 三維建模 應用
以異形零件的三維實體建模為例,介紹了應用SolidWorks軟件建立異形零件三維實體模型的主要過程和方法,為異形零件的機械加工、缺陷檢查與分析、機構動態仿真提供了支持.
隨著CAD在產品研發中的普及,用計算機輔助設計方法取代傳統的人工設計進行產品開發、工藝研究和理論分析計算,不但可以提高設計效率,縮短設計周期,而且還能大大提升產品設計的可靠性、準確性和經濟性.目前,CAD已由最初的數據計算發展到平面設計、三維建模、動態模擬和有限元分析的高級階段.在產品設計過程中,可應用三維軟件通過實體建模來進行計算機仿真設計、分析,以及設計模擬裝配.在模擬裝配完成后,還可根據三維實體裝配情況,進行配合間隙分析和運動件干涉分析,擬合出實際生產過程中可能出現的裝配干涉、尺寸鏈累積問題和運動件的運動臨界問題.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效果,可進行定性定量分析以及強大的實體造型能力,在現代產品的設計和制造中已得到了廣泛應用,SolidWorks就是應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行產品結構及性能分析,從而進行產品實物質量控制和不合格品審理.在產品輔助資料設計中,也可利用三維模型進行介紹和演示,有利于達到更好的效果,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進行某自動機零部件三維建模,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.功能強大、易學易用和技術創新是SolidWorks的三大特點,使其成為領先的、主流的三維CAD解決方案之一.SolidWorks能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤,以及提高產品質量.
SolidWorks的主要功能模塊有:
1)實體建模.用于實體零件的三維模型繪制,主要功能有拉伸、旋轉、倒角與圓角(圓角技術規則)、掃描特征(掃描技術規則)、放樣(常用選項及技術規則)、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、移動面、包覆、型腔、結合、分割、移動復制本體、刪除本體、輸入本體、儲存本體、產生組合件、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.
4)模具工具.用于鑄造件的設計、鑄造性能分析以及模具設計,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、關閉曲面、分模曲面、模具分割、連鎖曲面和側滑塊等.
5)裝配體.通過零件的裝配組合,進行產品的整體設計效果仿真,進行產品裝配狀態仿真,進一步進行設計缺陷檢查.主要功能有各種裝配關系的添加定義、智能扣件、干涉檢查、路徑線、組合件復制導出、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階配合關系等.
6)工程圖.主要用于三維設計后生產二維平面生產用圖.主要功能有工程圖定義項、工程圖視圖、模型項目、注釋標示、表格和插入對像等.
7)曲面功能.用于復雜的三維空間曲面的設計建模.主要功能有伸長曲面、旋轉曲面、掃描曲面、放樣曲面、平坦曲面、填補曲面、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插件還可進行零部件應力分析、應變分析、變形分析、熱力分析、設計優化、線性和非線性分析等.使用COSMOSWorks插件,可最大限度地縮短設計周期,降低測試成本,提高產品質量.
2建模實例
三維軟件對零部件空間結構直觀、形象的表現效果是其最大的優點之一.某異形零件空間結構復雜,采用傳統方法對其進行建模分析,不但費時費力,且建成的模型空間表達效果差.采用SolidWorks對其建模不但克服了上述缺點,也為利用該模型進行產品結構和性能分析及實物質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.
在生成每個實體及造型之前。必須先選擇基準面,按藍圖尺寸嚴格繪制草圖,并恰當地設置草圖各線段位置關系以固定草圖線段,再標注尺寸固定其余草圖,選擇適當的實體特征功能生成實體造型,達到建模目的.
1)選擇基準面,繪制草圖.利用旋轉拉伸功能初步建立實體;選擇基準面,利用齒輪設計插件,設置齒輪設計參數,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,設置陣列中心、數目參數,生成整體齒輪;選擇基準面,繪制草圖,利用旋轉拉伸功能生成異形零件尾部實體;見圖3-4.
3)選擇基準面,繪制草圖,利用旋轉切除功能,生成尾部實體外形及鋼球滾道槽;見圖5~6.
4)選擇基準面,繪制草圖,利用旋轉切除功能,生成異形零件前端造型及中心孔;選擇基準面,繪制草圖,利用旋轉切除和陣列功能生成工作孔;見圖7.8.
5)選擇基準面,繪制草圖,利用拉伸切除和陣列功能生成進出水孔;選擇基準面,繪制草圖,利用拉伸切除和陣列功能生成進出水槽;見圖9-lO.
6)選擇基準面,繪制草圖,利用拉伸切除、旋轉切除、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)選擇基準面,繪制草圖,利用拉伸切除和鏡像功能生成鍵槽,在對異形零件的主體建模完成后,按藍圖要求對各處進行最終倒角,最后形成符合藍圖的三維模型。見圖15-16。
在用SolidWorks進行三維實體繪制的過程中,選擇恰當的繪制草圖基準面是建模的難點之一.雖然軟件提供了前視圖基準面、上視圖基準面和右視圖基準面,但在實際的應用當中,這3個基準面是遠遠不夠的,需要實際情況,利用現有的基準面、線段和平面生成恰當的基準面,在此例當中就用到了多個自行設定的基準面.
模型建立后,軟件可以自由展示模型的各個角度實體圖,使產品在實際生產出成品之前,就可以直觀的了解其實際狀態外形.在建立產品的全部零件模型后,還可以利用裝配和干涉檢查功能,來進行產品的設計尺寸檢查和缺陷檢查.以上這些都是傳統的平面設計所無法做到的.
3結束語
相對于傳統的平面設計而言,三維建模以直觀、形象的表現效果,及縮短設計周期、降低測試成本、提高產品質量的優點,已得到廣泛應用.SolidWorks作為三維設計軟件中重要一員,以上手快、容易掌握,建模方便、快捷高效等特點,受到眾多設計工程師的青睞.雖然在曲面設計和動態模擬功能方面有一定的局限,但在最新版的SolidWorks2007中,此功能已經有了重大改進,通過一定的專門的技能培訓,SolidWorks更能發揮其在設計中的優勢.
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