SolidWorks在新型噴氣織機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用

2013-05-07 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 高超*梁海順*陳贊*李軍寧*劉鋒*賈正鋒來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: SolidWorks 噴氣織機(jī) 開發(fā)

討論了如何利用SolidWorks軟件對新型噴氣織機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。給出了該產(chǎn)品開發(fā)的要求及主要流程,介紹并分析了織機(jī)結(jié)構(gòu)及建模方法、受力零件的有限元分析法、裝配圖的建立等,提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率,降低了開發(fā)成本。

三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks是基于WindoWS原創(chuàng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)軟件,包括零件設(shè)計(jì)建模、模具設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)建模、工程圖紙繪制、運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析等。軟件自1995年問世以來,以其優(yōu)異的性能、強(qiáng)大的功能、靈活的易用性和創(chuàng)新性,迅速成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主流設(shè)計(jì)軟件。SolidWorks軟件的一大特點(diǎn)便是繪圖簡單易學(xué),這為零件圖的快速完成提供了很大的便利。軟件所繪圖形默認(rèn)比例1:1。外形直觀,并能保證設(shè)計(jì)尺寸的零誤差。所有形狀信息一目了然,并且可以通過剖切等方式看到內(nèi)部的形狀,交流非常方便,不會(huì)產(chǎn)生歧義閉。

SolidWorks機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也是一個(gè)基于特征的、參數(shù)化的實(shí)體建模設(shè)計(jì)工具,符合工程設(shè)計(jì)思維。其特征是指可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型,是一個(gè)實(shí)體或者零件的具體構(gòu)成之一,對應(yīng)一形狀,具有工程上的意義;參數(shù)化是指對零件上各種特征分別進(jìn)行各種約束,各個(gè)特征的形狀和尺寸大小用變量參數(shù)來表示。變量參數(shù)發(fā)生變化后,則零件特征的幾何形狀或者尺寸大小將發(fā)生變化,與這個(gè)參數(shù)有關(guān)的內(nèi)容都自動(dòng)改變。

在新型噴氣織機(jī)的開發(fā)過程中。通過選用SolidWorks軟件作為設(shè)計(jì)開發(fā)的主要工具。完成了零件建模、裝配圖及工程圖的設(shè)計(jì)、指導(dǎo)加工等工作,并與工程師、加工人員進(jìn)行相應(yīng)的分析探討,提高了零件合格率。

1開發(fā)任務(wù)

以某噴氣織機(jī)為原型,對其重新進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、零部件改裝等工作,制造出能投放市場銷售的新型噴氣織機(jī)。

2實(shí)施過程

以SolidWorks為主要設(shè)計(jì)軟件,繪制出織機(jī)所有的零件圖,然后進(jìn)行裝配,并生成部分需要的工程圖用于指導(dǎo)加工。主要的實(shí)施流程見圖1。
    SolidWorks在新型噴氣織機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用solidworks simulation分析案例圖片1

2.1織機(jī)結(jié)構(gòu)分析及零件建模

設(shè)計(jì)新型噴氣織機(jī)之前,明確其主要結(jié)構(gòu)及模塊的劃分將有利于選取設(shè)計(jì)方案、理順工作思路。該織機(jī)主要由主輔噴嘴部分、開口凸輪部分、開口吊綜部分、打緯傳動(dòng)部分、卷取部分、送經(jīng)部分、機(jī)架部分、罩殼部分、剪刀部分等組成(見圖2),模塊化較強(qiáng),因此應(yīng)根據(jù)不同的組成部分將對應(yīng)的SolidWorks零件圖進(jìn)行歸類,存儲(chǔ)于一個(gè)文件夾并分別完成相關(guān)的裝配圖。同時(shí).在進(jìn)行織機(jī)零件建模前,還需根據(jù)織機(jī)的組成特點(diǎn)將零件進(jìn)行統(tǒng)一命名,這樣在零件較多時(shí)更易于管理,為零件查找?guī)矸奖恪?BR>
織機(jī)每個(gè)模塊的組成零件間往往有著較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,如打緯傳動(dòng)部分中的連桿機(jī)構(gòu)、開口凸輪中的凸輪機(jī)構(gòu)等對運(yùn)動(dòng)的連貫性.運(yùn)動(dòng)的規(guī)律特性都有著較高的要求,在設(shè)計(jì)時(shí)要予以充分考慮,最好通過SolidWorks軟件對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬,檢查是否存在干涉等問題;不同的模塊之間也有著一定關(guān)聯(lián)性,特別是開口、引緯、打緯、卷取、送經(jīng)這幾部分便是一個(gè)相互聯(lián)系、不可孤立的統(tǒng)一體,在設(shè)計(jì)時(shí)要保證其運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)。由此可見,在設(shè)計(jì)裝配圖時(shí),就要先對這些關(guān)聯(lián)性要求高的部件進(jìn)行裝配,然后再去裝配相互間關(guān)聯(lián)或變化較少的零部件。

此外,像其它產(chǎn)品一樣,織機(jī)中也包含了大量的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、電器件。這一部分產(chǎn)品采用直接調(diào)用或只繪出外形的方法,不需浪費(fèi)時(shí)間重復(fù)設(shè)計(jì)。
    SolidWorks在新型噴氣織機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用solidworks simulation分析案例圖片2

SolidWorks專注于設(shè)計(jì),尺寸關(guān)系約束明確,建模方法靈活多樣。利用并行設(shè)計(jì)思想,不同織機(jī)模塊由幾個(gè)工程師分別完成,并由總工程師進(jìn)行總體設(shè)計(jì)裝配。這對完成織機(jī)零部件的設(shè)計(jì)、管理、裝配等非常有利。

2.2受力分析

對于一些關(guān)鍵的受力零部件,運(yùn)用SolidWorks的COSMOSXpress模塊直接進(jìn)行相關(guān)分析,不僅快捷有效,而且省去了實(shí)際模擬分析對材料的損失浪費(fèi)。以下舉例說明。

首先在FeatureManager設(shè)計(jì)樹中用右鍵單擊樹頂部的零件名稱,然后選擇"文件屬性"。對文檔單位系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。

單擊工具--COSMOSXpress。COSMOSXpress在彈出對話框中選擇單位系統(tǒng)、設(shè)定結(jié)果的保存路徑。然后逐次單擊"下一步"為零件指定材料、選擇約束表面以及設(shè)定載荷等,完成后接受默認(rèn)網(wǎng)格設(shè)定并單擊"下一步",單擊"運(yùn)行"進(jìn)行分析。當(dāng)分析完成時(shí),一復(fù)選符號出現(xiàn)在分析標(biāo)簽上,且結(jié)果標(biāo)簽出現(xiàn)。結(jié)果標(biāo)簽的第一個(gè)熒屏列舉在指定的載荷和約束下,模型的最低安全系數(shù)為0.760545。這意味著COSMOSXpress不期望模型在前邊指定的載荷和約束下會(huì)失敗。若想根據(jù)安全系數(shù)的特定數(shù)值(如1.5)來評估模型中各個(gè)區(qū)域的安全性,則在輸入框中鍵人1.5然后單擊顯示樣例。樣例中藍(lán)色區(qū)域的安全系數(shù)大于1.5(區(qū)域很安全)。紅色區(qū)域的安全系數(shù)小于1.5。安全系數(shù)分布的檢查表明您可從具有較高安全系數(shù)值的區(qū)域移除材料而不影響零件的安全性。
    SolidWorks在新型噴氣織機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用solidworks simulation分析案例圖片3

繼續(xù)單擊"下~步"可以顯示模型中的應(yīng)力分布如圖3所示(也可選擇顯示位移分布),圖形的顏色變化反映的是零件內(nèi)部應(yīng)力的分布情況,右側(cè)的應(yīng)力數(shù)值對應(yīng)的顏色與左側(cè)圖中的顏色對應(yīng)。圖形的扭曲反映了應(yīng)力作用下的零件的應(yīng)變。

2.3裝配

在計(jì)算機(jī)上對已經(jīng)建立的產(chǎn)品零件按照產(chǎn)品的裝配關(guān)系完成部件和整機(jī)的三維裝配模型,在此基礎(chǔ)上應(yīng)用軟件提供的功能,進(jìn)行裝配零件之間的動(dòng)、靜態(tài)干涉檢查。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)有不合理之處時(shí)及時(shí)調(diào)整與修改設(shè)計(jì)圖紙,從而可縮短產(chǎn)品制造與裝配生產(chǎn)過程的時(shí)間,降低產(chǎn)品的裝配成本,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量[4t。為了更形象直觀地了解裝配體中各零部件間的相互關(guān)系,可以繪制出爆炸視圖。一個(gè)爆炸視圖又可以分為多個(gè)爆炸步驟,層次感強(qiáng),修改方便。

    由于織機(jī)零件多,直接在一個(gè)裝配體文件中引入所有零件進(jìn)行裝配便顯得十分雜亂,因此,先對一些小的組建進(jìn)行裝配,形成子裝配體,再圍繞織機(jī)的開、引緯、打緯、卷取、送經(jīng)這幾大組成部分進(jìn)行裝配,然后以織機(jī)墻板為中心將其它零件圖、子裝配體進(jìn)行裝配,最后將罩殼部分進(jìn)行裝配。裝配體的設(shè)計(jì)方法有"自上而下設(shè)計(jì)"和"自下而上設(shè)計(jì)"兩種嘲,鑒于零部件多而復(fù)雜,在此建議采取較為簡單的"自下而上"裝配法,即先建好零件模型。

再進(jìn)行裝配。另一點(diǎn),由于織機(jī)零件較多,電腦的運(yùn)行速度會(huì)大大減緩,可以使用以下三種方法來提高工作的效率:"隱藏"部分零件;"壓縮"不必要的零部件:"壓縮"的零部件信息不裝入內(nèi)存,不參加計(jì)算,也不顯示;輕化零件:以輕化狀態(tài)裝入零件16J。零部件添加到裝配體文件后。裝配體和零部件之間便相互關(guān)聯(lián)起來。因此,當(dāng)打開裝配體文件時(shí),SolidWorks軟件自動(dòng)查找需要的零部件文件,找到的文件才可以在裝配體文件中顯示出來,未找到某一文件時(shí)會(huì)彈出對話框要求用戶手動(dòng)查找。圖4為運(yùn)用SolidWorks軟件建立的織機(jī)裝配圖。

2.4工程圖

工程圖是傳遞產(chǎn)品工程信息的規(guī)范,當(dāng)3D實(shí)體零件和裝配體創(chuàng)建完成后,便可以通過SolidWorks自動(dòng)生成2D工程圖,自動(dòng)填寫標(biāo)題欄,自動(dòng)投影尺寸,還能根據(jù)不同的配置給出零件不同狀態(tài)的工程圖,為工藝準(zhǔn)備帶來極大便利,并且完全支持圖層、線型等二維CAD能力,并能生成二維CAD可讀的文件,同時(shí)也可以輸出SolidWorks工程圖為.dxf或.dwg文件,然后可以在Auto-CAD中對需要修改的地方再進(jìn)行改動(dòng)。一般來說,工程圖包含一個(gè)或多個(gè)由零件或裝配體建立的視圖,也可由現(xiàn)有的視圖建立視圖。

工程圖對指導(dǎo)加工、安裝、運(yùn)輸?shù)裙ぷ髌鹬种匾淖饔?。在SolidWorks中,零件、裝配體和工程圖是互相鏈接的文件,對零件或裝配體所作的任何更改都會(huì)導(dǎo)致工程圖文件作相應(yīng)變更,這便保證了工程圖文件的準(zhǔn)確性,避免了修改工作中的重復(fù)勞動(dòng)。
    SolidWorks在新型噴氣織機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用solidworks simulation分析案例圖片4

2.5動(dòng)畫
通過使用SolidWorks Animator?？梢阅M和捕獲裝配體的運(yùn)動(dòng)。SolidWorks Animator可以生成基于Windows的動(dòng)畫,在任何基于Windows的電腦上播放。因此,裝配工人可以通過錄制的AVI動(dòng)畫迅速地了解織機(jī)的裝配過程,這為產(chǎn)品開發(fā)、員工培訓(xùn)提供方便實(shí)用的視頻資料。

3.結(jié)語

從SolidWorks軟件在新型噴氣織機(jī)開發(fā)過程中的應(yīng)用可以看出:SolidWorks軟件界面友好、易學(xué)易用、形象直觀、智能化程度高;零件圖、裝配體、工程圖互相關(guān)聯(lián);可以自動(dòng)計(jì)算幾何尺寸、表面積、體積、重量、重心等;能自動(dòng)根據(jù)約束判斷織機(jī)裝配體零件相互間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,只需用鼠標(biāo)拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)件,便可以看到其它相關(guān)運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)變化,并能制作裝配動(dòng)畫;利用嵌入式有限元分析模塊可對零部件進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變等分析,并給出優(yōu)化,便于更改設(shè)計(jì);工程圖可另存為AutoCAD等文件,也可直接打開AutoCAD平面圖進(jìn)行拉伸形成三維實(shí)體,十分方便。

隨著社會(huì)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)性能的不斷提高,各類織機(jī)設(shè)計(jì)、開發(fā)要求繼續(xù)增大,三維設(shè)計(jì)軟件在這一行業(yè)或其它行業(yè)中的運(yùn)用已經(jīng)越來越突現(xiàn)出它的優(yōu)勢,無疑會(huì)對產(chǎn)品開發(fā)起著舉足輕重的作用。

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