銅絲自動(dòng)纏繞機(jī)的3D虛擬裝配

黃輝明

摘 要：UG NX（Unigraphics NX）是Siemens公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，是現(xiàn)代電腦輔助設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的先進(jìn)3D軟體，其功能十分強(qiáng)大。筆者研究了依靠UG軟體的銅絲纏繞機(jī)各部件的虛擬建模及裝配過(guò)程，展示了在UG NX的裝配功能對(duì)銅絲纏繞機(jī)各零件如滾動(dòng)滑輪、軸、纏繞機(jī)座、面板、支架的虛擬裝配，根據(jù)最終3D裝配圖對(duì)銅絲纏繞機(jī)各零件之間的裝配干涉關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)的銅絲纏繞機(jī)是否合理，提高了銅絲纏繞機(jī)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和效率。

關(guān)鍵詞：UG 參數(shù)化設(shè)計(jì) 3D建模 虛擬裝配

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0012-01

CAD技術(shù)是通過(guò)電腦和CAD工程軟體對(duì)設(shè)計(jì)“產(chǎn)品”進(jìn)行分析與模擬，調(diào)整改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，此類(lèi)技術(shù)將設(shè)計(jì)人員所擁有的最優(yōu)特性（創(chuàng)造性思維、形象思維、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、綜合判斷與分析的能力）與電腦強(qiáng)大的記憶與信息檢索功能，海量數(shù)據(jù)的高速精確計(jì)算與處理能力，易于修正規(guī)劃，作業(yè)狀況穩(wěn)定且不疲勞的特性結(jié)合起來(lái)，然后極大增進(jìn)設(shè)計(jì)速度和效率，增進(jìn)規(guī)劃質(zhì)量，降低規(guī)劃成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，利用UG的3D實(shí)體建模功能和虛擬裝配功能，能使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期大大縮短，設(shè)計(jì)的可靠性大大提高。該課題以銅絲纏繞機(jī)為研究對(duì)象，在實(shí)際生產(chǎn)生活中，為了保護(hù)產(chǎn)品及運(yùn)輸?shù)姆奖悖獙?duì)銅絲進(jìn)行包裝，傳統(tǒng)的人工包裝效率低而且包裝的質(zhì)量也不好，所以有必要設(shè)計(jì)出自動(dòng)包裝銅絲的機(jī)械，對(duì)銅絲進(jìn)行快速且高質(zhì)量的包裝，用UG對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和虛擬裝配將大大提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 銅絲纏繞機(jī)設(shè)計(jì)方案

用UG的3D實(shí)體建模功能生成銅絲纏繞機(jī)的各部件，然后在虛擬裝配功能下在各部件的基礎(chǔ)上對(duì)銅絲纏繞機(jī)進(jìn)行虛擬裝配，并檢查安裝在銅絲纏繞機(jī)上的各零件是否存在干涉現(xiàn)象。主要零件參數(shù)如下：

疊合范圍：任意重疊（可調(diào)）

包裝材料：編織帶（或其他纏繞材料）

銅絲寬度W：W≤500 mm

鋼帶外徑OD：800 mm≤OD≤1400 mm

鋼帶內(nèi)徑ID：450 mm≤ID≤1000 m

環(huán)體轉(zhuǎn)速v：v≤40 r/min（變頻控制）

托輥高度：約500 mm

托輥承重：≤2000 kg

總 功 率：約3 kW

電壓/頻率：3￠380 V/50 Hz

重量：約2000 kg

1.1 最終模型圖及工作原理

如圖1，當(dāng)銅絲放到底座的滾軸上時(shí)，可以通過(guò)升降手輪1來(lái)調(diào)整面板到合適的高度，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪6，通過(guò)四個(gè)固定滑輪8使銅絲準(zhǔn)確的固定在底座的正中間；在電機(jī)的帶動(dòng)下，4開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，從而通過(guò)皮帶5帶動(dòng)另一滾軸以同速同向的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)使銅絲在滾軸摩擦力作用下以開(kāi)始滾動(dòng)，其滾動(dòng)速度可能通過(guò)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，另一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸10通過(guò)面板后的皮帶帶動(dòng)其他三個(gè)滾輪一起以同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在摩擦力的作用下帶動(dòng)膠帶環(huán)9以一定的方向旋轉(zhuǎn)；在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)同時(shí)作用下，使在3上裝的膠帶準(zhǔn)確、快速的纏繞在銅絲上，完成對(duì)銅絲的自動(dòng)化包裝。

1.2 銅絲纏繞機(jī)的裝配

1.2.1 裝配的概述

UG NX裝配模塊不但可以方便的將散件組裝配成產(chǎn)品，更能夠在裝配中，依照另外部件展開(kāi)部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，并對(duì)裝配模型進(jìn)行干涉分析與材質(zhì)參數(shù)管理等操作。裝配模型完成后，進(jìn)而生成裝配爆炸圖，并可將其引入到裝配工程圖中。同時(shí)，在工程裝配圖中可自動(dòng)產(chǎn)生裝配明細(xì)表，同時(shí)對(duì)軸測(cè)圖設(shè)計(jì)局部挖切。

虛擬裝配：次裝配模式是根據(jù)部件鏈接關(guān)系建立裝配。該裝配模式有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）由于是鏈接部件而不是部件復(fù)制到裝配，因此，裝好配時(shí)需要的內(nèi)存空間??；（2）裝配中不需要編輯的下層部件可簡(jiǎn)化顯示，提高顯示速度；（3）當(dāng)構(gòu)成裝配的部件修改時(shí)，裝配自動(dòng)更新。

1.2.2 纏繞機(jī)座組件的裝配

對(duì)纏繞機(jī)底座進(jìn)行裝配，底座組件包括15個(gè)零件，纏繞機(jī)座為基礎(chǔ)零件，4個(gè)完全相同的固定滑輪、滾輪和軸做為配合零件，最后裝相三角帶。導(dǎo)入基礎(chǔ)零件——纏繞機(jī)座并安裝軸和固定滑輪。點(diǎn)擊添加現(xiàn)有的組件按鈕，然后選擇部件文件，選取纏繞機(jī)座做為部件文件，一直點(diǎn)擊確定按鈕。然后又回到選擇部件文件對(duì)話(huà)框，選擇與纏繞機(jī)座軸支撐部分相配合的軸，在定位里面選擇配對(duì)，然后點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊配對(duì)按鈕，分別選擇軸端面和纏繞機(jī)座上的孔端面做為配合面，點(diǎn)擊應(yīng)用進(jìn)行裝配，然后再分別選擇配對(duì)類(lèi)型為中心，選擇軸的外圓表面和纏繞機(jī)座孔的內(nèi)表面，點(diǎn)擊確定，使軸的軸心線(xiàn)與纏繞機(jī)座孔的軸心線(xiàn)重合，從而配合完成。

1.2.3 面板的裝配

方法是：在配對(duì)條件中選擇配對(duì)按鈕，分別選擇滾輪側(cè)面和面板的表面，點(diǎn)擊應(yīng)用按鈕，在配對(duì)條件中選擇中心按鈕，選擇滾輪孔中心和面板上軸的中心，點(diǎn)擊確定按鈕，完成四個(gè)小滾輪的裝配。以同樣的步驟選擇軸和大滾輪進(jìn)行依次裝配。

1.2.4 銅絲纏繞機(jī)的總裝配

銅絲纏繞機(jī)的總裝配包括纏繞機(jī)座組件的裝配、與面板組件的裝配、與支架組件的裝配、面板后蓋、操作面板、螺釘、墊片、定位銷(xiāo)等許多元件的裝配，具體的生成的最終裝配圖見(jiàn)圖1所示。通過(guò)做虛擬干涉檢測(cè)關(guān)系可以看出，銅絲纏繞機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，沒(méi)有產(chǎn)生任何干涉現(xiàn)象。銅絲自動(dòng)纏繞機(jī)是專(zhuān)門(mén)為冶金行業(yè)而研究，設(shè)計(jì)，制造的一種新穎的纏繞纏繞機(jī)，用于銅絲、焊絲、線(xiàn)纜等線(xiàn)材的纏繞包裝，以達(dá)到良好的保護(hù)和裝飾作用。

1.3 制作工程圖

單擊“圖紙布局”工具欄上的“基本視圖”圖標(biāo)按鈕，在圖紙上合適的位置放置基本視圖，并添加相應(yīng)的投影視圖、軸二測(cè)視圖，并標(biāo)注其裝配的整體尺寸。

2 結(jié)語(yǔ)

UG是一個(gè)功能強(qiáng)大的電腦輔助設(shè)計(jì)軟體，本文所討論的是利用UG平臺(tái)來(lái)創(chuàng)建纏繞機(jī)系列零件的3D模型，并在UG環(huán)境下實(shí)現(xiàn)纏繞機(jī)的虛擬裝配。通過(guò)虛擬裝配，可以減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的缺陷和不足，提高設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。由于時(shí)間的關(guān)系和對(duì)軟體掌握程度的不足，沒(méi)能對(duì)整個(gè)銅絲纏繞機(jī)進(jìn)行參數(shù)化建模，對(duì)纏繞機(jī)的設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，以后需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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