SolidWorks在新型噴氣織機開發(fā)中的應用

2013-05-07 by:廣州有限元分析、培訓中心-br5w05v.cn 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)
關鍵字: SolidWorks 噴氣織機開發(fā)

討論了如何利用SolidWorks軟件對新型噴氣織機進行產品開發(fā)。給出了該產品開發(fā)的要求及主要流程,介紹并分析了織機結構及建模方法、受力零件的有限元分析法、裝配圖的建立等,提高了產品設計效率,降低了開發(fā)成本。

三維設計軟件SolidWorks是基于WindoWS原創(chuàng)的標準設計軟件,包括零件設計建模、模具設計、裝配設計建模、工程圖紙繪制、運動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、強大的功能、靈活的易用性和創(chuàng)新性,迅速成為機械設計領域的主流設計軟件。SolidWorks軟件的一大特點便是繪圖簡單易學,這為零件圖的快速完成提供了很大的便利。軟件所繪圖形默認比例1:1。外形直觀,并能保證設計尺寸的零誤差。所有形狀信息一目了然,并且可以通過剖切等方式看到內部的形狀,交流非常方便,不會產生歧義閉。

SolidWorks機械設計軟件也是一個基于特征的、參數(shù)化的實體建模設計工具,符合工程設計思維。其特征是指可以用參數(shù)驅動的實體模型,是一個實體或者零件的具體構成之一,對應一形狀,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行各種約束,各個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,與這個參數(shù)有關的內容都自動改變。

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

1開發(fā)任務

以某噴氣織機為原型,對其重新進行方案設計、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。

2實施過程

以SolidWorks為主要設計軟件,繪制出織機所有的零件圖,然后進行裝配,并生成部分需要的工程圖用于指導加工。主要的實施流程見圖1。
    SolidWorks在新型噴氣織機開發(fā)中的應用solidworks simulation分析案例圖片1

2.1織機結構分析及零件建模

設計新型噴氣織機之前,明確其主要結構及模塊的劃分將有利于選取設計方案、理順工作思路。該織機主要由主輔噴嘴部分、開口凸輪部分、開口吊綜部分、打緯傳動部分、卷取部分、送經部分、機架部分、罩殼部分、剪刀部分等組成(見圖2),模塊化較強,因此應根據(jù)不同的組成部分將對應的SolidWorks零件圖進行歸類,存儲于一個文件夾并分別完成相關的裝配圖。同時.在進行織機零件建模前,還需根據(jù)織機的組成特點將零件進行統(tǒng)一命名,這樣在零件較多時更易于管理,為零件查找?guī)矸奖恪?BR>
織機每個模塊的組成零件間往往有著較強的關聯(lián)性,如打緯傳動部分中的連桿機構、開口凸輪中的凸輪機構等對運動的連貫性.運動的規(guī)律特性都有著較高的要求,在設計時要予以充分考慮,最好通過SolidWorks軟件對其進行運動模擬,檢查是否存在干涉等問題;不同的模塊之間也有著一定關聯(lián)性,特別是開口、引緯、打緯、卷取、送經這幾部分便是一個相互聯(lián)系、不可孤立的統(tǒng)一體,在設計時要保證其運動的協(xié)調。由此可見,在設計裝配圖時,就要先對這些關聯(lián)性要求高的部件進行裝配,然后再去裝配相互間關聯(lián)或變化較少的零部件。

此外,像其它產品一樣,織機中也包含了大量的標準件、通用件、電器件。這一部分產品采用直接調用或只繪出外形的方法,不需浪費時間重復設計。
    SolidWorks在新型噴氣織機開發(fā)中的應用solidworks simulation分析案例圖片2

SolidWorks專注于設計,尺寸關系約束明確,建模方法靈活多樣。利用并行設計思想,不同織機模塊由幾個工程師分別完成,并由總工程師進行總體設計裝配。這對完成織機零部件的設計、管理、裝配等非常有利。

2.2受力分析

對于一些關鍵的受力零部件,運用SolidWorks的COSMOSXpress模塊直接進行相關分析,不僅快捷有效,而且省去了實際模擬分析對材料的損失浪費。以下舉例說明。

首先在FeatureManager設計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)進行設置。

單擊工具--COSMOSXpress。COSMOSXpress在彈出對話框中選擇單位系統(tǒng)、設定結果的保存路徑。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定載荷等,完成后接受默認網(wǎng)格設定并單擊"下一步",單擊"運行"進行分析。當分析完成時,一復選符號出現(xiàn)在分析標簽上,且結果標簽出現(xiàn)。結果標簽的第一個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在新型噴氣織機開發(fā)中的應用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部應力的分布情況,右側的應力數(shù)值對應的顏色與左側圖中的顏色對應。圖形的扭曲反映了應力作用下的零件的應變。

2.3裝配

在計算機上對已經建立的產品零件按照產品的裝配關系完成部件和整機的三維裝配模型,在此基礎上應用軟件提供的功能,進行裝配零件之間的動、靜態(tài)干涉檢查。一旦發(fā)現(xiàn)設計有不合理之處時及時調整與修改設計圖紙,從而可縮短產品制造與裝配生產過程的時間,降低產品的裝配成本,提高設計質量[4t。為了更形象直觀地了解裝配體中各零部件間的相互關系,可以繪制出爆炸視圖。一個爆炸視圖又可以分為多個爆炸步驟,層次感強,修改方便。

    由于織機零件多,直接在一個裝配體文件中引入所有零件進行裝配便顯得十分雜亂,因此,先對一些小的組建進行裝配,形成子裝配體,再圍繞織機的開、引緯、打緯、卷取、送經這幾大組成部分進行裝配,然后以織機墻板為中心將其它零件圖、子裝配體進行裝配,最后將罩殼部分進行裝配。裝配體的設計方法有"自上而下設計"和"自下而上設計"兩種嘲,鑒于零部件多而復雜,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。

再進行裝配。另一點,由于織機零件較多,電腦的運行速度會大大減緩,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存,不參加計算,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聯(lián)起來。因此,當打開裝配體文件時,SolidWorks軟件自動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,未找到某一文件時會彈出對話框要求用戶手動查找。圖4為運用SolidWorks軟件建立的織機裝配圖。

2.4工程圖

工程圖是傳遞產品工程信息的規(guī)范,當3D實體零件和裝配體創(chuàng)建完成后,便可以通過SolidWorks自動生成2D工程圖,自動填寫標題欄,自動投影尺寸,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行改動。一般來說,工程圖包含一個或多個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。

工程圖對指導加工、安裝、運輸?shù)裙ぷ髌鹬种匾淖饔谩Ｔ赟olidWorks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導致工程圖文件作相應變更,這便保證了工程圖文件的準確性,避免了修改工作中的重復勞動。
    SolidWorks在新型噴氣織機開發(fā)中的應用solidworks simulation分析案例圖片4

2.5動畫
通過使用SolidWorks Animator?？梢阅M和捕獲裝配體的運動。SolidWorks Animator可以生成基于Windows的動畫,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動畫迅速地了解織機的裝配過程,這為產品開發(fā)、員工培訓提供方便實用的視頻資料。

3.結語

從SolidWorks軟件在新型噴氣織機開發(fā)過程中的應用可以看出:SolidWorks軟件界面友好、易學易用、形象直觀、智能化程度高;零件圖、裝配體、工程圖互相關聯(lián);可以自動計算幾何尺寸、表面積、體積、重量、重心等;能自動根據(jù)約束判斷織機裝配體零件相互間的運動關系,只需用鼠標拖動運動件,便可以看到其它相關運動件的運動變化,并能制作裝配動畫;利用嵌入式有限元分析模塊可對零部件進行應力、應變等分析,并給出優(yōu)化,便于更改設計;工程圖可另存為AutoCAD等文件,也可直接打開AutoCAD平面圖進行拉伸形成三維實體,十分方便。

隨著社會的快速發(fā)展,計算機性能的不斷提高,各類織機設計、開發(fā)要求繼續(xù)增大,三維設計軟件在這一行業(yè)或其它行業(yè)中的運用已經越來越突現(xiàn)出它的優(yōu)勢,無疑會對產品開發(fā)起著舉足輕重的作用。

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