三维装配仿真技术

2024-08-31

三维装配仿真技术（精选9篇）

三维装配仿真技术篇1

1 面向三维模型的装配过程分析

(1) 虚拟装配。在三维CAD环境下建立零部件三维模型, 并以“搭积木”的形式组合起来, 形成装配体的三维模型。 (2) 精度分配。装配信息的完整准确表示是装配序列正确生成的先决条件。由于在装配体零件构形时只考虑了实际尺寸, 而对零部件的公差、精度要求并无体现, 所以在这一环节要根据装配尺寸链进行精度的分配, 充实装配体的实体信息。精度分配是进行产品装配的基础。 (3) 装配序列规划。在产品的装配过程中, 装配同一产品可以采用不同的装配顺序, 这些不同的装配顺序形成了不同的装配序列。 (4) 干涉检验。在装配完毕以后, 为了保证装配模型的有效性, 必须检查装配体各零件之间是否有干涉。选中整个装配体, 并将重合情况视为干涉, 开始进行干涉检查, 由于数据量比较大, 系统需要等待一定时间, 在干涉检查完毕后, 系统会将发生干涉的零件及干涉体积显示出来, 以供设计人员寻找干涉地方和进行零件几何形状的修正。 (5) 装配序列评价。装配序列的评价针对所有的可行装配序列, 依据某种评价标准, 对影响装配序列的各种因素进行评价, 筛选出较好的装配序列。

2 装配关键技术

2.1 装配精度分配

任何产品都是由许多零件和部件组成, 装配精度就是组成产品的零、部件装配后实际几何参数与理想几何参数的符合程度, 它通常是根据产品使用性能、使用效果、精度和寿命等综合指标来确定的。装配体的质量要求, 包括装配体的性能指标、工作效率、几何位置精度、传动精度和使用寿命等。

在装配中应对装配精度进行两方面分析:一是功能性分析, 即分析和确定对装配体的功能起关键作用的关键尺寸, 其目的是对一个或多个功能尺寸生成装配尺寸链, 进而进行公差的分析;二是装配性分析, 根据装配时零件间的配合情况调整配合公差等级, 合理分配公差, 保证零件能够成功配合装配在一起并符合装配质量要求。

2.2 装配序列规划

按照某些装配序列, 可以较顺利地组织装配, 最终达到设计要求。而由于各种原因, 有些装配序列的采用不能达到指定的装配目标。装配序列规划就是在给定产品设计序列的条件下, 找出那些合理、可行的装配序列, 并从中选取最优的序列, 按照这样的序列, 可以达到预期的装配目标。

装配序列是决定装配过程的复杂性和可靠性的重要因素, 利用产品设计中的数字化信息, 用计算机生成产品装配序列, 选择适合装配环境的较好的装配序列, 对于改进产品设计、设计装配系统 (装配单元或装配线) 、确保装配可行性、提高装配效率、降低装配成本、缩短产品的开发周期具有非常重要的意义。利用计算机进行产品装配序列规划, 可以弥补产品设计者经验的不足, 形成统一的评价标准, 避免由于遗漏好的装配方案而造成装配成本与时间的浪费。对复杂的产品装配, 可以从所有可行装配序列中找到最佳方案, 同时产品设计者可以根据装配序列规划反馈的信息改进设计。

2.3 影响装配序列规划和评价的因素

在只考虑几何约束的情况下, 一个产品往往存在一个或几个可行装配序列。分析影响装配序列规划的因素不但可以在装配工艺制定时就给予相当关注, 而且可在装配序列优选时作为评价性指标。装配序列的影响因素有多种, 本文在对各种影响装配序列的因素进行比较分析与综合评估基础上, 得出六个影响装配序列的最主要因素: (1) 结构对称性, 结构不对称的零件应尽量排在装配序列的前端。如轴类零件一般排在箱体后装配。 (2) 装配关系数, 一个装配序列中装配关系多的零件 (非紧固件) 在前端装配比在后端装配更容易实现。 (3) 零件的质量和体积, 装配序列的易装配性与零件的质量与体积也有较大联系, 一般大且重的零件应先装, 中等质量和体积的零件应在中间装, 轻和小的零件应后装。 (4) 装配逻辑, 逻辑顺序是指装配操作对应的两相关零件间的顺序要求, 是设计者按技术要求和设计经验规定的一种顺序要求, 是可不被必须满足的软约束。 (5) 装配方向变换, 装配方向变换性对装配时间和装配效率影响较大。 (6) 配合精度, 零件在进行装配时, 要特别考虑配合精度问题。

3 面向三维模型的产品装配总体方案

由以上面向三维模型的装配过程分析和关键技术的理论及方法研究, 提出面向三维模型的产品装配总体方案。从面向三维模型的产品装配总体方案流程图中可以看出, 本文从已构建的三维装配体模型出发, 研究计算机辅助的装配设计, 具体包括以下内容。

(1) 装配精度分配。搜索装配体模型, 获取所有的装配关系和基本尺寸信息, 形成变动几何约束网络, 搜索其最小回路形成装配尺寸链, 按照模糊精度分配方式对装配精度进行分配。 (2) 装配序列规划。搜索装配体模型所有配合功能表面, 构建装配关系模型并用装配关系图的形式进行表达, 根据零件功能表面间的配合程度确定关联指标评价值。计算关联强度, 在装配关系图上划分子装配体。并分层进行装配序列规划; (3) 装配序列评价。生成装配序列并对其装配过程进行干涉检验, 筛除不合理的装配序列。在此基础上利用基于信息熵的评价方法对序列进行评价优选, 从而得到最优的装配序列。

按照此步骤, 就可以顺序实现装配精度分配、装配序列规划和装配序列评价。但在具体实施过程中, 一些具体步骤, 如代表装配精度要求的封闭环就需要通过人机交互形式来指定, 装配约束的获取和装配实体的获取等均需要计算机辅助来实现。这就要求提供系统功能支持。因此, 考虑在现有CAD系统上进行二次开发, 对各功能流程化实现, 形成完整的体系结构。

4 结语

本文首先对面向三维模型的装配过程进行分析描述, 提出本文重点研究的几项关键技术;其次, 对装配精度分配、装配序列规划的有关内容和研究意义作以阐述并提出影响装配序列规划和评价的六个重要因素, 充分考虑它们对装配序列规划和装配序列评价的影响作用。最后, 围绕实现装配中这几项关键技术的目标提出了总体思路, 并简述其实现过程。

参考文献

[1]朱文伟, 杨昌明, 张胜恩.网络化参数化建模及自动装配的研究[J].机械设计与制造, 2008, 5.

[2]王春成, 王丽君, 赵延治, 等.基于SolidWorks模块化并联机器人自动装配技术研究[J].机械设计与制造, 2009, 4.

三维装配仿真技术篇2

本专业主要面向现代汽车制造及零部件生产与装配行业，培养德、智、体等全面发展，基础扎实、实践能力强的高等技术应用性人才。能从事现代汽车制造及零部件加工，汽车装配调试，具备从事计算机辅助设计、数控编程、产品质量检测等生产现场控制岗位的能力。培养目标及规格在专业知识和专业技能方面的基本要求：

1、具有本专业高级技术应用型人才所必需的文化素质和专业基础理论；

2、具有正确使用各种测量器械和汽车零部件的加工与装配能力；

3、具有数控编程、数控加工及数控机床保养与维护的能力；

4、具有编制和实施典型汽车零件加工工艺与装配流程、分析解决一般机械加工工艺技术问题的基本能力；

5、具有熟练使用各种与本专业相关的CAD、CAM、Pro/E、UG等软件能力，能胜任机械零件设计与简单机械设备设计工作；

6、具备在制造企业担任生产车间（工段）或技术部门技术管理工作的能力。

7、具有开拓创新的进取精神，一般具有中级数控机床主干课程说明

1、机械制图本课程4学分，课内学时72学时，第一学期开设。学习目的：本课程是一门研究用投影法（主要是正投影法）绘制机械图样和解决空间几何问题的既有理论又有较多绘图实践的专业基础课。其目的是培养学生绘图、读图能力和初步的图解能力，同时学习公差与配合的基本知识。主要教学内容：要求学会基本图法，能正确绘制和阅读一般零件图和中等复杂程度的装配图。所绘图样应做到：投影正确，视图选择与配置恰当，尺寸完全，标注清晰，字体工整，图画整洁，符合机械制图的国家标准，学会尺寸公差和形位公差的标注方法。随着计算机绘图新技术的发展，要求了解计算机基本知识，熟悉计算机系统的组成并初步掌握用一种典型的绘图软件来绘制二维的图形。2．汽车构造本课程4学分，课内学时72，第二学期开设。学习目的：该课程主要培养学生对汽车整体结构有完整的认识与理解，使学生在以后的学习工作中具有基本理论和解决基本问题的思维及能力，因而本课程结合实际进行讲授并安排一定的实操能力培训（如参观学习、车间实习、企业实践等），以提高学生的理论与实际操作能力。为后续课程的应用打好坚实的基础。主要教学内容：汽车构造是本专业重要的专业技能课程，是了解汽车整体结构的不可缺少的一门课程。本课程主要包括：发动机的总体构造、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、制冷系统、润滑系统的结构、传动系、转向系、制动系、行驶系的结构等内容。

3、工程力学本课程3学分，课内学时54学时，第二学期开设。学习目的：本课程是一门专业基础课，包括理论力学和材料力学两大部分。根据专业需要，着重讲授静力学、动力学和材料力学的基本理论和基本知识，以及处理简单工程力学问题的基本方法，为机械设计基础等后续课程提供必要的理论基础。主要教学内容：学生在学习本课程时不仅要理解力学的基本概念与基本定理，并且要掌握由此而导出的解决工程力学问题的定理和公式，同时还要注意培养处理工程力学问题的能力。

4、机械设计基础本课程4学分，课内学时72学时，第二学期开设。学习目的：本课程主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论及计算方法。它是一门培养机械

设计能力的专业基础课。主要教学内容：通过课程学习：（1）掌握常用机构的工作原理、运动特性以及分析机构的基本知识；（2）掌握通用零件的工作原理、特点、计算方法、选用知识；（3）运用标准手册进行一般参数的通用零件和简单机械装置的设计。

5、电工与电子技术基础本课程4学分，课内学时72学时，第一学期开设。学习目的：本课程是一门专业技术基础课，是研究电路、磁路、电子技术在工程技术领域中应用的一门学科。主要教学内容：通过本课程的学习使学生获得必要的电路、磁路、变压器、模拟电子技术、数字电子技术的基本理论、基本知识、基本技能，为学习后续课程和从事机电一体化工作打下一定的基础。本课程是一门实践性较强的课程，除了学习理论、完成习题外还要通过一定的实验，掌握电

工、电子测量和安全用电方面的基本实验技能和知识。

6、数控编程与操作本课程4学分，课内学时72学时，第五学期开设。学习目的：使学生了解数控编程的方法，熟悉数控编程指令，能够对需要编程的机械零件进行必要的工艺分析和轨迹计算。主要教学内容：学生完成本课程之后，应能对典型的加工零件进行数控编程。能进行基本零件加工程序的编制及加工操作，了解CAD/CAM基本知识和工程应用范围，并对现代设计方法和现代加工技术有一个概貌性的了解。能应用

CAD/CAM自动编程软件进行基本零件数控加工程序的编制。、高等数学本课程4学分，课内学时72学时，第一学期开设。学习目的：高等数学是工科类专业的一门公共基础课，通过学习，要求系统地获得一元函数的微积分学和常微分方程、多元函数微积分学（包括空间解析几何）和级数的初步知识。主要教学内容：在学习过程中要求学生切实掌握各有关内容的基本概念、基本理论和基本方法，具有比较熟练的运算能力和分析问题、解决问题的能力，同时培养抽象思维和逻辑推

理能力、空间想象能力及抽象数学模型的初步能力。

8、互换性与测量技术本课程3学分，课内学时54学时，第三学期开设。学习目的：从互换性角度出发，通过系统简练地介绍几何量公差的有关标准、选用方法和误差检测的基本知识，使学生学到有关精度设计和几何量检测的基础理论知识和基本技能。主要教学内容：系统、简练地宣传贯彻国家颁布的几何量公差的有关标准和选用方法，同时从保证机械零件的互换性和几何精度出发，介绍测量技术的基本理论和方法。

9、汽车工程材料本课程3学分，课内学时54学时，第三学期开设。学习目的：本课程是一门专业基础课程，通过该门课的学习，使学生掌握各种汽车所需的材料，为今后的更深入的学习打下一定的基础，更好的适应今后的工作。主要教学内容：介绍汽车用金属材料，是以金属的机械性能为基础，具体地论述了汽本上所用金属的特性、用途以及牌号表示方法，同时简本地介绍了对金属进行普通热处理的方法以提高金属材料的使用性能。另外介绍汽车用非金属材料是以燃料的燃烧理论、油润料的润滑原理为基础，具体地论述了汽车用燃润料的特性、规格、用途、牌号及它们的选

用方法，同时对橡胶与汽车轮胎以及塑料在汽车上的应用、修理也作了简明的论述。

10、汽车制造工艺工装本课程3学分，课内学时54学时，第三学期开设学习目的：本课程的首要任务让学生在学习过程中了解本掌握如何提高产品品质，因为随着科学技术的不断发展，对汽车产品质的要求越来越高，而产品质量与零、部件的加工质量和装配质量密切相关。另一个重要任务是研究如何提高生产效率．即如何采用高生产率的加工方法、设备和工艺装备，来完成机械加工工艺过程和装配工艺过程。主要教学内容：本课程的一门专业性的技术基础课，它以汽车零件的加工工艺以及产品的装配工艺为研究对象。而研究工艺问题所遵循的基本原则是“优质、高产、低成本”，即从质量、生产率和经济性三个方面来研究。毕业生的就业方向

1、汽车制造企业，从事汽车制造与装配技术工作；

2、汽车及机械制造企业，从事计算机辅助设计、计算机辅助制造工作及数控设备调试、维护与操作的工作；

3、汽车制造企业或服务公司，从事汽车配件的管理工作；

三维装配仿真技术篇3

随着三维计算机辅助设计 (Computer Aided Design, CAD) 软件的广泛应用, 我国大部分制造企业已经基本采用三维CAD软件进行产品的设计。然而, 在装配工艺设计方面, 大部分制造企业仍然采用传统的基于二维工程图的装配工艺设计方法, 这种装配工艺设计存在如下问题:首先, 由于缺少直观的产品表现形式, 工艺设计人员不得不根据二维工程图纸, 去构想产品的装配关系, 根据自己的经验规划出产品的装配方案, 整个过程浪费了大量的时间;其次, 传统的二维装配工艺设计缺乏仿真验证手段, 导致编制出来的工艺很难指导装配, 时常出现零部件错装、漏装、装不上的情况;再次, 由于缺乏工装、工具等三维模型的支持, 传统的二维装配工艺设计不能够对工装的合理性和工具的可达性进行验证;最后, 生产现场仍然采用传统的二维装配工艺文件, 经常需要工艺设计人员现场指导装配。

随着三维CAD技术和虚拟装配技术的发展, 在三维环境下进行装配工艺设计已经成为可能。工艺设计人员可以在三维可视化环境下进行装配顺序的规划, 装配工艺的设计, 并在工装、工具三维模型的支持下对装配工艺设计的可行性和合理性进行验证, 从而对装配工艺设计进行持续优化, 并输出三维装配工艺文件以指导现场操作人员进行产品的装配。Tecnomatix是西门子推出的数字化制造软件, 广泛应用于我国的航空、航天、汽车、船舶等复杂产品制造业, 例如在白车身焊接工艺[1,2]中的应用。在Tecnomatix系统中, 有车间工艺 (Plant Process) 、生产线工艺 (Line Process) 、工位工艺 (Station Process) 等, 而没有我国传统制造业中的装配工艺、装配工序、装配工步等工艺对象, 导致Tecnomatix不能直接应用于我国的制造企业。为此, 本文通过对Tecnomatix系统的研究, 分析了三维装配工艺设计与仿真过程, 建立了装配工艺信息模型, 并对Tecnomatix系统进行二次开发, 以实现Tecnomatix系统在我国传统制造业中的应用。

1 三维装配工艺设计与仿真系统功能模型

Tecnomatix系统主要包括两个模块, Process Designer模块和Process Simulate模块。其中, Process Designer模块主要用于工艺结构的定义, 从而确定详细的装配工艺信息, 以及用到的装配资源信息;Process Simulate主要对Process Designer中定义的装配工艺过程进行仿真验证。通过对Tecnomatix的应用过程进行分析, 建立了如图1所示的三维装配工艺设计与仿真系统功能模型。

1) 装配BOM管理

装配BOM管理主要是根据输入的产品部件组件模型, 对设计BOM进行调整, 建立虚拟装配组件, 并调整装配层次关系, 确定零部件之间的装配顺序, 同时对产品的装配顺序进行仿真验证, 形成装配BOM。

2) 装配工艺路线设计

根据零部件的装配顺序关系, 确定装配工艺路线, 定义装配工序。装配工序的定义包括零部件配套信息的定义和装配资源信息的定义。其中, 装配资源信息包括装配环境信息、装配设备信息、装配工装信息和装配工具信息等。装配工序定义的装配资源信息主要是装配环境模型、装配设备模型。

3) 装配工序详细设计

确定每道装配工序下的装配工步信息, 装配工步的定义主要确定装配工步所用到的工装、工具等装配资源信息。

4) 装配路径规划与仿真

装配工艺设计完成之后, 将装配设备、工装、工具以及产品三维模型引入到装配环境当中, 规划零部件的装配路径。在装配路径规划过程当中, 利用干涉检查工具, 确定装配设备、工装, 以及零部件之间是否会产生干涉。若产生干涉, 则将仿真信息反馈给装配工艺设计, 以便对装配工艺设计进行修改。

5) 三维装配工艺输出

装配工艺设计与仿真完成之后, 将装配工艺信息以及装配仿真信息, 嵌入到三维装配工艺模板当中进行发布, 以指导现场操作工人的装配。

2 装配工艺信息模型建立

Tecnomatix系统中的工艺对象主要有车间工艺 (Plant Process) 、生产线工艺 (Line Process) 、工位工艺 (Station Process) 等, 不能够满足我国制造企业对信息的需求。为此, 本文通过对装配工艺设计涉及到的信息进行分析, 建立了装配工艺信息模型, 如图2所示, 包括装配结构层、装配工艺层和装配资源层。

1) 装配结构层

装配结构层描述了零部件之间的装配层次关系和装配约束关系, 产品包含若干个装配单元, 装配单元包含更小的装配单元, 直到最底层的零件。装配单元中的零组件类别描述了装配单元的粒度大小, 如部件、组件等。

2) 装配工艺层

装配工艺层描述了装配工艺设计信息, 主要包括装配工艺、装配工序、装配工步和装配操作四类工艺对象。其中, 装配工艺按照装配单元的粒度大小又分为总装工艺、部装工艺、组装工艺等;装配工序是指在一个工作地点, 由一个或一组工人, 采用一套设备连续完成的那部分装配工作;装配工步是指完成一个或多个对象的安装而采取的连续的装配工作;装配操作是指对一个装配对象实施的连续操作过程[3], 装配操作对象是指装配过程中的所有可操作实体, 操作对象不同, 装配操作亦不同。

3) 装配资源层

装配资源层描述了装配过程中所采用的装配资源对象信息, 主要包括装配环境模型信息、装配设备信息、装配工装信息和装配工具信息。其中, 装配工序对应装配环境和装配设备, 装配工步对应装配工装和工具。

3 应用实例

基于以上方法, 作者利用e M-Planner工具定制了工艺对象 (装配工艺、装配工序、装配工步) , 资源对象 (装配环境、装配设备、装配工装、装配工具) , 并通过VB 6.0开发了工艺对象 (装配工艺、装配工序、装配工步) 和资源对象 (装配环境、装配设备、装配工装、装配工具) 的属性页, 形成了面向复杂产品装配的三维装配工艺设计与仿真系统。首先, 将三维模型导入到Tecnomatix系统当中;然后, 可以直接在装配BOM树上面进行装配BOM的调整, 划分装配层次关系, 并确定零部件的装配顺序;接着进行装配工艺路线的设计, 确定装配工序, 并确定本道装配工序的配套零部件以及用到的装配资源信息, 如图3所示为定义装配工序的配套零部件信息, 图中下侧为开发的装配工序属性Tab页;之后, 进行装配工序的详细设计, 定义装配工步信息;当装配工艺设计完成之后, 切换到Process Simulate模块, 进行装配工艺的仿真工作, 如图4所示为装配路径规划界面;最后, 输出三维装配仿真信息, 将仿真信息嵌入到3D PDF进行发布, 如图5所示。

4 结束语

三维环境下的装配工艺设计一直是制造领域的研究热点。本文分析了三维装配工艺设计与仿真过程, 建立了装配工艺信息模型, 并通过对Tecnomatix系统进行二次开发, 实现了三维环境下的装配工艺设计。本文的研究, 对于国内在三维装配工艺设计的研究、应用方面有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]苏润峰.基于eMPower的车身焊接线虚拟仿真研究[D].山东大学, 2008.

[2]曾魁.基于数字化工厂的车身地板焊装线工艺规划及仿真[D].大连交通大学, 2011.

装配钳工的技术要点篇4

装配钳工的技术要点

姓名：王小滨专业：装配钳工申报等级：2级

工作单位：荣成市黄海离合器有限公司

摘要：钳工是五大传统工种之一，装配钳工也是产品加工制造的最后一道工序。由于钳工这个工种的特殊性，目前已经在很多方面被高速发展的机械化加工所取代。但是，对于一些特殊的零件制造钳工是必不可少的，钳工在机械加工制造中仍然有着很重要的作用，掌握装配钳工的技术要点对于一名机械制造者来说也是一门必修课。

关键词：装配钳工；钳工技能；技术要点；装配工具装配钳工的技能

1.1 划线

划线是根据图样和技术要求在毛坯或半成品上用划线工具划出加工界限或划出作为基准的点、线、面的操作过程。工具有划针、划圆规、划线盘、钢直尺、样冲子等。划线要求线条清晰均匀，定形、定位尺寸准确，精度一般在0.25mm～0.05mm。划线可以确定工件的加工余量，使加工有明显的尺寸界限，也可以发现和处理不合格的毛坯。

划线工具应与毛坯分开，以免毛坯毛刺划伤划线工具，影响工具的精度，同时也应及时保养，以免工具生锈。划线的步骤一般为：a、看清看懂图样，详细了解工件上需要划线的部位，明确工件及划线有关部分的作用和要求，了解有关的加工工艺；b、选定划线基准；c、初步检查毛坯的误差情况，给毛坯涂色；d、正确安装工件和选用划线工具；e、划线；f、详细对照样图检查划线的准确性，看是否有遗漏的地方；g、在线条上冲眼。

1.2 锉削

锉削应用十分广泛，可以锉削加工平面、曲面、内外表面、沟槽等各种形状复杂的表面。锉刀的正确握法与否，对锉削质量、锉削力量的发挥和人体疲劳程度都有一定影响。锉削的注意要点：a、锉刀柄要牢靠，不要使用锉刀柄有裂纹的锉刀；b、不准用嘴吹铁削，也不准用手清理铁削；c、锉刀放置不得露出钳台；d、夹持已加工面时应使用保护片，较大工件要加木垫。

1.3 锯削

锯削是用锯对材料或工件进行切断或锯削的加工方法。其使用技能方法：右手满握锯弓手柄，大拇指压在食指上，左手控制锯弓方向，大拇指在弓背上，食指、中指、无名指扶在锯弓前端，姿势与锉削基本一致。锯削时注意事项：a、工件将要锯断时应减小压力，防止工件断裂时伤脚；b、锯削的时候要控制好用力，防止锯条突然折断失控，使人受伤；c、锯削的过程中眼睛与锯条竖直线应重合，以免锯歪；d、锯条安装过紧或运动过快，压力太大，易使锯条折断。

1.4 钻孔

钻床上进行钻孔时，钻头的旋转是主运动，钻头沿轴向移动是进给运动。钻孔时先在钻的位置划出孔位的十字中心线，并打上中心冲眼，要求加工尺寸要小，孔的中心与十字交叉点重合。减少小钻头和孔间的摩擦，提高小钻头的寿命和改善孔的表面质量，钻孔时要加注足够的切削液。其注意事项如下：a、严格遵守钻床的操作规程，严禁戴手套；b、钻孔过程中需要检测时，必须先停车，然后才检测；c、钻孔时平口钳的手柄端面应放置在钻床工作台的左向，以防止转动力大而造成平口钳落地伤人；d、钻大孔时，先用小钻头钻孔，再用大钻扩孔。

1.5 攻螺纹

用丝锥在工件孔中切削出内螺纹的加工方法称为攻螺纹。工件如图1所示，需要加工4×M10螺纹。首先用φ18mm点钻（钻头角90°）加工4×M10的引正孔并同时完成C1.5孔口倒角，再钻4×M10底孔，最后攻丝4×M10。

攻螺纹的注意要点：a、攻螺纹前要对底孔孔口倒角；b、工件的装夹位置应放平，使螺孔中心线置于垂直或水平位置；c、当丝锥切入1～2圈后及时检查并矫正丝锥的垂直位置；d、攻不通孔时，需经常退出丝锥，排出孔内的铁屑，否则会因铁屑阻塞而使丝锥折断或达不到螺纹深度要求。

装配常用工具

2.1 量具

常用量具主要有游标量具和百分表。而游标量具主要有游标卡尺。游标卡尺可以测量长度、厚度、外径、内径、孔深、中心距等。游标卡尺分为0.05mm和0.02mm游标卡尺。游标卡尺是不可缺少的测量工具，必须注意其精度，测量时候要去掉工件的毛刺以免划伤卡尺。

2.2 装配图

装配图是机械设计中设计者意图的反映，是机械设计，制造的重要的技术依据。装配图是表达机器或部件的工作原理，零件间的装配关系和零件的主要结构形状，以及装配，检验和安装时所需的尺寸和技术要求。所以我们在装配时，必须看懂图样中的性能尺寸、装配尺寸、安装尺寸、外形尺寸。看装配图的方法步骤如下：a、先看标题栏，粗略了解零件。看标题栏，了解零件的名称，材料，数量比例等，从而大体了解零件的功能。对不熟悉的比较复杂的装配图，通常要参考有关的技术资料。如该零件所在部件的装配图，相关的其他零件图及其技术说明书等，以便从中了解该零件在机器或部件中的功能，结构特点，设计要求。为看图创造条件；b、深入分析视图，想象结构形状；c、分析技术要求，综合看懂全图。主要分析零件的表面粗糙度、尺寸公差和形位公差要求。要先弄清配合面或主要加工面的加工精度要求，了解其代号含义，再分析其余加工面和非加工面的相应要求，了解零件加工工艺特点和功能要求，然后了解分析零件的材料热处理，表面处理或修饰，检验等其他技术要求。

[参考文献]

三维装配仿真技术篇5

1需求现状

雷达等复杂电子产品三维装配工艺设计主要实现2个方面的目标:

(1) 对产品总体装配工艺设计进行有效验证;

(2) 利用可视化的作业指导书, 有效地指导生产现场总装[4]。

目前在复杂电子产品制造业普遍存在以下问题:

(1) 工艺与设计缺少协同。工艺和设计不在同一平台, 没有同一个数据源, 设计EBOM无法自动集成, 数据需要转化, 工艺只能被动等待, 无法尽早进入到产品设计阶段和避免出现设计模型工艺性差的问题。

(2) 装配工艺设计仍然采用传统的二维方式表达, 上游设计产生的三维数字模型没有得到充分利用。就目前装配工艺设计本身来说, 大多数企业还是依靠传统的二维装配图纸和装配工艺规程卡片进行工艺设计, 首先由工艺设计人员设计图纸及经验想象出三维装配空间、设计装配顺序, 并用二维工艺过程卡片表达出来。然后由装配工人照工艺设计人员设计的二维数据理解装配顺序及要求, 在大脑中再次构建出三维装配过程, 因此, 整个产品装配的环节与工艺设计人员和装配工人的技术水平和工作经验关系过于密切, 不能充分利用和继承设计产生的三维CAD数据, 难以保证工艺设计的规范性、标准化和最优化[5]。

(3) 装配进度不易控制, 装配周期不易保证。由于目前的工艺设计环境不具备三维工艺验证能力, 致使装配过程中是否存在干涉、装配顺序是否合理、工艺装备是否满足需要、操作空间是否开敞等一系列问题只有到了生产试制阶段才暴露出来。从而使装配周期不易保证, 严重影响了复杂电子产品研制的进度和质量。

(4) 一些复杂產品的裝配, 因为缺少可视化的三维动态装配过程, 不便于装配工人使用和理解。在目前大多数企业的现场装配, 工人主要依靠二维图纸和工艺过程卡进行装配操作, 对于一些复杂產品的装配来说, 因为缺少可视化的三维动态装配过程, 工人理解起来往往会有一定难度, 有时还会产生歧义[6]。三维装配工艺可视化技术为装配工人提供一种可预先验证的、易于理解的可视化指导平台, 使装配工人直观理解, 减少了操作错误, 提高产品装配生产效率、降低产品成本、为企业赢得竞争优势。

2系统体系结构

三维装配工艺设计流程分为产品设计、装配工艺设计和制造3个阶段。在产品设计阶段, 首先由设计人员和工艺人员建立零部件和工装模具的三维数字化模型, 并对模型数据进行转化, 获得三维装配工艺仿真、规划与管理系统中所需的轻量化数据模型。在装配工艺设计阶段, 工艺设计人员根据产品装配模型提供的信息, 进行装配序列规划, 得到产品的最佳装配顺序, 在三维环境下进行工艺规划和仿真, 选取合适的工装工具和装配方法, 最终输出优化的装配工艺方案, 所形成的三维装配工艺通过PLM系统进行审签。在制造阶段, 利用可视化工具和网络环境将装配仿真验证文件、三维工作指令和工艺设计文件等工艺信息导入到企业ERP系统, 车间装配人员可以一边观看产品的装配过程仿真画面, 一边进行实际装配。从而提高装配效率和准确性, 其系统结构如图1所示。

3系统关键技术

实现三维装配工艺需要以下关键技术上取得突破。

3.1基于MBD的数字化定义技术

MBD将设计、制造、检验、管理信息融入一体, 目前被航空行业普遍认同为解决数字化设计制造的关键技术之一[7]。MBD技术改变了以往同时依据二维工程图纸和三维实体模型来设计产品装配工艺和零件加工工艺的做法[8]。在MBD的技术体系中, MBD数据集的内容包含设计工艺、制造、检验等各部门的信息[9], 以三维数模完全替代二维工程图纸, 成为数字化制造过程中的唯一依据。工艺人员在MBD的工艺设计规范的指导下, 读取来自上游结构设计信息, 并将轻量化、完整化, 这是进行三维装配工艺设计和进行产品装配仿真的前提, 直接依据三维实体模型开展三维工艺设计给整个产品中的工艺设计工作带来一次全新的变革。

3.2人机交互环境下三维工艺规划及仿真技术

装配规划和仿真技术是装配过程的重要环节, 装配顺序和装配方案直接关系产品的可装配行、装配质量和装配成本[10]。依据数字化装配工艺流程, 建立三维数字化装配工艺模型, 通过装配现场可视化技术建立与产品装配相似的数字化虚拟装配环境, 在工艺工作开展的同时及产品实物装配之前, 按照确定的装配工艺流程进行数字化模拟仿真, 在装配时进行零件与两件、零件与工装的干涉检查;通过对产品装配拆卸过程的仿真, 验证装配顺序设计的合理性;模拟操作者的操作过程以便发现操作空间大小是否满足装配需要, 操作者身体或肢体能否到达装配位置等问题, 并将这些仿真结果通过仿真报告提交产品设计、工装设计等进行优化。

3.3三维装配工艺可视化技术

三维装配工艺可视化技术是把产品设计信息、制造资源信息和工艺设计信息整合起来以数字化的形式传递到车间现场, 并展示出来的方法。操作者能够采用该技术读取三维工艺信息、工装工具信息、三维仿真动画、装配产品结构等信息, 最终形成三维数字化工艺展示, 使工人能够准确、迅速地查阅装配过程中需要的信息。减少了由于操作者理解不透彻带来的质量问题。

4结语

随着电子行业的发展, 产品的装配复杂性日趋大型化、复杂化, 数字化装配成为趋势。同时, 无纸化与制造已经成为制造业发展的主流趋势, 三维装配工艺设计的实施实现了复杂电子产品三维装配工艺规划、装配过程的三维仿真和装配过程的可视化, 减少了现场设计更改率和装配返工率, 缩短了装配周期, 提高了装配质量和装配效率。为企业提升核心竞争力奠定坚实的基础。

参考文献

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[3]蔡虎.基于3DVIA的虚拟装配工艺实施方案研究[J].航空制造技术, 2013 (6) :80-81.

[4]苏朋.三维辅助装配工艺规划 (3D-CAPP) 系统研究[D].南京:南京航空航天大学, 2005.

[5]孙刚.基于三维模型的卫星装配工艺设计与应用技术[J].计算机集成制造系, 2011, 11 (17) :2343-2344.

[6]冷毅勋, 代正会, 赵轶, 等.DELMIA数字化装配工艺设计与过程仿真流程[J].中国制造业信息化, 2012 (1) :40-41.

[7]冯潼能.MBD技术下的协同与管理进化[J].中国制造业信息化, 2011 (7) :25-26.

[8]郭具涛, 梅中义.基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用[J].航空制造技术, 2011 (22) :62-64.

[9]梅中义.给予MBD的飞机数字化装配技术[J].航空制造技术, 2010 (18) :42-45.

三维装配仿真技术篇6

关键词：三维动画,角色,角色装配,角色动作

计算机三维动画本质是计算机图形学与艺术相结合的产物, 是伴随着计算机技术发展起来的高新技术。随着信息社会计算机信息覆盖范围越来越广, 计算机三维动画也在各行各业中发挥了越来越的作用。计算机三维动画技术被应用于电影特技、动画片、大型游戏制作、军事飞行模拟、演练模拟甚至用于案件模拟再现。从中, 我们可以看到计算机三维动画技术展示的强大功能。在计算机三维动画技术应用中, 我们可发现角色动画技术与角色动作技术是计算机三维动画技术中最闪光的地方。现实生活中, 对我们可产生巨大影响力与震撼力的当属运用大量三维动画技术的影视大片, 例如《变形金刚》、《钢铁侠》、《马达加斯加》、《怪物史莱克》、《魔戒》等。这些运用三维动画技术的数字影视片向我们展示了人物角色的真实感、华丽感。每部影片中都有极具个性化魅力的角色与角色特有的标志性动作, 深深感染了我们。所以说三维动画中角色分配与动作规划是非常重要的。

1 计算机三维动画角色装配技术

1.1 角色动画中应用的计算机三维动画技术

通常情况下, 我们应用与角色动画中的计算机三维动画技术包括三维角色几何模型表示方法、模型结构。

1.1.1 三维动画角色模型表示方法

三维角色模型与角色装配有直接关系。动画需求不同其角色模型结构也不同。目前表示方法有棒状体模型、表面模型、实体模型和多层次模型。表面模型与多层次模型是影视动画制作中常用到的模型表示方法。笔者在本文主要讲解下表面模型与多层次模型。

表面模型可分为骨骼层和皮肤层两个层次。骨骼层按照角色层次关系排列, 是形成角色动画的基础。皮肤层包是表面模拟皮肤的外形, 其包裹在骨骼层的表面。表面模型的优点是角色塑造速度快, 不足之处是不能很好表现角色运动效果的真实性。多层次模型最为接近人体结构结构模型, 皮肤与骨骼之间加入了肌肉、脂肪等结构层。增加角色立体感、人物形象饱满感的同时, 也带来了大量的计算, 增加了模型复杂度。

1.1.2 计算机三维动画的常见运动生成方法

目前, 计算机三维动画技术中常用到的运动生产方法有关键帧动画、物理模拟技术和运动捕获技术。其中关键帧动画是应用最为广泛的方法, 最为简单直观。为获得更加平滑的动画效果, 需要经验丰富的动画师花费较长的时间与精力绘制关键帧。关键帧动画可以让动画师充分体现对角色运用的要求与控制。物理模拟技术起源于20世纪80年代中期, 是基于物理的动画生成技术, 将物理规律引入到计算机动画制作中。物理模拟技术可以增加动画角色动作的真实感与质感, 但是缺乏鲜明的角色个性。动作捕获技术拥有最高的制作效率, 可随时捕捉生成的所有运动数据, 继而形成真实的动作。缺点是制作成本高。

1.2 角色装配技术

三维动画把对动画中的物体进行设置控制运用工具的工程称之为角色装配。角色装配建立角色的动画控制系统。其为满足不同的动画需求可分为两种:物理真实性角色装配与卡通风格式角色装配。物理真实性角色装配实现了角色具有现实生活中真实生物高度复杂的运动。进行物理角色装配之前, 需要深入研究角色的解剖结构及运动方式是角色装配非常重要。制作真实角色的设定需要遵循生物在真实世界中的活动形态, 例如《金刚》中的大猩猩, 《博物馆之夜》中的多种恐龙, 《加菲猫》中的加菲和欧迪, 《飞屋环游记》中的狗卫队。观众在观看影片的时候, 会感受到角色动作的真实性, 更加感受到角色形象的真实性。卡通风格角色装配主要是服务于具有高度动作夸张的卡通风格动画。由于卡通风格角色并不追求真实的动作效果, 是一种高度假定性艺术, 主要是为了满足剧情。例如《海绵宝宝之泡泡店》, 为了突出海绵宝宝的创造能力与幽默感, 动画制作师设计海绵宝宝吹出的泡泡有大象、鸭子、蝴蝶、轮船等多种形象, 而且动物形状的泡泡破灭的时候还可以发出与之相对应的声音。海绵宝宝总是可以做出多种夸张动作。这些夸张情节都表达了故事的趣味性, 成功吸引到大大小小的观众观看。

1.3 角色装配的意义

角色装配是承前启后的重要阶段。做好角色装配工作, 相当于建立完善的角色动画控制系统。角色装配是提高动画质量的基础, 其使角色有血有肉有感情, 可以说赋予了角色生命。增加角色的真实感与饱满的形象。

2 三维动画制作中角色动作规划

三维动画中角色动作基本都是通过三维软件进行手动调节的。运用的物体要充分考虑其运动规律, 角色动作可以反映角色情感变化。我们再进行角色动作规划时, 要充分考虑角色的性格特点。合理性、顺畅性的动作才能使动画角色真正的“活”起来, 才能彰显角色的“生命力”。例如《马达加斯加》里的狮子、斑马等角色, 具有各自不同个性的动作。

做好角色动作规划前, 我们要仔细观察生活, 体验生活, 从生活中获取更多的动作灵感, 了解基本动作的基本运动规律。俗话说“万变不离其宗”。我们在基本规律基础上, 加以变动, 生动地展现角色性格。

3 结语

优秀的动画角色应该有饱满的形象与充满感情的动作, 既具有普遍意义上的共性, 又拥有角色与动作的个性。三维动画制作中的角色装配与角色动作规划是一项很复杂的工程, 需要动画师们的配合, 需要所有参与影片制作的人员的配合。笔者在本文只是简单讨论了三维动画中角色装配技术与角色动作规划。角色装配与角色动作规划是影片角色生动形象的基础, 具有非常重要的作用。我们要深入学习各种角色装配技术与研究角色动作规划, 争取为观众创造更生动且具有鲜明个性、深入人心的三维动画角色。

参考文献

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[2]蔡霞.三维地形中的虚拟人体行走动画[D].山东大学, 2009.

[3]张继强.角色动画中的仿真技术与艺术研究[D].陕西科技大学.

[4]高璐静.皮影戏法救太君的数字动画设计与制作[D].北京工业大学.

[5]夏博.浅谈三维角色动画中人物动作的设计[J].科教文汇, 2011 (12) .

[6]万莉君.浅析三维动画制作流程[J].福建电脑, 2010 (10) .

三维装配仿真技术篇7

随着我国科学技术的不断发展,计算机技术的应用对我国各方面都产生了重大影响,尤其是在制造业方面。;三维CAD技术在上个世纪至今在航空、电子要、汽车等制造业的应用越来越广泛。三维装配工艺模型技术不断地应用到制造业方面是科技发展和行业需求的必然结果。装配工艺设计在工艺设计方面十分重要,三维装配工艺设计中的三维建模是最为重要的技术阶段。三维装配工艺模型的建模方法主要是应用在相关的设计软件方面。

1 三维装配工艺模型基本认识

1.1 三维装配工艺模型研究背景

装配工艺模型方面的研究主要是针对模型的主要内容、具体信息、管理方式以及建模的具体方法。装配工艺模型已经有了很多研究成果,具体包括:基础模型和系统模型。从上世纪计算技术在装配工艺模型的建立方面的引入和应用,到本世纪初期,装配工艺模型的构建方面的具体技术的研发已经迈入了理论应用于实践的具体运用阶段。很多研发人员在基础装配工艺模型的基础上进行研究,经检验通过得出了拥有更加丰富信息资源的装配工艺模型。例如,可以应用于虚拟设定装配情况下的以场景图为基础的模型;模型与仿真紧密联系在一起所研发的面向过程与历史的模型;分为产品、部件、零件及特征层四个层次的产品装配模型;根据装配任务和操作划分装配过程的过程信息模型以及在虚拟环境下进行实体建模等等。目前,在具体工程中的装配工艺建模技术中,仍然存在着不少缺点有待完善。装配工艺模型的相关信息不够详尽和准确,比如尺寸、公差、技术要求等等。装配工艺模型中缺少部分辅助功能的技术工艺,导致在直接得到工艺文件上存在障碍。为了弥补缺失和解决问题,本文介绍了以产品层级构成为基础的装配工艺模型,它包含产品的装配工艺的全部信息,可以实现装配工艺文件的直接生成

1.2 三维装配工艺模型概述

装配工艺设计过程主要有两个:第一、通过建立拆卸工艺模型再映射出粗装模型的粗装设计过程。具体程序是:首先通过调整将相关部件对相应的任务节点进行映射然后建立拆卸模型的结构树,然后根据层次不同由上到下的顺序,拆卸各个任务节点并对其依次拆卸的部件进行具体记录,最后拆卸过程结束得出拆卸模型,对其进行相应的计算映射出粗装配工艺模型。第二、在粗装设计的基础上对其整体进行辅助添加和具体标示从而得到更加优良的精装配模型。精装配工艺模型相对粗装配模型,更加完善,同时囊括了装配的序列路径以及辅助工艺和标注等全面信息,能够实现仿真和直接生成工艺文件的功能。

1.3 三维装配工艺模型介绍

装配工艺模型的任务结构树是由于拆卸过程中任务节点存在的一定不同关系层面的总体结构而产生的,其本身及其映射对象的关联是装配进行序列和具体工艺设计的先决基础。

装配工艺模型的任务节点所囊括的内容有对象、关联任务及工序的各项列表。任务对象列表是作为相关工序进行具体操作对象的顺序表述。关联列表是任务列表有关对象的表述。关联列表的任务是作为前提先于其他部分完成的。工序列表是个系列活动列表,不但包括了各个分部分的详细操作内容,而且分为工步和活动具体工序的。精装配工艺模型主要是包括记录装配的相关信息以及相关辅助工艺和标注信息的添加。标注信息的添加方法主要是通过将其与工步装配列表结合并设置出具体的显示与否的节点,也就是合理的在适当的位置做适当的标注添加。

通常情况下,装配的零部件需要在装配前进行相应的清理、防腐的处理和相关的适配性的检测等等。粗装配设计阶段缺少一些辅助的工艺。而在精装配设计阶段对其进行完善而进行相关的辅助工艺的增加和补充。

2 三维装配工艺模型的建模方法

拆卸工艺模型的第一任务是建立任务的结构树。拆卸工艺模型是通过拆卸部件得到的。通过拆卸工艺模型的映射得到粗装配工艺模型。本着先拆后装的原则,在任务节点固定的情况下,将任务中的工序进行逆序调整,对相同的活动中的连续活动逆序,并且对位置变换矩阵进行逆向求证,这样就得到了粗装配工艺模型。

粗装配工艺模型相对来说,对工艺信息的全面性方面有所欠缺。精装装配工艺模型相对完善一些。具体完善主要是通过增加辅助工艺、同步和增加信息标注的方式来实现的。

第一、增加辅助工艺需要在后续改良阶段及关键位置和重点对象进行。首先对增加的对象进行选择和增加一些预处理方面的程序,然后将所选部分添加到辅助列表中。对列表中的具体对象和其相关的辅助信息进行标注、记录和说明。

第二、首先对具体工艺标注进行列表添加,然后根据顺序的不同进行具体的演示、标注和拆卸并保证整体的合理性。演示拆卸活动可以分成多个部分进行。每完成一个自动认为其在编辑状态。工作人员可以在这个状态下进行信息的标注。另外,工作人员要对标注的出现和隐藏的节点进行具体的明确。

第三、装配工艺模型建立和设计的过程中存在大量的信息数据以及其中相对比较复杂的联系,因此,需要合理地安排其管理的工作和流程。建模过程中的数据走向流程的主要内容包括过程中信息的产生和后期的管理的具体方式,包含资源、信息、规则、模型、装配工艺等方面的数据库。

3 结语

本文从装配工艺设计的历史背景和以往发展过程出发,对三维装配工艺模型的数字化建模方法的应用进行了分析和研究。具体产生了装配设计的概念、三维装配工艺模型的大致分类和主要内容以及对数字化建模方法在三维装配工艺模型中的实际应用进行了阐述和介绍。三维装配工艺数字化建模方法的信息完整性和实用性有效提高设计人员的工作效率,在未来的发展中,其应用范围和作用会越来越好。

参考文献

[1]叶盛,唐家霖,鲍劲松,黄卫东.基于MBD技术的三维装配工艺系统构建及应用[J].排灌机械工程学报,2015(02):179-184.

三维装配仿真技术篇8

随着计算机技术、网络技术等技术的发展, 在图文设计中形成了一种全新的技术, Inventor技术, Inventor技术是一种计算机辅助软件技术, 具有三维建模、信息管理等功能。Inventor软件技术, 在进行产品设计时, 以产品功能和设计为向导, 根据产品中相关部件之间的关系进行设计, 通过三维建模和虚拟装配, 将设计的产品清楚的展现在人们面前。文章针对基于Inventor软件技术的安全阀三维建模和虚拟装配, 以及相关的知识内容进行分析研究。

1 Inventor软件技术的相关知识

Inventor软件技术是一种基于计算机windows系统的三维软件设计的软件技术, 其可以针对机械零件的造型、装配、焊接等三维设计, Inventor软件技术中包含了多个工作模块, 这些模块在Inventor软件工作的过程中有着相互联系和相互独立的关系。Inventor三维设计软件在使用的过程中非常的简单, 非常容易操作, 其中的每一个模块, 有对应的一个文件, 在每一个模块对应的文件和功能下, 完成设计。例如在零件造型模块中, Inventor软件提供的是一个零件环境, 在这个零件环境中, 进行零件的设计, 并创建相对应的图形几何特征在其他模式下完成相关的图形设计。Inventor软件技术可以针对一张或者是多张图纸对零件, 进行多视角, 多方位的设计, 以三维模型的形式呈现出来, 并生成工程图纸文件。

在零件设计中使用Inventor软件技术, 呈现出来就是零件特征的集合, Inventor软件技术将实体零件中的特征呈现出来, 主要的特征有零件的造型, 零件的适应性, 在零件设计的过程中产生的衍生零件等[1]。其中零件的造型特征是Inventor软件技术设计零件的过程中, 零件的特征是零件的基本要素, 在Inventor软件技术下呈现出来的零件造型特征有:草图特征、放置特征、定位特征, 在这三个主要零件造型特征下, 还有很多组合特征, 例如草图特征中包含的有拉伸、旋转、扫掠、螺旋扫掠、放样等特征, 而在放置特征中包含的有打孔、抽壳、圆角、倒角、拔模斜度、分割、阵列、镜像、抑制等多种特征。定位特征则包含的特征有三方面:工作平面、工作轴、工作点。

针对Inventor软件技术下零件设计中的拉伸特征, 我们以下图进行说明:

1-螺母;2-螺钉;3垫片;4弹簧;5阀门;6-罩;7-盖;8螺杆;9-托盘;10-螺柱、垫圈、螺母;11-阀体

2 基于Inventor软件技术的安全阀三维建模

安全阀主要的工作位置是压力管道系统, 对管道系统中的压力进行控制, 保证管道系统的安全, 安全阀其实就是一个零部件, 其本有很多组成, 阀体、阀门、垫片、盖、罩、弹簧、螺母、螺钉等, 这个部件工作组成了安全阀。如图2所示:

在安全阀正常工作的状态下, 液体是从其右侧流入, 从其下部流出, 在安全阀工作的过程中, 整个管道系统在某种因素的影响下, 管道中的压力增加, 并超过了管道系统的额定压力, 此时安全阀下部的液体产生的压力大于弹簧产生的压力, 使得安全阀的阀门抬起, 使得一部分的液体从阀门和阀体之间形成的缝隙中排除, 进行减低了管道系统中的压力, 使管道系统中的压力在额定压力之下, 保证了管道系统的安全性。

安全阀在设计的过程中, 会采用Inventor软件技术, 在Inventor中安全阀就是一个零件特征集合体, 由不同的组成元素构成, 在安全阀设计的过程中, 会按照零件的设计过程, 依次的进行零件的设计, 在安全阀零件的造型设计完成之后, 可以通过Inventor软件技术中的编辑软件, 编辑的草图进行相应的修改和设计[2]。Inventor是一种自动化的软件技术, 在设计的过程中, 如果想要通过编辑草图对零件的尺寸进行修改, 此时零件的特征和草图会随着相关参数的变化而变化。

在完成安全阀零件的三维建模之后, 需要在一定的文件环境中, 完成安全阀相关零件的特征实现, 例如拉伸特征的实现。安全阀的垫片和阀体之间是相互联系的关系, 垫片是一个适应性的零件, 所以在对安全阀的阀体设计进行修改之后, 垫片也会随着发生变化, 是阀体相适应。Inventor软件技术在安全阀三维建模中的应用, 完成零件和零件之间的结合和适应, 保证这些零件在装配的过程中是相互吻合的。

3 安全阀在Inventor软件技术下的虚拟装配

在Inventor软件技术下, 安全阀的相关零件, 均完成了设计和设计文件的建立之后, 可以进入到装配的环境中, 进行装配, 在零件装配的过程中, Inventor对其进行了配合、对准、相切等装配限制, 通过安全阀零件的装配约束完成零件的装配。

安全阀的所有零件在装配环境中, 逐一的完成装配, 然后再利用零件装配中的约束条件, 将装配好的零件将的自由度消除, 完成整个安全阀全部零件的装配。在所有零件装配的这个过程中, 构成了虚拟的实物装配, 形象、直观的呈现出实物装配的效果。

在安全阀零件装配的过程中, 需要有一个实体的模型作为零件安装的参考, 为此这实体安装模型可以事先的创建, 也可以在零件安装的过程中, 一边安装零件, 一边进行实体模型的创建。Inventor软件技术具有自动适应性, 在零件装配的过程中, 垫片和阀体的之间的关系会自动的确定, 其他有直接关系零件, 在装配的过程中, 也会自动的完成定位和适应。

在装配的过程中, 阀体、阀门、螺杆、托盘等之间的关系和配合, 要非常的注意, 因为这些零件之间的配合是锥面配合, 在装配的过程中, 不能在出现轴线的情况下完成装配[3]。Inventor软件的资源库中有一些标准部件以及这些部件具有的特征, 所以在安全阀零件装配的过程中, 可以根据相应的零件放置列表中的零件参数值, 进行零件的装配, 完成好装配的安全阀将以三位模型的形式呈现出来, 如图3。

完成安全阀的三维建模、虚拟装配之后, 还需要这对虚拟的安全阀装配图, 进行分解视图, 完成装配之后, 将安全阀从不同的角度呈现出来, 从视觉上进行呈现, 达到三维效果, 然后对安全阀的装配进行分解, 从视图中逐渐的将安全阀分解, 可以在Inventor软件中生成安全阀的拆卸动画。

将各个零件在Inventor软件装配完成之后的虚拟图中分解, 可以清楚的将各个零件在安全阀中的形状、特征等展现, Inventor软件在完成安全阀的装配和拆卸之后, 会生成相应的文件, 但是生产的这些文件, 相对的较大, 所以文件的清晰度就相对的较低, 根据工作所需, 文件在大小方面可以灵活的选择。

4 结束语

Inventor软件技术在安全阀的三维建模和虚拟装配中的应用, 可以提升零件设计的技术含量, 提高零件设计的精度, Inventor软件技术实现了零件等的三维设计, 清晰的将零件的各个部位展现出来, 满足当前各个零件设计的需求。

摘要：随着时代的进步和发展, 科学技术、计算机技术、软件技术等也快速的发展, 并取得优异的成绩。在技术的影响下, 我们日常生活、工作也广泛的应用了这些技术, 使得人们的工作效率以及设备的安全性得以提高。Inventor是一种具有较强功能的三维立体软件设计技术, 通过与计算机技术的人们结合, 进行相关软件、设备、图形等的设计, 以提高设备的可视化, 利用三维建模, 将设备等设计主体展现出来, 清晰的将设备中各个部件之间的关系展现出来。为此文章针对Inventor在安全阀三维建模和虚拟装配中的应用, 以及相关的知识内容进行分析研究。

关键词：Inventor,安全阀,三维建模,虚拟装配

参考文献

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[2]冯冬菊, 宋洪侠, 徐占国.基于Inventor的自由浮球式疏水阀三维建模和虚拟装配[J].煤矿机械, 2012 (12) :229-230.

三维装配仿真技术篇9

关键词：UG,钢筋捆扎机,三维建模

0 引言

我国有大量的建筑工程进行施工, 这也预示着钢筋工程任务增加, 钢筋捆扎工作繁重。目前还有相当一部分施工现场进行钢筋网的捆扎时采用人力手工完成。这就要求工人拥有较高的操作技巧, 需要工人长时间完成单一的动作, 并且在捆扎过程中很容易弄伤手指, 且工作效率较低、劳动时间较长。本文设计的钢筋捆扎机采用进丝双锥型齿轮的方案, 在不用更换零件的情况下, 使钢筋捆扎器适应各种捆扎丝;同时本机自由旋转钳口的设计使钢筋捆扎机的钳口在深入钢筋网中时不需要变换不同角度就可以完成操作, 大大提高工作效率。

UG是Siemens PLM Software公司出品的一款集计算机辅助设计、分析和制造为一体的三维参数化软件, 它可以轻松实现各种复杂实体和造型的构建, 己经成为机械行业三维设计的主流应用软件。本文在UG NX8.0 软件平台的基础上, 完成了新型钢筋捆扎机三维实体设计与装配。

1 钢筋捆扎机的三维实体建模

本文利用UG所提供的功能来贯彻我们的设计意图, 系统地设计钢筋捆扎机。

1.1 建立机械钳头的实体

机械钳头用于夹紧钢筋, 首先以XY平面作为基准平面, 绘制向外延伸的吐丝装置和进丝装置。在这一步中我们可以把两个装置同时在草图中绘制, 在吐丝和进丝草图中间分别画一条引导线尽量做到圆滑。在这一步注意把平面图放大利用自动判断尺寸命令, 对每个线段进行尺寸测量, 来保证零件的准确。绘制结果如图1 所示。

完成草图绘制后运用拉伸命令, 利用对称拉伸6 mm, 下一步用引导线端点作基准面画圆, 利用“沿引导线扫掠”命令沿着此引导线制作管道, 然后用布尔求差做出空心管道。完成此步之后用剖面图检查一下图样, 然后运用鼠标中键进行旋转, 观察图形的三维图的结果, 以防操作错误。

1.2 建立90°自由旋转机构实体

这个机构利用弹簧的伸缩来实行, 配合2 组环形的行程滑轨, 如图2 所示。运用球体命令绘制内部2 个球体。

1.3 夹紧和旋转机构的设计

旋转和夹紧机构利用复杂的齿轮结构和大扭力的电机来实现, 在绘制的过程中要逐层绘制。绘制齿轮时直接调用UG齿轮建模模块, 在绘制齿轮的过程中相互啮合的齿轮可以在同一个基准平面内绘制, 注意两轴之间的中心距。利用齿轮结构可以实现捆扎机的送丝和剪断, 齿轮的内角为110°, 经过多次求证可以实现最佳的绕丝效率, 如图3 所示。

然后绘制齿轮箱, 绘制草图, 拉伸, 再进行N边曲面修改。在齿轮箱后面绘制电机, 电机主轴与齿轮相连接。

1.4 锥齿轮卷丝装置的设计

该装置主要是在原有的圆锥锥台的基础上进行改进, 更换成两个相互啮合的圆锥沟槽锥台。这种结构可以适应各种粗细的捆扎丝, 同时拥有更多的接触面积, 提高工作效率。在2 个锥齿轮的端面分别装有2 个弹簧, 来增加锥齿轮的摩擦力。利用一对圆锥锥台相互摩擦, 为送丝机构提供动力, 且拥有2 个不同的齿轮齿径, 能提供2 种稳定的送丝速度, 如图4 所示。绕丝机构处在传动链的最后一环, 直接由电动机驱动, 使传动过程更加平稳。

2 虚拟装配

在建立所有零件的三维模型后, 再将零件装配起来。通过虚拟装配可以发现各个零件尺寸及配合关系是否正确。

在菜单栏中选择文件“新建”→“装配”进入装配界面, 再在装配栏中单击“添加组件”按钮, 添加所需组件。

首先把齿轮箱添加进去, 然后添加各个齿轮, 按照每个齿轮的位置对应放置, 选择齿轮轴添加“约束”→“接触对齐”方位→“自动判断中心/轴”, 然后选择轴的中心和齿轮箱轴孔的中心线进行“自动判断中心/轴”, 最后对其端面添加“首选接触”约束。使用同样的方法把其余的齿轮轴按照对应轴孔进行约束。

添加齿轮箱后挡板组件, 安装在齿轮箱尾端, 然后添加“同心”约束, 安装齿轮前挡板, 把挡板的轴孔与齿轮箱外壳进行“自动判断中心/轴”约束。

添加切刀组件和中心轴组件, 然后添加卡爪组件, 把卡爪上的孔与齿轮前挡板上的孔进行“自动判断中心/轴”约束, 结果如图5 所示。

添加外壳组件, 用外壳前端的孔与钳爪孔进行“自动判断中心/轴”约束和“首选接触”约束。然后添加开关组件, 添加电池组件、线圈组件, 完成整个捆扎机的装配, 如图6 所示。

对装配完成的钢筋捆扎机用干涉检查工具进行检查。对于干涉的地方进行参数化改进, 然后重新建立模型, 检查干涉情况。

3 结语

本文针对目前国内钢筋捆扎机存在的缺点, 用UG NX 8.0 三维设计软件研究设计了一种新型钢筋捆扎机。通过对钢筋捆扎机的拧紧机构、走丝机构、扎丝机构进行改进, 提高了捆扎机的工作效率和使用寿命。

参考文献

[1]汪宋良.一种智能型钢筋捆扎系统研究[J].微型机与应用, 2013 (8) :21-22.