摘要:减速器在机械设备中占有非常重要的位置它的方案需要经过多次的样机实验与修改,导致新减速器的设计周期长,研制费用高。CAXA实体设计是一个全功能的三维设计CAD软件,通过应用CAXA软件进行减速器零件的实体设计、虚拟装配与运动仿真技术,可以大大提高产品的设计速度和效率,从而有效的缩短研发周期。
关键词:CAXA实体设计;减速器;虚拟装配 ;干涉检查
中图分类号:TH12 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2010)02-0270-01
1 引言
随着全球市场的激烈竞争,加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一,同时也是制造商把握先机求得生存的重要保障。传统意义上的部件装配要反复修改,进行多次试装配,因而周期长,成本高,不能适应当前敏捷制造的需要。利用虚拟装配技术,采用虚拟产品模型,可以在不需要制造真实产品的条件下,模拟工厂装配环境,对部件进行预装配,早期解决实际装配中所出现的问题,因而减少了开发成本,缩短了新产品开发周期,提高了企业竞争力。
2 虚拟装配技术
2.1 技术定义
虚拟装配是实际装配过程在计算机上的本质体现,即采用计算机仿真与虚拟现实技术,通过仿真模型,在计算机上仿真装配全过程,实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试。从本质上说,虚拟装配是一种将可视化技术、仿真技术、虚拟现实技术、决策理论以及装配和制造过程的研究成果加以综合运用的CAD技术。
2.2 设计流程
在进行虚拟装配过程中,首先在虚拟装配环境VADE(virtual assembly design environment)中对产品的装配过程进行预规划,即需要考虑产品零部件之间的层次关系、装配关系和约束关系,对装配的可能性和通畅性进行判断,确定各对象间的公差分配、选择好装配顺序和装配路径。同时在对产品进行虚拟装配时,将其各部件在空间的运动路径记录下来,并在将这些路径送往CAD系统之前,对其整理优化。
3 减速器的虚拟装配
减速器包括若干个机械零件,在进行装配时,首先将各个零部件调入到设计环境中,然后利用CAXA实体设计软件系统的装配工具和装配方法,依次进行装配,将其组成一个完整的装配体。减速器的主要装配步骤如下:
3.1 将所需零件插入到设计环境中
拖入零件:单击“显示设计树”按钮,打开设计树,在设计树中显示出所有零件。单击设计树中零件“减速箱”,再单击工具条上的“装配”按钮,设计树中出现一个“”的装配件。双击此装配件更改其名称为:“减速器装配”。在设计树中,单击其他零件将其拖入“减速器装配”件中。
3.2 轴承的装配和约束
调入设计元素库中的“工具”选项中的“轴承”图素,将其拖放入设计环境中,在轴承对话框中选择“球轴承”,键入轴径、外径和高度的适当参数,单击确定按钮;重复上述操作,再调入一个相同的轴承,作为齿轮轴上的轴承使用。调入传动轴上的两个轴承,键入适当参数。在设计树中,将各个轴承拖入“减速箱装配”件中。
安装轴承:在设计环境中,拾取齿轮轴上的轴承,然后激活其三维球,在三维球中,选择其中间的定位手柄,这时,该控制手柄呈黄色高亮显示。单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择“与轴平行”。单击齿轮轴上的圆柱面,将使轴承与齿轮轴平行。
定为轴承:在轴承三维球被激活状态下,单击三维球中心点,然后单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择“到中心点”,然后单击齿轮轴的轴肩外圆处,轴承将被定位到齿轮轴上。
重复上述操作,将另外一个轴承和定为环在齿轮轴上进行定位。
调整位置:通过拖动各个零件的三维球,将各个零件拖动到合适的位置,便于下面的装配操作。单击所示轴承,使其处于零件装配状态,单击“标准”工具条中的“约束装配”
按钮,此时光标右侧出现一个打开的 “锁形”标志。将光标移动到轴承内孔上,智能捕捉会高亮显示被选择的图素,移动光标选定轴承的轴线,此时锁形标志显示于轴线上。单击鼠标右键弹出快捷菜单,选择“共轴”。
约束轴承:移动光标到传动轴承上,传动轴的轴线将高亮显示,并且系统将自动将轴承套到传动轴上,单击传动轴的轴线,轴承将与传动轴同轴,这时,在设计树中将添加一个“约束”项。
继续进行约束装配:在轴承处于“零件装配”编辑下,继续进行约束装配。单击轴承面,单击鼠标右键,选择“贴合”。然后,旋转传动轴,拾取传动轴的轴肩端面,单击鼠标,将轴承端面与轴肩端面贴合。轴承的装配和约束结果3.3 键的装配和约束
装配键:拾取平键零件,使其处于零件编辑状态下,单击“无约束装配”按钮,拾取平键的一个平面,移动光标到传动轴键槽底面上,出现定位符号,按空格键〈Tab〉,可以切换不同定位符号,选择恰当符号后,单击鼠标,平键将与键槽贴合。
约束键:使用约束装配方法,使平键端面与传动轴槽底面贴合。继续进行约束装配,使平键侧面与键槽侧面平行。最后,使平键圆弧与键槽圆弧同轴。
3.4 齿轮的装配和约束
移动大齿轮:激活直齿圆柱大齿轮的三维球,通过三维球工具控制手柄操作,将直齿圆柱大齿轮移动到传动轴的左侧,以便于下一步装配。
约束零件:使用约束装配,使直齿圆柱大齿轮与传动轴同轴。同理,使用装配约束命令,拾取大齿轮键槽侧面,选择“贴合”约束。鼠标拾取传动轴上平键的侧面,使大齿轮与传动轴通过平键定位,然后将大齿轮进行轴向定位。
3.5 其他零件的装配和约束
定距环装配:使用上述约束装配方法,将传动轴上的定距环和其他轴承进行装配。
齿轮轴上的零件约束装配:在前面的操作中,对于齿轮轴上的零件没有使用约束装配,在将齿轮轴向减速器中装配时,其他零件相对齿轮轴的位置将会发生变化。为了装配,这里将齿轮轴上的零件也进行约束装配。
约束齿轮轴与传动轴。利用齿轮轴圆柱面与减速器箱体轴承孔,使用约束装配“共轴”来约束齿轮轴在减速器中的径向位置。同理,定位传动轴在减速器箱体轴承孔中的径向位置。
装配定位:为了便于装配,在设计树中建立两个装配件,分别是传动轴装配体和齿轮轴装配体,分别包括其装配零件,如图所示。使用装配中的“共轴”和“贴合” 操作,将轴承端盖装配到减速器箱体上,通过轴承端盖将传动轴装配体和齿轮轴装配体进行轴向定位。
完成装配:最后装配油标尺,减速器装配设计完毕,结果如图2所示,将装配体保存为文件“减速箱装配.ics”。
4 结论
虚拟装配技术从根本上改变了传统的产品设计、制造模式,在实际产品生产之前,首先在虚拟制造环境中完成虚拟产品原型代替实际产品进行试验,对其性能和可装配性等进行评价,从而达到全局最优,缩短产品设计与制造周期,降低产品开发成本,提高产品快速响应市场变化的能力。
参考文献
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