PDM環(huán)境下加工中心夾具的三維裝配與仿真主要研究內(nèi)容及方法
論文主要研究內(nèi)容及方法1.3,1研究的主要內(nèi)容針對具體工程實(shí)際中的加工中心類夾具進(jìn)行三維建模，夾具元件裝配仿真。對這一類 夾具及元件實(shí)現(xiàn)基于PDM軟件的計算機(jī)數(shù)據(jù)管理。從而在航空類零件的精工夾具設(shè)計及 調(diào)用過程中，使得檢索夾具及夾具元件，評價現(xiàn)有夾具元件的可工裝性提供有利的平臺。 具體研究工作分為四個方面1)對工程實(shí)際中的加工中心一類夾具進(jìn)行NX三維建模；2)對夾具的進(jìn)行三維裝配和千涉檢驗(yàn)、可視化裝配、裝夾運(yùn)動仿真。3 )基于Ansys軟件對部分夾具在對工件夾緊時做變形分析；4)實(shí)施加工中心類夾具的NX的集成管理。1.3.2研究方案1)加工中心夾具的NX建模NX是Unigraphics Solutions CA公司推出的集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化 設(shè)計軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費(fèi)品、機(jī)械及電子工業(yè)等多領(lǐng)域被大規(guī)模應(yīng) 用[1S】。加工中心夾具元件沒有復(fù)雜的曲面造型，但對裝配及設(shè)計尺寸及定位要求較高，NX 的建模模塊與其他軟件不同，在草圖生成階段就設(shè)置了嚴(yán)格的全約束功能，保證了夾具體 結(jié)構(gòu)建模參數(shù)的穩(wěn)定，避免建模過程中參數(shù)關(guān)聯(lián)造成的結(jié)構(gòu)錯誤[16]。此外NX的分類圖層功能使加工中心夾具的建模草圖參數(shù)及裝配過程的有效化管理得以實(shí)現(xiàn)。2)三維可視化裝配考慮到三維模型裝配的方便性及不產(chǎn)生大量的計算機(jī)數(shù)據(jù)，此環(huán)節(jié)依然采用NX軟 件。在裝配之前，需要對加工中心夾具的各個夾具元件進(jìn)行準(zhǔn)確性建模，將各個夾具分類 放置于特定的文件夾中以便裝配檢索。導(dǎo)入模型，裝配順序根據(jù)各個夾具的不同特點(diǎn)進(jìn)行裝配，主要的裝配方法有自頂向下裝配、自底向上裝配、混合裝配117]。13)裝配動畫及裝夾仿真夾具的裝夾為夾具在實(shí)際運(yùn)用中的主要目的，其裝夾的質(zhì)量取決于夾具的裝配體結(jié) 構(gòu)、加緊元件的夾緊力，工件與夾具之間的結(jié)構(gòu)等。利用NX裝配模塊對所建夾具三維模型進(jìn)行裝配仿真，在進(jìn)行運(yùn)動仿真之前，需要給 各個元件施加不同的約束，之后進(jìn)行運(yùn)動仿真，以此驗(yàn)證三維模型的正確性及所設(shè)計夾具的可裝配性|181。4)裝夾工件變形分析工序集中是加工中心工藝方案的一大特點(diǎn)，這一特點(diǎn)使得生產(chǎn)效率不斷提高，同時也 產(chǎn)生新的問題。通常工件在機(jī)床上一次安裝后要完成被加工表面從粗加工到精加工的全部 過程。因此這就要求夾具的加緊力足夠保證在加工過程中的切削力，保證裝夾穩(wěn)定性，從 而保證加工精度。其次加工中心機(jī)時昂貴，加工中心上都有壓力氣源，為盡量減少夾緊時 間，因此應(yīng)首先考慮采用動力夾緊119]。相對于手動傳統(tǒng)的手動夾緊而言，氣動或液壓夾 緊的夾緊力更容易得到計算機(jī)控制。在氣動或者液壓夾緊情況下，對裝夾工件進(jìn)行變形分析。計算出在保證完成所有工序的前提下，保證工件變形微小的力大小。為保證裝夾質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。5)PDM數(shù)據(jù)管理PDM以軟件為手段管理數(shù)據(jù)，管理范圍十分寬泛。任何數(shù)據(jù)只要是以計算機(jī)數(shù)據(jù)表 示、存儲，便都可以運(yùn)用PDM軟件進(jìn)行有效管理。PDM類的軟件近年來也是層出不窮，其中西門子公司開發(fā)的Teamcenter在功能與應(yīng) 用操作性及廣度上頗受歡迎p((1。在NX集成管理模塊中，涵蓋了從NX文件的轉(zhuǎn)配體導(dǎo)入， 導(dǎo)出、重用庫、DCS/CheatMate檢查、高級搜索等計算機(jī)管理模式。1.3.3采用的技術(shù)平臺美國德克薩斯普萊諾公司推出的UnigraphicsNX5.0三維設(shè)計軟件；有限元分析軟件Ansysl2.0;西門子公司研發(fā)的PDM類軟件Teamcenter。1.4論文章節(jié)安排本文共分為六章。第一章首先介紹了論文的背景及意義，闡明了課題對于機(jī)械行業(yè) 的作用及對國家在工業(yè)領(lǐng)域中政策的積極響應(yīng)，突出了在機(jī)械加工領(lǐng)域中加工中心夾具的 重要性;闡述了課題所涉及的主要技術(shù)的研究及發(fā)展;簡介了論文的主要研究內(nèi)容及方法； 最后給出論文組織結(jié)構(gòu)即章節(jié)安排。第二章首先介紹了 PDM的基本概念和原理，其次對PDM的現(xiàn)狀及發(fā)展動向做了分 析，給出了 PDM在發(fā)展中的不足及原因，最后對PDM在企業(yè)中的應(yīng)用及步驟加以闡述， 對在夾具管理方面的應(yīng)用效益予以論述。第三章機(jī)械夾具相關(guān)知識的概述，尤其對加工中心夾具進(jìn)行介紹，全面介紹加工中 心夾具的設(shè)計準(zhǔn)則、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用范圍。其次，以一套加工中心夾具為實(shí)例，具體展現(xiàn) 了夾具的三維裝配及仿真過程，不僅理論上闡明了三維裝配及仿真技術(shù)，而且具體實(shí)踐了 這一過程。其中對夾具其中包括對夾具的干涉分析、可視化裝配注釋、裝配序列動畫生成、 裝夾運(yùn)動仿真。第四章基于加工中心加工特點(diǎn)，對待加工零件的受力變形進(jìn)行研究，對分析技術(shù)現(xiàn) 狀及平臺進(jìn)行簡單介紹。運(yùn)用計算機(jī)仿真技術(shù)，以Ansys分析為手段對實(shí)例中零件進(jìn)行 靜力學(xué)分析，得出及分析數(shù)據(jù)。第五章夾具模型數(shù)據(jù)管理的實(shí)現(xiàn)及方法進(jìn)行詳細(xì)描述。數(shù)據(jù)交換的模型、Teamcenter 與NX5.0的集成方法與流程、注意事項(xiàng)在本章一一說明，最后實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效管理。第六章結(jié)論與展望。對論文工作進(jìn)行深刻總結(jié)，對以后的工作指出方向。