Inventor在組合夾具站的應(yīng)用

2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

躍進(jìn)汽車股份有限公司(簡稱南汽躍進(jìn)公司)是由南京汽車集團(tuán)有限公司為主的股份有限公司,是我國最早的輕型卡車制造基地之一。

目前公司擁有6個(gè)專業(yè)廠(分公司),即總裝廠、車身廠、車廂廠、沖壓件分公司、底盤分公司、銷售分公司,5家控股(參股)單位,主要從事躍進(jìn)系列載貨汽車及其底盤、客車及其底盤、皮卡車、多功能旅行車、專用車、越野車等的生產(chǎn),公司產(chǎn)品品種達(dá)500余種。

    1項(xiàng)目背景和挑戰(zhàn)

南汽躍進(jìn)公司在設(shè)計(jì)部門長期使用CATIA三維設(shè)計(jì)軟件,由于軟件的購買和使用成本過高,因此工裝夾具部門一直還應(yīng)用AutoCAD進(jìn)行二維設(shè)計(jì)。

由于企業(yè)的快速發(fā)展,新產(chǎn)品開發(fā)更新?lián)Q代的速度加快,產(chǎn)品的品種、系列和規(guī)格越來越多,形成了多樣化的結(jié)果。性能可靠、裝配時(shí)間短和靈活快速的組合夾具成為企業(yè)的首選。

組合夾具是由一套預(yù)先制定好的由各種不同形式、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)組件和組合體組成。這些組件相互配合,部分尺寸精度高、硬度高、耐磨性好并且有完全的互換性。利用這些組件,根據(jù)被加工工件的工藝要求,可以很快地組裝出機(jī)械加工及檢驗(yàn)、裝配等各工種所需的夾具。

然而,多年來組合夾具的設(shè)計(jì)和組裝,由于時(shí)間、軟件環(huán)境的限制,總體設(shè)計(jì)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能串行不能并行。夾具工藝師對(duì)工件的定位、裝夾設(shè)計(jì)主要依賴經(jīng)驗(yàn),定性分析較多,定量分析較少,且計(jì)算復(fù)雜,同時(shí)缺乏必要的優(yōu)化設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)的圖樣不夠直觀。在設(shè)計(jì)過程中,前期潛在的問題,會(huì)在總裝時(shí)反映出來,使夾具達(dá)不到預(yù)期的效果,甚至造成返工。設(shè)計(jì)過程中的裝配干涉問題,也無法在設(shè)計(jì)中提前發(fā)現(xiàn),造成工人的勞動(dòng)強(qiáng)度增大。這樣的狀況已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)今快速、多樣化的制造需求。

組合夾具站需要使用一種成本適中的蘭維軟件,既可創(chuàng)建三維實(shí)體模型,也可利用設(shè)計(jì)的三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動(dòng)態(tài)千涉檢查、動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等。同時(shí),由于組合夾具的組件全部是標(biāo)準(zhǔn)件和系列件,而且數(shù)量有限,因此還需要軟件能夠儲(chǔ)存和檢索組合夾具的各種零件,能夠識(shí)別和使用CATIA的零件裝配。

    2實(shí)施過程

在軟件選型的初期,首先,確定軟件應(yīng)能識(shí)別STEP.IGES等格式的三維實(shí)體模型;其次,軟件的三維造型功能要較為強(qiáng)大,且易于上手;第三,軟件還要有一定的二維制圖能力,以方便夾具的生產(chǎn)制造。

通過Autodesk公司售前工程師的演示和介紹,南汽躍進(jìn)公司認(rèn)可了Inventor的三維造型和對(duì)CATIA數(shù)據(jù)的導(dǎo)人功能。但是作為組合夾具工藝人員,他們希望有一種可行的方案能夠解決組合夾具零件的系列造型、檢索并二次使用的問題。(圖1為組合夾具庫結(jié)構(gòu)圖。)在Autodesk的技術(shù)工程師的支持下,他們嘗試使用Inventor的iPart(智能零件)功能生成系列零件。Inventor中的iPart是使用Excel參數(shù)表形成一個(gè)零件族(本質(zhì)上相似的零件或組件、特征的集合,僅在一兩個(gè)方面稍有不同,諸如大小或詳細(xì)特征)。對(duì)于重復(fù)性高、相似性大的零件或者標(biāo)準(zhǔn)件,不需要每個(gè)規(guī)格都建立一個(gè)零件,而可以使用一個(gè)原始樣本零件及參數(shù)表,生成iPart,即可代表無數(shù)個(gè)零件。任何時(shí)候,只要調(diào)出參數(shù)表內(nèi)任一個(gè)零件的名稱,即可自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)照參數(shù)表所示尺寸比例的零件。

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iPart提高了標(biāo)準(zhǔn)化組件的用途。它們?cè)试S在Inventor中表示實(shí)際的零件清單。同時(shí),iPart使組件中的零件和子組件容易互換,因?yàn)閬碜酝蛔辶慵膶?shí)例。圖2至圖4是以方形基礎(chǔ)板為例說明創(chuàng)建零件庫的操作步驟。

認(rèn)可了軟件的功能后,南汽躍進(jìn)公司于2004年12月購買了Autodesk Inventor PROFESSIONAL 9.0網(wǎng)絡(luò)版10套,并且開始應(yīng)用于組合夾具的設(shè)計(jì)工作。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中他們逐漸發(fā)現(xiàn)了Inventor設(shè)計(jì)的更多優(yōu)點(diǎn)。

    2. 1組合夾具動(dòng)態(tài)虛擬裝配

加工工件在組合夾具上的定位夾緊和最終裝配是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。使用軟件在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品零部件的實(shí)體造型,進(jìn)行虛擬裝配、干涉分析等多次協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)過程,杜絕了由于零件設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤積累而導(dǎo)致的產(chǎn)品返工現(xiàn)象。Inventor完成這項(xiàng)工作非常方便,只須定義出工件與各組合夾具組件之間的關(guān)系,系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)給出的約束關(guān)系,將工件和夾具組件自動(dòng)安裝到位。如果改變?cè)性O(shè)計(jì),與其相關(guān)的夾具組件位置就會(huì)自動(dòng)改變。自適應(yīng)的功能使一些夾具組件零件在設(shè)計(jì)階段難以確定的尺寸可以在裝配中加人關(guān)系或進(jìn)行約束來自動(dòng)改變,從而真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的互動(dòng)。

    2. 2裝配體的分析

對(duì)夾具裝配體的結(jié)構(gòu)、大小和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等的分析是總體設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,裝配體的大小、質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只能靠手工計(jì)算,大多數(shù)情況只是依靠經(jīng)驗(yàn),準(zhǔn)確度不易保證,給總體設(shè)計(jì)帶來困難。但在Inventor中。裝配結(jié)束后軟件可以直接給出以上參數(shù)。

    2. 3爆炸圖和工程圖的生成

在虛擬裝配完全滿足性能要求后,Inventor可以使用表達(dá)視圖動(dòng)態(tài)模擬整個(gè)裝配體從組件到形成裝配體的安裝過程和安裝方式,使裝配更具有空間感和方位感。

裝配體的工程圖制作變得更為簡單,在菜單上指定一個(gè)命令就能立即完成,對(duì)于較為復(fù)雜的組裝圖,剖視、局部放大等視圖也非常容易生成。同時(shí)能將三維組裝模型作為獨(dú)立視圖,縮放后置于圖上,大大提高了工程人員的閱讀速度,作為三級(jí)審簽的校對(duì)、審核、批準(zhǔn)也省去了圖面檢查時(shí)間,可以投人更多的精力進(jìn)行功能性審查,同時(shí)也克服了與非專業(yè)人員溝通的困難。Inventor能將圖樣的低級(jí)錯(cuò)誤率降到最低。