基于solidworks機(jī)用虎鉗的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真

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1、萬方數(shù)據(jù)第30卷第5期2009年9月吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Vol_30No．5Sept．2009文章編號(hào)：1007--2985(2009)05—0067--03基于Solidworks機(jī)用虎鉗的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真。湯先云(吉首大學(xué)信息管理與工程學(xué)院，湖南張家界427000)擒要：根據(jù)二維零件圖繪制裝配圖是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以機(jī)用虎鉗為例闡述了基于Solidworks平臺(tái)上進(jìn)行三維建模、虛擬裝配、爆炸圖制作、運(yùn)動(dòng)仿真的方法，并提出了在機(jī)械制圖的圖一物一圖綜合訓(xùn)練中引入

2、三維建模教學(xué)的新模式，從而可以大大提高教學(xué)效果．關(guān)鍵詞：機(jī)用虎鉗；二雛圖；Solidworks；三維建模；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真中圖分類號(hào)：THl26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A《機(jī)械制圖》是一門既重理論又重實(shí)踐的應(yīng)用型課程n]，重點(diǎn)研究了空間形體(機(jī)件)和平面圖形(圖樣)之間的相互轉(zhuǎn)換規(guī)律．在學(xué)習(xí)過程中，要進(jìn)行由物畫圖及由圖想物的反復(fù)訓(xùn)練．根據(jù)零件圖繪制裝配圖是機(jī)械制圖教學(xué)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)．機(jī)用虎鉗作為典型的中等復(fù)雜裝配體常常被作為練習(xí)對象口]，要求根據(jù)機(jī)用虎鉗的裝配示意圖和二維零件圖繪制裝配圖，其目的是通過。由圖想物”和“由物畫圖”的綜合訓(xùn)練，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和邏輯思維能力以及

3、正確識(shí)讀和繪制機(jī)械圖樣的能力．加強(qiáng)、鞏固、深化、擴(kuò)展課堂教學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題和解決問題的水平．但是傳統(tǒng)的手工從二維零件圖經(jīng)空間想象和邏輯思維到二維裝配圖的繪圖實(shí)踐方式已經(jīng)落后于時(shí)代，繪出的裝配圖所能表達(dá)的各零件之間的裝配關(guān)系不直觀，運(yùn)動(dòng)關(guān)系無法表達(dá)，難以突破由圖想物及由物畫圖的難點(diǎn)．隨著三維CAD技術(shù)的發(fā)展與推廣，筆者利用Solidworks的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)態(tài)特征，借助多媒體手段，實(shí)現(xiàn)了由圖想物及由物畫圖的難點(diǎn)突破，大大提高了教學(xué)效果．‘1基于Solidworks的機(jī)用虎鉗三維實(shí)體模型機(jī)用虎鉗是機(jī)械制造廠里固定在金屬切削機(jī)床上用于方便、快速裝夾工件，以

4、保證工件相對于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)，從而穩(wěn)定地保證工件的加工精度的一種工藝裝備．它由固定鉗身、活動(dòng)鉗身、護(hù)口板、螺桿、螺母、圓環(huán)等11種零件通過螺釘和圓柱銷安裝組成，是工程上具有典型性和代表性的工藝裝備．由于在Solidworks中實(shí)體模型可以有多種不同的生成方法，那么采取何種方法更為合理、高效，這需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累過程．一般來說，要根據(jù)圖形的形狀選擇生成模型的方式．草圖繪制盡量簡化，最好不要繪制過渡圓角、倒角等非關(guān)鍵性信息．首先主要是利用Solidworks中的拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣列等基本操作建立機(jī)用虎鉗各零件的三維實(shí)體

5、模型．利用Solidworks已經(jīng)創(chuàng)建完成的三維實(shí)體模型，根據(jù)需要還可對其進(jìn)行修改，因?yàn)镾olidworks的實(shí)體建模為基于特征的參數(shù)化建模，采用樹狀結(jié)構(gòu)來記錄設(shè)計(jì)歷程中的每～步特征，可以對特征的狀態(tài)和創(chuàng)建順序進(jìn)行修改、回溯到某一特征然后繼續(xù)進(jìn)行造型，并支持創(chuàng)建特征庫，可以將一些常用特征保存在特征庫中，以后再使用時(shí)只需定位和輸入某些尺寸數(shù)值即可完成特征的創(chuàng)建．1．1固定鉗身的三維建模固定鉗身是機(jī)用虎鉗的主要零件之一，主要用來支承和安裝其他零件并與機(jī)床相連．結(jié)構(gòu)有一定復(fù)雜*收稿日期：2009—09～01作者簡介：湯先云(1952--)，男，湖南張家界人，吉首大學(xué)信息管理與工程學(xué)

6、院高級(jí)工程師，主要從事工程圖學(xué)、機(jī)械工程的教學(xué)研究．萬方數(shù)據(jù)68吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第30卷性，在三維建模前，首先進(jìn)行形體分析，如將其分為鉗身主體、內(nèi)腔、螺桿孔、機(jī)床螺栓聯(lián)接凸臺(tái)、護(hù)口板鏈接螺孔等部分，然后就可以應(yīng)用Solidworks進(jìn)行三維實(shí)體建模，通過各種二維繪圖和編輯操作產(chǎn)生二維圖形，再通過二維圖形拉伸、切除、打孔、掃描以及三維編輯等操作來實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體建模，圖1是固定鉗身的三維模型圖．1．2螺紋的三維建模螺紋在機(jī)用虎鉗各零件中，除螺釘、螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件外，固定鉗身、活動(dòng)鉗身、螺桿、螺母等多個(gè)零件都有螺紋，在AutoCAD等軟件中，精確繪制螺紋有一定的困難，采用

7、Solidworks軟件，相對而言比較方便．首先在需繪制螺紋的實(shí)體上繪制好牙形截面輪廓和螺旋線路徑，然后利用掃描工具就可精確構(gòu)造出螺紋的三維結(jié)構(gòu)，圖2是螺桿三維模型圖．圖1固定鉗身的三維模型圖圖2螺桿三維模型圖2虛擬裝配所有零件的3D模型完成后，為了建立虛擬樣機(jī)需要對各個(gè)零件進(jìn)行虛擬裝配．該機(jī)用虎鉗的三維裝配比較復(fù)雜，關(guān)鍵在于裝配時(shí)要明確各個(gè)零部件間的位置約束關(guān)系，如對齊、重合、平行、同軸等，并注意裝配的前后順序和各個(gè)零件的自由度限制．裝配時(shí)，可將機(jī)用虎鉗分為固定鉗身系零件(固定鉗身、護(hù)口板、螺釘?shù)?，