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钻头夹具三维造型设计

三维造型设计

课程设计说明书

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课程设计任务书

枣庄学院

三维造型设计设计任务书

一、设计题目:钻头夹具

二、设计依据

1、零件图

2、年产量:10000件/年

三、设计任务

1、三个主要的零件图各1张,共三张

2、装配图1张

2、课程设计说明书 1份

四、设计起讫日期: 2014年6月16日——2014年6月28日

班级:

学生:

学号:

指导教师:

零件图

摘要

solidworks实体设计软件( 最新版本为solidworks2010) 是达索系统(Dassault Systemes S.A)下的子公司开发的一种三维设计软件。与传统参数化造型CAD 系统如AUTOCAD、Pro/E、UG、CAXA 相比,它有许多优点,主要功能和特点如下:

1.强大的建模能力: SolidWorks的特征树可以为使用过SolidWorks的工程师提供熟悉的设计环境;

2.高效的装配能力:SWIFT为SolidWorks提供了一系列强大的工具,用来管理特征顺序、配合、草图关系以及尺寸标注和公差规则,使用户可以专注于设计,而不必受CAD系统规则的困扰;

3.精确的仿真及有限元分析:SolidWorks提供了CoSMoSMotion与CoSMoSworks两个模块,可以满足用户的动力学及有限元分析;

4.软件的高度集成: 可以在轻松完成三维零件建模、装配、钣金成形及三维造型关联的工程图纸、高级智能渲染。采用拖放式的实体造型并结合智能捕捉与三维定位技术, 我们可以将设计效率与速度大大提高。正是基于SOLIDWORKS的以上特点, 我们选择了它作为辅助教学的工具软件。

ABSTRACT

The SolidWorks entity design software (the latest version of solidworks2010(Dassault) is the Systemes S.A) in a three-dimensional design software subsidiary development under the. With the traditional parametric CAD system as compared with AUTOCAD, Pro/E, UG, CAXA, it has many advantages, the mainfunction and characteristics are as follows:

1 powerful modeling ability of SolidWorks: feature tree can provide design environment familiar to use SolidWorks engineer;

The assembly capacity of 2 efficient: SWIFT provides a series of powerful tools for SolidWorks, to manage the characteristic sequence, with the sketch relations,as well as the dimensioning and tolerancing rules, users can focus on design,without CAD rules of system trouble;

3 accurate simulation and finite element analysis: SolidWorks providesCoSMoSMotion and CoSMoSworks two module, can satisfy users' dynamics and finite element analysis;

Highly integrated 4 software: can easily complete the three-dimensional modeling of parts, assembly, sheet metal forming and 3D modeling related engineering drawings, senior smart rendering. The solid modeling drag and drop and combining with the intelligent capture and 3D positioning technology, we cangreatly improve the design efficiency and speed. It is based on the above SOLIDWORKS characteristics, we choose it as the auxiliary teaching software.

目录

1、分析过程 (3)

1.1、建模设计 (3)

1.2、虚拟装配 (4)

1.3、效果渲染图 (6)

1.4、工程图 (6)

1.5、运动分析 (7)

2、具体零件绘制步骤 (9)

零件1 (9)

零件2 (10)

零件3 (11)

零件4 (12)

零件5 (15)

零件6 (17)

3、装配 (20)

4、参考文献 (29)

5、致谢 (30)

1.分析过程

1.1建模设计

Solidworks提供功能强大的基于特征的实体建模功能,通过拉伸、旋转、薄壁有:阀体、上盖、心轴、轴承衬套、偏心凸轮、轴承、平键、螺钉、管接头一、调特征、扫描、抽壳、圆角、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。气压阀压螺帽、钢珠、弹簧座、调压弹簧、O型环一、外盖、活塞杆、O型环二、弹簧塞杆、弹簧、调压螺帽、螺塞、管接头二,共有22个零件,以下是主要零件造型的过程。对于钻头夹具的具体建模设计过程如下:

(1)打开Solidworks2010,新建零件1阀体,在基准面中新建草图,依次给予拉伸、旋转除料、倒角、阵列、创建螺纹线、创建基准面及草图,扫描切除、圆角等特征,具体建模尺寸参照建模/机构/结构综合实训教程书,三维建模过程依次如图1所示。

图1

(2)新建零件2心轴,在基准面中创建草图后给予旋转增料特征,再创建草图、后给予旋转除料及倒角特征,最后创建草图后拉伸除料,三维建模过程如图2所示。

图2 心轴的建模

SolidWorks 提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的,当你修改图纸时,三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。

从三维模型中自动产生工程图,包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图,包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft技术,可以将工程图与三维零件和装配体脱离,进行单独操作,以加快工程图的操作,但保持与三维零件和装配体的全相关。

用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置,以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。SolidWorks 才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤,减少了多余的对话框,从而避免了界面的零乱。

(3)新建零件3上盖,在基准面中创建草图后给予旋转增料特征,后添加倒角特征并给予拉伸除料特征后圆周阵列;同理构建零件4轴承衬套及零件5偏心凸轮模型如图3所示。

图3 上盖、轴承衬套、偏心凸轮的建模

(4)从设计库中,取出标准零件,后另存为零件6轴承、7螺钉、8平键,三维模型如图4所示。

图4 轴承、螺钉、平键的建模

(5)新建零件9管接头、10调压螺帽、11钢珠,三维模型如图5所示。

图5 垫片、弹簧盖、活塞杆的建模

(6)新建零件12弹簧座、13弹簧,14外盖,螺栓及螺帽中螺纹也可使用装饰螺纹线替代,三维模型如图6所示。

图6 弹簧座、弹簧、外盖的建模

1.2虚拟装配

利用虚拟装配,可以验证装配设计和操作的正确与否,以便及早地发现装配中的问题,对模型进行修改,并通过可视化显示装配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列,自动生成装配规划,它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。

(1)新建装配体1气压调压阀,插入零件1-22,六角螺母插入4次,并添加配合重合以及同轴心关系,整个装配体如图7所示。

图7 气压阀的装配

(2)单击工具中的干涉检查并计算,显示有多处干涉,详细检查干涉皆为螺纹干涉,故可忽略(建议使用装饰螺纹线替代螺纹造型就不存在干涉问题,同时还可提高运行速度),说明装配完全正确,干涉检查如图8所示。

图8 气压阀的干涉检查

(3)完成干涉检查无误后,单击插入爆炸视图,爆炸的顺序即为装配的逆顺序,装配体的爆炸效果图如图9所示。

图9 气压阀的爆炸视图

1.3效果图渲染

效果图是利用插件PHOTOWORKS完成,添加零件的材质为默认塑料、布景为带完整光源的工作间,其余参数默认,渲染效果图如图10所示。

图10 气压阀的渲染效果图

1.4工程图

新建工程图,新建模板设为A4图纸,插入所需的零件心轴,添加视图、剖视图、断面图、并标注尺寸公差、形位公差、表面粗糙度,生成心轴工程图,如图11所示。

图11 心轴工程图的输出

1.5运动分析

MOTION是其运动仿真CAE插件,它可建立三维动力学仿真机构模型并添加运动、约束、力、碰撞等,对机构进行仿真模拟、干涉分析、跟踪零件的运动轨迹,分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等,并可输出动画、图形、表格等多种形式的结果,其分析的结果可指导修改零件的结构设计或调整零件的材料。

其具体的运动过程:气压阀动力由心轴传入,带动凸轮,使活塞杆向左推动,造成左方密封空间变小。这样让气体的压力增加,管接头内部的弹簧也会因为内部压力的增大而将高压气体排出,从而达到气压阀送出的压力。

当凸轮顶端位于相反方向时,活塞杆就会压缩弹簧的推力而向右运动,让左方密封空间增大,气体通过下方的管接头而进入。

点击工具选项,在菜单中勾选的MOTION选项,后具体操作步骤如下:

(1)为了方便在稍后的凸轮机械配合的操作,打开零件凸轮,点击分割线工具,选择基准面做草图将凸轮与活塞杆的接触面分割出4个接触面,具体分割的前后如图12所示。

图12 凸轮面的分割

(2)同理凸轮面的配合,打开零件活塞杆,选择基准面做草图并添加拉伸特征,注意不勾选合并实体选项,将会产生两个实体,右击刚生成的长方形实体将其隐藏,如图13所示。

图13 创建活塞杆端部接触平面

(3)打开装配体,系统会出现重新构建的对话框,点击确定,将弹簧零件删除,重新创建基准面,并构建弹簧,并添加关系,后保存弹簧,让弹簧具备了关联性,如图14所示。

图14 弹簧的关联设置

(4)点击添加配合,选择凸轮相切配合,选择刚分割的凸轮4个面及活塞杆端的接触平面,如图15所示。

图15 凸轮配合

(5)点击运动算例,添加旋转马达,选择心轴,输入每秒钟30转,具体如图16所示。

图16 旋转马达添加

(6)在运动菜单中选择MOTION分析,点击计算按钮,点击结果和图解选择零件活塞杆,可获得活塞杆Z方向的质心速度及平动位移如图17所示。

图17 输出z方向的平动位移和质心速度

(7)点击运动菜单中的播放按钮,可获得气压阀的完整的包含弹簧、凸轮实体仿真运动,整个运动的动画如图18所示,最后可保存动画为AVI格式。

图18气压阀的实体运动仿真

2.具体绘制

零件一

步骤1:新建文件

启动Solidworks2012,单击菜单栏中的“文件”→“新建”命令,或单击“标准”工具栏中的“新建”按钮,在弹出的“新建Solidworks文件”对话框中,单击“零件”按钮,然后单击“确定”按钮,创建一个新的零件文件。

步骤2:绘制草图

在“Featuremanager设计树”中选择“前视基准面”作为绘图基准面,然后单击菜单栏中的

“工具”→“草图绘制实体”→“圆”命令,或单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,绘制一个直径为11mm的圆,圆的中心在原点。

步骤3:拉伸实体

单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,拉伸生成一个长9mm的圆柱体。步骤4:设置基准面

选择圆柱体的端面,然后单击“标准视图”工具栏中的“正视于”按钮,将该表面作为绘图基准面。

步骤5:绘制草图

在绘图基准面上,绘制一个直径为8m的圆,与圆柱体同心。

步骤6:切除拉伸实体

单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,系统弹出“切除-拉伸”属性管理器,在

“深度”文本框中输入“9”,然后单击“确定”按钮。如图1-1所示

图1-1

零件二

步骤1:新建文件

启动Solidworks2012,单击菜单栏中的“文件”→“新建”命令,或单击“标准”工具栏中的“新建”按钮,在弹出的“新建Solidworks文件”对话框中,单击“零件”按钮,然后单击“确定”按钮,创建一个新的零件文件。

步骤2:绘制草图

在“Featuremanager设计树”中选择“前视基准面”作为绘图基准面,然后单击菜单栏中的

“工具”→“草图绘制实体”→“圆”命令,或单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,绘制一个直径为8mm的圆,圆的中心在原点。

步骤3:拉伸实体

单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,拉伸生成一个长37mm的圆柱体。步骤4:倒角

单击菜单栏中的“插入”→“特征”→“倒角”命令,

弹出“倒角”属性管理器。依次对两端面的两条边

线进行倒角操作。如图所示,然后单击“确定”按钮。如图2-1所示

图2-1

零件三

步骤1:新建文件

启动Solidworks2012,单击菜单栏中的“文件”→“新建”命令,或单击“标准”工具栏中的“新建”按钮,在弹出的“新建Solidworks文件”对话框中,单击“零件”按钮,然后单击“确定”按钮,创建一个新的零件文件。

步骤2:绘制草图

在“Featuremanager设计树”中选择“前视基准面”作为绘图基准面,然后单击菜单栏中的

“工具”→“草图绘制实体”→“圆”命令,或单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,绘制一个直径为9mm的圆,圆的中心在原点。

步骤3:拉伸实体

单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,拉伸生成一个长6mm的圆柱体。步骤4:设置基准面

选择圆柱体的端面,然后单击“标准视图”工具栏中的“正视于”按钮,将该表面作为绘图基准面。

步骤5:绘制草图

在绘图基准面上,绘制一个直径为5m的圆,与圆柱体同心。

步骤6:切除拉伸实体

单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,系统弹出“切除-拉伸”属性管理器,在

“深度”文本框中输入“6”,然后单击“确定”按钮。如图3-1所示

图3-1

零件四

步骤1:新建文件

启动Solidworks2012,单击菜单栏中的“文件”→“新建”命令,或单击“标准”工具栏中的“新建”按钮,在弹出的“新建Solidworks文件”对话框中,单击“零件”按钮,然

后单击“确定”按钮,创建一个新的零件文件。

步骤2:绘制草图

在“Featuremanager设计树”中选择“前视基准面”作为绘图基准面,然后单击菜单栏中的

“工具”→“草图绘制实体”→“圆”命令,或单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,绘制一个直径为4mm的圆,圆的中心在原点。

步骤3:拉伸实体

单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,拉伸生成一个长5mm的圆柱体。

步骤4:倒角

单击菜单栏中的“插入”→“特征”→“倒角”命令,弹出“倒角”属性管理器。对拉伸体一端面的边线进行倒角操作。如图所示,然后单击“确定”按钮。

步骤5:设置基准面

选择圆柱体未倒角的端面,然后单击“标准视图”工具栏中的“正视于”按钮,将该表面作为绘图基准面。

步骤6:绘制草图

在绘图基准面上,单击“多边形”按钮,在多边形编辑栏中,选择“边数”6,“内接圆”单击“确定”按钮。

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