详解紧 固件工具的研究与应用

日期:2017-12-09 11:04 人气:
 紧固件 的作用是紧固连接机械零件,其应用极为广泛,它的特 点是品种规格繁多,性能用途各异,而且产品标准化、系列化程度高。目前,大多数 企业都已经创建了标准件库(包含紧固件),但是在 装配时仍然采用手动装配的方法。 



   这种传 统的装配方式存在以下弊端:紧固件 存储在本地或服务器的指定位置中,使用时 用户根据需要进行选取。对于标 准件库层次较为复杂的情况需要逐级查找,选型困难;紧固件没有成组装配,需要逐个依次装配,并且每 两个零组件之间要实现完备的装配,至少需 要定义两个约束关系,操作繁琐,效率低下;对于已 经装配的紧固件进行规格修改或者删除时,需要逐个进行操作,效率低 且不符合设计习惯;紧固件 开孔一般先打孔再装配紧固件,紧固件 规格与螺孔尺寸没有关联,设计变 更时无法同步更新;紧固件的组合方式、配合方 法需要查询相关标准或机械设计手册,不方便 企业常用紧固件知识的累积和传递。 

   本文以三维CAD软件Pro/E为对象,对紧固 件快速自动装配技术进行了一些研究,并给出了实现方法。 

   该紧固 件工具是为企业定制开发的,其基础 数据来源于企业的标准件库。主要功 能是满足企业客户在紧固件设计过程中,能够方 便查找和调用企业标准件,并支持 对紧固件进行成组、批量装配、修改和删除等操作,从而节省时间,提高设计效率。具体要求如下:系统属 于二次开发工具,应采用 先进的软件架构,保证系统性能的稳定、可靠、可扩展和易于维护、升级;系统应与三维CAD设计软件无缝集成,并且不影响三维CAD设计软件的使用。此外,如果企 业的标准件库存储在PDM系统中,该工具还必须与PDM系统进行集成,以便读 取指定路径下的紧固件信息;为了便 于对紧固件进行管理,必须首 先对企业标准件库进行梳理,并规范 常用的紧固件规格、配合方式、组合方式等;提供可视化、集成化的程序界面,将不同 的选择可实时地显示在界面中,能直观表达装配效果;自动记 录上次操作信息,便于重复操作。 

   快速选 型即快速从指定的标准件库中选取所需的紧固件,其基本 思想是利用程序自动读取指定路径下标准件库的信息,并且在 图形界面中通过对标准号、规格、性能等级、表面处理、物料编 码等属性参数进行筛选、查询,程序根 据选择的紧固件信息自动获取相匹配的紧固件模型。 

   这种向 导式的选型方式,不仅可 以快速选到所需的紧固件,还可以 对企业常用的紧固件规格进行有效管理和有效控制。 

   此外,为了增 强装配过程中属性参数选择的自动化,本文还 研究实现了螺栓、螺母、垫圈等 的参数自动匹配功能,即当用 户选择了某一螺栓的公称直径后,根据开 孔的精度等级和配合方式的不同,系统自 动在读取的标准件库信息表中过滤出与所选螺栓公称直径相匹配的螺母、垫圈等的参数,从而实 现配套紧固件组的快速选型和更新。 

   成组装 配的实现是紧固件工具的关键技术之一。其核心思想是,在装配 模型中将配套的紧固件定义成组。 

   一般按 主驱件类型的不同,紧固件 组可以分为螺栓、螺钉、螺母三类,并且可 根据主驱件的不同,可以定 义多种不同的组合方式。例如,有的组 合一端需要安装弹垫和平垫,有的组 合双向都有弹垫和平垫,有的组 合末端还带有薄螺母等等。组合方 式也可以根据需要进行编辑,编辑完 成后可以添加到列表中,方便重复操作。 

   为了方 便设计师进行查看,采用图形预览的方式,根据选 择渲染选中的紧固件(未选中 的紧固件以反白显示),能直观 表达装配的效果,如所示。 

   此外,为了提高装配的效率,软件还 研究了批量装配、快速掉 头和批量删除功能。 

1)批量装配功能:在一个装配中,对于同一规格、同一配 合方式的紧固件组,往往需要装配多次。程序通 过查找相同的孔特征,批量自 动放置紧固件组。 

   组合方式10螺栓0上平垫1上弹垫0下弹垫0下平垫0螺母0「薄螺母 添加到列表紧固件组合方式机械工业标准化与质量踩6S寸W"寸2>快速掉头功能:将选择 的紧固件组整体旋转180.,并将紧固件组两端(螺栓侧和螺母侧)的(配合面)进行交换,从而实 现紧固件组安装方向的更改。 

3)批量删除功能:对于已 经装配的不需要的紧固件组,删除时 自动弹出对话框,提示用 户是否删除同批次的紧固件组,并将同 批次的紧固件组特征进行高亮,如所示。 

   自动开 孔技术是紧固件工具的实现难点之一。传统的装配方式,一般先 预开孔再装配紧固件,并且孔 特征往往建立在零件级上,使孔特 征跟紧固件之间没有关联,设计变 更时无法同步更新,需要手动逐个修改,操作十分繁琐。 

   首先,程序通 过用户进行两次交互操作获取孔的位置,一次是 选择基准点或基准轴的位置,另一次 是选择紧固件组两端的。 

   然后,通过界 面设置孔的规格和精度(一般包括粗、中、精三种)控制孔的大小,如所示选」开孔数据「开孔数 据孔点轴选择孔径螺栓侧螺母侧自动开孔高真空气动挡板阀气缸与活塞杆直径的选用沈阳瑞丰科技有限公司□黄泊戬确定方法,为高真 空挡板阀气缸及活塞杆直径的选取提供了。 

   真空阀 门是真空系统中用以调节气流量、切断或 接通管路的元件。高真空 挡板阀以压缩空气为动力,通过电 磁换向阀改变气路方向,执行气 缸驱动挡板阀启闭运动,适用于1.3x14Pa~1.0x105Pa真空系 统中用以开启或隔断气流。挡板阀具有结构简单,开闭时间短,安全可靠,坚固耐用,并且可 以自动控制等优点,被广泛应用于电子、化工、冶金、航空、航天、材料、生物医药、原子能、宇宙探 测等高科技领域。高真空 气动挡板阀的气缸直径及活塞杆直径设计十分重要,挡板阀在开闭时,若气缸 及活塞杆直径设计不合理则会导致阀门产生无法打开、启闭时间长等问题。本文介 绍了如何在给定压力下估算出气缸及活塞杆的直径,为解决这一问题提供。 

   校核挡 板阀阀盖密封面计算比压本文以一个大气压,公称通径DN160高真空 气动挡板阀为例来计算,见及表1.机械工 业标准化与质量此外,紧固件 组会自动记录与之配合的孔特征信息,当紧固 件组位置移动时,可以通过更新程序,自动修 改与之配合的孔特征尺寸。 

   合理地 选择二次开发工具及语言,是程序 可移植性的关键。PTC公司为Pro/E提供的Pro/TOOLKIT是针对Pro/E功能强 大的二次开发工具,它封装了许多针对Pro/E底层资 源调用的库函数与头文件,可以借 助第三方编译环境(C语言、VC++语言等)进行调试。Pro/TOOLKIT为用户程序、软件及 第三方程序提供了与Pro/E的无缝联接。 

   数,能够使 外部应用程序安全有效地访问Pro/E的数据库和应用程序。通过C语言编 程及应用程序与Pro/E的无缝集成,用户和第三方能够在Pro/E系统中 增加所需的功能。因此,紧固件工具软件采用VC++和Pro/TOOLKIT进行组合开发。 

   按照成组装配等思想,利用MicrosoftVisualC++进行编程,已经在三维CAD软件Pro/E平台上 开发了符合装配习惯的紧固件工具,实现了 紧固件的快速选型、成组装 配和智能打孔等功能,并在紧 固件设计工作中得以应用。实践证 明该工具对于提高紧固件设计效率的效果显著,便于企 业常用紧固件知识的累积和传递。
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