Inventor在组合夹具站的应用

2013-05-23 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

跃进汽车股份有限公司(简称南汽跃进公司)是由南京汽车集团有限公司为主的股份有限公司,是我国最早的轻型卡车制造基地之一。

目前公司拥有6个专业厂(分公司),即总装厂、车身厂、车厢厂、冲压件分公司、底盘分公司、销售分公司,5家控股(参股)单位,主要从事跃进系列载货汽车及其底盘、客车及其底盘、皮卡车、多功能旅行车、专用车、越野车等的生产,公司产品品种达500余种。

    1项目背景和挑战

南汽跃进公司在设计部门长期使用CATIA三维设计软件,由于软件的购买和使用成本过高,因此工装夹具部门一直还应用AutoCAD进行二维设计。

由于企业的快速发展,新产品开发更新换代的速度加快,产品的品种、系列和规格越来越多,形成了多样化的结果。性能可靠、装配时间短和灵活快速的组合夹具成为企业的首选。

组合夹具是由一套预先制定好的由各种不同形式、不同规格尺寸的标准组件和组合体组成。这些组件相互配合,部分尺寸精度高、硬度高、耐磨性好并且有完全的互换性。利用这些组件,根据被加工工件的工艺要求,可以很快地组装出机械加工及检验、装配等各工种所需的夹具。

然而,多年来组合夹具的设计和组装,由于时间、软件环境的限制,总体设计与系统结构只能串行不能并行。夹具工艺师对工件的定位、装夹设计主要依赖经验,定性分析较多,定量分析较少,且计算复杂,同时缺乏必要的优化设计,使设计的图样不够直观。在设计过程中,前期潜在的问题,会在总装时反映出来,使夹具达不到预期的效果,甚至造成返工。设计过程中的装配干涉问题,也无法在设计中提前发现,造成工人的劳动强度增大。这样的状况已经很难适应当今快速、多样化的制造需求。

组合夹具站需要使用一种成本适中的兰维软件,既可创建三维实体模型,也可利用设计的三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态千涉检查、动力学分析、强度分析等。同时,由于组合夹具的组件全部是标准件和系列件,而且数量有限,因此还需要软件能够储存和检索组合夹具的各种零件,能够识别和使用CATIA的零件装配。

    2实施过程

在软件选型的初期,首先,确定软件应能识别STEP.IGES等格式的三维实体模型;其次,软件的三维造型功能要较为强大,且易于上手;第三,软件还要有一定的二维制图能力,以方便夹具的生产制造。

通过Autodesk公司售前工程师的演示和介绍,南汽跃进公司认可了Inventor的三维造型和对CATIA数据的导人功能。但是作为组合夹具工艺人员,他们希望有一种可行的方案能够解决组合夹具零件的系列造型、检索并二次使用的问题。(图1为组合夹具库结构图。)在Autodesk的技术工程师的支持下,他们尝试使用Inventor的iPart(智能零件)功能生成系列零件。Inventor中的iPart是使用Excel参数表形成一个零件族(本质上相似的零件或组件、特征的集合,仅在一两个方面稍有不同,诸如大小或详细特征)。对于重复性高、相似性大的零件或者标准件,不需要每个规格都建立一个零件,而可以使用一个原始样本零件及参数表,生成iPart,即可代表无数个零件。任何时候,只要调出参数表内任一个零件的名称,即可自动产生一个照参数表所示尺寸比例的零件。

Inventor在组合夹具站的应用有限元分析培训课程图片1

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iPart提高了标准化组件的用途。它们允许在Inventor中表示实际的零件清单。同时,iPart使组件中的零件和子组件容易互换,因为来自同一族零件的实例。图2至图4是以方形基础板为例说明创建零件库的操作步骤。

认可了软件的功能后,南汽跃进公司于2004年12月购买了Autodesk Inventor PROFESSIONAL 9.0网络版10套,并且开始应用于组合夹具的设计工作。在实际设计工作中他们逐渐发现了Inventor设计的更多优点。

    2. 1组合夹具动态虚拟装配

加工工件在组合夹具上的定位夹紧和最终装配是设计的关键部分。使用软件在计算机上完成产品零部件的实体造型,进行虚拟装配、干涉分析等多次协调的设计过程,杜绝了由于零件设计的错误积累而导致的产品返工现象。Inventor完成这项工作非常方便,只须定义出工件与各组合夹具组件之间的关系,系统就会根据给出的约束关系,将工件和夹具组件自动安装到位。如果改变原有设计,与其相关的夹具组件位置就会自动改变。自适应的功能使一些夹具组件零件在设计阶段难以确定的尺寸可以在装配中加人关系或进行约束来自动改变,从而真正实现了设计的互动。

    2. 2装配体的分析

对夹具装配体的结构、大小和转动惯量等的分析是总体设计的重点之一,传统的设计过程中,装配体的大小、质量、质心、转动惯量只能靠手工计算,大多数情况只是依靠经验,准确度不易保证,给总体设计带来困难。但在Inventor中。装配结束后软件可以直接给出以上参数。

    2. 3爆炸图和工程图的生成

在虚拟装配完全满足性能要求后,Inventor可以使用表达视图动态模拟整个装配体从组件到形成装配体的安装过程和安装方式,使装配更具有空间感和方位感。

装配体的工程图制作变得更为简单,在菜单上指定一个命令就能立即完成,对于较为复杂的组装图,剖视、局部放大等视图也非常容易生成。同时能将三维组装模型作为独立视图,缩放后置于图上,大大提高了工程人员的阅读速度,作为三级审签的校对、审核、批准也省去了图面检查时间,可以投人更多的精力进行功能性审查,同时也克服了与非专业人员沟通的困难。Inventor能将图样的低级错误率降到最低。