畢業(yè)論文--石英板包裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景和意義</p><p>　　隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不斷增長(zhǎng)的多樣化需求，使包裝生產(chǎn)企業(yè)面臨著生產(chǎn)多品種、多規(guī)格包裝產(chǎn)品的壓力。如圖1所示，單一生產(chǎn)線將轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N的混合型包裝生產(chǎn)線?；旌习b生產(chǎn)線復(fù)雜性和有效性在很大程度上與參與混合的不同包裝間的相似程度有關(guān)，相似度越

2、高，則復(fù)雜性越低，有效性越高，明智的設(shè)計(jì)者，必然選取相似度較高的不同包裝組成自己的生產(chǎn)線。</p><p>　　圖1 混合型包裝生產(chǎn)線 </p><p>　　石英板性能好，如圖2所示，石英板耐磨抗壓，可抵抗起重設(shè)備運(yùn)行的磨損，石英抗化學(xué)性，對(duì)中度酸、堿溶液、清潔劑等化學(xué)物質(zhì)有良好的抗化性，石英板耐污染，防滑、防塵、防火、防噪音、防靜電。</p><p><b

3、>　　圖2 石英板</b></p><p>　　石英板優(yōu)點(diǎn)及性能，具有防靜電持久、耐老化、耐腐蝕、防水性能，可以直接貼在地面上，也可貼在高架地板上使用，能大大減少人們?cè)谛凶呒鞍徇\(yùn)設(shè)備過程中產(chǎn)生噪音，便您在舒適、寧?kù)o的機(jī)房環(huán)境中發(fā)揮您的想象力及創(chuàng)造力。</p><p>　　石英板應(yīng)用廣泛，石英板制作作為中國(guó)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。目前國(guó)內(nèi)許多家大、中型石英板生產(chǎn)廠的

4、規(guī)模在不斷擴(kuò)人，需要各種類型的自動(dòng)化石英板生產(chǎn)和包裝設(shè)備，如圖3所示，力求改變手工操作的傳統(tǒng)加工方式，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，并使石英板的生產(chǎn)過程符合GMP(GoodManufacturingPractice石英板制造及質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　圖3 人造石英板生產(chǎn)線</p><p>　　目前，在自動(dòng)化石英板生產(chǎn)和包裝設(shè)備方面己經(jīng)形成一個(gè)幾十億元的市場(chǎng)容量。但是，目前國(guó)內(nèi)外尚沒有

5、形成專門研制高級(jí)自動(dòng)化石英板生產(chǎn)和包裝設(shè)備的專業(yè)企業(yè)。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)大、中型石英板生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，有的公司還瞄準(zhǔn)了國(guó)際市場(chǎng)，他們都急需一流現(xiàn)代先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)及自動(dòng)化生產(chǎn)和包裝設(shè)備，力求改變手工操作的傳統(tǒng)加工方式，使石英板生產(chǎn)過程滿足GMP標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)今，已經(jīng)在石英板新工藝加工等自動(dòng)化石英板生產(chǎn)和包裝設(shè)備方面形成一個(gè)幾十億元的大市場(chǎng)，這些市場(chǎng)有如下3個(gè)特點(diǎn):</p><p

6、>　　1、石英板市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量水準(zhǔn)、采用現(xiàn)代化工成熟技術(shù)及自動(dòng)化生產(chǎn)和包裝設(shè)備，以增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。但是，國(guó)內(nèi)、外大型機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)并不想為石英板企業(yè)單臺(tái)套研制生產(chǎn)線，小的設(shè)備制造廠又缺乏綜合科技實(shí)力，從而形成高級(jí)石英板設(shè)備少有人研制的空白狀況。</p><p>　　2、許多帶有中國(guó)特色產(chǎn)品的石英板加工工藝不能使用通用加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3

7、、許多石英板廠關(guān)鍵設(shè)備改造更新時(shí)，時(shí)間要求緊，質(zhì)量要求高，多屬單臺(tái)套開發(fā)制造，因而需要很大投資。例如某制藥公司投資開發(fā)研制的兩套設(shè)備，對(duì)設(shè)備的體積、結(jié)構(gòu)、材料、外觀、自動(dòng)化水平和生產(chǎn)速度都有極高要求，投資高達(dá)二百多萬(wàn)元。</p><p>　　膠帶封邊和成品經(jīng)傳送部分送出部分是石英板全生產(chǎn)線中的核心設(shè)備，它直接影響到整套設(shè)備的總體生產(chǎn)效率與精度。因此膠帶封邊和傳送裝置自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和改進(jìn)就顯得尤為重要。由于本項(xiàng)目

8、的石英板包裝要求很高，而市場(chǎng)上出售的傳感器均不能滿足該項(xiàng)目要求，因此研制出一批新型組合式光電計(jì)數(shù)器，精度很高，抗干擾性極強(qiáng)，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。本課題研制的產(chǎn)品在工廠投產(chǎn)以后，一定會(huì)有很人的市場(chǎng)發(fā)展前景，并用有限的資金創(chuàng)造出巨大的社會(huì)效益?，F(xiàn)在該封邊裝置和傳送機(jī)構(gòu)模型己經(jīng)制作成功，并調(diào)試完畢。</p><p>　　本課題項(xiàng)目完成后，將大大改善石英板工廠人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低原料消耗、減小生產(chǎn)成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、增加石英板

9、公司利潤(rùn)以及在保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有重大意義。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　石英板包裝設(shè)備的自動(dòng)化程度直接影響到石英板廠的經(jīng)濟(jì)效益和石英板廠的形象，所以自動(dòng)化高的設(shè)備在市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力。通過多次參觀大型石英板包裝展覽會(huì)，對(duì)當(dāng)今世界石英板包裝的現(xiàn)狀，對(duì)世界石英板包裝技術(shù)的發(fā)展和前景都有較深入的了解。目前國(guó)外包裝機(jī)械發(fā)展極為迅速，如松野包裝機(jī)械、西斗門膜工業(yè)

10、有限公司等制造廠的產(chǎn)品都證明了這一點(diǎn)，如圖4所示。</p><p>　　圖4 石英板包裝機(jī)械</p><p>　　國(guó)內(nèi)用戶較多的石英板設(shè)備制造廠還有：荷蘭克拉瑪公司、西安亞德工業(yè)自動(dòng)化有限責(zé)任公司、上海恒誼設(shè)備制造廠、瑞安市華立機(jī)械廠等。雖然國(guó)內(nèi)的大型石英長(zhǎng)廠在石英板研制方面己經(jīng)有了一部分自動(dòng)化設(shè)備，例如大十力有限責(zé)任公司，己經(jīng)研制成功了一種半自動(dòng)化石英板包裝設(shè)備，如圖5所示，而我們的目的

11、是在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的全自動(dòng)化生產(chǎn)線。</p><p>　　圖5 半自動(dòng)化石英板包裝設(shè)備</p><p>　　根據(jù)多次的國(guó)內(nèi)調(diào)研，可以得到如下結(jié)論：</p><p>　　1、目前，石英板包裝機(jī)械主要集中在泡罩封裝、水劑封裝裝等通用設(shè)備上，這些石英板的絕打部分設(shè)備適用于等石英地板的包裝形式，要求石英板之間空隙小、攜帶方便、易于保管、防潮性好及開封性好等。</

12、p><p>　　2、雖然目前石英板在裝盒、裝箱等工序都可以使用通用包裝設(shè)備，但是其它許多工序都只能用手或非自動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)。</p><p>　　3、石英板包裝機(jī)械朝著通用化、專用化方向發(fā)展，許多包裝設(shè)備采用萬(wàn)能下料裝置，使機(jī)器適合于各類型板材包裝。而另外許多包裝機(jī)則只針對(duì)某一種或某一類板材，所以可以做到體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但是功能單一，不能在一臺(tái)機(jī)器上完成多工序任務(wù)。</p>

13、<p>　　4、電氣控制微機(jī)化，石英板包裝機(jī)械普遍采用可編程(PLC)作為核心控制器，通過傳感器檢測(cè)各部位狀態(tài)，經(jīng)過PLC處理后再控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，這就簡(jiǎn)化了機(jī)械、電氣結(jié)構(gòu)，可靠性大大提高。</p><p>　　5、石英板機(jī)器結(jié)構(gòu)合理且堅(jiān)固，高級(jí)設(shè)備的表面大都采用鋁合金外包或噴塑，外表美觀大方，但緊湊性不夠，體積較大。</p><p>　　6、從整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)石英板的包裝機(jī)械

14、水平較高，基本上接近了國(guó)際水平，石英板包裝行業(yè)發(fā)展也極為迅速，已經(jīng)成為一個(gè)主流行業(yè)。但是，在石英板包裝行業(yè)中，國(guó)內(nèi)行業(yè)與國(guó)外行業(yè)的主要差距在于包裝機(jī)械和裝盒機(jī)械使用不夠廣泛。究其原因有二：一是各廠石英板生產(chǎn)規(guī)模有限；一是市場(chǎng)包裝機(jī)的生產(chǎn)速度不高。例如，國(guó)內(nèi)幾家主要包裝設(shè)備，只要達(dá)到100瓶/分的生產(chǎn)速度時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)人的機(jī)械噪聲和電氣噪聲。</p><p>　　1.3 生產(chǎn)線包裝和出料的設(shè)計(jì)思路</p&

15、gt;<p>　　整套設(shè)各采用全自動(dòng)原則，因此要求設(shè)計(jì)思想應(yīng)實(shí)現(xiàn)整體化、模塊化、集成化、開放式設(shè)計(jì)。</p><p>　　1、整體化設(shè)計(jì)：該設(shè)備為一套全自動(dòng)生產(chǎn)線，因而要求各環(huán)節(jié)聯(lián)系非常緊密，從自動(dòng)封裝到自動(dòng)出料是一條生產(chǎn)線，各工位間有較嚴(yán)密的時(shí)序邏輯關(guān)系，要求具有同步性，一旦某個(gè)工作環(huán)節(jié)脫節(jié)，將會(huì)使整條生產(chǎn)線的運(yùn)行產(chǎn)生瓶頸效應(yīng)，直接影響到公司的生產(chǎn)效益。</p><p>　

16、　2、模塊化設(shè)計(jì)：整套設(shè)備可分為兩大部分，機(jī)械部分和自動(dòng)控制部分，自動(dòng)控制部分可分為檢測(cè)和控制兩大模塊。檢測(cè)模塊由計(jì)數(shù)和物位傳感器組成，控制模塊由單片機(jī)、PC機(jī)及觸摸屏等構(gòu)成，各模塊之間相對(duì)獨(dú)立,便于檢測(cè)和調(diào)試。</p><p>　　3、集成化設(shè)計(jì)：在一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)多個(gè)工序的操作，盡量減少傳送環(huán)節(jié)，在一臺(tái)設(shè)備上幾個(gè)瓶同時(shí)包裝。</p><p>　　4.開放式設(shè)計(jì)思想：廣泛開展市場(chǎng)調(diào)杳、技術(shù)

17、調(diào)研及資料收集工作，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件和較成熟的理論及技術(shù)。這樣，避免了重復(fù)設(shè)計(jì)，減少了研制周期，便于了解世界包裝技術(shù)的動(dòng)態(tài)，使得設(shè)計(jì)研制的成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。</p><p>　　該設(shè)備主要特色及創(chuàng)新為如下幾點(diǎn):</p><p>　　1、全套生產(chǎn)線屬機(jī)、光、電、氣和計(jì)算機(jī)一體化設(shè)備。主要控制部件采用國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品，以確保長(zhǎng)期運(yùn)行中的高精度和高可靠性。</p><p&

18、gt;　　2、全新的包裝線設(shè)計(jì)模式：設(shè)備采用多排式并行結(jié)構(gòu)，將10條包裝線集合在一臺(tái)主機(jī)上。這樣的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，提高了生產(chǎn)速度，實(shí)現(xiàn)工位間的材料直接傳遞。</p><p>　　3、保證精度，先利用機(jī)械上料系統(tǒng)，達(dá)到定量板上具有100%的封裝率，使次封裝不少于5塊石英板。</p><p>　　4、設(shè)備效率高，效益大，每天裝板1萬(wàn)塊，單臺(tái)設(shè)備的下線產(chǎn)品總價(jià)值近200萬(wàn)元，效率比人工提高40

19、倍以上。</p><p>　　5、采用模塊化設(shè)計(jì)，調(diào)整和更換部件簡(jiǎn)單方便，縮短故障停機(jī)時(shí)間。</p><p>　　6、采用氣動(dòng)排板法，由于石英板重量比較大，不容易移動(dòng)，因此為保證封裝率，必須設(shè)計(jì)高效方法，并且此種方法屬國(guó)內(nèi)創(chuàng)新。</p><p>　　1.4 生產(chǎn)線間歇機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介</p><p>　　有些機(jī)械需要其構(gòu)件周期地運(yùn)動(dòng)和停歇，能夠?qū)⒃?/p>

20、動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件周期性運(yùn)動(dòng)和停歇的機(jī)構(gòu)，稱為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如牛頭刨床工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，電影放映機(jī)的送片運(yùn)動(dòng)等都用有間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為單向運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩類。</p><p>　　常見的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　1、凸輪機(jī)構(gòu)。如圖6所示，凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單，只要把凸輪的某一部分設(shè)計(jì)成圓形，則凸輪半

21、徑?jīng)]有改變，而頂桿也就沒有位移，即沒有動(dòng)作。</p><p><b>　　圖6 凸輪機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　2、槽輪機(jī)構(gòu)。如圖7所示，一個(gè)帶槽的槽輪與一個(gè)帶圓銷件的機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)圓銷插入槽輪的槽中，帶動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而圓銷離開槽時(shí)，槽輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　圖7 槽輪機(jī)構(gòu)</b></p>

22、<p>　　3、棘輪運(yùn)動(dòng)。桿左移，棘爪推動(dòng)，棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)桿右移時(shí)，棘爪滑動(dòng)，棘爪的作用是防止棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　圖8 棘輪機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　4、不完全齒輪。即用一個(gè)沒有布滿圓周的齒輪做主動(dòng)輪，則沒有齒的一段圓弧就不會(huì)帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖9 不完全齒輪機(jī)構(gòu)&

23、lt;/p><p>　　1.5 虛擬樣機(jī)與運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　虛擬樣機(jī)技術(shù)是上世紀(jì)80年逐漸興起、基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)新概念。從國(guó)內(nèi)外對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù) (Virtual Prototyping, VP)的研究可以看出，虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念還處于發(fā)展的階段，在不同應(yīng)用領(lǐng)域中存在不同定義。</p><p>　　一般來(lái)講，虛擬樣機(jī)技術(shù)是將CAD建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)

24、同工作(CSCW)技術(shù)、用戶界面設(shè)計(jì)、基于知識(shí)的推理技術(shù)、設(shè)計(jì)過程管理和文檔化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成起來(lái)，形成一個(gè)基于計(jì)算機(jī)、桌面化的分布式環(huán)境以支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的并行工程方法。</p><p>　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行虛擬樣機(jī)制造和運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本具有重要的作用。本文將對(duì)鑿巖機(jī)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體建模，制造虛擬樣機(jī)，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。</p><p>　　虛擬樣機(jī)制造在工

25、業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到了不同程度的研究和應(yīng)用。在這一領(lǐng)域，美國(guó)處于國(guó)際研究的前沿，福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)應(yīng)用了虛擬制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時(shí)間。波音公司設(shè)計(jì)的777型大型客機(jī)(如圖10)是世界上首架以三維無(wú)紙化方式設(shè)計(jì)出的飛機(jī)，它的設(shè)計(jì)成功已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€(gè)里程碑。</p><p>　　基于產(chǎn)品的數(shù)字化模型，應(yīng)用先進(jìn)的系統(tǒng)建模和仿真優(yōu)化技

26、術(shù)，虛擬制造實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、制造到檢驗(yàn)全過程的動(dòng)態(tài)模擬(如圖11)，并對(duì)其運(yùn)作進(jìn)行了合理的決策與最優(yōu)控制。虛擬制造以產(chǎn)品的“軟”模型取代了實(shí)物樣機(jī)，通過對(duì)模型的模擬測(cè)試進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估，能夠以較低的生產(chǎn)成本獲得較高的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的發(fā)布周期，提高了效率，本文將實(shí)現(xiàn)馬尾紗包芯紗紡紗機(jī)樣機(jī)的虛擬制造和動(dòng)態(tài)仿真。</p><p>　　1.5 本課題的研究任務(wù)</p><p>　　為

27、了在本項(xiàng)目完成后，使石英板的生產(chǎn)線和包裝線實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，本人在分析原來(lái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，制作出生產(chǎn)線包裝和出料模型，并進(jìn)行如下五項(xiàng)任務(wù)：</p><p>　　1、做好調(diào)研，大量閱讀文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)總體方案，不斷進(jìn)行修改，直到滿足生產(chǎn)工藝的要求。</p><p>　　3、總體機(jī)構(gòu)的優(yōu)化，計(jì)算校核，確保機(jī)構(gòu)安全合理工作。</

28、p><p>　　4、在設(shè)計(jì)好的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三維實(shí)體建模，繪制二維工程圖紙，為加工做準(zhǔn)備。</p><p>　　5、撰寫畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　第二章 生產(chǎn)線包裝和出料裝置總體設(shè)計(jì)和計(jì)算</p><p>　　2.1 包裝和出料裝置功能概述</p><p>　　功能要求：石英板側(cè)四周用寬單面膠帶紙封邊，包裝后

29、的成品板經(jīng)傳送裝置送出。</p><p><b>　　技術(shù)要求：</b></p><p>　　1、板坯尺寸：1800mm× 1000mm× 12mm（長(zhǎng)×寬×高）。</p><p>　　2、板坯單板重量：80Kg。</p><p>　　3、工序時(shí)間周期：2min；</p>

30、;<p>　　2.2 包裝和出料裝置總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)功能要求，石英板包裝和出料裝置可以按以下思路進(jìn)行設(shè)計(jì)：石英板在傳送帶上輸送，同時(shí)需要進(jìn)行包裝，則傳送機(jī)構(gòu)和包裝機(jī)構(gòu)需要協(xié)調(diào)配合。因此，傳送機(jī)構(gòu)可以采用間歇機(jī)構(gòu)，當(dāng)將石英板送至包裝位置時(shí)，停歇一定時(shí)間，包裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行包裝，包裝完成后，傳送機(jī)構(gòu)再開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離，出料機(jī)構(gòu)將石英板拾起，同時(shí)裝箱。在同一時(shí)刻，傳送帶上有兩塊石英

31、板，一塊在包裝，一塊在出料。根據(jù)第一章緒論的闡述，間歇機(jī)構(gòu)可以選用槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)分度準(zhǔn)確。</p><p>　　如圖1所示，為包裝和出料裝置總體方案設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖1 包裝和出料裝置總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性分析</p><p>　　如圖1所示，由于工序總的時(shí)間為120s，可以設(shè)置傳送

32、帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和停歇的時(shí)間為1:3，這樣就可以保證封邊和出料的時(shí)間充裕，傳送浪費(fèi)的時(shí)間就會(huì)比較少。因此，傳送帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為30s，封邊和出料的時(shí)間為90s。</p><p>　　因?yàn)榘迮鞒叽纾?800mm× 1000mm× 12mm（長(zhǎng)×寬×高），傳動(dòng)帶的寬度為1000mm，同時(shí)需要根據(jù)傳動(dòng)帶的輸送動(dòng)率，選擇合適的電機(jī)。</p><p>　　由于板坯單

33、板重量：80Kg，因此，在出料時(shí)需要校核出料裝置的夾持力，以保證出料夾取安全。</p><p>　　2.4 槽輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)和電機(jī)的選型</p><p>　　2.4.1 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　槽輪機(jī)構(gòu)又稱馬爾他機(jī)構(gòu)，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型，如圖2所示。本文僅介紹常用的外槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)由具有徑向槽的槽輪2和具有圓銷G的撥桿1及機(jī)架所組成。

34、原動(dòng)件l作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件2時(shí)而轉(zhuǎn)動(dòng)，時(shí)而靜止。當(dāng)撥桿l的圓銷A未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)，由于槽輪2的內(nèi)凹鎖止弧夕被撥桿1的外凸鎖止弧卡住，故槽輪2靜止不動(dòng)。r是圓銷A開始進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)的位置，這時(shí)鎖止弧盧開始被松開，因而圓銷A能驅(qū)使槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷開始脫離槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的另一鎖止弧又被撥桿1的外凸圓弧卡住，致使槽輪2又靜止不轉(zhuǎn)，直至撥桿1的圓銷A再次進(jìn)入槽輪的另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，原動(dòng)撥

35、桿1與從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，原動(dòng)撥桿l與從動(dòng)槽輪2轉(zhuǎn)向相同。</p><p>　　圖2 槽輪機(jī)構(gòu)工作原理圖</p><p>　　2.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)：</p><p>　　1、間歇移動(dòng)的距離為H=3000mm；</p><p>　　2、運(yùn)動(dòng)-停歇的周期時(shí)

36、間為120s；</p><p>　　3、槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率為0.9；</p><p>　　4、槽輪軸臥式安裝，工作臺(tái)通過一組軸承與機(jī)架相連，轉(zhuǎn)臂軸與槽輪軸的中心距設(shè)定為150mm。</p><p>　　5、傳送帶上有兩塊石英板，每塊石英板重80kg，摩擦系數(shù)為f=0.2。</p><p>　　槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p><

37、;p>　　1、根據(jù)要求，確定工作臺(tái)的靜止和轉(zhuǎn)位時(shí)間；</p><p>　　2、計(jì)算主動(dòng)撥銷的轉(zhuǎn)速；</p><p>　　3、對(duì)槽輪進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，列出槽輪的角位移、角速度和角加速度的方程，并做出相應(yīng)的曲線圖。</p><p>　　4、對(duì)槽輪進(jìn)行受力分析。計(jì)算轉(zhuǎn)臂軸上需要的最大驅(qū)動(dòng)力矩和平均功率，確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率；求出撥銷和轉(zhuǎn)臂之間的最大反力，校核轉(zhuǎn)臂軸直徑和

38、槽輪軸直徑是否滿足強(qiáng)度和剛度的要求。</p><p>　　2.4.3 動(dòng)靜比的計(jì)算</p><p>　　槽輪的轉(zhuǎn)角Ψ(rad)：</p><p>　　槽數(shù)為4，代入公式得：</p><p><b>　　==</b></p><p>　　曲柄的轉(zhuǎn)角（即轉(zhuǎn)臂或撥銷盤的轉(zhuǎn)角）：</p>

39、<p>　　槽數(shù)為4，代入公式，得：</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　將值代入式：</b></p><p><b>　　cos==</b></p><p><b>　　=</b></p><

40、;p><b>　　==1-</b></p><p>　　將式=（）代入上兩式，得：</p><p><b>　　==（）=</b></p><p><b>　　== </b></p><p><b>　　(s)</b></p>&

41、lt;p>　　2.4.4 撥銷的選取</p><p>　　多撥銷存在的必要條件：</p><p><b>　　>2==</b></p><p>　　當(dāng)撥銷數(shù)為m時(shí)，應(yīng)滿足下列條件：</p><p><b>　　即m<===4。</b></p><p>　　

42、采用多撥銷槽輪機(jī)構(gòu)，可以在不提高撥銷盤轉(zhuǎn)速（即不增加慣性力矩）情況下，使槽輪在撥銷盤轉(zhuǎn)一周時(shí)，轉(zhuǎn)過的倍數(shù)，或者能夠得到靜止時(shí)間相等式不相等的兩次轉(zhuǎn)角，但歇時(shí)靜止時(shí)間將減少，槽數(shù)z=4時(shí)，最多， 圓銷數(shù)，當(dāng)m=2時(shí)；==1。</p><p>　　本機(jī)構(gòu)中選取m=1：</p><p>　　====6 (r/min)</p><p><b>　　=</b&

43、gt;</p><p>　　2.4.5 槽輪機(jī)構(gòu)功率的計(jì)算和電機(jī)的選型</p><p>　　在傳送帶上，機(jī)械設(shè)備一般都在低速情況下工作，計(jì)算扭矩時(shí)，通常可忽略慣性力矩而僅考慮摩擦阻力矩。</p><p><b>　　由功率相等原理有：</b></p><p><b>　　F=</b></p&

44、gt;<p><b>　　FH = 2</b></p><p>　　因?yàn)镕 = nmgf，取g=9.8，f=0.2 ，n=40 m=80kg：</p><p>　　F = nmgf=40209.80.2 =1568 N</p><p>　　===199.75 N/m</p><p><b>　　

45、式中：為平均轉(zhuǎn)矩。</b></p><p>　　撥銷盤支承軸上的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：</p><p><b>　　根據(jù)公式并查表得：</b></p><p><b>　　=2.407</b></p><p>　　=199.75=534.22N/m</p><p>　　===

46、54.48 ()</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算：</b></p><p>　　主動(dòng)撥銷盤軸上的平均扭矩求得后，即可算出所需的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：</p><p>　　代入=54.48N/m，=6r/min，得：</p><p>　　=0.0335（kW）</p><p>　　如果撥銷盤由專

47、用電動(dòng)機(jī)通過減速裝置驅(qū)動(dòng)，上式求出的需除以減速裝置的傳動(dòng)效率后選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率，=0.0373(kW)。</p><p>　　選取電動(dòng)機(jī)時(shí)，選擇功率為2.2 kW，轉(zhuǎn)速710r/min，此時(shí)通過用無(wú)級(jí)降速器降到6r/min有效功率80.5%。</p><p>　　2.4.6 槽輪參數(shù)的確定</p><p><b>　　tan=</b>&

48、lt;/p><p>　　令=，把它代入上式，得：</p><p><b>　　=arctan</b></p><p>　　L—中心距，L取150mm；</p><p><b>　　為圓銷的回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>　　==sin=sin()=sin=0.71</p

49、><p>　　將上式對(duì)時(shí)間t求一價(jià)和二階導(dǎo)數(shù)，得：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　rad/s</b></p><p><b>　　式中：為曲柄轉(zhuǎn)角。</b>&

50、lt;/p><p>　　若槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)沖擊的要求，則撥銷在進(jìn)入退出槽輪的速度和加速度為最小值。于是得 ：</p><p><b>　　==0</b></p><p>　　即cos=時(shí)，=，所以當(dāng)曲柄撥銷在垂直角，進(jìn)入時(shí)可以避免第一次沖擊，這時(shí)槽輪的角加速度可得：</p><p><b>　　=</b&

51、gt;</p><p>　　式中（rad/）為撥銷進(jìn)入槽輪時(shí)的角速度。</p><p>　　將=cos代入上式可得：</p><p><b>　　=cot</b></p><p>　　可見，曲柄銷進(jìn)入槽輪時(shí)存在角速度產(chǎn)生的第二沖擊。</p><p><b>　　==2.448</b

52、></p><p>　　圖3 槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　對(duì)定位精度要求較高時(shí)，剛可主動(dòng)轉(zhuǎn)臂上鎖止弧所對(duì)中心角，應(yīng)與槽輪在靜止時(shí)的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角相等，故：</p><p><b>　　=2-2</b></p><p><b>　　銷止弧的半徑應(yīng)為：</b></p><p&

53、gt;　　R—撥盤上圓銷中心的軌跡半徑；</p><p>　　b—槽輪在槽口處的長(zhǎng)度；</p><p><b>　　撥盤上回銷的半徑；</b></p><p>　　如圖3所示，槽輪的名義外圓半徑是指當(dāng)圓銷開始進(jìn)入槽輪（即當(dāng)圓銷中心A處在位置，槽輪軸心到滾子中心A之間的距離為=Lcos=1500.71=106.1。如果槽輪lcos為外圓半徑則當(dāng)圓

54、銷進(jìn)入槽輪時(shí)，將與輪槽兩側(cè)頂端有一間隙，使沖擊加劇，因此槽輪實(shí)際外圓半徑應(yīng)是槽輪軸心到輪槽邊延長(zhǎng)線與圓銷切點(diǎn)D之間的距離，即=D===106.4mm ==X106.1=17.6</p><p>　　—撥盤上的圓銷半徑； </p><p><b>　　L—中心距；</b></p><p><b>　　—槽輪運(yùn)動(dòng)角之半；</b>

55、;</p><p>　　取=16mm，當(dāng)較小時(shí)，可近似取= cos，則：</p><p>　　=sin=150sin =106.1 mm</p><p>　　取撥銷與輪槽底部的徑向間隙一般選 （3-6）mm ，本設(shè)計(jì)取5mm：</p><p>　　h= +—++=106.1+106.4-150+16+5=83.5mm</p>&

56、lt;p>　　—圓銷中心軌跡半徑（即曲柄長(zhǎng)）；</p><p><b>　　h—槽輪的槽深；</b></p><p>　　撥盤的回轉(zhuǎn)軸如果支承在槽輪的二側(cè)面，則其軸頸<2(L-)，如果結(jié)構(gòu)上不允許上式成立，則只能采用懸臂式安裝槽輪軸的直徑應(yīng)滿足</p><p><b>　　<2（L—）</b></p

57、><p>　　<2(150106.4) =87.8mm</p><p>　　<2(150106.4165) = 45.2mm</p><p>　　2.5 出料機(jī)構(gòu)夾持力的計(jì)算</p><p>　　為了保證出料機(jī)構(gòu)工作安全，必須對(duì)夾持機(jī)構(gòu)的夾持力進(jìn)行驗(yàn)算，確保夾持穩(wěn)定。</p><p>　　如圖4所示，為夾持機(jī)

58、構(gòu)夾取石英板的受力簡(jiǎn)圖。</p><p>　　圖4 出料時(shí)石英板受力圖</p><p>　　圖4所示，Mg為石英板所受的重力，F(xiàn)1、F2為石英板所受的摩擦力，N1、N2分別為石英板所受的法向正壓力，為了確保石英板被準(zhǔn)確夾取，必須滿足一下條件：</p><p><b>　　F1+F2>Mg</b></p><p>

59、<b>　　其中：</b></p><p><b>　　F1=F2</b></p><p>　　F1 =fN1，F(xiàn)2 =fN2</p><p>　　則夾持力可按下式計(jì)算：</p><p>　　N1=N2>Mg/2f</p><p>　　第三章 封裝和出料機(jī)構(gòu)建模和

60、虛擬樣機(jī)裝配</p><p>　　3.1 三維實(shí)體建模概述</p><p>　　零件的幾何造型與虛擬裝配是動(dòng)畫仿真的基礎(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)封裝和出料機(jī)構(gòu)工作過程的動(dòng)畫仿真，首先得建立封裝機(jī)構(gòu)的三維幾何模型。封裝機(jī)構(gòu)三維模型的建立主要包括各個(gè)零部件的實(shí)體造型以及整機(jī)的虛擬裝配。</p><p>　　實(shí)體造型技術(shù)(Solid Modeling)是計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)

61、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中建立3D實(shí)體模型的關(guān)鍵技術(shù)。計(jì)算機(jī)實(shí)體造型進(jìn)行虛擬制造，是借助電子計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)，對(duì)復(fù)雜的真實(shí)系統(tǒng)和狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字模擬，具有經(jīng)濟(jì)、安全、快捷、具有優(yōu)化設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)的特殊功能。實(shí)體造型技術(shù)是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息并存于計(jì)算機(jī)內(nèi)，由計(jì)算機(jī)生成具有真實(shí)感的可視的三維圖形的技術(shù)。</p><p>　　目前常用的實(shí)體表示方法主要有：邊界表示法(BRep)、構(gòu)造實(shí)體幾何法(CSG)和掃描法。</

62、p><p>　　借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬制造，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①將新產(chǎn)品維修和維護(hù)的方法直觀地演示給觀眾，使觀眾更容易理解，以便能準(zhǔn)確操作；②很多復(fù)雜的設(shè)備，由于在其設(shè)計(jì)階段，其工作過程中的狀態(tài)無(wú)法具體化，采用三維抽象模擬，就可以解決此類問題，大大節(jié)省了成本和時(shí)間，讓設(shè)計(jì)者能輕易地理解運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)品的實(shí)際情況，改進(jìn)設(shè)計(jì)； ③大型設(shè)備的運(yùn)送、現(xiàn)場(chǎng)安裝、安裝過程、現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)景，特別是一些特殊場(chǎng)景，無(wú)法以傳統(tǒng)的拍攝模式將

63、設(shè)備信息展現(xiàn)給觀眾，而采用三維模擬，可以將這些難以表達(dá)清楚的場(chǎng)景和過程，一一列舉，清晰準(zhǔn)確。 </p><p>　　本章將以第二章完成的設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的正確性和有效性。</p><p>　　3.2 Solidworks三維建模方法</p><p>　　幾何建模采用自下而上的建模方法，即根據(jù)各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸建立零

64、件的三維幾何模型，然后再按照零件之間的配合與約束關(guān)系進(jìn)行裝配，完成整機(jī)的虛擬裝配。</p><p>　　Solidworks零部件的建模過程為：首先選取合適的基準(zhǔn)面，建立各零部件的平面草圖；其次利用拉伸、特征掃描、旋轉(zhuǎn)、切除、放樣等命令完成零件的基本特征的造型；然后利用倒角、圓角等命令完成局部的造型，最后完成整個(gè)零件的建模，如圖1所示為Solidworks零件三維建模的常用命令。</p><p

65、>　　圖1 Solidworks基本建模命令</p><p>　　Solidworks提供了強(qiáng)大的裝配功能，如圖2所示為Solidworks常用的基本裝配命令，其優(yōu)點(diǎn)為：①在裝配體環(huán)境下，可以方便地設(shè)計(jì)及修改零部件；②可以動(dòng)態(tài)觀察整個(gè)裝配體中的所有運(yùn)動(dòng)，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查及間隙檢測(cè)；③可以通過鏡像、陣列零部件，設(shè)計(jì)創(chuàng)建出新的零部件及裝配體。在封裝機(jī)構(gòu)的裝配過程中，首先插的零部件會(huì)自動(dòng)定義

66、為固定靜止的部件，然后依次插入各零部件，通過一系列的配合約束關(guān)系，裝配成整機(jī)。裝配前，應(yīng)該認(rèn)真分析各零件、部件在部件、整機(jī)中的位置、作用、以及相關(guān)的裝配關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以保證裝配運(yùn)動(dòng)的靈活性、不干涉性。 </p><p>　　圖2 Solidworks常用的裝配命令</p><p>　　下面通過介紹裝配過程， 說明在Solidworks中的裝配體生成方法：①打開新建裝配體命令，即進(jìn)入生成

67、裝配體的界面；②在裝配體界面中，點(diǎn)擊“插入零部件”命令，如圖3所示，排列各零部件，順序按照從上到下排列。注意插入的零部件應(yīng)該集中在一個(gè)區(qū)域，不要過于分散，以便于下一步裝配步驟；③裝配時(shí)，將所有的零部件通過“重合”、“平行”、“垂直”、“距離”、“同軸心” 等配合約束裝配起來(lái)。裝配好具有對(duì)稱特征的一邊零部件后，運(yùn)用圓周陣列特征命令，裝配零件。裝配時(shí)，要運(yùn)用“移動(dòng)零部件”、“旋轉(zhuǎn)零部件” 將零件拖動(dòng)到便于配合的合適位置。裝配時(shí)應(yīng)該注意做干涉

68、檢查，消除裝配干涉，最后裝配成虛擬樣機(jī)。</p><p>　　本節(jié)針對(duì)封裝機(jī)構(gòu)主要零件分別進(jìn)行幾何建模與整機(jī)虛擬裝配，這是實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)動(dòng)畫仿真的關(guān)鍵。</p><p>　　圖3 插入零部件對(duì)話框</p><p>　　3.3 封裝機(jī)構(gòu)零部件建模</p><p>　　3.3.1 槽輪的建模與裝配</p><p>　　

69、按上述建模方法，對(duì)槽輪進(jìn)行建模。槽輪零件的三維線框圖如圖4所示，槽輪零件三維實(shí)體圖如圖5所示，槽輪機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體圖如圖6所示。</p><p>　　圖4 槽輪三維實(shí)體圖</p><p>　　圖5 槽輪的三維線框圖</p><p>　　圖6 槽輪機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體圖</p><p>　　3.3.2 傳送機(jī)構(gòu)的建模與裝配</p>

70、<p>　　按上述建模方法，對(duì)傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模。傳送機(jī)構(gòu)零件的三維線框圖如圖7所示，傳送機(jī)構(gòu)零件三維實(shí)體圖如圖8所示。</p><p>　　圖7 傳送帶的三維線框圖</p><p>　　圖8 傳送帶的三維實(shí)體圖</p><p>　　3.3.3 封裝機(jī)構(gòu)的建模</p><p>　　按上述建模方法，對(duì)封裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模。封裝機(jī)構(gòu)零

71、件的三維實(shí)體圖如圖9所示，封裝機(jī)構(gòu)零件三維線框圖如圖10所示。</p><p>　　圖9 傳送帶的三維實(shí)體圖</p><p>　　圖10 傳送帶的三維實(shí)體圖</p><p>　　3.3.4 封裝和出料機(jī)構(gòu)的整體裝配</p><p>　　按上述建模和裝配方法，對(duì)封裝和出料機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體裝配。封裝和出料機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體圖如圖11所示。</

72、p><p>　　裝配方法：①打開新建裝配體命令，即進(jìn)入生成裝配體的界面；②在裝配體界面中，點(diǎn)擊“插入零部件”命令，排列各零部件，順序按照從上到下排列。注意插入的零部件應(yīng)該集中在一個(gè)區(qū)域，不要過于分散，以便于下一步裝配步驟；③裝配時(shí)，將所有的零部件通過“重合”、“平行”、“垂直”、“距離”、“同軸心” 等配合約束裝配起來(lái)。裝配好具有對(duì)稱特征的一邊零部件后，運(yùn)用圓周陣列特征命令，裝配零件。要運(yùn)用“移動(dòng)零部件”、“旋轉(zhuǎn)零部

73、件” 將零件拖動(dòng)到便于配合的合適位置。裝配時(shí)應(yīng)該注意做干涉檢查，消除裝配干涉，最后裝配成虛擬樣機(jī)。</p><p>　　圖11 封裝和出料機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體圖</p><p>　　第四章 封裝和出料裝配仿真和繪制工程圖</p><p>　　4.1 基于Solidworks和Cosmosmotion建立裝配仿真模型</p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)

74、械產(chǎn)品設(shè)計(jì)僅僅注重產(chǎn)品的前期功能性設(shè)計(jì)，例如結(jié)構(gòu)、功能、成本等，這些依靠常用的CAD 軟件即可完成，后期驗(yàn)證產(chǎn)品功能時(shí)，可使用CAE 軟件進(jìn)行分析驗(yàn)證。 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的產(chǎn)品開發(fā)，除了對(duì)產(chǎn)品本身功能進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還需注意采用多種多樣的形式進(jìn)行產(chǎn)品的后續(xù)宣傳和形象傳遞，如海報(bào)、說明書、產(chǎn)品的仿真動(dòng)畫等，特別是如何使機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)運(yùn)作符合其實(shí)際的工作規(guī)律，并且把這種視像記錄下來(lái)，這一技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程中正占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。</p&

75、gt;<p>　　機(jī)械產(chǎn)品的三維仿真動(dòng)畫在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、加工制造和產(chǎn)品營(yíng)銷中都具有現(xiàn)實(shí)意義。不同客戶對(duì)同一產(chǎn)品的要求有時(shí)會(huì)不一樣，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要反復(fù)修改實(shí)物樣品或制造多個(gè)實(shí)物樣品，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，動(dòng)態(tài)仿真可以根據(jù)客戶的修改意見把產(chǎn)品逼真、直觀地模擬演示出來(lái)，得到客戶確認(rèn)后再實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)。在加工制造環(huán)節(jié)中，動(dòng)態(tài)仿真可以進(jìn)行直觀的全方位動(dòng)態(tài)視頻演示。</p><p>　　因此，制作機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)畫仿真不僅

76、可以縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，同時(shí)也增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力以及與客戶的親和力，方便產(chǎn)品推廣和技術(shù)交流。</p><p>　　機(jī)械產(chǎn)品零部件的三維實(shí)體建模與裝配是實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫仿真的基礎(chǔ)和前提。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)而言，單純的零件沒有實(shí)際意義，必須裝配成完整部件或機(jī)器實(shí)體。裝配不僅是表達(dá)零件之間的配合關(guān)系，也是運(yùn)動(dòng)分析、干涉檢查和實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的基礎(chǔ)。裝配的方法是將準(zhǔn)備好的零件逐一插入裝配體文件，并依次添加零件之間的配合關(guān)系。在Soli

77、dWorks中系統(tǒng)默認(rèn)第一個(gè)插入的零件是固定的，以作為其它零件裝配的基礎(chǔ)和參考，因此必須仔細(xì)考慮第一個(gè)零件的插入，一般選擇產(chǎn)品的支架、底座等主要零件作為第一零件。</p><p>　　目前可以完成機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)仿真的三維軟件很多，比較常用的有SolidWorks、Pro/E、UG、Matlab等。性價(jià)比較高，設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單方便的莫過于SolidWorks了。SolidWorks是在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的一款功能強(qiáng)

78、大的中高端三維CAD軟件，具有超動(dòng)感的用戶操作界面和獨(dú)到的特征管理樹，智能化的裝配功能和動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)模擬等特色，而且操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用。</p><p>　　SolidWorks軟件還集成了很多應(yīng)用插件，如圖1所示，啟用COSMOSMotion插件，秉承SolidWorks一貫的簡(jiǎn)便易用的風(fēng)格，可以很方便的生成形象逼真的機(jī)械產(chǎn)品演示畫，讓原先呆板的設(shè)計(jì)成品動(dòng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能展示。COSMOSMotion插件集成

79、于SolidWorks軟件中，并且與SolidWorks軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。COSMOS Motion插件是一個(gè)較強(qiáng)大的裝配分析與仿真模塊，通過它進(jìn)行行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫仿真時(shí)，能夠精確地得到行走機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件的速度、位移、是否干涉等運(yùn)動(dòng)情況。</p><p><b>　　圖1 插件對(duì)話框</b></p><p>　　SolidWorks軟件通過生成裝配體的爆炸視圖實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品

80、拆裝的動(dòng)態(tài)仿真。建立爆炸視圖有自動(dòng)爆炸和手動(dòng)爆炸兩種方式。自動(dòng)爆炸可以自動(dòng)分解零部件，但要受裝配順序的影響。為了準(zhǔn)確展現(xiàn)產(chǎn)品的拆裝關(guān)系，可以采用手動(dòng)爆炸方式，合理靈活地選擇零件的爆炸順序、爆炸方向和爆炸距離。</p><p>　　方法如下：?jiǎn)螕糁鞑藛沃械?插入/爆炸視命令，打開/爆炸屬性管理器，如圖2所示。在裝配體上單擊要爆炸的零件，此時(shí)裝配體中被選中的零件以高亮顯示，同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)設(shè)置移動(dòng)方向的坐標(biāo),單擊坐標(biāo)上的

81、箭頭，確定爆炸方向。然后在/爆炸屬性管理器中的/設(shè)定面板中輸入爆炸距離，單擊/應(yīng)用按鈕,預(yù)覽爆炸效果，調(diào)整滿意后單擊/完成，至此第一個(gè)零件爆炸結(jié)束。重復(fù)上述步驟，逐一生成每個(gè)零件的爆炸操作。</p><p>　　圖2 爆炸屬性管理器</p><p>　　在前面已經(jīng)給封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)幾何建模的基礎(chǔ)上，COSMOSMotion仿真模塊對(duì)封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)裝配仿真主要分為以下幾個(gè)步驟，如圖3

82、所示。</p><p>　　封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)裝配仿真過程具體實(shí)施步驟：①確定封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零部件與靜止零部件，將機(jī)座設(shè)為靜止零部件，其他的部件設(shè)置為運(yùn)動(dòng)部件；②生成約束，Cosmosmotion提供旋轉(zhuǎn)副、球副、平移副、圓柱副、固定約束萬(wàn)向節(jié)等約束副，封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)在整個(gè)裝配過程中就將相應(yīng)的約束副自動(dòng)添加到模型中了，如大小齒輪用齒輪配合形成了齒輪副，鍵和鍵槽之間采用平行配合形成了平移副連接，軸與軸套

83、等采用同心配合形成了圓柱副；③爆炸和解除爆炸仿真，加載運(yùn)動(dòng)，封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)爆炸動(dòng)畫仿真要求實(shí)現(xiàn)各零部件清晰準(zhǔn)確裝配。</p><p>　　爆炸動(dòng)畫的制作步驟：?jiǎn)螕魟?dòng)畫向?qū)О粹o，如圖4所示，即出現(xiàn)動(dòng)畫向?qū)?duì)話框，如圖5所示，按提示操作即可實(shí)現(xiàn)爆炸動(dòng)畫和解除爆炸動(dòng)畫的制作。單擊/模擬工具欄中的/計(jì)算模擬按鈕，如圖6所示，即可開始爆炸動(dòng)畫仿真，然后單擊/模擬工具欄中的/停止按鈕，即完成了仿真動(dòng)畫的制作?，F(xiàn)在/模擬工

84、具欄中的/重播按鈕由灰變亮，需要觀看時(shí)只要單擊就可以在界面中看到即時(shí)的開關(guān)動(dòng)畫了。</p><p>　　圖4 動(dòng)畫向?qū)О粹o</p><p>　　圖5 動(dòng)畫向?qū)?duì)話框</p><p>　　圖6 動(dòng)畫啟動(dòng)和停止按鈕</p><p>　　4.2 液壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)動(dòng)畫仿真</p><p>　　利用Solidworks C

85、OSMOSMotion插件對(duì)封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)虛擬模型進(jìn)行裝配動(dòng)畫仿真，能夠方便的觀察零件的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可以進(jìn)行軌跡跟蹤和干涉檢查，在一定程度上反應(yīng)了封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)的真實(shí)裝配情況。運(yùn)動(dòng)算例和仿真動(dòng)畫如圖7所示。</p><p>　　圖7 封裝機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)算例</p><p>　　4.3 工程圖的繪制</p><p>　　三維數(shù)字化模型轉(zhuǎn)化為二維圖

86、形時(shí)大部分是基于工程圖模板的，工程圖模板的好壞直接決定了后續(xù)工作的工作量。SolidWorks 軟件中的工程圖在參數(shù)驅(qū)動(dòng)后，工程圖的視圖、標(biāo)注等隨模型變化，這是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)；但是模型中的零/部件配置改變或零/部件被替換之后，這些零/部件反映在工程圖中的線(點(diǎn)) 的 IDentity( ID) 發(fā)生變化，尺寸標(biāo)注及注解找不到原來(lái)的依附線(點(diǎn)) ，就會(huì)造成尺寸標(biāo)注及注解的漂移甚至報(bào)錯(cuò)，所以解決問題的關(guān)鍵在于保證尺寸標(biāo)注及注解依附

87、線( 點(diǎn)) 的 ID 不變。</p><p>　　視圖比例的調(diào)整主要依據(jù)視圖包絡(luò)線對(duì)角線長(zhǎng)度的變化，視圖包絡(luò)線又叫視圖邊界，當(dāng)指針經(jīng)過工程視圖的邊界時(shí)，視圖邊界被高亮顯示。邊界根據(jù)默認(rèn)緊密套合在視圖周圍; SolidWorks 賦予其大小，不可更改。如果添加草圖實(shí)體到工程圖視圖，邊界將自動(dòng)調(diào)整大小以包括這些項(xiàng)目。</p><p>　　裝配草圖是數(shù)字化設(shè)計(jì)常用的技術(shù)，參數(shù)驅(qū)動(dòng)時(shí)，裝配草圖在控

88、制零/部件的尺寸和裝配關(guān)系的同時(shí)，自身的線(點(diǎn))的 ID 在參數(shù)驅(qū)動(dòng)前后保持不變，是尺寸標(biāo)注及注解依附線(點(diǎn))的理想選擇，但是裝配草圖中的點(diǎn)和線與工程圖尺寸標(biāo)注及注解需要的依附線(點(diǎn))在數(shù)量和位置上有一定的區(qū)別，需要另外增加輔助線(點(diǎn))，以便為工程圖中的尺寸標(biāo)注及注解提供足夠的依附線(點(diǎn))。這種基于增加輔助線(點(diǎn))裝配草圖的工程圖模板在參數(shù)驅(qū)動(dòng)后，由于尺寸標(biāo)注及注解依附線(點(diǎn)) 的ID沒有發(fā)生變化，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的尺寸漂移以及報(bào)錯(cuò)現(xiàn)象，但

89、是此類工程圖模板在參數(shù)化驅(qū)動(dòng)后仍存在以下問題: 1)視圖比例失調(diào); 2)視圖位置漂移，甚至重疊；3) 尺寸標(biāo)注、序號(hào)線漂移；4)尺寸精度未按實(shí)際尺寸顯示; 5)在轉(zhuǎn)化為DWG 格式的圖形后，線形比例不符合要求。</p><p>　　4.3.1 槽輪工程圖繪制</p><p>　　槽輪的工程圖如圖8所示，繪制了槽輪的工程圖。</p><p>　　圖8 槽輪的工程圖

90、</p><p>　　4.3.2 凸臺(tái)座的工程圖繪制</p><p>　　凸臺(tái)座工程圖如圖9所示，繪制了凸臺(tái)座工程圖。</p><p>　　圖9 凸臺(tái)座工程圖</p><p>　　4.3.3 封裝和出料機(jī)構(gòu)整體裝配工程圖繪制</p><p>　　封裝和出料機(jī)構(gòu)整體工程圖如圖10所示。</p><