三維CAD軟件在電動工具外殼設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

三維CAD軟件在電動工具外殼設(shè)計中的應(yīng)用 電帶弄妾 2 001 4 三維CAO軟件在 電動工具外殼設(shè)計中的應(yīng)用 張 一 玉 虞明珠 上海電動工具研究所 20 0 03 1 摘要 紹采用 UG 敘詞 電動工具的外殼設(shè)計 注重的是曲面造形 適宜于應(yīng) 用三維C A O軟件操 作 介 軟件 完成一種電動工具手柄設(shè)計的建模方式和建模過程 C A O 電動 工 具外殼 常用 電動工具 的標(biāo)準(zhǔn)名 稱為可移式電動工 具或手持式電動工具 必須體積小 結(jié)構(gòu) 緊 湊 單位重量的輸出功率 w kg 一直是衡 量電動工具產(chǎn)品設(shè)計性能的重要指標(biāo) 在保證 產(chǎn)品性能和質(zhì)量指標(biāo)的 同時 減輕其重量一直 是電動工具產(chǎn)品設(shè)計人員 的追求 所以電動工 具的設(shè)計 較少采用先考慮外部造型而后包容 內(nèi)部零件及空間的方法 有些產(chǎn)品例 如吸塵器 等 可優(yōu)先 考 慮外 部造型的美觀及線 條的流 暢 而對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的安排沒有象電動工具設(shè)計 那樣嚴(yán)格 電動工具 的外殼設(shè)計 尤其是在采 用金屬材料時 如鋁合金材料 的中間蓋 減速 箱等零件通常作 緊身 設(shè)計 即采取 淘 空 術(shù) 將所有的殼壁作 均勻壁厚 設(shè)計 并挖去一切能省略的空 間 當(dāng)然不包括 留有裝 潤滑脂或隔音等正常需要的 空 間 由此形成的 電動工具外形一定是曲面成型 在電動工具的 三維CA D操作中 比較注重的也應(yīng)該是外殼的 曲面造型 1 建模方式 電動工具雖小 但小并不等于簡單 在 CA D設(shè)計 中 只有結(jié)構(gòu)建模的簡單與復(fù)雜 而 無大與小之分 極小的零件可無窮放大 而復(fù) 雜曲面的C AD建模通常是比較困難的 電動工 具是典型 的機電一體化 產(chǎn)品 通常是由一個串 激電機驅(qū)動 經(jīng)機械 減速后傳動輸出 所以電 動工具 雖有上百個不 同品種和規(guī)格的產(chǎn)品 但 對高級的C A D三維軟件來說 應(yīng)該都能涵蓋 例如在我們采用的UG軟件中 有多種建模的方 式 幾何建模 特征建模 參數(shù)建模 混合建 模等 要順利和簡便地完成電動 工具的三維 C AD設(shè)計 就要看如何靈活地應(yīng)用這些建模方 式 一般來說 可如下采用 1 幾何建模 電機的定子沖片 轉(zhuǎn)子沖 片 換向片等零件 可先采用幾何建 模的方 式 建立二維幾何圖 然后采用特征建模的方 式 通過對幾何曲線的拉伸 使得平面幾何圖 形建立厚度 最后完成三維實體建模 2 特征建模 機械部分的各種軸類 墊 片 墊圈 活塞 套筒等 均能直接用標(biāo)準(zhǔn)特 征模塊的圓柱 圓錐 圓球 孔 槽 凸臺等 完成三維實體建模 3 曲面建模 部分曲面成型的零件 如 軸流式風(fēng)扇或波形墊片等 須采 用 曲面建模的 方式完成 4 混合建模 對于 電動工具殼體部分 如電機機殼 中間蓋 減速箱 頭殼 手柄 后罩等 一般需采用混合建模的方法 即用幾 何建模 特征建模 曲面 建模的方法綜合應(yīng)用 加以完成 在三維CA D實體建模中 曲面建模要比其 他建模方式困難一些 在電動工具的外殼中 很多零件的外形呈自由曲 面 而且具有相鄰曲 面的曲率變化大 對稱性能差等特點 在曲面 制作過程中容易形成銜接不光滑 打折等現(xiàn) 象 比較典型的是電動工具手柄的設(shè)計建模 電動工具的手柄的外形相對狹 長 如 香蕉 形 更像漢字 了 字的形體 當(dāng)然這是一個 向外斜的 了 字 在 橫 與 豎 之間 的轉(zhuǎn)折處 是人手握持的 虎口 部 曲率變 化懸殊 其圓弧的大小和 圓孤的過渡以及隨之 形成的 曲面都直接與人手握持的舒適度有關(guān) 一3 一 電動 妾 0 0 4 三維以D軟件在電動工具外殼設(shè)計中的應(yīng)用 與工具的作用力有關(guān) 所以 要制作此 虎口 部的美觀并恰如其分是十分不容易的 從三維 的角度來說 手柄有六個面 但其六個面可以 說都是曲面 手柄的設(shè)計常常分 全對開 和 半對開 型 對 全對開 的手柄 只有一 個面是全平面 就是兩瓣手柄的 止口 相配 處 要完成這樣全曲面的三維建模也有一定的 難度 此外 手柄外形的結(jié)尾 部分 也就是 了 字的最后一筆 豎勾 部分 即是對外 斜 一豎 的回拉和 呼應(yīng) 也是為整個產(chǎn)品 畫 一個完美的句號 在這里倒是美觀需求占了重 要位置 但是無論從幾何 參數(shù)角度 還是特征 建模角度 這一勾和與之相鄰的大圓弧 大曲 面無疑可稱奇變或突變 增加了手柄曲面建模 的難度 uG軟件的Fr eeFo rmFe atu r 其 曲面 建 模的功能應(yīng)當(dāng)說是十分強大的 能完成飛機 汽車的外形 曲面建模 但是對電動工具外殼 如手柄這樣的零件的制作 初學(xué)者也只能通過 多作試驗 多作調(diào)整 多積累一些操作經(jīng)驗 使設(shè)計的電動工具手柄更趨于完美 2 建模過程實例 我們采用U G軟件完成了一個電動工具手柄 的實體建模 以 全對開 手 柄為例 下稱 手柄 與 手柄蓋 作一介紹 僅是初學(xué) 者對初學(xué)者的介紹 且軟件也在不斷升級 通 向建模的途徑是多條的 只有熟練地掌握各種 建模方式 做到融會貫通 才能提高操作的質(zhì) 量和速度 1 先畫手柄與機殼配合部分的二維兒何 圖形 只畫最外緣輪廓線 當(dāng)然也可把機殼 后部相應(yīng)的幾何圖形取來 刪除左右對稱的二 分之一 即成為手柄 與機殼配合面 端面的 幾何圖 如圖 l 2 以Y C為軸心 將畫面轉(zhuǎn)卯 并旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)90 0 將Y c 一z c 轉(zhuǎn)回到Y(jié)c 一Xc 畫手 柄 主畫面 的二維兒何圖形 只 畫最外輪廓 線 如果是 全對開 手柄 這個面是手柄 三維六個面唯一的完全平面 兩個手柄間有止 口配合 并作各圓弧交接處的橫直線與 卜 述 圖l曲線相交 如圖 2 一一一 夕f 一一一1 一 C C 悶 一 氣 一J 乙 l岡 口比 訓(xùn) f 比 健1e se s從 馬 儲 娜 以上述二維各相交點為原點 以Z C為 軸心 將畫 面轉(zhuǎn)90 0 并 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)卯 將 xC一Z C轉(zhuǎn)回YC一xc 畫每個橫截面的輪廓 線 注意尺寸數(shù)據(jù)如圓角R的漸大或漸小 盡 量不使其發(fā)生矛盾與 不 合理性 否則做成 的曲面易產(chǎn)生褶皺或扭曲現(xiàn)象 如圖3 o 以 L外泣 住不 頂 截面 橫截面 最大橫截面 J 二又 又又 忍還滾 橫截面 橫截面 底橫截面 圖 1 圖 3 對將畫面回到圖2手柄主畫面 作包含 圖3的各橫截面的曲面 曲面須光滑 平整 不 打折 否則 稍有扭曲 的 S h e e t h o d y 不能 T h i cken Sh e et 增厚 曲面成型的方法有 很多種 符合 手柄造型的還 是用 sw ee n t 掃描曲面 或稱為 順滑曲面 也就 是通過一輪廓線 沿一條空向軌跡移動形成的 曲 面 其中輪廓線稱為 Se ct i o n s t r i n g 空 中軌跡稱為 嗚 u i d e S t r i ng 在本文中 圖3的 截面 曲線即為 S e ct l o n St r l g 圖2的 曲線為 Gu i d e St r i n g 具體操 作步驟如下 cu e 為軟件屏幕提示 一 一 為選取對 象 一E di卜F r ee F or mF e atur 時 sw e pt c ue二sel ect Gu ld e s t ring 1 一4一 三維CAD軟件在電動工具外殼設(shè)計中的應(yīng)用電帶弄縣 4 升 Guid e Stringl O k C ue Sele et G u ideString 2 一 G uide StringZ Ok C u e Sele et G ui de String 3 一 Guid e String3 Ok 注 G u i d e String最多選3條 如果選2條 沒有下一條了 則再o k一下 C ue S eleet Se etion String l 升S ele et Se etio nString l O k C u e S ele et S eetio n Stri ng 2 一S elect S eetion StringZ Ok 注 可 選多條s eetio n string曲線 沒有下 一條了 則再O k一下 C ue C ho o s eInte rPolatio n M ethod 一 L in ea r Ok C u e Ch oo s e Fr omD ialogB o x 一 P aramete r Ok C ue C h oo s e S e alin gMeth od 斗S cale L ate r ally O k 一F r e e F o r i n F e atu r e 一T hi eken Sh eet 將曲面加厚度 使之變?yōu)閷嶓w 一般電動 工具手柄壁厚為2 5一3m m 5 依次作好手柄的每一個曲面 并增厚 成為相等壁厚的實體 然后將 曲面隱藏 具體 操作步驟如下 斗E dit弓Blank一Bla nk一T方e 一S e et B o dy一O k 6 用特征建模的方式直接在手柄實體上 開進(jìn)風(fēng)口 具體操作步驟略 7 用Tr an sf u r m將一個 手柄的實體 通過 鏡映的方法co P y手柄蓋 首先將光 標(biāo)移至要鏡 映的平面 具體操作步驟如下 升E dlt升T r a ns f o rm 升T y P e 葉S ol id B o dy葉 S ele et Al l葉Mir r or Thr o ugh a Pl a n ee e 爭 Prin ciPal Pla n e Y e一Ze P la n e 一C o Py 8 回到圖2畫面 用特征建模中拉伸的 方法 將手柄 與手柄蓋配合部位 的內(nèi)外輪 廓線拉伸并沿縱 向一剖為二 將其中的 一半裝 在手柄蓋上 作手柄的止口應(yīng)有 多種方法 具 體操作步驟略 9 將 手柄 文件另存為 手柄蓋 的 文 件名 這 樣同時有兩個 手柄 與 手柄 蓋 完全相同的文件 在 手柄 文件中刪除 手柄蓋 的實體 在 手柄蓋 的文件中刪 除 手柄 的實體 具體操作步驟略 1 0 用特征建模的方式完成螺絲固定圓 柱臺 開關(guān)檔板 電纜線固定平 臺等各要素 具體操作步驟略 上接第3頁 4 4 轉(zhuǎn)向 電磁離 合器的選用 清洗器的左右運動靠控制左右電磁離合器 吸合 或脫 開 開始 我們選用 過國產(chǎn)的D LM4 2 5干式多片電磁離合器 由于這種離合器主要 用于機床控制 用在清洗器中處于潮濕環(huán)境 能 否適應(yīng) 試用后發(fā)現(xiàn) 摩擦片傳動三角內(nèi)齒槽易 于銹蝕 它阻滯各摩擦片分合動作 使清洗器在 水下轉(zhuǎn)彎不靈活 動作遲鈍 加上結(jié)構(gòu)復(fù)雜 零 件表面未經(jīng)防銹處理 不宜用在清洗器工況條 件 天津機床電器廠的D L Y O牙嵌式電磁離合 器 結(jié)構(gòu)簡單 使用轉(zhuǎn)速不超過1 0o r mi n 額定 動力矩5 0 N m 經(jīng)使用 沒有發(fā)生動作延遲現(xiàn) 象 使清洗器轉(zhuǎn)彎靈活 效果良好 5 市場前景和經(jīng)濟效益 Q3Q 一5 5 2一45 0泳池清洗器經(jīng)上海游 泳館 秦山核電公司游泳館 試用 反 映該 機結(jié) 構(gòu)合 理 操作簡便 動作靈活 使用安全 可以清 除池底任何 地 方的污物 砂粒 毛發(fā)和青苔 等 比人工清洗不