基于solidworks的数控试验台的虚拟装配

摘要虚拟装配技术可帮助产品摆脱对于试制物理样机并装配物理样机的过度依赖，有效地提高产品装配建模的质量与速度，有助于降低产品开发成本，缩短产品开发周期。

利用虚拟装配技术对数控试验台进行虚拟装配，首先通过在SolidWorks软件平台上对设计好2D图纸数控试验台工作台、底座、调整板、轴承支座等零部件进行3D建模，然后在计算机三维软件solidworks上对已经建立的产品零件按照产品的装配关系完成各部件的三维装配模型，在装配的过程中同时进行干涉检查，利用应用软件提供的功能进行装配零件之间的静态干涉检查，一旦发现有设计不合理之处及时调整并修改设计图纸，保证在虚拟环境下的装配精确性和合理性，从而可缩短产品制造与装配生产过程的时间，降低产品的装配成本，提高设计质量。

关键词：虚拟装配；装配路线；静态干涉；干涉检查； 3D建模AbstractVirtual assembly technology products can help get rid of the physical prototype and assembly for the trial of over-reliance on physical prototypes, effectively improve product quality and speed of assembly modeling, help to reduce product development costs, shorten product development cycles. Then the computer on the three-dimensional software solidworks product components in accordance with the established relationship between the product to complete the assembly assembly model three-dimensional parts In the process of assembling the same time interference check of application software functions provided by the static interference between the assembly parts inspection, if found unreasonable to adjust the design and modify the design drawing．In a virtual environment to ensure accuracy and rationality of the assembly, thus shortening the production process of product manufacturing and assembly time, reduce product assembly costs and improve design quality. NC virtual assembly technology test bed for virtual assembly, first through the SolidWorks software platform to design a good test bed CNC 2D drawing table, base, adjust the plate, bearing supports and other components for 3D modeling．Key—words：Virtual Assembly；Path Planning；Static Interference；Interference Check；3D Modeling目录1 绪论11.1 研究背景11.2 课题目的和意义31.2.1 虚拟装配技术的主要功能 (3)1.2.2 虚拟装配的研究内容 (4)1.3 国内外的研究现状51.3.1 国内的研究现状 (5)1.3.2 国外的研究现状 (6)2 虚拟装配建模82.1 左轴承支座的建模82.1.1 创建左轴承支座主体 (8)2.1.2 加工凸台 (9)2.1.3 拉伸切除底部孔 (11)2.1.4 添加圆角 (12)2.1.5 拉伸切除 (12)2.2 底座的建模142.2.1 创建底座主体 (14)2.2.2 完成侧边创建 (16)2.3 轴承的三维建模182.3.1 角接触球轴承的特点及用途 (18)2.3.2 生成轴承7205内外圈 (19)2.3.4 球体的生成 (21)2.3.5 为轴承内外圈指定材质 (23)2.3.6 更新装配体 (24)2.3.7 零件整体尺寸的检查 (24)3 装配公差分析263.1 尺寸链计算263.2 极值法分析装配性能273.2.1 左轴承支座与角接触球轴承7205的公差分析 (28)3.2.4 左轴承支座与法兰盘的公差配合分析 (29)4 数控试验台虚拟装配过程314.1 数控机床试验台总体机构314.2 数控试验台装置装配特点314.3装配过程324.4 装配体干涉检查374.4.1 干涉检查 (38)4.4.2 干涉模型的修改 (39)5 爆炸图制作41总结与展望45参考文献46致谢471 绪论1.1 研究背景当今社会，市场要求企业不断缩短新产品从概念设计到产品投放市场的时间(Time．to．market)，企业不断将各种先进的设计制造手段应用于产品开发制造。

从70年代计算机辅助设计问世以来，各种先进的计算机辅助工具(CAD、CAM、CAE等)以及制造过程仿真软件的应用大大缩短了新产品投放市场的时间并降低了产品成本。

同时，随着人们生活水平的提高，市场需求的分化进一步加剧，也显得更加苛刻，市场在需求上的“多元化取向”决定了设计的“多元化”。

这就要求企业要不断适应市场不断变化的需求，以最快的速度，将最好的产品投向市场。

因此企业要寻求更先进的设计与制造技术。

虽然CAD／CAM，DFA，DFM和制造过程仿真工具等可以为设计人员提供很多有用的信息，但是他们不能为设计者提供直观的设计环境，也就不能为设计者提供更多后续设计必要的信息。

传统的’CAD／CAM软件如Pro／Engineers和I．DEAS使用参数化建模和实体建模为设计者提供了强有力的设计环境，但是这些软件的一个共同的缺陷是设计者只能局限于显示器有限的尺寸设计产品。

对于大型的复杂的产品，设计者或者在缩小的视图观察整个产品或者在一个放大视图观察产品的局部细节。

而现有的DFA工具软件也只是通过将几个零件合并成一个零件以达到减少装配工序的目的，这样在实际生产过程中将面临不可避免的困难。

DFM软件也简单的认为不需要考虑车间的生产能力，只要经过一系列加工工序，任何零件都可以生产。

而生产过程仿真软件局限于预定的机器或人体模型的功能，如果需要人工操作，那么预先定义的人体模型就显得无能为力。

因此这些设计软件无不表现出自身无法克服的缺陷，人们迫切希望将新技术应用于产品开发。

在产品的开发过程中，有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能，甚至维护性能等等许多问题都需要在开发过程的前期得到解决。

通常人们借助理论分析、CAD系统和各种比例的实物模型，也可以参考先前产品的开发经验来解决有关新产品开发的各种问题，但是由于产品开发涉及的方方面面过于复杂庞大，人们很难在开发的早期阶段就能解决所有的这些问题，人们不得不反复进行样机试生产。

特别是有关产品装配、操作和维护的问题往往只会在产品开发的后期或在最终产品试制过程中、甚至在投入使用一段时间后才暴露出来，尤其是有关产品维护的问题往往是在产品已经售出很长时间以后才能被发现。

为了解决这一问题，有时产品就不得不返回到设计构造阶段进行不必要的设计变更，这样的产品开发程序既效率低、耗时，费用又高。

产生这个问题的原因是产品在前期开发阶段由于缺乏实验用样机，不可能取得足够的实际经验以避免产生潜在的问题和缺陷。

虽然产品本身的功能可以通过模拟的方法得到测试和检验。

然而要预先测试和检验人机交互性能是非常困难的，仅借助现行的CAD系统很难断定装配过程是否存在问题，用户在使用中是否遇到问题等。

大量的产品设计经验已经证明，在产品设计中有关装配和维护的问题是最棘手的问题，这些问题往往会给企业造成极大的浪费，甚至会威胁公司的生存。

而对工程师来说复杂产品的装配工艺规划是非常艰巨的任务，在众多的装配工艺规划中找到最优的工艺规划也是非常困难的工作。

尽管现代的CAD系统能使工程师看到最后的产品模型，但是这些系统不支持装配过程的可视化或装配工艺的规划，到目前为止计算机辅助装配工艺规划仍然没有得到加强，这其中的一个重要原因是产品的装配在很大程度上依赖专家知识，而这些知识很难用公式的形式表达出来。

而且装配工艺规划不仅仅是找到可行的装配顺序，而且装配过程中工作空间，装配工具，人员等的空间限制等因素同样需要考虑。

这就需要一个直观的、逼真的装配环境对产品的可装配性进行验证。

然而就产品的装配过程而言，装配时可能出现两类问题，一是产品的设计有误无法进行装配，这往往会导致产品的重新设计，使得产品失去市场竞争先机，二是装配的过程不合理，工程师需要重新调整装配过程。

因此在产品进行大批量生产之前还需要制造物理样机检验产品的装配性能，生产计划，或人机工程学等问题。

反复的试制样机不但增加了制造成本，而且延长了产品上市的时间，使企业在激烈的竞争中处于劣势。

很多企业意识到为了保持市场竞争力必须保证技术的先进性，必须寻求先进的设计方法，同时必须将生产成本控制在最小范围。

由于生产成本与产品的设计紧密相关，因此企业必须在产品的设计阶段就要尽量减少产品装配时可能遇到的问题。

虚拟装配正是在这种情况下应运而生的。

1.2 课题目的和意义随着全球市场的激烈竞争，加快产品的开发速度己成为竞争的重要手段之一，近20年来，制造业市场环境发生了巨大变化，使制造厂商不得不着眼于全球市场的激烈竞争，快速将多样化的产品推向市场是制造商把握市场先机而求生存的重要保障。

制造业为满足日益变化的用户要求，其制造技术必须有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件迎合市场，面对这样的市场现状，传统的装配缺点就暴露了出来。

如下：1．必须等零件全部加工完成之后才可进行装配。

2．不能体现并行设计的思想。

3．一般要经过反复修改，进行多次装配、周期长、成本高，不能适应当今市场的敏捷要求。

随着虚拟装配技术的日渐成熟，虚拟装配技术的优越性也越来越明显，将虚拟技术应用到数控试验台的虚拟装配过程中，采用虚拟装配技术在试验台设计阶段就可以验证零部件之间的配合和可装配性，确保设计的正确性，避免损失。