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波状螺杆参数化技术在螺杆设计中的具体应用
浏览: 发布日期:2017-09-23

  东莞注塑机螺杆炮筒厂家浅析波状螺杆参数化技术在螺杆设计中的具体应用。

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对螺杆进行精确的几何建模,不仅是塑料挤出机、注塑机有限元分析、工作运动仿真和虚拟样机建立等设计工作的必要前提,也是异型螺杆数控加工自动编程的前提。相对普通螺杆,波状螺杆结构较为复杂,本文针对波状螺杆的典型结构,运用参数化技术,探讨采用SolidWorks软件对波本文根据波状螺杆的结构特征,在形体分析的基础上对波状螺杆进行参数化建模,介绍了SolidWorks波状螺杆参数化建模的过程和技术要点,探索了参数化技术在螺杆快速设计、系列设计及变形设计中的应用。状螺杆进行快速设计、系列设计及变形设计的建模方法,也适合于其他螺杆类零件的设计建模。


螺杆的参数化设计步骤

1.螺杆分段及参数设定

应用形体分析法把波状螺杆(如图1a)分解成由螺杆尾、螺槽结构(如图1b)、螺棱结构(如图1c)及螺杆头四个分段。螺杆分段的目的是为了达到简化复杂异型螺杆参数化难度的目的,其中螺纹特征主要有等距、变距、单线、多线等几种形式,深度特征主要有等深、变深、波浪等几种形式。


2。螺杆分段模型建立

用SolidWorks软件建立螺杆分段实体模型,零件中的草图绘制要标全尺寸,并要完全约束。


山东十一运夺金3.定义螺杆分段的参数

山东十一运夺金在SolidWorks中显示尺寸及其名称,将模型原始的尺寸名称改为与螺杆参数相符或具有一定意义;然后对部分尺寸根据设计要求建立尺寸关联(软件中显示为“∞”)和方程式(软件中显示为“∑”);最后把不需要显示的尺寸进行隐藏,仅显示参数化中需要用到的尺寸。


山东十一运夺金4。螺杆的拼装设计

由于异型螺杆的结构普遍比较复杂,直接在“零件模块”进行螺杆参数化设计,存在较大难度,也不利于精确造型和参数化的实现。可以采用从“零件”到“装配”再由“装配”模式下“派生零部件”的方法得到螺杆零件,由于SolidWorks的“零件模块”、“装配模块”、“工程图模块”及“派生零件”之间存在关联,所以这种设计方法特别适合结构复杂的螺杆建模,便于复杂螺杆的参数化结构修改和螺杆系列零件设计。


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三、螺杆参数化建模实例

1.螺棱结构参数化建模

螺杆的参数化关键是螺棱结构的参数化,在SolidWorks软件里做螺棱结构首先要生成路径草图(螺旋线)和截面草图(法向截面或轴向截面),然后用“扫描”命令来生成螺棱结构。


2.螺槽结构参数化建模

普通螺杆的螺槽特征(等深、变深)参数化建模比较简单,波状螺杆精确建模的另一关键是波状段螺槽特征的建模。波状螺杆有“单波”和“双波”之分,如图3所示。单波型螺杆的螺槽深度变化是在同一条螺槽中进行的,双波型螺杆的螺槽分两部分,两部分螺槽深度各自按一定的规律周期地变化,二者之间有一定的相位关系,双波型螺杆可以分成两种形式,附加螺纹的双波状螺杆和无附加螺纹的双波状螺杆。单波段深度特征参数化定义如图4所示,主要参数有:螺杆直径D,波谷深度Hv,波峰深度Hp,导程Ph,波段长度L。O、O1、O2分别为螺杆、上波、下波的轴心位置,由于波段螺旋线本身要具有一定的连续性,根据图3b可以得出这样的结论:A、B两点位置是上下波段的螺旋路径组合的结合点,我们取其中一个作为单波螺旋的起点和终点,这里取A点,因此θ1就是下波螺旋的起始角,θ2为上波螺旋的起始角,两者轴向的距离差为一个导程。


①绘制图3b的草图,并标注参数尺寸D、Hp、Hv、θ1、θ2,其中θ1、θ2为从动尺寸,保留该草图,作为后续建模参照。

②重新建模后,提取上波浪轮廓,以上波为底圆,生成一个螺距的螺旋线。选取螺旋线起始角度与参照草图中的θ2角度,使用“连接数值”命令使两角度相等,可以省略角度方程计算。以该螺旋线为路径,生成一个螺距的上波特征。

③建立一新草图绘制平面,以距离上波草图的平面距离为一个导程,提取下波轮廓,以下波底圆,生成一个螺距的螺旋线,同样把螺旋线起始角度与参照草图中的θ1进行“连接数值”使两角度相等。以该螺旋线为路径,生成一个螺距的下波特征。由于两个螺旋有偏心而螺线参数相同,所以会有相互重叠和分离现象,但被螺棱覆盖后不影响螺杆的整体建模。

④用“移动/复制实体”命令,设定间距为2倍导程,根据长度要求,复制若干个波段。

⑤切除两头多余部分,对两个波浪交界处进行过渡处理,定义参数化尺寸,最后完成图3a单波深度特征的参数化建模。


双波段深度特征参数化定义如图5所示,主要参数有:螺杆直径D,波谷深度Hv,波峰深度Hp,导程Ph,双波段长度L。其建模方法如下。

①绘制图4b草图,标注参数尺寸,保留该草图,作为后续建模参照。

②提取“下波”轮廓,拉伸“下波”圆柱。

③提取“上波”轮廓,以此为基圆,制作一螺旋线为路径,穿透该螺旋线做一宽度为二分之一导程的截面,用“扫描切除”命令去除“下波”圆柱中多余的材料。

山东十一运夺金④提取“上波”轮廓,以此为基圆,制作一螺旋线为路径,穿透该螺旋线做一宽度为二分之一导程的截面,用“扫描”命令添加“上波”特征。

⑤切除两端多余部分,设定方程式和关联尺寸,完成如图5a的双波深度特征的参数化建模。

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3.螺杆段装配拼装

在建立所有螺杆结构段模型的基础上,进行螺杆的装配设计,具体步骤如下。

①在零件设计模式下,从模型库中提取需要的螺杆段结构,由于螺杆段已经有了完整的参数定义,所以只要输入相应的尺寸就可以生成所需要的分段结构。

②在装配模式下,把螺杆段装配成如图1所示的装配体,检查合格后,利用“连接”命令,把所有零件连接成一个零件,用“派生零部件”命令派生出一个新的波状螺杆零件,这样就完成了双波状螺杆的设计。


四、结束语

本文在形体分析的基础上,通过对波状螺杆的分段特征参数化建模,最终实现了各种波状螺杆的参数化装配设计,且模型正确无误。限于篇幅,没有叙述更多种类波状螺杆的参数化建模过程。相同种类的螺杆,变化大多只是结构尺寸,采用参数化方法建模设计不仅可以节省时间,还便于实现系列化设计和变异设计。

本文螺杆零件模型的建立方法,是一个从“零件”到“装配”再到“零件”的过程,能有效解决由于螺杆结构的复杂性所带来的建模困难问题,同时利用SolidWorks强大的黄金伙伴软件可以使螺杆的CAD/CAE/CAM技术应用更加方便。

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