牛偉力

中車齊齊哈爾車輛有限公司

淺談I-DEAS軟件予轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體造型

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轉(zhuǎn)K6轉(zhuǎn)向架由于在設(shè)計(jì)和制造方面存在精度和用料等方面的限制，故現(xiàn)在基本上采用三維繪圖軟件設(shè)計(jì)和裝配轉(zhuǎn)向架的各部分零件。I-DEAS即為一款三維繪圖軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。

轉(zhuǎn)K6轉(zhuǎn)向架，三維繪圖，CAD/CAM，I-DEAS

1 緒論

1.1 CAD簡(jiǎn)介

CAD(Computer Aided Design)[1]是指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。對(duì)于CAD的定義，國(guó)際信息處理聯(lián)合會(huì)認(rèn)為：CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、分析等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱，就是設(shè)計(jì)者利用以計(jì)算機(jī)為主的一整套系統(tǒng)在產(chǎn)品的全生命周期內(nèi)幫助設(shè)計(jì)者進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程分析、模擬仿真等方面的工作。

1.2 國(guó)內(nèi)外貨車轉(zhuǎn)向架發(fā)展現(xiàn)狀

(1)美國(guó)。美國(guó)以控制型轉(zhuǎn)向架和Barber型轉(zhuǎn)向架為主，少量交叉支撐式、擺式轉(zhuǎn)向架，運(yùn)行速度一般為60km/h～80km/h。

(2)俄羅斯。俄羅斯以鑄鋼三大件轉(zhuǎn)向架為主，型號(hào)為18-100(軸重21t)、18-194(軸重23.5t)、18-578(軸重23.5t)和18-579(軸重25t)。

(3)澳大利亞。澳大利亞重載運(yùn)輸貨車的主型轉(zhuǎn)向架為控制型轉(zhuǎn)向架，該轉(zhuǎn)向架在BHP公司和力拓礦石公司大量應(yīng)用，軸重為29.8t、32.5t及35.7t等。

(4)國(guó)外大軸重貨車轉(zhuǎn)向架的特點(diǎn)可以概括為：

(a) 30t～32.5t軸重轉(zhuǎn)向架代表著重載運(yùn)輸中的先進(jìn)技術(shù)，數(shù)量最多、應(yīng)用最廣泛；

(b) 以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠及維修方便的鑄鋼三大件轉(zhuǎn)向架為主，運(yùn)行速度為50km/h～80km/h；

(c) 美國(guó)采用狀態(tài)修與計(jì)劃修相結(jié)合的維修方式；俄羅斯實(shí)行計(jì)劃修；澳大利亞鐵路貨車采用計(jì)劃修，零部件實(shí)行換件修；

(6)我國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架技術(shù)現(xiàn)狀

(a) 技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平；

(b) 形成了轉(zhuǎn)向架制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)和檢修體系；

(c) 軸重偏低制約了我國(guó)重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。

1.3 三維實(shí)體造型研究的意義

三維實(shí)體造型又稱為三維幾何造型， 依靠這種技術(shù)，設(shè)計(jì)者能夠借助于計(jì)算機(jī)將頭腦中的或已有的產(chǎn)品形體.轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?、可分析、可修改、可進(jìn)一步模擬加工的實(shí)體摸型。它是CAD／CAM 技術(shù)的核心，為其后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、檢驗(yàn)、制造提供基礎(chǔ)。

1.4 I-DEAS軟件概述

I-DEAS 是Integrated Design Engineering Analysis Software 的首字母縮寫，是世界著名的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。I-DEAS使用數(shù)字化主模型技術(shù)，這種卓越能力將幫助您在設(shè)計(jì)早期階段就能從"可制造性"的角度更加全面地理解產(chǎn)品。縱向及橫向的產(chǎn)品信息都包含在數(shù)字化主模型中，這樣，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程中的每一個(gè)部門都將容易地進(jìn)行有關(guān)全部產(chǎn)品信息的交流。

2 I-DEAS 轉(zhuǎn)K6轉(zhuǎn)向架實(shí)體造型舉例

2.1 造型簡(jiǎn)析

2.1.1 搖枕部分實(shí)體造型過(guò)程簡(jiǎn)介

(1)建立搖枕空心隔板。為了減輕車體重量，搖枕并非實(shí)心的鑄件，鑄造時(shí)，其中心被分為3個(gè)空腔[2-3]，所以在生成實(shí)體模型時(shí)，應(yīng)選擇首先建立出包括外壁再內(nèi)的4片互部不連接的豎板。造型時(shí)，以俯視面作為參考平面，在草圖中畫出外壁及隔板外部輪廓，再使用拉伸命令就可以得想要的模型。

(2)將搖枕外部輪廓造型生成。以搖枕側(cè)面生成一參考平面，將搖鎮(zhèn)枕上下外壁做出，用拉伸命令中Extrude命令的將其與先前所做的實(shí)體連接起來(lái)，建立出搖枕大致的外部輪廓，在此過(guò)程中，靈活建立參考平面，根據(jù)所給零件圖的外形利用Extrude命令中的Cut命令，將已有的搖枕外部輪廓給切剪出來(lái)。

(3)生成搖枕上各個(gè)特征。在以有的外部輪廓基礎(chǔ)上，照從左到右，從上到下，從里到外的順序?qū)u枕上各個(gè)不同的特征生成出來(lái)。在造型過(guò)程中，時(shí)刻注意配合尺寸的準(zhǔn)確性，避免裝配時(shí)2次返工。

(4)利用鏡像命令將完整的搖枕生成出來(lái)。鼠標(biāo)左鍵選擇鏡像命令，選擇建立完成的半邊搖枕，之后再選擇鏡像的中心面，生成完整搖枕。

2.1.2 側(cè)架部分實(shí)體造型過(guò)程簡(jiǎn)介

(1)建立側(cè)架外部輪廓。為了減輕轉(zhuǎn)向架體自量，側(cè)架也不是實(shí)心的鑄件，所以在模型建造中，側(cè)架也采用先生成外部輪廓模型，再添加外部特征的方法建造。

(2)生成側(cè)架上較大的特征。在已有模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同特征選取不一樣的參考平面，靈活運(yùn)用拉伸、剪切、旋轉(zhuǎn)、平移等命令，將一些大而且重要的特征制作出來(lái)。

(3)將剩余部分細(xì)小特征補(bǔ)充完全，完成半邊側(cè)架，再應(yīng)用鏡像命令完成整個(gè)側(cè)架。將肋板，細(xì)小孔洞等一些細(xì)小特征在側(cè)架上生成出來(lái)，在制作模型的過(guò)程中，注意配合尺寸的準(zhǔn)確性，完成完整的半邊側(cè)架，選取整個(gè)模型特征，鏡像出完整的側(cè)架。

2.2 結(jié)論與展望

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，企業(yè)必須通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，創(chuàng)造更多的滿足市場(chǎng)需要的產(chǎn)品才能搶得先機(jī)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它基本決定了產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、成本和經(jīng)濟(jì)效益，這不僅需要專業(yè)的相關(guān)人才，更需要比較高效的開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件與之相匹配，于是，基于CAD/CAM實(shí)體建模為基礎(chǔ)的I-DEAS三維繪圖軟件應(yīng)運(yùn)而生，該軟件具有強(qiáng)大的綜合功能幫助工作人員節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率。

結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用三維模擬設(shè)計(jì)可以通過(guò)仿真等手段對(duì)已裝配的實(shí)體進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，可以把之當(dāng)做實(shí)體看待，對(duì)其進(jìn)行各種相關(guān)的仿真操作，可以免去以前花費(fèi)大量的時(shí)間和精力用澆鑄等方法對(duì)部件進(jìn)行檢驗(yàn)的繁瑣操作。

[1] 周開(kāi)勤.《機(jī)械零件手冊(cè)》.北京：高等教育出版社，2002.

[2] 朱龍根.《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[3] 戴起勛.《機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性300例》.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.