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        斗輪堆取料機(jī)的三維建模與二維工程圖設(shè)計(jì)

        2017-05-30 06:15:54劉一波
        大東方 2017年7期
        關(guān)鍵詞:三維設(shè)計(jì)

        劉一波

        摘要:論述了在三維設(shè)計(jì)軟件Inventor環(huán)境下對斗輪堆取料機(jī)相關(guān)零部件的建模及虛擬裝配的整個(gè)過程,并針對建模和虛擬裝配過程中容易出現(xiàn)的問題提出了有效的解決方法。簡要介紹了Inventor附帶的有限元分析功能對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零部件進(jìn)行有限元應(yīng)力分析及裝配后部件和整機(jī)的干涉檢查,討論了設(shè)計(jì)后期工程圖文檔的生成過程,完成基于Invento的斗輪堆取料機(jī)的整體設(shè)計(jì)。利用三維軟件縮短了技術(shù)改造及新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間,提高了設(shè)計(jì)效率,設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠。

        關(guān)鍵詞:斗輪堆取料機(jī) 二維 三維 設(shè)計(jì)

        斗輪堆取料機(jī)是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散狀物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備,利用斗輪連續(xù)取料,用機(jī)上的帶式輸送機(jī)連續(xù)堆料的有軌式裝卸機(jī)械。它是散狀物料(散料)儲(chǔ)料場內(nèi)的專用機(jī)械,是在斗輪挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上演變而來的,可與卸車(船)機(jī)、帶式輸送機(jī)、裝船(車)機(jī)組成儲(chǔ)料場運(yùn)輸機(jī)械化系統(tǒng),生產(chǎn)能力每小時(shí)可達(dá)1萬多噸。斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)有很強(qiáng)的規(guī)律性,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化??刂品绞接惺謩?dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)等。斗輪堆取料機(jī)按結(jié)構(gòu)分臂架型和橋架型兩類。有的設(shè)備只具有取料一種功能,稱斗輪取料機(jī)。

        一、Invenror簡介

        Inventor是美國AutoDesk公司推出的一款三維可視化實(shí)體模擬軟件,目前已推出最新版本AIP2017。Autodesk Inventor Professional包括Autodesk Inventor三維設(shè)計(jì)軟件;基于AutoCAD平臺開發(fā)的二維機(jī)械制圖和詳圖軟件AutoCAD Mechanical;還加入了用于纜線和束線設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)及PCB IDF文件輸入的專業(yè)功能模塊,并加入了由業(yè)界領(lǐng)先的ANSYS技術(shù)支持的FEA功能,可以直接在Autodesk Inventor軟件中進(jìn)行應(yīng)力分析。在此基礎(chǔ)上,集成的數(shù)據(jù)管理軟件Autodesk Vault-用于安全地管理進(jìn)展中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

        二、三維建模

        Inventor進(jìn)行三維實(shí)體建模過程分為“普通實(shí)體建?!焙汀岸鄬?shí)體建?!?。

        普通實(shí)體建模從草圖開始,利用點(diǎn)、線、圓弧、樣條曲線等幾何元素來定義輪廓截面,然后利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠等方法來創(chuàng)建實(shí)體模型,再通過倒角、挖孔等方式得到想要的實(shí)體,并生成零件(ipt)文件,再創(chuàng)建部件(iam)文件將生成的零件裝配到一起。

        多實(shí)體建模的過程主要是在一個(gè)零件(ipt)文件中先繪制整個(gè)部件的草圖,再以草圖為基礎(chǔ)創(chuàng)建各個(gè)零件的實(shí)體模型。在利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠等功能進(jìn)行零件創(chuàng)建時(shí),必須選擇“新建實(shí)體”按鈕。在模型創(chuàng)建的過程中要注意是否存在相同的零件,在導(dǎo)出的過程中不需要將相同的零件導(dǎo)出。點(diǎn)擊“管理”狀態(tài)欄里的“生成零部件”按鈕,在彈出的對話框里選擇需要導(dǎo)出的實(shí)體,導(dǎo)出實(shí)體需要生成一個(gè)部件,所以需要選擇部件的存放路徑并填寫名稱,選擇好路徑并填寫好名稱后點(diǎn)擊“下一步”,在彈出的對話框中進(jìn)行“零部件名稱”“模板”和“路徑”的編輯。點(diǎn)擊“確定”完成導(dǎo)出。最后補(bǔ)全需要重復(fù)裝配的零件,并完成裝配。

        斗輪堆取料機(jī)主要由走行部、旋回部、俯仰裝置、斗輪、重錘部、懸臂架和尾車七部分組成,根據(jù)客戶需要及計(jì)劃圖完成各部分的三維模型創(chuàng)建。對于比較規(guī)整的結(jié)構(gòu)而言通過普通實(shí)體建模的方法就可以完成三維模型的創(chuàng)建,但是對于一些不太規(guī)整的結(jié)構(gòu)(如床面、走道、樓梯等)而言,就可以通過多實(shí)體建模的方法來完成三維模型的創(chuàng)建。

        三維軟件之所以在工業(yè)設(shè)計(jì)中能得到廣泛應(yīng)用,其優(yōu)勢之一就是能進(jìn)行干涉檢查,在裝配過程中,同步進(jìn)行干涉檢查,以確保零件與零件之間配合的合理性,對于不合理的位置關(guān)系可以進(jìn)行及時(shí)的修改。另外在裝配過程中可以利用不完全的約束來觀察機(jī)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),以確保機(jī)器在運(yùn)行過程中也不會(huì)出現(xiàn)干涉。

        Inventor自帶的有限元分析模塊,可以對模型進(jìn)行應(yīng)力分析,該功能只能在零件環(huán)境下使用,如果想對裝配體進(jìn)行應(yīng)力分析,必須通過衍生的方法將裝配體(iam)文件轉(zhuǎn)化成零件(ipt)文件。首先加載材料屬性,然后劃分網(wǎng)絡(luò),得到有限元網(wǎng)格圖,然后進(jìn)行應(yīng)力分析,最后得到應(yīng)力分布圖、受力變形圖和安全系數(shù)估計(jì)等數(shù)據(jù)。

        三、二維工程圖設(shè)計(jì)

        首先打開要生成工程圖的三維模型,在Inventor狀態(tài)下新建工程圖(idw)文件,文件打開后點(diǎn)擊 “基礎(chǔ)視圖”,選擇合適比例后在圖框區(qū)域內(nèi)生成圖形輪廓,再利用投影視圖、斜視圖、剖視圖、局部放大視圖等功能生成所需要的其它視圖。所需視圖全部生成完畢后,在Inventor狀態(tài)欄中選擇“文件—另存為—另存副本為”,在彈出的對話框中輸入文件名,保存類型選擇“AutoCAD DWG文件”,點(diǎn)擊“保存”,就得到了可以在CAD里打開的圖形文件了。

        接下來就是對圖形進(jìn)行標(biāo)注了,雖然Inventor工程圖里也有標(biāo)注功能,但是就我個(gè)人認(rèn)為還是在CAD里進(jìn)行圖紙標(biāo)注更為方便。圖紙的標(biāo)注主要有尺寸標(biāo)注、焊接符號標(biāo)注、機(jī)械加工方法等等。尺寸標(biāo)注主要有外形尺寸、定位尺寸、基準(zhǔn)尺寸和尺寸精度等。斗輪堆取料機(jī)屬于重型機(jī)械設(shè)備,大部分部件都屬于結(jié)構(gòu)件,所以焊接標(biāo)注是斗輪堆取料機(jī)工程圖里重要的組成部分,決定了整個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定性和牢固性。焊接標(biāo)注主要由焊接符號(如單面焊、雙面焊、剖口焊等)和焊接的檢查方法(如RT、UT等)組成。機(jī)械加工方法主要有鉆孔方法、表面粗糙度等。另外工程圖中還需要一些必要的文字注釋,比如型鋼的規(guī)格、鋼板的厚度等。

        結(jié)束語

        隨著計(jì)算機(jī)的全面普及,三維設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的不足,設(shè)計(jì)人員可以將機(jī)器的各個(gè)零部件在電腦上做出三維模型,并通過Inventor的iProperty選項(xiàng)輕松讀取零部件的質(zhì)量、體積、慣性矩等物理特征。整臺機(jī)器裝配好后還可以進(jìn)行干涉檢查和有限元分析。三維設(shè)計(jì)已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)的一個(gè)部分并服務(wù)于工程設(shè)計(jì)。

        參考文獻(xiàn):

        1. 趙衛(wèi)東.Inventor2011基礎(chǔ)教程與項(xiàng)目指導(dǎo),同濟(jì)大學(xué)出版社,2010

        2. 李谷音.港口運(yùn)輸機(jī)械,人民交通出版社,2009

        3. 邵明亮.斗輪堆取料機(jī),化學(xué)工業(yè)出版社,2007

        (作者單位:武漢三作全盛工程設(shè)計(jì)有限公司)

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