自动精密校直液压机系列化产品CAD集成系统.pdf

2008年 4月 第 36卷 第 4期 机床与液压 MACH I NE TOOL 并应用有限元分析软件对系统创建的机身进行强度分析 该集成系统能自动设计可用于生产加工的自动精密 校直机成套工程图图纸 关键词 校直 液压机 参数化 模块化 中图分类号 TD402 文献标识码 A 文章编号 1001 3881 2008 4 146 3 The SerialProducts Integration CAD System of AutomaticHydraulic Precise Straightening Press YANG Zhaozhong ZHAIHua KE Zunzhong School ofM echanical andAutomobile Engineering HefeiUniversity of Technology H efei 230009 China Abstract Based on 3D CAD environment theoriesofmodularization and para metric 3D modelwere adopted to design 3D model of the auto matic hydraulic precise straightening press The human computer interface of this syste m was developed by programm ing lan guage andw ith the support ofM icrosoftAccess database software the interface bet weenmodel and datawas established The stress of the bed was analyzed with ANSYS This system can put out all the parts and asse mble charts of the automatic hydraulic precise straightening press K eywords Straightening Hydraulic press Para metric M odularization 0 引言 自动冷校直技术是综合多学科领域的一项先进制 造技术 包括自动冷校直工艺理论 在线检测理论 行程控制型自动校直设备研究开发等诸多理论和实践 问题 1 自动精密校直液压机是行程控制型自动校直 设备研究中的重要研究内容 经调研发现 国内校直 工艺现阶段仍以手工校直为主 主要设备是手动校直 液压机或简易螺旋压力机 校直质量主要取决于工人 经验 校直效率低 工人劳动强度大 2001 年合肥 工业大学和合肥锻压机床股份公司联合研究开发出国 内首台具有自主知识产权的 YH40 25型自动校直液 压机 由于用户对自动精密校直液压机的性能 吨位和 使用方式各不相同 为满足个性化市场要求 对校直 液压机进行系列化设计能有效提高设计效率与质量 快速完成设计任务 本文以三维 CAD 特征造型软件 为平台 采用参数化 模块化设计思想研究了自动精 密校直机系列化 CAD 集成系统 该系统能自动设计 可用于生产加工的自动精密校直机成套工程图纸 1 自动精密校直液压机系列化产品模块化 参数 化的设计思想 参数化设计是规格化 系列化产品设计的一种简 单高效优质的设计方法 它一般是指零件或部件的形 状比较定型 用一组参数和几何约束该模型的结构尺 寸与拓扑关系 参数与设计对象的控制尺寸有显式对 应关系 当赋予不同的参数序列值时 就可驱动典型 模块 得到满足设计要求的零件模型 自动精密校直液压机的参数化设计是基于机械结 构模块的参数化设计 它以机械结构模块为设计的基 本单元 机械结构模块是指具有尺寸互换性的机械结 构部件 其安装连接部分的几何参数满足某种规定的 要求 并能保证通用互换或兼容 模块化产品的构成 分为通用模 块 不变部分 和专用模块 可变部 分 2 自动精密校直液压机的通用模块为校直辅具 部件 专用模块为机身和工作台 其中工作台包括固 定工作台 移动工作台 滚动导轨和支撑腿 自动精 密校直液压机的参数化设计过程主要解决的是专用模 块设计 2 自动精密校直液压机系列化产品 CAD集成系统 构成 系统的构成框图如图 1所示 1 一个系统必须要拥有独立的操作界面 界 面可通过现在流行的可视化编程软件来设计实现 2 机床的系列化设计需要对大量的尺寸数据 图 1 系统构成框图 进行管理和调用 所以 要选择一个数据库管理 系统来建立数据库 3 为对机身的受 力情况进行分析 检验 机身结构是否能够满足 要求 所以要选择有限 元软件对其进行应力分析 4 在机床的设计过程中需要创建机床的三维 模型 并通过三维模型生成二维图 所以要选择三维 CAD软件平台 3 自动精密校直液压机系列化产品 CAD集成系统 的开发 311 系列化设计软件平台的选择 SolidW orks是目前机械制造业应用非常广泛的一 个三维 CAD软件 由于采用了特征建模技术和设计 过程的全相关技术 而且为用户提供了强大的 API接 口 是目前机械部件系列化设计的一个非常理想的工 具 SolidWorks API是 SolidW orks的 OLE应用程序开 发接口 用户可以使用并通过支持 OLE编辑的开发 工具如 V isualC Delphi等对 SolidW orks进行二次 开发 创建出所需要的功能模块 3 在该系统的设计 中选用了 Delphi 7为开发工具 编译生成可执行文 件 312 系统的开发思路 1 根据需要校直轴的直径 长度和材料的屈 服极限 计算出所需校直机吨位 图 2 系统逻辑框图 2 根据目前市场上 所提供的较为常用的机床结 构 提供单柱式 C式 半框架式和全框架式 龙 门式 供设计中选用 机 身结构选择完毕后 选择和 修改对应吨位的参数并应用 ANSYS软件对自动精密校直 液压机机身进行应力分析 3 如床身强度不符 合要求 在系统中修改校 直机的结构参数或重新选 择机床的结构类型 在重 新选择机身类型和修改完 参数后 需重新对机身进 行有限元分析 如符合要 求 生成三维实体和其对 应的二维平面图 包括装 配图和零件图 为机床的 加工提供参考 对应的逻辑框图如图 2所示 313 数据库的建立和连接 在本系统的设计过程中要涉及到对较多数据的 管理和应用 在系统中选用 M icrosoft Access为支撑 数据库 用参数化的自动精密校直液压机的特征建 立二维表 并根据不同的机床吨位对参数赋值 在 系统运行过程中将表中的数据与对应的参数建立连 接 就会在建模过程中创建不同尺寸的机床模型 Delph i提供 ADO M icrosoft Active Data Objects 作 为应用程序和 OLE DB连接的桥梁 ADO 是一系列 使应用程序具有访问数据库的能力和数据对象 4 在本系统中通过对 ADO中 TADOConnection TADO Tab le等控件属性的 设置实现在 Delphi下对 Access 数据库的调用 314 有限元软件的二次开发和使用 为保证本系统设计出的自动精密校直液压机能够 满足强度要求 需要对机身进行有限元分析 本系统 中利用 ANSYS提供的 APDL Ansys Parametric Design Language 对 ANSYS 进行二次开发 5 并生成参数 输入界面 用户只需在此界面中输入校直机的相应参 数 ANSYS将自动对机身进行有限元分析 4 自动精密校直液压机系列化产品 CAD集成系统 主界面 系统主界面的设计如图 3所示 为使系统的界 面更方便设计者操 作 在系 统主界面左下 方建立 系统使用向导 0 用户根据向导输入需要校直轴相 应参数 点击 计算 0 按钮计算出校直该轴需要的 自动精密校直液压机吨位 在界面的右上方提供可 选择的机身结构 并在每种结构下提供了各吨位的 尺寸参数 用户可根据需要进行选择和修改 为便 于用户选择结构和修改参数 在系统的下方对各种 机床的优缺点进行了说明并用图显示参数的意义 在选好结构和参数后点击 机身强度分析 0 按钮 系统将打开 ANSYS界面 在 ANSYS中对机身进行 自动分析 并在界面中显示出机身的应力云图 图 4为单柱式校直机机身的参数输入对话框 图 5为 吨位为 100kN的单柱式校直机机身自动分析完后在 ANSYS界面 中显示的应力云图 满足需求 后关闭 ANSYS界面 在系统主界面中单击 绘 3D 图 0 按 钮 系统将自动打开 SolidW orks界面并绘制出自动 精密校直液压机的零件和装配体 3D图 在 3D图绘 制结束后 单击 绘 2D 图 0 按钮系统能自动设计 出可用于生产加工的自动精密校直机成套工程图图 纸 系统创建的单柱式结构的 3D和 2D装配图如图 6 7所示 147 第 4期杨兆忠 等 自动精密校直液压机系列化产品 CAD集成系统 148 机床与液压第 36卷 图 5 图文档上传模块运行界面 4 结束语 图文档管理系统作为 PDM 系统中最基本的一环 在制造业企业信息化过程中具有十分重要的地位 本 文针对基于 W eb的 PDM 图文档管理系统的体系结构 和模型结构进行了研究与系统设计 在 1NET平台下 开发了一套图文档管理系统 目前此系统已在国内某 一大型铜矿企业中网络环境中使用 并取得了令人满 意的效果 参考文献 1 周丹晨 殷国富 龙红能 1基于 B S模式的制造企业 图文档信息管理系统 J 1 机械与电子 2003 1 38 401 2 钟诗胜 张鸿雁 李涛 1PDM 中基于 W eb的图文档管 理系统研究及应用 J 1哈尔滨工业大学学报 2005 8 1032 10351 3 黄欣 徐小军 张兵 等 1基于三层结构的图文档管 理系统的实现 J 1 应用科技 2004 10 21 22 511 4 杨建明 李禺 李海峰 1基于 W eb的产品数据管理系 统中文件传输模 块设计 J 1 计算机研 究 2005 3 200 201 2131 5 杨化林 郭涛 童水光 1 一种实用的 PDM 安全管理 模型设计及其实现 J 1 机床与液压 2006 2 211 2141 6 童秉枢 李建明 1产品数据管理 PDM 技术 M 北京 清华大学出版社 20001 7 祁国宁 萧塔纳 顾新建 等 1 图解产品数据管理 M 1机械工业出版社 20051 8 张文建 刘尚坤 吴向雄 1 Internet环境下图档管理系统 研究与实现 J 1机床与液压 2005 12 170 1721 9 胡迎松 彭利文 池楚兵 1 基于 1NET的 W eb应用三层 结构设计技术 J 1计算机工程 2003 8 173 1751 10 Jesse JamesGarrett 1A jax a N e w Approach toW eb Ap plications 1http www1adaptivepath1 com publications essayas archives 0003851php February 18 20051 上接第 148页 架 式 三 种 结 构 100kN 250kN 400kN 600kN 1 000kN和 1 600kN 6个吨位的自动精密校直液压机 5 结束语 利用模块化 参数化的设计方法建立自动精密校 直液压机相应 3D模型 为校直机的设计提供了基于 三维软件平台下的计算机辅助设计工具 设计人员可 根据界面左下角的提示逐步完成对校直机的设计工 作 使用本系统能够自动设计出单柱式 半框架式和 全框架式三种结构 100kN 250kN 400kN 600kN 1 000kN和 1 600kN 6个吨位的自动精密校直液压机 本 CAD集成系统的开发提高了自动精密校直液压机 的设计周期 适应了市场需求 参考文献 1 翟华 1轴类零件精