三维CAD软件在电动工具外壳设计中的应用.pdf

三维CAD软件在电动工具外壳设计中的应用 电带弄妾 2 001 4 三维CAO软件在 电动工具外壳设计中的应用 张 一 玉 虞明珠 上海电动工具研究所 20 0 03 1 摘要 绍采用 UG 叙词 电动工具的外壳设计 注重的是曲面造形 适宜于应 用三维C A O软件操 作 介 软件 完成一种电动工具手柄设计的建模方式和建模过程 C A O 电动 工 具外壳 常用 电动工具 的标准名 称为可移式电动工 具或手持式电动工具 必须体积小 结构 紧 凑 单位重量的输出功率 w kg 一直是衡 量电动工具产品设计性能的重要指标 在保证 产品性能和质量指标的 同时 减轻其重量一直 是电动工具产品设计人员 的追求 所以电动工 具的设计 较少采用先考虑外部造型而后包容 内部零件及空间的方法 有些产品例 如吸尘器 等 可优先 考 虑外 部造型的美观及线 条的流 畅 而对内部结构的安排没有象电动工具设计 那样严格 电动工具 的外壳设计 尤其是在采 用金属材料时 如铝合金材料 的中间盖 减速 箱等零件通常作 紧身 设计 即采取 淘 空 术 将所有的壳壁作 均匀壁厚 设计 并挖去一切能省略的空 间 当然不包括 留有装 润滑脂或隔音等正常需要的 空 间 由此形成的 电动工具外形一定是曲面成型 在电动工具的 三维CA D操作中 比较注重的也应该是外壳的 曲面造型 1 建模方式 电动工具虽小 但小并不等于简单 在 CA D设计 中 只有结构建模的简单与复杂 而 无大与小之分 极小的零件可无穷放大 而复 杂曲面的C AD建模通常是比较困难的 电动工 具是典型 的机电一体化 产品 通常是由一个串 激电机驱动 经机械 减速后传动输出 所以电 动工具 虽有上百个不 同品种和规格的产品 但 对高级的C A D三维软件来说 应该都能涵盖 例如在我们采用的UG软件中 有多种建模的方 式 几何建模 特征建模 参数建模 混合建 模等 要顺利和简便地完成电动 工具的三维 C AD设计 就要看如何灵活地应用这些建模方 式 一般来说 可如下采用 1 几何建模 电机的定子冲片 转子冲 片 换向片等零件 可先采用几何建 模的方 式 建立二维几何图 然后采用特征建模的方 式 通过对几何曲线的拉伸 使得平面几何图 形建立厚度 最后完成三维实体建模 2 特征建模 机械部分的各种轴类 垫 片 垫圈 活塞 套筒等 均能直接用标准特 征模块的圆柱 圆锥 圆球 孔 槽 凸台等 完成三维实体建模 3 曲面建模 部分曲面成型的零件 如 轴流式风扇或波形垫片等 须采 用 曲面建模的 方式完成 4 混合建模 对于 电动工具壳体部分 如电机机壳 中间盖 减速箱 头壳 手柄 后罩等 一般需采用混合建模的方法 即用几 何建模 特征建模 曲面 建模的方法综合应用 加以完成 在三维CA D实体建模中 曲面建模要比其 他建模方式困难一些 在电动工具的外壳中 很多零件的外形呈自由曲 面 而且具有相邻曲 面的曲率变化大 对称性能差等特点 在曲面 制作过程中容易形成衔接不光滑 打折等现 象 比较典型的是电动工具手柄的设计建模 电动工具的手柄的外形相对狭 长 如 香蕉 形 更像汉字 了 字的形体 当然这是一个 向外斜的 了 字 在 横 与 竖 之间 的转折处 是人手握持的 虎口 部 曲率变 化悬殊 其圆弧的大小和 圆孤的过渡以及随之 形成的 曲面都直接与人手握持的舒适度有关 一3 一 电动 妾 0 0 4 三维以D软件在电动工具外壳设计中的应用 与工具的作用力有关 所以 要制作此 虎口 部的美观并恰如其分是十分不容易的 从三维 的角度来说 手柄有六个面 但其六个面可以 说都是曲面 手柄的设计常常分 全对开 和 半对开 型 对 全对开 的手柄 只有一 个面是全平面 就是两瓣手柄的 止口 相配 处 要完成这样全曲面的三维建模也有一定的 难度 此外 手柄外形的结尾 部分 也就是 了 字的最后一笔 竖勾 部分 即是对外 斜 一竖 的回拉和 呼应 也是为整个产品 画 一个完美的句号 在这里倒是美观需求占了重 要位置 但是无论从几何 参数角度 还是特征 建模角度 这一勾和与之相邻的大圆弧 大曲 面无疑可称奇变或突变 增加了手柄曲面建模 的难度 uG软件的Fr eeFo rmFe atu r 其 曲面 建 模的功能应当说是十分强大的 能完成飞机 汽车的外形 曲面建模 但是对电动工具外壳 如手柄这样的零件的制作 初学者也只能通过 多作试验 多作调整 多积累一些操作经验 使设计的电动工具手柄更趋于完美 2 建模过程实例 我们采用U G软件完成了一个电动工具手柄 的实体建模 以 全对开 手 柄为例 下称 手柄 与 手柄盖 作一介绍 仅是初学 者对初学者的介绍 且软件也在不断升级 通 向建模的途径是多条的 只有熟练地掌握各种 建模方式 做到融会贯通 才能提高操作的质 量和速度 1 先画手柄与机壳配合部分的二维儿何 图形 只画最外缘轮廓线 当然也可把机壳 后部相应的几何图形取来 删除左右对称的二 分之一 即成为手柄 与机壳配合面 端面的 几何图 如图 l 2 以Y C为轴心 将画面转卯 并旋 转坐标90 0 将Y c 一z c 转回到Yc 一Xc 画手 柄 主画面 的二维儿何图形 只 画最外轮廓 线 如果是 全对开 手柄 这个面是手柄 三维六个面唯一的完全平面 两个手柄间有止 口配合 并作各圆弧交接处的横直线与 卜 述 图l曲线相交 如图 2 一一一 夕f 一一一1 一 C C 闷 一 气 一J 乙 l冈 口比 训 f 比 健1e se s从 马 储 娜 以上述二维各相交点为原点 以Z C为 轴心 将画 面转90 0 并 旋转坐标卯 将 xC一Z C转回YC一xc 画每个横截面的轮廓 线 注意尺寸数据如圆角R的渐大或渐小 尽 量不使其发生矛盾与 不 合理性 否则做成 的曲面易产生褶皱或扭曲现象 如图3 o 以 L外泣 住不 顶 截面 横截面 最大横截面 J 二又 又又 忍还滚 横截面 横截面 底横截面 图 1 图 3 对将画面回到图2手柄主画面 作包含 图3的各横截面的曲面 曲面须光滑 平整 不 打折 否则 稍有扭曲 的 S h e e t h o d y 不能 T h i cken Sh e et 增厚 曲面成型的方法有 很多种 符合 手柄造型的还 是用 sw ee n t 扫描曲面 或称为 顺滑曲面 也就 是通过一轮廓线 沿一条空向轨迹移动形成的 曲 面 其中轮廓线称为 Se ct i o n s t r i n g 空 中轨迹称为 呜 u i d e S t r i ng 在本文中 图3的 截面 曲线即为 S e ct l o n St r l g 图2的 曲线为 Gu i d e St r i n g 具体操 作步骤如下 cu e 为软件屏幕提示 一 一 为选取对 象 一E di卜F r ee F or mF e atur 时 sw e pt c ue二sel ect Gu ld e s t ring 1 一4一 三维CAD软件在电动工具外壳设计中的应用电带弄县 4 升 Guid e Stringl O k C ue Sele et G u ideString 2 一 G uide StringZ Ok C u e Sele et G ui de String 3 一 Guid e String3 Ok 注 G u i d e String最多选3条 如果选2条 没有下一条了 则再o k一下 C ue S eleet Se etion String l 升S ele et Se etio nString l O k C u e S ele et S eetio n Stri ng 2 一S elect S eetion StringZ Ok 注 可 选多条s eetio n string曲线 没有下 一条了 则再O k一下 C ue C ho o s eInte rPolatio n M ethod 一 L in ea r Ok C u e Ch oo s e Fr omD ialogB o x 一 P aramete r Ok C ue C h oo s e S e alin gMeth od 斗S cale L ate r ally O k 一F r e e F o r i n F e atu r e 一T hi eken Sh eet 将曲面加厚度 使之变为实体 一般电动 工具手柄壁厚为2 5一3m m 5 依次作好手柄的每一个曲面 并增厚 成为相等壁厚的实体 然后将 曲面隐藏 具体 操作步骤如下 斗E dit弓Blank一Bla nk一T方e 一S e et B o dy一O k 6 用特征建模的方式直接在手柄实体上 开进风口 具体操作步骤略 7 用Tr an sf u r m将一个 手柄的实体 通过 镜映的方法co P y手柄盖 首先将光 标移至要镜 映的平面 具体操作步骤如下 升E dlt升T r a ns f o rm 升T y P e 叶S ol id B o dy叶 S ele et Al l叶Mir r or Thr o ugh a Pl a n ee e 争 Prin ciPal Pla n e Y e一Ze P la n e 一C o Py 8 回到图2画面 用特征建模中拉伸的 方法 将手柄 与手柄盖配合部位 的内外轮 廓线拉伸并沿纵 向一剖为二 将其中的 一半装 在手柄盖上 作手柄的止口应有 多种方法 具 体操作步骤略 9 将 手柄 文件另存为 手柄盖 的 文 件名 这 样同时有两个 手柄 与 手柄 盖 完全相同的文件 在 手柄 文件中删除 手柄盖 的实体 在 手柄盖 的文件中删 除 手柄 的实体 具体操作步骤略 1 0 用特征建模的方式完成螺丝固定圆 柱台 开关档板 电缆线固定平 台等各要素 具体操作步骤略 上接第3页 4 4 转向 电磁离 合器的选用 清洗器的左右运动靠控制左右电磁离合器 吸合 或脱 开 开始 我们选用 过国产的D LM4 2 5干式多片电磁离合器 由于这种离合器主要 用于机床控制 用在清洗器中处于潮湿环境 能 否适应 试用后发现 摩擦片传动三角内齿槽易 于锈蚀 它阻滞各摩擦片分合动作 使清洗器在 水下转弯不灵活 动作迟钝 加上结构复杂 零 件表面未经防锈处理 不宜用在清洗器工况条 件 天津机床电器厂的D L Y O牙嵌式电磁离合 器 结构简单 使用转速不超过1 0o r mi n 额定 动力矩5 0 N m 经使用 没有发生动作延迟现 象 使清洗器转弯灵活 效果良好 5 市场前景和经济效益 Q3Q 一5 5 2一45 0泳池清洗器经上海游 泳馆 秦山核电公司游泳馆 试用 反 映该 机结 构合 理 操作简便 动作灵活 使用安全 可以清 除池底任何 地 方的污物 砂粒 毛发和青苔 等 比人工清洗不