《工业机器人应用系统建模高职》全套教学课件

项目一三维建模基础ENGINEERINGDRAWING1项目一

三维建模基础2项目二

工业机器人关节模型设计3项目三

工业机器人本体设计4项目四

工业机器人示教器设计5项目五

工作站装配体及其爆炸视图设计6项目六

工作站零部件工程图设计全套可编辑PPT课件

目录1.1建模的概念及软件1.2建模软件———SolidWorks1.3工业机器人焊接工作站前言三维建模是工程项目中非常重要的一个环节。本项目首先介绍了工程设计的流程,然后介绍了在现代工程设计项目中常用的工程软件,最后系统而又简要地讲解了贯穿全书各个项目的工业机器人焊接工作站的基本结构及模块。1.1建模的概念及软件1.1建模的概念及软件1.1.1工程设计流程工程设计是人们运用科技知识和方法,有目标地创造工程产品和实施计划的过程,几乎涉及人们生产和生活的各个领域。工程设计是对工程项目的建设提供有技术依据的设计文件和图纸的整个活动过程,是建设项目生命期中的重要环节,是建设项目进行整体规划、体现具体实施意图的重要过程,是科学技术转化为生产力的纽带,是处理技术与经济关系的关键性环节,是确定与控制工程造价的重点阶段。设计是否经济合理,对工程项目造价的确定与控制具有十分重要的意义。1.1建模的概念及软件工程设计是根据建设工程和法律法规的要求,对工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证,编制设计文件,提供相关服务的活动,涉及总图、工艺制造设备、结构、动力、自动控制技术、成本造价、采购管理等内容,通过系统化的流程将各个环节有序结合到一起。工程设计流程如图1-1所示。在整个工程设计流程当中,建模设计是一项重要的工作。图1-1工程设计流程1.1建模的概念及软件在工程设计初期,设计师会与客户反复沟通、交流,用粗略的建模设计将方案设计出来,并通过现代化的仿真编程软件,用视频动态地展示方案。与客户在方案设计和技术协议上达成一致之后,签订相关采购合同,然后制造商根据实际方案安排制造人员全面实施工程设计流程。建模设计与制造在该过程中扮演着极为重要的角色,是不可或缺的。本书将针对工程设计流程中的建模过程与方法进行详细讲解。1.1建模的概念及软件1.1.2建模的概念建模是建立系统模型的过程,又称模型化。建模是研究工程系统的重要手段和前提。凡是用模型描述系统的相互关系与作用的过程都属于建模。通过建模,可以缩短产品研发的周期,提高生产效率,现代制造工业已经开始广泛应用各种工程设计软件进行新产品的开发。建模在产品开发过程中占据着重要的地位,能够将文字性、虚化的东西通过图形结构表现出来,其效果更直观,更高效,更具有创新性。1.1建模的概念及软件在现代科学技术快速发展的时代,建模的方法也越来越多,常用的工程设计软件有SolidWorks、NX、Creo、CATIA等。设计师或工程师可以直接通过这些计算机软件进行产品的设计与开发,也可以通过现代化的测量技术先得到物体表面的参数信息,然后通过建模软件进行建模加工,这个方法在现代三维逆向成型的过程中已经得到了广泛的应用。其基本流程是:样件—数据采集—数据处理—模型重构—制造系统—新产品。在整个逆向工程中,比较重要的过程是逆向测绘技术。它能够通过先进的光学三维测量仪器以及相关的三维软件,采取非接触式的测量方式,快速获取物体表面精确的三维信息。相比传统的物体信息获取手段或技术(无论是绘画、拍照或摄影,还是接触式测量、点测量或线测量),三维测绘提供了一种更便捷、更完整、更精确的测量方式或信息获取方式。完成三维测绘后,客户可以使用各种计算机三维图形软件对获取的三维数据进行再加工或运用。1.1建模的概念及软件无论是常规的测绘设计成型、三维逆向成型,还是设计者通过丰富的经验设计产品的过程,都需要通过三维建模技术将产品展现出来。建模的思路通常可分为:自顶向下、逐层分解、逐步求精;自底向上、业务汇集、综合集成。自顶向下需要设计者在一个装配体中进行整体化模型的构建,然后分部分地保存零部件的位置和名称,在一个整体模型创建的过程中有效地将各个局部分割成个体。而自底向上则需要设计者首先有一个非常清晰的设计概念,然后对逐个零部件进行设计,再将零部件通过装配汇总成一个完整的整体。在绝大多数三维实体建模的过程中,系统设计均是首先从二维草图开始,绘制出二维草图截面几何图形后,通过对草图截面的不同操作生成三维实体。通过二维草图和三维特征命令的相互交叉操作,构建完整的零部件。1.1建模的概念及软件一个产品往往由多个零件组合而成,装配模块用来建立零件间的相对位置关系,从而形成一个相对复杂的装配体。零件间位置关系的确定主要通过配合关系实现。整体装配完毕之后,需要进行零部件、模块以及整体的工程图设计。工程图就是应用于实际生产制造过程中的重要技术文档和指标。通过这样的文档,生产者和检验者能够进行后续的制造流程,完成整个设备的制造。在建模过程中,设计者需要具备丰富的业务管理、系统工程和模型构造方面的知识,综合运用这些知识掌握系统的原始信息,借助合适的模型建造工具软件,实现对模型的构建。根据建模中采用的格式化或图示化描述侧重点的不同,建模可分为面向过程、面向数据、面向信息、面向决策和面向对象的建模。深入了解建模的目的和系统模型的使用是非常重要的,有利于信息化管理者正确地确定建模思路,理解模型的科学化表达,也有利于科学地部署信息化重点项目。1.1建模的概念及软件1.1.3建模常用软件功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks软件的三大特点。SolidWorks软件是目前国际上领先的、主流的三维CAD(计算机辅助设计,computer

aided

design)解决方案,能够提供不同的设计方案,减少设计过程中的错误,以及提高产品质量,操作简单方便,易学易用。1.SolidWorks软件1.1建模的概念及软件SolidWorks软件的界面设计非常人性化,如图1-2所示。SolidWorks独有的拖动功能让用户能在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是与Windows资源管理器一样的CAD文件管理器,用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks,设计者能在比较短的时间内完成更多的工作,更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中,设计过程最简便、最方便的就是SolidWorks。在基于Windows平台的三维CAD软件中,SolidWorks是非常著名的品牌,是市场快速增长的领导者。图1-2SolidWorks软件界面1.1建模的概念及软件NX软件是西门子公司的拳头产品,其界面如图1-3所示。在NX软件中,优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,这一结合被实践证明是强有力的,并被大多数CAD/CAM(计算机辅助制造,computer

aided

manufacturing)软件厂商所采用。2.NX软件图1-3NX软件界面1.1建模的概念及软件NX是在二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能的基础上发展起来的软件,是在二维和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一款灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案,因此,该软件可对许多不同的应用进行再利用。NX的目标是用最新的数学技术,即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算,为复杂应用问题的求解提供灵活的、可再使用的软件基础。NX是UGSPLM新一代数字化产品开发系统,可以通过过程变更驱动产品革新。NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上,这些解决方案可以全面改善设计过程的效率,削减成本,缩短产品进入市场的时间。通过将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新,NX的成功已经得到了充分的证实,其可以通过全范围产品检验应用和过程自动化工具,把产品制造早期从概念到生产的过程集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。1631.1建模的概念及软件PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关性及工程数据再利用等概念改变了机械CAD、CAE(计算机辅助工程,computer

aided

engineering)、CAM的传统观念,已成为当今世界机械CAD、CAE、CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的Creo软件能将从设计至生产的全过程集成在一起,让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作,即实现所谓的并行工程。3.Creo软件1.1建模的概念及软件Creo软件的主要功能有:真正的全相关性,任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方;具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力;具有强大的装配功能,能够始终保持设计者的设计意图;容易使用,可以极大地提高设计效率。Creo软件界面简洁,概念清晰,符合工程人员的设计思想与习惯,如图1-4所示。整个系统建立在统一的数据库上,具有完整而统一的模型。软件建立在工作站上,系统独立于硬件,便于移植。图1-4Creo软件界面1.1建模的概念及软件CATIA是法国达索系统公司推出的CAD、CAE、CAM一体化软件,居世界CAD、CAE、CAM领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业。它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU(电子样机)模块功能及混合建模技术极大地推动了企业竞争力和生产力的提高。CATIA提供方便的解决方案,能满足工业领域中所有大、中、小型企业的需要,其应用从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒,几乎涵盖所有的制造业。CATIA最初应用于航空航天领域,但其强大的功能已得到其他行业的认可,尤其是在欧洲汽车行业,其已成为事实上的标准。波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配,这成为业界的一大奇迹,也确定了CATIA在CAD、CAE、CAM领域的地位。4.CATIA软件1.1建模的概念及软件CATIA围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计,可为数字化企业建立一个针对产品开发全过程的工作环境。在这个环境中,CATIA可以对产品开发过程的各个方面进行仿真,并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品开发全过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造,乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。图1-5所示为CATIA软件界面。图1-5CATIA软件界面1.1建模的概念及软件上述的四款软件之间的对比如表1-1所示。1.2建模软件——SolidWorks1.2建模软件——SolidWorks本书各项目中使用的软件为SolidWorks软件,本节将针对该软件进行讲解。1.2.1SolidWorks的主要模块SolidWorks是一个大型软件包,由多个功能模块组成,每一个功能模块都有自己独立的功能。设计人员可以根据需要调用其中的某一个模块进行设计,不同的功能模块创建的文件有不同的文件扩展名。SolidWorks中的主要模块有草图绘制、零件设计、装配、工程图钣金设计、模具设计、运动仿真等。下面就零件设计、装配、运动仿真三个模块做详细介绍。1.2建模软件——SolidWorks零件设计模块用于创建和编辑三维实体模型。在大多数情况下,创建三维实体模型是使用SolidWorks进行产品设计和开发的主要目的,因此零件设计模块也是参数化实体造型最基本和最核心的模块。利用SolidWorks进行三维实体造型的过程,实际上就是使用零件设计模块依次创建各种类型特征的过程。这些特征之间可以相互独立,也可以相互存在一定的参考关系,如各特征之间存在父子关系等。在产品的设计过程中,特征之间的相互关系是不可避免的,设计时应尽量减少特征之间复杂的参考关系,这样可以方便地对某一特征进行独立的编辑和修改,而不会发生意想不到的设计错误。1.零件设计模块1.2建模软件——SolidWorks一个产品往往由多个零件组合而成,装配模块用来建立零件间的相对位置关系,从而形成复杂的装配体。该模块具有以下特点:提供了方便的部件定位方法,轻松设置部件间的位置关系;提供了十几种配合方式,通过对部件添加多个配合,可以准确把部件装配到位;提供了强大的爆炸图工具,可以方便地生成装配体的爆炸视图。2.装配模块1.2建模软件——SolidWorks在SolidWorks中,通过运动算例功能可以快速、简洁地完成装配体的仿真运动及动画设计。运动算例可以模拟图形的运动及装配体中的部件直观属性,可以实现装配体运动的模拟、物理模拟以及COSMOS

Motion,并生成基于Windows的AVI(音频视频交错格式,audio

video

interleaved

format)视频文件。装配体运动模拟是通过添加电动机进行驱动来控制装配体的运动的,或者决定装配体在不同时间的外观。通过设定键码点,可以确定装配体从一个位置运动到另一个位置所需的顺序。3.运动仿真模块1.2建模软件——SolidWorks1.2.2SolidWorks建模的一般过程在绝大多数三维实体建模的过程中,SolidWorks系统首先从二维草图开始绘制出二维草绘截面几何图形后,再通过对草图截面的不同操作来生成三维实体。例如,将草绘截面沿法向拉伸一段距离即可生成拉伸实体特征,将草绘截面沿指定曲线做扫描运动即可生成扫描实体特征,将草图截面沿指定的中心轴线旋转即可生成旋转实体特征。因此,按照对二维草绘截面的不同操作方式,SolidWorks创建三维实体特征的主要方法有拉伸实体特征、旋转实体特征、扫描实体特征、混合实体特征等。SolidWorks系统可以在零件上创建多种特征,包括实体特征、曲面特征以及其他种类的具体应用特征等。SolidWorks零件建模的实质是创建实体特征和一些用户定义的特征。其中有些特征可以通过添加材料的方式创建,有些特征则可以通过去除材料的方式创建。1.2建模软件——SolidWorks利用SolidWorks建模,首先要从整体上研究将要建模的零件,分析其特征组成,明确不同特征之间的关系和内在联系,确定零件特征的创建顺序。在此基础上再进行建模、添加工程特征等操作。SolidWorks建模的一般步骤如下。(1)建立或选取基准特征作为模型空间定位的基准:基准面、基准轴、基准坐标系等。建立每个实体特征时,都要利用基准特征作为参照。(2)建立基础实体特征:拉伸、旋转、扫描、混合等。(3)建立工程特征:孔、倒角、肋、拔模等。(4)修改特征:阵列、复制等。(5)添加材质和渲染处理。1.2建模软件——SolidWorks1.2.3装配SolidWorks的基本方法一个产品往往由多个零件组合(装配)而成,装配模块用来建立零件间的相对位置关系,从而形成一个相对复杂的装配体。零件间位置关系的确定主要通过添加配合实现。装配设计一般有两种基本方法:自底向上装配和自顶向下装配。如果首先设计好全部零件,然后将零件作为部件添加到装配体中,则称为自底向上装配;如果首先设计好装配体模型,然后在装配体中组建模型,最后生成零件模型,则称为自顶向下装配。在产品的实际装配设计过程中,并不只是使用一种装配设计方法,更多情况下需要综合运用这两种设计方法,以发挥各自的优点。在进行装配设计时,首先要明确设计方法是采用自底向上还是自顶向下,这就要求对所设计的产品必须有全局性的认识;其次还要分清各种零件的装配关系以及装配过程中操作对象间的级别关系。1.2建模软件——SolidWorks1.2.4SolidWorks的安装步骤SolidWorks的安装步骤如下。步骤1:将安装光盘插入光驱,运行目录下的setup.exe文件。系统弹出“SolidWorks

2014

SP0安装管理程序[X64

Edition]”窗口,选中“修改单机安装(此计算机上)”单选按钮,如图1-6所示。图1-6安装步骤11.2建模软件——SolidWorks步骤2:单击“下一步”按钮,进入“序列号”界面,如图1-7所示。图1-7安装步骤21.2建模软件——SolidWorks步骤3:依次在“序列号”界面、“系统检查”界面、“产品选择”界面中进行设置,完成后进入“摘要”界面,如图1-8所示,单击“现在修改”按钮,系统开始安装软件。图1-8安装步骤31.2建模软件——SolidWorks步骤4:安装时系统会显示安装进度,如图1-9所示。步骤5:安装完成后,单击“完成”按钮。图1-9安装步骤41.2建模软件——SolidWorks1.2.5SolidWorks的基本界面双击Windows桌面上SolidWorks的快捷方式图标,进入软件界面并打开一个模型文件,如图1-10所示。SolidWorks基本界面包括菜单栏、特征管理器设计树、工具栏、命令管理器、图形区、任务窗格等区域。图1-10SolidWorks基本界面1.2建模软件——SolidWorks菜单栏包含在文件中创建、保存、修改模型,以及设置软件环境等的菜单命令。图1-11所示为“插入”菜单。1.菜单栏图1-11“插入”菜单1.2建模软件——SolidWorks位于SolidWorks窗口左侧的特征管理器设计树提供激活零件、装配体或工程图的大纲视图,如图1-12所示,它使得查看模型或装配体的构造情况以及工程图中的不同图纸和视图变得更加容易。2.特征管理器设计树图1-12特征管理器设计树1.2建模软件——SolidWorks工具栏中包含大部分SolidWorks工具以及插件产品,用户可以根据自身的实际需求进行工具栏的定制。工具栏默认状态为关闭。3.工具栏图1-13“拉伸凸台/基体”按钮命令管理器中集成了一系列工具栏,单击位于命令管理器下方的选项卡标签,就会显示相应的工具栏。各工具栏中又集成了若干工具按钮,如“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮(见图1-13)。4.命令管理器1.2建模软件——SolidWorks图形区是SolidWorks各种模型图像的显示区域。5.图形区任务窗格提供了访问SolidWorks资源、可重用设计元素库、可拖到工程图图纸上的视图以及其他有用项目和信息的方法等。6.任务窗格1.2建模软件——SolidWorks1.2.6SolidWorks基本参数设置单击SolidWorks基本界面中的“选项”按钮右侧的下拉三角形,弹出对应下拉菜单,单击

,可对软件进行基本参数设置。也可以通过菜单栏设置SolidWorks的基本参数,其具体设置过程如下。打开SolidWorks,执行“工具”→“选项”命令,弹出“系统选项(S)-普通”对话框,其包含“系统选项”和“文档属性”两个选项卡。“系统选项”选项卡如图1-14所示。在该选项卡中设置的内容都将脱离文件本身而保存在注册表中,对系统选项的更改会影响当前和以后的文件,可以认为是对SolidWorks工作环境的设定。1.2建模软件——SolidWorks图1-14“系统选项”选项卡1.2建模软件——SolidWorks“文档属性”选项卡如图1-15所示,在该选项卡中设置的内容仅应用于当前文件,修改后可以随文件保存。“文档属性”选项卡中的内容随依据文件类型的不同而有所不同,有些选项仅对特定类型的文件可用。图1-15“文档属性”选项卡1.2建模软件——SolidWorks由于不同的文件可以有不同的文档属性,因此,用户可以根据需要分别建立零件、装配体和工程图文件的模板,如图1-16所示。图1-16零件、装配体和工程图文件模板1.2建模软件——SolidWorks打开SolidWorks,执行“工具”→“插件”命令,弹出“插件”对话框,根据实际需求选中相应的复选框,即可调用相应的插件,如图1-17所示。图1-17插件设置1.3工业机器人焊接工作站1.3工业机器人焊接工作站1.3.1工业机器人焊接工作站的结构随着第一产业规模化、自动化和标准化的加速,以及汽车国产化进程的加快,工业机器人焊接工作站的应用越来越广泛,其已成为汽车生产的主要工作模式。工业机器人焊接工作站的结构如图1-18所示。工业机器人焊接工作站主要由机械、电气和焊接三大部分组成,包括机器人、变位机、操作台、工装夹具等部件。图1-18工业机器人焊接工作站的结构1.3工业机器人焊接工作站1.3.2工业机器人焊接工作站的模块在焊接工作站中,需要依据客户和现场因素确定机器人的基本型号,然后根据焊接工序和客户的焊接需求确定焊接范围。在单焊接工作站中,机器人系统的I/O口通常是够用的,不需要进行外部扩展;而当工作站中的焊机数量较多时,则会根据实际情况进行I/O口本地扩展或者使用外部PLC(可编程逻辑控制器,programmable

logic

controller)扩展。1.机器人1.3工业机器人焊接工作站进行系统工程设计时,机器人的设计是非常重要的环节,本工作站中的机器人如图1-19所示,从图中可以清晰地看到机械手的外观结构。图1-19机器人1.3工业机器人焊接工作站到目前为止,很多机器人公司都采用了N轴变位机(N=1,2,3,…),这相当于在机器人系统中增加了机器人的运动轴,如图1-20所示。例如,汽车领域中的产品通常是多维度的,6轴机器人往往不能满足焊接需求,通过机器人控制器让机器人与变位机协调工作,则可以保证机器人在焊接过程中始终保持最佳的焊接姿态。在变位机的设计过程中,可逐步学习和了解变位机的基本构成和构造。2.变位机图1-20变位机1.3工业机器人焊接工作站工装夹具通常由气缸和夹钳等组成,如图1-21所示。在工业自动化生产中,气动夹具的应用更为广泛,成本也相对更高。所有夹具都有一定的使用要求,如装夹操作需要简便易行,夹具的位置不能影响机器人焊接的姿态变化,夹具的关键定位部位应该采用耐磨防滑的高级材料,定位销的空间位置要合理等。3.工装夹具图1-21工装夹具1.3工业机器人焊接工作站机器人的周边设备主要包含安全围栏、基座、操作台等。(1)安全围栏主要用于保障工作站周边的安全问题。围栏的安全门上通常会安装安全开关,将人和机器进行分离。(2)基座主要用于为机器人提供相应的高度,通常能够和机器人分离,以方便运输。(3)操作台是为了卸载和安装不同的工件夹具而提供的工作平台。在操作台上每组夹具都有对应的控制部分。操作台面板上的按钮一般采用双手操作,以确保操作的安全性。一个完整的焊接工作站的建模通常是由机械工程师和电气工程师共同完成的。本书将以工业机器人焊接工作站为例讲述系统建模方法,使读者能够熟练掌握SolidWorks的使用方法,并对工业机器人焊接工作站有全面、系统的认识。4.周边设备感谢观看ENGINEERINGDRAWING项目二工业机器人关节模型设计ENGINEERINGDRAWING目录2.1关节底座设计2.2电机外壳设计2.3电机转子设计2.4电机端盖设计2.5减速器设计2.6关节端盖设计前言目前,市场上工业机器人多为6轴机器人,6轴机器人具有6个关节,每个关节都能够进行自由转动,通过各个关节的转动配合,能够实现工具空间6个自由度的运动。关节主要由底座、端盖、电机、减速器、轴、轴承等部分组成。本项目以工业机器人的部分关节模型为例,介绍关节模型的设计。2.1关节底座设计2.1关节底座设计2.1.1任务引入底座是机器人关节的基体,关节上其他零件都安装在底座上。底座内部有电机和减速器,能够实现关节轴的转动,是机器人关节上重要的支撑元件。图2-1所示为机器人关节底座。图2-1关节底座2.1关节底座设计2.1.2关节底座建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,如图2-2所示。将新建零件命名为“底座零件.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹,如图2-3所示。1.新建零件文件图2-2新建零件文件2.1关节底座设计图2-3命名文件2.1关节底座设计步骤2:打开“底座零件”文件,选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,如图2-4所示。运用“曲线”工具栏中的“直线”和“圆”命令绘制底部平台草图,尺寸如图2-5所示。2.创建底部平台图2-4新建草图图2-5底部平台草图尺寸2.1关节底座设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮(见图2-6),弹出“凸台-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“8”,单击左上角的“√”确定,如图2-7所示。图2-7拉伸凸台1图2-6“拉伸凸台/基体”命令2.1关节底座设计步骤4:选择“右视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,如图2-8所示,绘制底座主体草图1,尺寸如图2-9所示。3.创建底座主体图2-8绘制底座主体草图12.1关节底座设计图2-9底座主体草图1尺寸2.1关节底座设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“旋转凸台/基体”按钮,如图2-10所示,弹出“旋转1”对话框,“旋转轴”选择右侧长度为10mm的线,在“方向1”的下拉列表框中选择“给定深度”选项,角度输入“360”,单击左上角的“√”确定,如图2-11所示。图2-11旋转凸台图2-10“旋转凸台/基体”命令2.1关节底座设计步骤6:如图2-12所示,选择最底部平面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制底坐主体草图2,尺寸如图2-13所示。图2-12绘制底座主体草图22.1关节底座设计图2-13底坐主体草图2尺寸2.1关节底座设计步骤7:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸2”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“5”,单击左上角的“√”确定,如图2-14所示。图2-14拉伸凸台22.1关节底座设计步骤8:选择最上端表面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,如图2-15所示,绘制缺口草图,尺寸如图2-16所示。图2-15绘制缺口草图2.1关节底座设计图2-16缺口草图尺寸2.1关节底座设计步骤9:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,如图2-17所示,弹出“切除-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“1.5”,如图2-18所示。图2-18拉伸切除图2-17“拉伸切除”命令2.1关节底座设计步骤9:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,如图2-17所示,弹出“切除-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“1.5”,如图2-18所示。图2-18拉伸切除图2-17“拉伸切除”命令2.1关节底座设计单击左上角的“√”确定,最后得到图2-19所示的模型。图2-19关节底座整体外观2.1关节底座设计步骤10:单击特征管理器设计树右端的“DisplayManager”按钮,右击“color”,选择“编辑外观”选项,如图2-20所示,进入颜色编辑器,如图2-21所示。图2-20选择“编辑外观”选项图2-21颜色编辑器2.1关节底座设计选择一种颜色,如黄色,单击“确定”按钮,完成底座建模,如图2-22所示。步骤11:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图2-22关节底座最终建模2.2电机外壳设计2.2电机外壳设计2.2.1任务引入关节底座里面安装有许多零件,其中比较重要的动力零件是电机,而电机外壳是电机的外部结构。图2-23所示为电机外壳。图2-23电机外壳2.2电机外壳设计2.2.2电机外壳建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,如图2-24所示,进入零件建模界面,将该零件命名为“电机外壳.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹,如图2-25所示。1.新建零件文件图2-24新建零件文件2.2电机外壳设计图2-25命名文件2.2电机外壳设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,如图2-26所示,运用“直线”和“圆”命令绘制电机外壳草图1,尺寸如图2-27所示。2.创建外部轮廓图2-26新建草图图2-27绘制电机外壳草图1尺寸2.2电机外壳设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“37”,单击左上角的“√”确定,如图2-28所示。图2-28拉伸凸台12.2电机外壳设计步骤4:如图2-29所示,选择最顶端平面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制电机外壳草图2,尺寸如图2-30所示。图2-29绘制电机外壳草图22.2电机外壳设计图2-30电机外壳草图2尺寸2.2电机外壳设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸2”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“5”,单击左上角的“√”确定,如图2-31所示。图2-31拉伸凸台22.2电机外壳设计步骤6:如图2-32所示,选择顶部平面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制电机外壳草图3,尽寸如图2-33所示。3.创建内部轮廓图2-32绘制电机外壳草图3图2-33电机外壳草图3尺寸2.2电机外壳设计步骤7:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“8”,单击左上角的“√”确定,如图2-34所示。图2-34拉伸切除12.2电机外壳设计步骤8:如图2-35所示,选择上述切除平面的底面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制电机外壳草图4,尺寸如图2-36所示。图2-35绘制电机外壳草图4图2-36电机外壳草图4尺寸2.2电机外壳设计步骤9:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸2”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“25”,如图2-37所示。图2-37拉伸切除22.2电机外壳设计单击左上角的“√”确定,最后得到图2-38所示的模型。图2-38电机外壳整体外观2.2电机外壳设计步骤10:单击特征管理器设计树右端的“DisplayManager”按钮,右击“color”,选择“编辑外观”选项,进入颜色编辑器,选择一种颜色,如绿色,单击“确定”按钮,完成电机外壳建模,如图2-39所示。步骤11:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图2-38电机外壳整体外观2.3电机转子设计2.3电机转子设计2.3.1任务引入电机转子安装在电机外壳中,它形状简单,与外壳配合紧凑,是电机的动力部分,如图2-40所示。图2-40电机转子2.3电机转子设计2.3.2电机转子建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将新建零件命名为“电机转子.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件2.3电机转子设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,运用“圆”命令绘制电机转子草图1,尺寸如图2-41所示。2.创建内部轮廓图2-41电机转子草图1尺寸2.3电机转子设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“25”,单击左上角的“√”确定,如图2-42所示。图2-42拉伸凸台12.3电机转子设计步骤4:如图2-43所示,选择顶部平面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制电机转子草图2,尺寸如图2-44所示。图2-43电机转子绘制草图2图2-44电子转子草图2尺寸2.3电机转子设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸2”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“10”,如图2-45所示。图2-45电子转子拉伸凸台22.3电机转子设计单击左上角的“√”确定,最后得到图2-46所示的模型。图2-46电机转子整体外观2.3电机转子设计步骤6:单击特征管理器设计树右端的“DisplayManager”按钮,右击“color”,选择“编辑外观”选项,进入颜色编辑器,选择一种颜色,如黄色,单击“确定”按钮,完成电机转子建模,如图2-47所示。步骤7:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图2-47电子转子最终建模2.4电机端盖设计2.4电机端盖设计2.4.1任务引入电机端盖安装在电机外壳端部,形状简单,与外壳配合紧凑,是电机的密封部分,如图2-48所示。图2-48电机端盖2.4电机端盖设计2.4.2电机端盖建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将新建零件命名为“电机端盖.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件2.4电机端盖设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,运用“圆”“圆角”“直线”命令,绘制电机端盖草图,尺寸如图2-49所示。2.创建外部轮廓图2-49电机端盖草图尺寸2.4电机端盖设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“8”,如图2-50所示。图2-50拉伸凸台2.4电机端盖设计单击左上角的“√”确定,最后得到图2-51所示的模型。图2-51电机端盖整体外观2.4电机端盖设计步骤4:单击特征管理器设计树右端的“DisplayManager”按钮,右击“color”,选择“编辑外观”选项,进入颜色编辑器,选择一种颜色,单击“确定”按钮,完成电机端盖建模,如图2-52所示。步骤5:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图2-52电机端盖最终建模2.5减速器设计2.5减速器设计2.5.1任务引入减速器安装在电机输出轴上,形状简单,具有降低转速、增大转矩的作用,如图2-53所示。图2-53减速器2.5减速器设计2.5.2减速器建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将新建零件命名为“减速器.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件2.5减速器设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,运用“圆”的命令绘制减速器草图1,尺寸如图2-54所示。2.创建外部轮廓图2-54减速器草图1尺寸2.5减速器设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“两侧对称”选项,深度值输入“9”,单击左上角“√”确定,如图2-55所示。图2-55拉伸凸台2.5减速器设计步骤4:如图2-56所示,选择顶部平面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制减速器草图2,尺寸如图2-57所示。图2-56绘制减速器草图2图2-57减速器草图2尺寸2.5减速器设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“2”,单击左上角的“√”确定,如图2-58所示。图2-58拉伸切除凸台2.5减速器设计步骤6:单击“特征”工具栏中的“镜向”按钮,如图2-59所示,弹出“镜向1”对话框,在“镜向面/基准面”下拉列表框中选择“前视基准面”选项,在“要镜向的特征”下拉列表框中选择“切除-拉伸1”选项,如图2-60所示。图2-60镜向特征图2-59“镜向”命令2.5减速器设计单击左上角的“√”确定,最后得到图2-61所示的模型。图2-61减速器整体外观2.5减速器设计图2-62减速器最终建模步骤7:单击特征管理器设计树右端的“DisplayManager”按钮,右击“color”,选择“编辑外观”选项,进入颜色编辑器,选择一种颜色,单击“确定”按钮,完成减速器建模,如图2-62所示。步骤8:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。2.6关节端盖设计2.6关节端盖设计2.6.1任务引入关节端盖是机器人关节的可拆卸的零件,关节端盖把电机、减速器固定到关节外壳中,是关节的关键零部件。图2-63所示为机器人关节端盖。图2-63机器人关节端盖2.6关节端盖设计2.6.2关节端盖建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将新建零件命名为“关节端盖.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件2.6关节端盖设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,运用“圆”命令绘制关节端盖草图1,尺寸如图2-64所示。2.创建外部轮廓图2-64关节端盖草图1尺寸2.6关节端盖设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“两侧对称”选项,深度值输入“8”,单击左上角“√”确定,如图2-65所示。图2-65拉伸凸台12.6关节端盖设计步骤4:如图2-66所示,选择顶部平面为草图平面,单击“草图绘制”,绘制关节端盖草图2,尺寸如图2-67所示。图2-66绘制关节端盖草图22.6关节端盖设计图2-67关节端盖草图2尺寸2.6关节端盖设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸1”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“2.5”,单击左上角的“√”确定,如图2-68所示。图2-68拉伸切除2.6关节端盖设计步骤6:单击“特征”工具栏中的“镜向”按钮,弹出“镜向1”对话框,在“镜向面/基准面”下拉列表框中选择“前视基准面”选项,在“要镜向的特征”下拉列表框中选择“切除-拉伸1”选项,如图2-69所示。图2-69镜向特征2.6关节端盖设计步骤7:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制关节端盖草图3,尺寸如图2-70所示。图2-70关节端盖草图3尺寸2.6关节端盖设计步骤8:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸2”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“两侧对称”选项,深度值输入“3”,单击左上角的“√”确定,如图2-71所示。图2-71拉伸凸台22.6关节端盖设计步骤9:单击“特征”工具栏中的“圆角”按钮,如图2-72所示,弹出“圆角1”对话框,在“圆角项目”选项区选择需要倒圆角的边线,“圆角参数”选项区的半径值输入“0.5”,如图2-73所示。图2-73圆角特征图2-72“圆角”命令2.6关节端盖设计单击左上角的“√”确定,最后得到图2-74所示的模型。图2-74关节端盖整体外观2.6关节端盖设计步骤10:单击特征管理器设计树右端的“DisplayManager”按钮,右击“color”,选择“编辑外观”选项,进入颜色编辑器,选择一种颜色,单击“确定”按钮,完成关节端盖建模,如图2-75所示。步骤11:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图2-75关节端盖最终建模感谢观看ENGINEERINGDRAWING项目三工业机器人本体设计ENGINEERINGDRAWING目录3.1基座零件设计3.2大臂零件设计3.3小臂零件设计3.4手腕零件设计前言目前通用的工业机器人机械结构主要由基座、大臂、小臂、手腕等部分组成。它通常有6个自由度,即手腕的偏转、翻转、俯仰以及大臂、小臂、基座的转动,也可以根据需要增减自由度数量。3.1基座零件设计3.1基座零件设计3.1.1任务引入基座J1位于机器人底部,通过在基座固定板处安装地脚螺钉实现机器人本体的定位,并通过J1轴的旋转运动带动机器人本体转动。基座J1在工业机器人中的位置如图3-1所示。基座J2安装于机器人底盘上方,一端与基座J1相连,另一端与大臂(J3)连接,用来带动机器人实现旋转运动。基座J2在工业机器人中的位置如图3-2所示。图3-1基座J1的位置图3-2基座J2的位置3.1基座零件设计3.1.2基座J1建模过程步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将该零件命名为“基座J零件.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件3.1基座零件设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制基座J1草图1,尺寸如图3-3所示。2.创建环形外轮廓图3-3基座J1草图1尺寸3.1基座零件设计步骤3:单击“特征”工具栏中的“旋转凸台/基体”按钮,弹出“旋转”对话框,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,角度值输入“360”,单击左上角的“√”确定,如图3-4所示。图3-4旋转凸台3.1基座零件设计步骤4:选择“右视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制矩形草图,尺寸如图3-5所示。图3-5矩形草图尺寸3.1基座零件设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“180”,单击左上角的“√”确定,如图3-6所示。图3-6拉伸切除13.1基座零件设计步骤6:选择上表面为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制直径分别为316mm、310mm的两个圆,尺寸如图3-7所示。图3-7在上表面上绘制圆的草图尺寸3.1基座零件设计步骤7:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“3”,单击左上角的“√”确定,如图3-8所示。图3-8拉伸切除23.1基座零件设计步骤8:单击“特征”工具栏中的“异型孔向导”按钮,弹出“孔规格”对话框,在“类型”选项卡中,“孔类型”选择“旧制孔”,如图3-9所示。图3-9孔类型3.1基座零件设计单击左上角的“√”按钮,孔位置如图3-10所示。图3-10圆孔位置3.1基座零件设计单击“3D草图3”,进行位置修改,单击“编辑草图”按钮,将该圆孔设置在水平中心线上,距离圆心161.50mm,如图3-11所示。图3-11编辑圆孔位置3.1基座零件设计单击“草图5”,进行形状修改,单击“编辑草图”按钮,设置该圆孔直径为1.57mm,深度为6mm,锥角为120°,如图3-12所示。图3-12编辑圆孔参数3.1基座零件设计步骤9:单击“特征”工具栏的“线性阵列”组中的“圆周阵列”按钮,弹出“阵列(圆周)3”对话框,在“方向1”选项区中选择“边线<1>”,选中“等间距”单选按钮,角度值输入“360”,份数值输入“36”,如图3-13所示。图3-13圆周阵列3.1基座零件设计步骤10:选择“上视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制一个半径为250mm的圆弧后,使用“圆周阵列”阵列4个,然后单击左上角的“√”确定,如图3-14所示。3.创建底平面图3-14在上视基准面上画圆弧并进行圆周阵列3.1基座零件设计步骤11:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“6”,单击左上角的“√”确定,如图3-15所示。图3-15拉伸凸台13.1基座零件设计步骤12:选择模型底平面为草图基准面,执行“草图绘制”→“转换实体引用”命令,选择图中4个线条(高亮显示弧线),然后单击左上角的“√”确定,如图3-16所示。图3-16转换实体引用3.1基座零件设计步骤13:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“10”,单击左上角的“√”确定,如图3-17所示。图3-17拉伸切除33.1基座零件设计步骤14:选择底平面为草图基准面,单击“草图绘制”按钮,画一个直径为310

mm的圆,如图3-18所示。图3-18选择底平面为基准面画圆3.1基座零件设计步骤15:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“2”,单击左上角的“√”确定,如图3-19所示。图3-19拉伸切除43.1基座零件设计步骤16:单击“特征”工具栏中的“圆角”按钮,弹出“圆角”对话框,在“要圆角化的项目”选项区中选择相应的边线(高亮显示曲线),在“圆角参数”选项区中,半径值输入“2”,单击左上角的“√”确定,如图3-20所示。图3-20圆角特征13.1基座零件设计步骤17:单击“特征”工具栏中的“圆角”按钮,弹出“圆角”对话框,在“要圆角化的项目”选项区中选择相应的边线(高亮显示曲线),在“圆角参数”选项区中,半径值输入“20”,单击左上角的“√”确定,如图3-21所示。图3-21圆角特征23.1基座零件设计步骤18:选择底平面为草图基准面,单击“草图绘制”按钮,画一个直径为17.50mm的圆,单击“圆周草图阵列”

按钮,圆周阵列设为4个;再画一个直径为8mm的圆,圆周阵列设为2个,单击左上角的“√”确定,如图3-22所示。图3-22绘制圆并进行圆周阵列13.1基座零件设计步骤19:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“12”,单击左上角的“√”确定,如图3-23所示。图3-23拉伸切除53.1基座零件设计步骤20:选择底平面为草图基准面,单击“草图绘制”按钮,画一个直径为26mm的圆,与前面直径为17.50mm的圆同心,圆周阵列设为4个,单击左上角的“√”确定,如图3-24所示。图3-24绘制圆并进行圆周阵列23.1基座零件设计步骤21:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“等距”选项,距离值输入“6”,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“10”,单击左上角的“√”确定,如图3-25所示。图3-25拉伸切除63.1基座零件设计步骤22:选择“上视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制半径为20mm与半径为41mm的两圆弧,两圆弧相切且圆心共线(在一直线上)。然后使用“镜向实体”命令

完成另一半草图的绘制。最后单击左上角的“√”确定,如图3-26所示。4.创建内腔曲体图3-26绘制基座J1草图23.1基座零件设计步骤23:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“92”,单击左上角的“√”确定,如图3-27所示。图3-27拉伸凸台23.1基座零件设计步骤24:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,绘制基座J1草图3,尺寸,如图3-28所示。图3-28基座J1草图3尺寸3.1基座零件设计步骤25:单击“特征”工具栏中的“旋转切除”按钮,弹出“切除-旋转”对话框,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,角度值输入“360”,单击左上角的“√”确定,如图3-29所示。图3-29旋转切除3.1基座零件设计步骤26:单击“特征”工具栏中的“圆角”按钮,弹出“圆角”对话框,在“要圆角化的项目”选项区中选择相应的边线(高亮显示曲线),在“圆角参数”选项区中,半径值输入“2”,单击左上角的“√”确定,如图3-30所示。图3-30圆角特征33.1基座零件设计步骤27:选择“上视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,先画一个12mm×90mm的矩形,再画一个12mm×60mm的矩形,另一个同尺寸矩形用镜向特征完成,单击左上角的“√”确定,如图3-31所示。5.创建内腔固定板图3-31绘制基座J1草图43.1基座零件设计步骤28:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“4”,单击左上角的“√”确定,如图3-32所示。图3-32拉伸凸台33.1基座零件设计步骤29:单击“特征”工具栏中的“异型孔向导”按钮,弹出“孔规格”对话框,在“类型”下拉列表框中选择“螺钉间隙”选项;在“孔类型”

中选择,标准为“ANSI

Metric”,单击矩形特征上表面,确定几个孔的位置,单击左上角的“√”确定,如图3-33所示。图3-33异型孔设置3.1基座零件设计选择“M3间隙孔2”选项,单击“3D草图3”修改位置。单击“编辑草图”按钮,设置圆孔位置,4个圆孔位置尺寸如图3-34所示。图3-34编辑圆孔位置3.1基座零件设计步骤30:单击“特征”工具栏中的“镜向”按钮,弹出“镜向”对话框,在“选项”选项区中,“要镜向的实体”为4个点(点1~点4),镜向点为水平中心线,如图3-35所示。单击左上角的“√”确定,镜向后的草图如图3-36所示。图3-35镜向草图3.1基座零件设计图3-36镜向后的草图3.1基座零件设计步骤31:单击“编辑外观”

按钮,选择一种颜色,单击左上角的“√”确定,完成基座J1建模,如图3-37所示。步骤32:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图3-37编辑基座J1外观3.2大臂零件设计3.2大臂零件设计3.2.1任务引入大臂壳体是整根大臂装配体的核心零件,大臂较小臂受力大,因此对相对强度要求较高。大臂的一端通过电机的输出轴连接小臂,小臂可以绕大臂转动;大臂的另一端连接基座,大臂可以绕基座旋转。大臂(J3)在工业机器人中的位置如图3-38所示。图3-38大臂3.2大臂零件设计3.2.2大臂建模过程大臂的臂长主要由工业机器人的工作范围及内装电机尺寸确定。在进行大臂壳体设计时,对轴孔的轴座壁进行加厚并增设隔板,可以提高其支承强度、刚度及稳定性。在设计内腔时,应根据内腔需要按安装零件的形状、大小及方便安装进行设计。为提高强度,可将连接两端的外壳设计成内凹弧形结构。大臂壳体与其他零件通过连接孔固定或连接,因此需要设计连接孔。大臂壳体的两端面均用盖板固定,为保证受力均匀,同时不降低局部强度,采用了多个小螺孔固定。3.2大臂零件设计步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将该零件命名为“大臂.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件3.2大臂零件设计步骤2:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,运用“直线”“点画线”命令,绘制大臂壳体的对称中心线(中心线通过默认原点);运用“圆弧”“圆心/起/终点画弧”命令,绘制大臂壳体的两端轴座轮廓,运用“圆弧”“3点圆弧”命令,绘制连接大臂壳体两端轴座的中间连接圆弧轮廓;最后单击“等距实体”按钮,绘制圆弧环,如图3-39所示。2.创建外部轮廓图3-39绘制大臂轮廓草图3.2大臂零件设计步骤3:单击“草图”工具栏中的“智能尺寸”按钮,弹出“等距实体”对话框,标注“R55”“R70”“R1500”等圆弧尺寸,在“参数”选项区,深度值输入“5”,如图3-40所示。图3-40标注圆弧尺寸3.2大臂零件设计步骤4:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“58”,单击左上角的“√”确定,如图3-41所示。图3-41拉伸凸台13.2大臂零件设计步骤5:选择“前视基准面”为草图平面,单击“草图绘制”按钮,运用“草图”工具栏中的“直线”命令绘制竖直直线,运用“圆”命令绘制两个同心圆。单击“转换实体引用”按钮,弹出“转换实体引用”对话框,选择模型的外轮廓边线,单击左上角的“√”确定,如图3-42所示。3.创建内部轴承座轮廓图3-42绘制转换实体引用草图3.2大臂零件设计步骤6:单击“智能尺寸”按钮

,弹出“智能尺寸”对话框,将竖直线距中心(默认原点)的距离设为34mm,两同心圆直径分别设为45mm、63mm;单击“草图”工具栏中的“剪裁实体”按钮

,弹出“剪裁”对话框,选择“强劲剪裁”

选项,将多余线条剪裁掉,单击左上角的“√”确定,如图3-43所示。图3-43同心圆标注尺寸3.2大臂零件设计步骤7:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮

,弹出“凸台-拉伸”对话框,轴座选择“等距”,距离设为“1mm”,方向选择“给定深度”,深度值为“10.00mm”,如图3-44所示。图3-44拉伸凸台23.2大臂零件设计步骤8:选择壳体另一端面作为绘制电机安装机座草图的基准面,单击“草图”工具栏中的“边角矩形”按钮,绘制矩形,标注相应尺寸55mm×12mm、定位尺寸50mm与40mm等;单击“草图”工具栏中的“边角矩形”按钮,绘制矩形,标注相应尺寸15mm×6mm、定位尺寸20mm及与上面矩形的一边共线;单击“草图”工具栏中的“圆角”按钮,绘制圆角R2.5mm,得到小臂壳体电机座截面草图,如图3-45所示。4.创建内部电机座轮廓图3-45电机座截面草图3.2大臂零件设计步骤9:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,将电机座草图进行拉伸,使其偏离草图基面3.00mm,拉伸深度为20.00mm,如图3-46所示。图3-46拉伸凸台33.2大臂零件设计电机座拉伸后的实体如图3-47所示。图3-47电机座拉伸后的实体3.2大臂零件设计步骤10:单击“特征”工具栏中的“镜向”按钮,弹出“镜向”对话框,在“镜向面/基准面”下拉列表框中选择“上视基准面”选项,在“要镜向的特征”下拉列表框中选择“凸台-拉伸4”选项,如图3-48所示。图3-48镜向特征3.2大臂零件设计镜向后的电机座实体如图3-49所示。图3-49镜向后的电机座3.2大臂零件设计步骤11:单击“特征”工具栏中的“圆角”按钮,弹出“圆角”对话框,对壳体进行圆角处理,“圆角参数”选项区的半径值输入“2”,如图3-50所示。图3-50圆角特征3.2大臂零件设计步骤12:单击“特征”工具栏的“圆角”中的“倒角”按钮,弹出“倒角”对话框,对壳体隔板处的轴座进行倒角处理,如图3-51所示。图3-51倒角特征3.2大臂零件设计步骤13:壳体电机座与电机安装面(任意一面)有8个M4的螺孔,采用异型孔向导特征建模,应用特征阵列给两个方向的螺孔建模;然后利用对称性,将另外的4个螺孔镜向到另一侧,镜向前先要作辅助基准面,以其作为镜向的对称平面,完成8个M4螺孔的建模。异型孔向导的孔的类型与位置设置如图3-52所示。5.连接螺孔创建图3-52异型孔的类型和位置13.2大臂零件设计步骤14:螺孔两个方向的线性阵列,如图3-53所示。图3-53连接螺孔线性阵列3.2大臂零件设计步骤15:插入辅助基准平面,在“第一参考”选项区选择“右视基准面”,在距离“右视基准面”77.5mm处创建新的基准面,如图3-54所示。图3-54建立辅助基准面3.2大臂零件设计步骤16:实体镜向设置,如图3-55所示。图3-55实体镜向设置3.2大臂零件设计步骤17:壳体两侧面与两盖板平面(任意一面)有26个M3的螺孔,采用异型孔向导建模,方法同前。异型孔类型和位置设置如图3-56所示。图3-56异型孔类型和位置设置23.2大臂零件设计步骤18:将已做好的M3螺孔进行圆周阵列,由于真实零件只有五个孔,所以跳过6、7、8孔的设置,如图3-57所示。图3-57M3螺孔圆周阵列3.2大臂零件设计步骤19:另一端的做法与步骤18相同,将圆周螺孔进行9等分,得到部分圆周螺孔圆周阵列的设置,如图3-58所示。图3-58大臂壳体侧边螺孔阵列3.2大臂零件设计步骤20:利用“对称性”“镜向”特征把8个螺孔镜向到另一侧,如图3-59所示。图3-59螺孔镜向特征3.2大臂零件设计步骤21:对内外非加工表面赋予不同颜色,使机械加工表面呈现金属感,如图3-60所示。6.润色装饰图3-60润色处理3.2大臂零件设计渲染后的大臂零件效果如图3-61所示。单击左上角的“√”确定,完成大臂壳体零件建模。步骤22:单击“保存”按钮,将该零件保存在指定文件夹。图3-59螺孔镜向特征3.3小臂零件设计3.3小臂零件设计3.3.1任务引入小臂(J4)一端连接手腕(J6),手腕绕小臂一端的轴转动;小臂的另一端连接大臂(J3),小臂的另一端绕大臂转动。小臂既属于叉架类零件(因为小臂的两端安装着传动轴,两轴间便是臂膀),也属于箱体类零件,在小臂型腔中间安装着电机、减速机等。小臂(J4)在工业机器人中的位置如图3-62所示。图3-62小臂3.3小臂零件设计3.3.2小臂建模过程在进行小臂设计时,对轴孔的轴座壁进行了加厚并增设了凸台,在靠近大臂端处设置了加强筋以提高支承强度、刚度及稳定性。在内腔设计时,根据内腔需要安装零件的形状、大小及安装方便进行设计,为提高强度连接,两轴座的外壳设计成内凹弧形结构。小臂壳体与其他零件固定时需要设计连接孔,通过连接孔固定或连接。在设计不同型号及不同功能的机器人时,小臂结构的形式会略有不同。小臂建模的具体步骤如下。3.3小臂零件设计步骤1:执行“新建”→“零件”→“确定”命令,进入零件建模界面,将新建零件命名为“小臂.SLDPRT”,单击“保存”按钮,保存文件到指定文件夹。1.新建零件文件3.3小臂零件设计步骤2:选择“前视基准面”作为草图绘制平面,单击“草图”工具栏的“直线”组中的“点画线”按钮,绘制小臂壳体的对称中心线(中心线通过默认原点)。单击“草图”工具栏的“圆弧”组中的“圆心起点/终点画弧”按钮,绘制小臂壳体的两端轴座轮廓及中间连接圆弧轮廓,如图3-63所示。2.创建外部轮廓图3-63小臂壳体草图轮廓3.3小臂零件设计步骤3:单击“草图”工具栏中的“智能尺寸”按钮,对圆弧尺寸进行标注,定义草图各尺寸,如图3-64所示。图3-64标注圆弧尺寸3.3小臂零件设计步骤4:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框中选择“草图基准面”选项,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”选项,深度值输入“48”,单击左上角的“√”确定,如图3-65所示。图3-65拉伸凸台3.3小臂零件设计拉伸后的实体如图3-66所示。图3-66拉伸后得到的实体3.3小臂零件设计步骤5:单击“特征”工具栏中的“抽壳”按钮,弹出“抽壳1”对话框,参数之厚度设为“5.00mm”,如图3-67所示,单击“确定”按钮,完成小臂壳体的内腔创建,如图3-68所示。3.创建内部轮廓图3-67抽壳图3-68小臂壳体内腔3.3小臂零件设计步骤6:选择壳体底面作为绘制小臂安装机座草图的基准面,单击“草图”工具栏中的“中心矩形”按钮,标注相应尺寸58mm、26.80mm、24mm、12mm等。单击“草图”工具栏中的“圆角”按钮,绘制圆角R2.5mm,完成小臂安装机座截面草图,如图3-69所示。4.创建底面特征图3-69小臂安装机座截面草图3.3小臂零件设计步骤7:单击“特征”工具栏中的“镜向”按钮,将草图镜向到另一侧,如图3-70所示。图3-70镜向3.3小臂零件设计步骤8:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,将电机座草图进行拉伸,拉伸深度为17mm,如图3-71所示。图3-71拉伸凸台13.3小臂零件设计步骤9:选择壳体内侧底面作为绘制手腕端轴座草图的基准面,单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,标注相应尺寸ϕ56mm,得到手腕端轴座截面的部分草图,如图3-72所示。图3-72手腕端轴座截面的部分草图3.3小臂零件设计步骤10:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,在“从”下拉列表框选择“等距”选项,距离输入“7”,在“方向1”下拉列表框中选择“给定深度”,深度值输入“9”,如图3-73所示。图3-73拉伸凸台23.3小臂零件设计步骤11:选择壳体外侧底面作为绘制小臂端轴座草图的基准面,单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,标注相应尺寸ϕ56mm,得到小臂端轴座截面的部分草图,如图3-74所示。图3-74小臂端轴座截面的部分草图3.3小臂零件设计步骤12:单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”按钮,弹出“凸台-拉伸”对话框,将小臂端轴座草图进行拉伸,拉伸时注意凸台并非在壳体外侧底面开始拉伸,而是需要从偏离草图绘制平面2.00mm处开始拉伸,拉伸深度为22.00mm,如图3-75所示。图3-75拉伸凸台33.3小臂零件设计步骤13:选择壳体与盖板安装面作为绘制所有安装孔(盖板安装孔、电机固定安装孔及两端轴座安装孔等)及两端轴孔草图的基准面,单击“草图”工具栏中的“圆”按钮,绘制一系列的圆,标注相应尺寸分别为ϕ1.6mm、ϕ2mm、ϕ2.4mm、ϕ4.5mm,两轴座孔尺寸分别为ϕ44mm和ϕ40mm,得到小臂壳体加工孔前的草图,如图3-76所示。图3-76小臂壳体加工孔前的草图3.3小臂零件设计步骤14:单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,将小臂壳体上的孔分别进行拉伸切除,先切除壳体与盖板的连接孔,给定深度值输入“15”,对10个孔进行同样操作,如图3-77所示。图3-77拉伸切除13.3小臂零件设计步骤15:单击特征管理器设计树中的“拉伸切除”按钮激活草图,将小臂壳体上的电机固定孔进行拉伸切除,单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”按钮,弹出“切除-拉伸”对话框,给定深度输入“35”,单击左上角的“√”确定,如图3-78所示。图3-78拉伸切除23.3小臂零件设计步骤16: