毕业设计（论文）-一站式装配生产线设计

V第一章绪论1.1课题背景及研究的目的与意义随着社会的进步，经济的发展，科技日新月异。自动化技术在社会的各行各业被广泛的应用，其中又以自动化生产线应用最为广泛。自动化生产线具有效率高，应用灵活，工作精度高，运行平稳等特点，并且节省了人力物力，大大提高了生产率。目前，自动化生产线在我国工业生产领域及其他诸多领域应用广泛并且有着十分广阔的应用前景。生产线即产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备生产某种产品（零、部件）所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。生产线的种类，按范围大小分为产品生产线和零部件生产线，按节奏快慢分为流水生产线和非流水生产线，按自动化程度，分为自动化生产线和非自动化生产线。

生产线的主要产品或多数产品的工艺路线和工序劳动量比例，决定了一条生产线上拥有为完成某几种产品的加工任务所必需的机器设备，机器设备的排列和工作地的布置等。生产线具有较大的灵活性，能适应多品种生产的需要；在不能采用流水生产的条件下，组织生产线是一种比较先进的生产组织形式；在产品品种规格较为复杂，零部件数目较多，每种产品产量不多，机器设备不足的企业里，采用生产线能取得良好的经济效益。1.2国内外工业机器人研究现状与发展趋势1.2.1国内工业机器人研究现状如今，机器人是科学研究的热点，其研究的具体现状如下所述：PC机开放式控制器是其控制系统的发展趋势，这样会使其网络化与标准化；电子元器件变得高度集成化，控制中心结构模块化。机器人具备模块化的机械结构。机器人的整体机构由关节和连杆模块构成。传感器的作用变得越来越重要。某些机械手的控制是基于力、触、视与声觉多种传感器结合一起来实现，多传感器融合的技术是未来机械手的重要技术。常用的用于运输、装配、焊接等机器人已经逐渐标准化、通用化[7]。总的来讲，机器人的研究大致可以分为两个方向：一是通过先进的控制算法，复杂的控制系统、多传感器以及智能化；二是基于生产加工，为特定的工作任务，通过使用高性价比的模块，在满足工作要求的前提下，使机器人控制系统尽量简单，从而使机器人经济、简洁。我们国家是从20世纪80年代初期开始进行机器人的研究，哈尔滨工业大学主持研发的弧焊机器人是我国的第一台工业机器人。并且从1986年开始，我们国家启动了许多发展计划，例如“863”高技术发展计划，“七五”机器人攻克计划等，使得我国从原来的理论研究到如今已经研发出一系列具有先进科学水平机器人[8]。可以确定的是，机器人产业化是未来工业发展的趋势，现如今，我们国家随着科技的进步，也能生产出许多有着不同应用的机器人，例如搬运机器人、平面关节型加装机器人、直角坐标机器人、弧焊机器人等[9]。随着国家对工业机器人的研发与推广，我国也出现了一批具有自主研发能力和知识产权的企业，如广州数控、沈阳新松等企业。如图1-1是沈阳新松开发的一款型号为SR50A的机器人，可用于喷涂、铸造、打磨以及抛光等行业。图1-1SR50A机器人总的来看，我国的工业机械手的发展和应用与西方国家和日本都有一定的差距，比如某些中小型企业发展模式较为传统，很大一部分的生产线依然是采用人工搬运或上下料，即便有些企业采用了工业机械手，但其精度和可靠性都达不到生产要求，而且也不能完全取代人工或构建高效率的自动化生产线，甚至不能解决批量生产和成本的问题[10]。1.2.2国外工业机器人研究现状世界上第一台工业机器人是在1958年诞生的，它是由美国的一间名叫Unimation公司研发出来的。这是一台用于压铸行业的五轴液压驱动的机器人，由一台专用计算机来控制机械臂动作，能够记忆多达180个工作步骤[11]。美国一直着重于机器人理论技术的发展，其机械人研制发展得较为全面，语言种类多、应用范围广、水平层次高，在军事领域、汽车行业、航空航天及太空搜索中的应用取得了巨大的成功。到了21世纪，美国在它原先的雄厚工业机械手技术基础上，逐步研发出了具有听觉、视觉等类人智能化的机械人。例如美国的探测器，以及军用探测机器人等。日本一开始是引进了美国的机械手，经过了一段时期的研究，自身的机械人发展逐渐壮大。到了20世纪七八十年代，进入了一个机器人快速发展的黄金期。根据资料显示，日本各个大学以及政府研究机构在机械手的研究经费占到了研究总经费的41%。随后，工业机械手的发展渐渐向欧美转移。进入21世纪，随着中国以及亚洲部分国家对机器人的巨大需求，日本机器人也迎来了一波新的浪潮[12]。在上个世纪70年代，德国在其雄厚的工业基础上加大力度发展机械手，主要包括上下料机械手、工业焊接机械手、起重运输机械手等相关设备上的应用。1973年，德国的库卡机器人公司研发出了第一台由电机驱动的六轴机器人。库卡公司生产的机器人多种多样，有搬运机、SCARA以及多关节型机器人等，都是通过PC控制器来控制的。库卡公司研发的六轴工业机器人以及其他用于特殊场合的机器人，能够承受的负载为3kg到1000kg。如下图1-2所示为六轴机器人S2000，能够承受载荷150kg[13]。瑞典的ABB公司在上世纪70年代率先研发出了电力驱动的工业机器人和喷涂机器人，到现在ABB公司生产的机器人在全球的装机量已经超过了16万台，成为全球最大的机器人制造商。ABB公司这些年来也研发出了许多不同用途的机器人，其中IRB型系列机器人是ABB生产的标准系列机器人，常用于焊接、涂刷、搬运、切割等工作。例如，2015年该公司研发了目前为止用途最广泛，负载最大的工业机器人IRB8700，其工作范围可达3.5m，有效负载可达800kg，能针对重型和大尺寸零件自行调整运行速度[14]。还有IRB-6660机器人，如下图1-3该机器人已经应用于国内血多汽车厂商，如吉利、长城、长安铃木等公司的自动化生产线。图1-2S2000六轴机器人图1-3IRB-6660机器人1.4本章小结本章主要介绍了课题的研究意义与目的，并介绍了工业机器人在工业生产中的应用，以及它的基本组成结构。第二章装配生产线总体设计方案本次设计设计一款一站式装配生产线，本次设计的装配分为两个工位，每个工位配有一个工业机器人，输送部分采用倍速链输送线，当工件被送到工位一时，第一台机器人完成一道工序的工作的装配；当工件被输送到工位二时，第二台机器人完成第二道工序的装配。其结构图如图2-1所示：图2-1装配生产线结构图2.1装配生产线机器人执行部分的选择执行部分的选择由以下结构分别选定:（一）手部手部是直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型。手部是用来抓取工件的部件，根据被抓取物件的形状、尺寸、重量、材料和抓取要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。其中最常用的抓取类型是吸附型和夹持型，吸附型主要是针对于一些表面光滑、轻质的工件或物料，夹持型主要是针对圆柱形状或者是别的一些比较复杂形状的工件或物料[14]。本设计中，徐装配的零件为表面光滑的铝制材质，质量较轻，因此我们选择吸附型手部，而吸附型手部又可以分成空气吸盘（主要采用负压或者真空）和电磁吸盘两种，由于空气吸盘可以与工件柔性接触，防止表面擦伤，因此在这里我们优先考虑使用负压式空气吸盘。（二）腕部腕部是连接手部和臂部的部件，起到支撑和改变手部位置的作用，可以扩大机械手的动作范围，使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕具有独立的自由度。通常具有回转运动、左右摆动、上下摆动等几种形式。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的机械手，为了简化结构，也可以不加设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件[15]。本设计中，为了使机械手手部较为灵活，可以适应不同零件位置，因此我们使其具有回转运动。（三）臂部臂部是机械手的重要支持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工装或夹具），并带动他们做空间运动。臂部运动的作用：把手部送到空间运动范围内的任意一点。一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本的要求，即手臂的伸缩、左右摆臂、升降运动。手臂的运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中常常受到腕部、手部以及工件的静、动载荷的作用，而且由于手臂运动较多，故其受力复杂[16]。本设计中，我们需要使手臂具有伸缩、左右摆臂和升降的功能。2.2装配生产线机器人驱动部分的选择驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同,可分为以下四类：（一）气压传动机械手气压机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其特点为：输出力大、易于保养、动作迅速、结构简单成本低。但是由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差、冲击力大、定位精度一般、抓取力小。（二）液压传动机械手是以油液压缩的压力来驱动执行机构运动的机械手。其特点为：输出力大、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏、抓取力大。但是这种机械手对密封性要求很高、不易于机械手的保养与维护、受到液体本身的属性影响，不适合在高温或者低温的环境下工作、油的泄漏会导致对其工作性能产生很大的影响、油液过滤要求非常严格，成本高。（三）机械驱动机械手它是由机械传动机构驱动的机械手，是一种附属于工作主机的专用机械手，动力是由工作机械提供的。其主要特点为：运动精确，动作频率大，定位精度高。但是结构较大，保养需求高。（四）电气驱动机械手是指由电机直接驱动执行机构运动的机械手。特点是：响应速度快，运动行程长，定位精度高，并且维护、使用方便，节能无污染。但是其结构较复杂、成本也较高。工业机械手的性价比一般取决于驱动方案及相应零部件的配置。按照各驱动特点以及机械手的工作环境拟除机械手手部利用气源空气吸盘外，其余运动动力来源均选用伺服电机。2.3机械手的基本形式选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种:a.直角坐标型机械手；b.圆柱坐标型机械手；c.球坐标(极坐标)型机械手；d.多关节型机械手（见图2-2）。直角坐标型机械手：主要特点每个自由度之间的空间夹角为直角，占用空间较大，工作范围较小，结构简单。圆柱坐标型机械手：占用空间较小，工作范围较大，结构简单紧凑，定位精度较高。球坐标型机械手：占用空间较小，自由度较多，但是结构较为复杂。多关节型机械手：与球坐标特点相似，自由度更高，结构更为复杂。图2-2机械手基本形式本次设计的生产线工作空间较小且需要实现的功能要求自由度比较低，因此结合以上各种机械手工作特点，考虑造价及实现难易程度，选定机械手为圆柱坐标型机械手。2.4装配生产线机器人的技术参数（一）机械手用途：装配零件的自动上下料（二）设计技术参数1)抓重：最大4KG2)自由度数：4个自由度3)坐标型式：圆柱坐标型4)最大工作半径：1250mm5)手腕运动参数：回转范围:360°6)手臂伸缩参数：伸缩行程:600mm；伸缩速度:1000mm/s7)手臂升降参数：升降行程：350mm；升降速度：200mm/s8)手臂旋转参数：旋转范围：±120°；旋转速度：360°/s2.5本章小结本章从宏观角度对工业装配生产线进行了总体方案的设计与分析，经过各方面对比考虑确定了装配生产线机器人的基本形式以及自由度，初步确定采用伺服电机提供动力，并列出了机械手在设计中的一些必要的技术参数。下面的设计计算将以此进行。第三章装配生产线机器人手腕的设计计算3.1手腕处轴承的选择计算条件:根据实际设计需要拟选用内径为d=25mm的深沟球轴承，转速约30r/min，其径向载荷约Fr=100N，轴向载荷约（包括额定抓重与其手部重量等），工作寿命（为机器总设计寿命，系数0.5为在工作时间内手腕工作的时间所占比例）。设计计算：查《机械设计手册（成大先第五版）》轴承选型表，试选取轴承代号61805，d=25mm，基本额定动载荷，滚珠直径为，滚珠数量为，基本额定静载荷。,查表得：轴径载荷比，，X=0.56，Y=2.022，径向当量动载荷：查表得：冲击载荷因数为，温度因数为，速度因数为，寿命因数为，力矩载荷因数为轴承61805的动载荷，故选取合适。校核轴承的额定静载荷：，取，取，，故轴承61805满足要求。3.2手腕驱动伺服电机与减速器的选择由于结构的限制拟采用伺服电机带动减速器，减速器通过安装的同步带轮传动至手腕处。计算条件：手腕处加以抓重预估计重量为，估计工件直径，手腕处转速最高。设计计算：计算工件转动惯量：假设减速器连同同步带轮总共减速比为,则折算到伺服电机上的转动惯量为。按照负载惯量＜3倍电机转子惯量的原则：查相关产品手册，选用电机，，则,,，取校核输出转速：，满足要求。因为使用条件扭矩很小，故忽略扭矩计算。考虑尽可能选取级数较低的减速器，以便减少重量以及空间占用量，同时保证较高的精度，根据结构选择一级减速器直角型，查相关手册，一级减速器最高减速比为，故应设计同步带轮减速比为。3.3传动同步带的选择与相应带轮的设计计算条件：由上一节知，同步带轮减速比为2，工件由静止加速至转速30r/min即其角速度为时，大约需要时间为，则所需要做的功为平均功率，最大功率约为。设计计算：计算设计功率(为工况系数）拟选用圆弧型同步带，查机械设计手册，由及,选择带节距为的同步带。确定小带轮齿数：，查相关图表，最少齿数为，根据相关结构选择小带轮齿数为。小带轮节圆直径带速：（为允许最大转速），故带速齿数合适。由传动比，得大带轮齿数大轮节圆直径根据结构需要初定中心距约为，则初定带节线长度查设计手册，得同步带节圆长，齿数。为使得同步带可以良好配合于带轮，故将其设计为中心距可调的结构，则实际中心距小带轮啮合齿数，故选择合适。查表得基准额定功率，查表得圆弧齿带长系数,小齿轮啮合系数。查机械设计手册得基准带宽，故带宽查相应表格，选定带宽为15mm。相应同步带轮根据结构等参数可见附图。3.4本章小结本章对机械手手腕部分进行了设计。通过计算选择了手腕处轴承，同步带，电机，减速机以及完成了同步带轮的设计，同时用SolidWorks绘制了其相应三维图如图3-1，并画出了部分二维图纸（见附图）。图3-1手腕部分设计三维第四章装配生产线机器人伸缩轴的设计计算4.1直线导轨与滑块的选择计算条件：由上一章计算选型结果可知工件连同手腕组件质量为，伺服电机与减速机质量，滑块上固定板质量约。按设计要求，滑块的最大速度，滑块运动时由静止至最大速度时间，匀速时间，减速时间，运动行程，加速度，；距离，，，，，，。速度时间关系图如图4-1所示，基本结构图如图4-2所示。图4-1速度时间关系图图4-3手臂伸缩结构示意图设计计算：由已知条件可计算出，，。（一）每个滑块负荷的大小计算1)等速时，径向负荷大小 2)左行加速时，径向负荷大小3)左行减速时，径向负荷大小4)右行加速时，径向负荷大小5)右行减速时，径向负荷大小（二）等效负荷的计算1)等速时2)左行加速时3)左行减速时4)右行加速时5)右行减速时（三）拟选用导轨滑块型号为H20FN（TBI直线导轨手册）基本额定动负荷:,基本额定静负荷：。（四）静安全系数计算由以上计算可以得知，最大等效负载为,故安全系数应为：（五）每个滑块的平均负荷计算（六）额定寿命的计算表4.1负载系数振动·冲击速度（V）振动（G）微小大查负载系数表4.1，取负载系数。根据直线导轨的额定寿命计算公式，分别计算各导轨滑块的寿命如下：故直线导轨的寿命为：。按每分钟往复次数，折算成寿命时间为：满足需求。4.2传动同步带选择与相应带轮的设计传动同步带的选择根据实际结构情况选为：周节制带L型，带宽为19.1mm。相应带轮根据实际结构需要的设计见附图。4.3伺服电机的选择与传动带轮的设计计算条件：由上几节计算，导轨滑块上移动单位质量共约，运输同步带轮直径为，负载与滑台摩擦系数，电机处带轮齿数比为，负载最高速度，加速度。传动结构图如图4-3所示：图4-3伸缩轴传动结构图设计计算：（一）计算折算到电机轴上的转动惯量按照负载惯量＜3倍电机转子惯量的原则，则（二）计算电机驱动负载所需要的扭矩克服摩擦力所需要转矩加速时所需转矩伺服电机额定转矩,最大扭矩。（三）计算电机所需转速根据以上计算分析，结合结构实际选择ECMA-C△0807.电机处传动同步带型号为：圆弧型5M,带宽20mm。相应带轮结构见附图。4.3本章小结本章对机械手手臂的伸缩部分进行了设计。结合计算对同步带，电机等进行了选型，以及结合实际对带轮进行了设计。然后用Solidworks画出三维图见图4-4,用AutoCAD画出二维图（见附图）。图4-4机械手手臂伸缩部分第五章装配生产线机器人升降轴的设计计算5.1滚珠丝杠的选择图5-2运转速度时间图图5-1垂直结构图设计条件：移动物重量约，最大运动行程为，最大移动速度为，要求寿命，摩擦系数，加速时间，匀速时间，减速时间结构简图，运转条件分别如上图5-1和图5-2所示。图5-2运转速度时间图图5-1垂直结构图设计计算：(一）容许轴向负荷计算设向上为正1)等加速度下降时2)等速下降时3)等减速下降时4)等加速上升时5)等速上升时6)等减速上升时最大轴向负荷发生于等加速上升的区段（二）基本动额定负荷计算表5.1运转过程明细表运转条件轴向负荷（N）平均转速（rpm)使用时间（s）加速下降12000.1等速下降24001.65减速下降12000.1加速上升12000.1等速上升24001.65减速上升12000.1平均负荷平均转速由设计条件：疲劳寿命要求为20000小时此为普通运转机构，故动额定负荷（三）基本静额定负荷计算（其中）考虑设计条件和经济性等选择滚珠丝杠型式：SFI02505-4，轴颈25mm，导程5mm。5.2伺服电机的选择（一）惯性矩1)丝杆轴：2)可动部：3)传动件惯性矩总和：（二）驱动扭矩的计算1)外部负荷造成的摩擦扭矩(a)等加速下降时(b)等速度下降时(c)等减速度下降时(d)等加速度上升(e)等速度上升(f)等减速度上升时2)角加速度造成的惯性扭矩拟选用型号ECMA-C△0807伺服电机，其。3)总扭矩(a)等加速下降时：(b)等速下降时：(c)等减速下降时：(d)等加速上升时：(e)等速上升时：(f)等减速上升时：最大扭矩发生在等加速上升时故选型合适。5.3光轴与直线轴承的选择在本机械手结构中，由于光轴主要起导向和抑制偏载作用，提升重量取决于丝杠负载，与轴无关。且负载重心与丝杠中心基本重叠的；行程相对较小；丝杠和轴两端固定安装的；丝杠与轴平行性较好。故光轴的选择根据经验选定为20mm至30mm，考虑到支撑轴中间可以穿入电线或其他线缆，同时可以减轻机械重量，经反复讨论，选定为下部支撑光轴采用直径30mm，内径20mm的空心光轴，长度为500mm；上部支撑光轴采用直径25mm，内径15mm的空心光轴，长度为500mm。相应直线轴承根据结构确定为LM30与LM25。5.4本章小结本章主要通过计算，经验等形式对机械手的手臂升降部分进行了设计，主要包括滚珠丝杠的选型，伺服电机的选型，以及直线光轴的确定等。然后用Solidworks画出三维图见图5.3，用AutoCAD画出部分零件二维图（见附图）。图5-3机械手手臂升降部分第六章装配生产线机器人旋转轴的设计计算6.1转盘轴承的选择计算条件：由以上计算有，,，，.其结构简图如图6-1所示：图6-1整体结构图设计计算：计算机械手转盘轴承处需要静负荷与倾覆力矩（安全系数）静负荷：倾覆力矩：由于其转速不高，而且考虑机械结构，经讨论选用四点接触球转盘轴承，内径135mm，外径234mm，高38mm。6.2伺服电机的选择以及减速比的确定根据实际结构结合三维软件辅助设计，确定为转盘轴承上安装齿轮的形式驱动，通过多次绘图模拟确定，转盘轴承上齿轮模数为2，齿数为120个；驱动齿轮模数为2，齿数为20个。为降低整机零件的多重性，故拟选择伺服电机为750W,与上一样，此时假设伺服电机减速器的减速比为R。计算折算到电机轴上的转动惯量：按照负载惯量＜3倍电机转子惯量的原则，则故选择减速比为7的伺服减速机。6.3本章小结本章结合设计软件，计算确定了手臂旋转所使用的转盘轴承，齿轮传动结构，伺服电机，以及相应减速器。然后用Solidworks画出三维图见图6-2,用AutoCAD画出部分二维图（见附图）。图6-2旋转轴装配第七章装配生产线主要零部件的三维建模与运动仿真7.1Solidworks软件简介首先我要对Solidworks进行介绍一下，它是一种先进的，智能化的参变量式CAD设计软件，在业界被称为“3D机械设计方案的领先者”，易学易用，界面友好，功能强大，在机械制图和结构设计领域，掌握和使用Solidworks已经成为最基本的技能之一。与传统的2D机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越性，是当代机械制图设计软件的主流和发展方向。传统的CAD设计通常是按照一定的比例关系，从正视，侧视，俯视等角度，根据投影，透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸，这就要求制图和看图人员都必须具备良好的绘图和三维空间想象能力。如果标注尺寸发生变化，几何图形的尺寸不会同步变更；如果改变了几何图行，其标注尺寸也不会发生变化，还要重新绘制，标注，因此绘图工作相当繁重。参变量式CAD设计软件，是参数式和变量式的统称。在绘制完草图后，可以加入尺寸等数值限制条件和其他几何限制条件，让草图进入完全定义状态，这就是参数式模式。由于软件自动加入了关联属性，如果修改了标注尺寸，几何图形的尺寸就会同步更新。也可以暂时不充分的限制条件，让草图处于欠定义状态，这就是变量式操作模态。美国SolidWorks公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，公司宗旨是使每位设计工程师都能在自己的微机上使用功能强大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系统，公司主导产品是世界领先水平的SolidWorks软件。90年代初，国际微机市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维CAD软件。为了开发世界空白的基于微机平台的三维CAD系统，1993年PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks软件，引起世界相关领域的一片赞叹。在SolidWorks软件的促动下，1998年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在UNIX操作系统的工作站CAD软件，也从1999年开始，将其程序移植到Windows操作系统中。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以原来一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。功能描述Top

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(自下向上)的设计配置管理易用性及对传统数据格式的支持零部件镜像装配特征工程图eDrawingSolidworks模形由零件，装配体和工程图等文件组成，没有生成零件之前的图纸称为草图。由2D，3D草图直接生成3D模形和工程图时，如果修改了草图的标注尺寸，其3D模形和工程图会同步更新；相反，如果修改了工程图的标注尺寸，其3D模形和草图也会同步更新。软件使用起来非常方便，大大减少了设计人员的工作量，提高了工作效率。通常，从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体开始，编辑特征，生成零件和装配体工程图。这是常用的设计方法，也就是自下而上的设计方法。草图绘制从零件文件开始，对于一个新的产品设计，要首先建立零件文件。由于零件、装配体及工程图的相关性，所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变。Solidworks2014允许自定义功能,选择菜单栏中的“工具”-“选择”命令,可以显示.定义”系统选项”和”文件属性”选项卡.Solidworks2014可以自动保存工作.自动恢复功能可以自动保存零件,装配体或工程图文件的信息,在系统死机时不会丢失数据.如果设定此选项,则选择”工具”_”选项”菜单命令.在”系统选项”选项卡上,单击”备份”选项,选择”每(n)次更改后,自动恢复信息”复选框,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数.Solidworks2014具有很强的文件交换功能,可以输入,输出数十种文件格式,可以与AutoCAD，pro/ENGINEER,SolidEdge,CAM等软件很方便地进行文件交换。Solidworks2014在草图绘制模式及工程图中提供显示网格线和捕捉网格线功能。可将网格线与模型边线对齐，还可捕捉到角度。网格线和捕捉功能在Solidworks2014中不太使用，因为SolidWorks是参变量软件，尺寸和几何关系已提供了所需的精度。7.2零件建模7.2.1手臂部件三维建模的形成首先以左视基准面为草图绘制平面绘制如图7-1所示的矩形图7-1草图绘制矩形运用拉伸凸台指令，指定拉伸长度为1000mm，如图7-2所示：图7-2拉伸凸台运用拉伸切除指令，完成孔的切除，如图7-3所示：图7-3拉伸切除运用异形孔导向功能，完成M4螺纹孔的创建，如图7-4所示：图7-4异形孔导向重复上诉基本指令步骤，完成手臂建模如图7-5所示：图7-5手臂模型7.2.2旋转盘的三维建模形成1、首先以上视基准面为草图绘制平面绘制如图7-6所示的图形图7-6草图绘制圆形2、运用拉伸凸台指令，指定拉伸长度为14mm，如图7-7所示：图7-7拉伸凸台3、运用拉伸切除指令，完成切除，如图7-8所示：图7-8拉伸切除4、运用拉伸切除指令，完成切除，如图7-/9所示：图7-9拉伸切除5、运用圆周阵列指令，完成上诉特征的阵列，如图7-10所示：图7-10圆周阵列6、重复运用上诉指令，完成旋转盘的建模如图7-11所示：图7-11旋转盘模型7.2.3空心轴的三维建模1、首先以上视基准面为草图绘制平面绘制如图7-12所示的图形图7-12草图绘制矩形2、运用拉伸凸台指令，指定拉伸长度为500mm，如图7-13所示：图7-13拉伸凸台3、完成建模如图7-14所示：图7-14空心轴模型7.2.4滑块外接板的三维建模形成1、首先以前视基准面为草图绘制平面绘制如图7-15所示的图形图7-15草图绘制2、运用拉伸凸台指令，指定两侧对称拉伸长度为170mm，如图7-16所示：图7-16拉伸凸台3、运用异形孔导向完成M6沉头孔的绘制，如图7-17所示：图7-17异形孔导向4、运用镜像指令，完成上诉特征的阵列，如图7-18所示：图7-18镜像指令5、重复运用上诉指令，完成滑块外接板的建模如图7-19所示：图7-19滑块外接板模型7.2.5大套管的三维建模1、首先以上视基准面为草图绘制平面绘制如图7-20所示的图形图7-20草图绘制2、运用拉伸凸台指令，指定拉伸长度为509mm，如图7-21所示：图7-21拉伸凸台3、完成建模如图7-22所示：图7-22大套管模型7.2.6直线轴承的三维建模1、首先以前视基准面为草图绘制平面绘制如图7-23所示的图形图7-23草图绘制2、运用旋转凸台指令，如图7-24所示：图7-24旋转凸台3、完成建模如图7-25所示：图7-25直线轴承模型7.2.7一轴底板的三维建模1、首先以前视基准面为草图绘制平面绘制如图7-26所示的图形图7-26草图绘制2、运用旋转凸台指令，如图7-27所示：图7-27旋转凸台3、运用异性孔导向，打M10螺纹孔，如图7-28所示：图7-28异形孔导向3、运用整列完成模型，如图7-29所示：图7-29一轴底板模型7.2.8套管外圈的三维建模1、首先以前视基准面为草图绘制平面绘制如图7-30所示的图形图7-30草图绘制2、运用旋转凸台指令，如图7-31所示：图7-31旋转凸台3、运用异性孔导向，打M4螺纹孔，如图7-32所示：图7-32异形孔导向3、运用整列完成模型，如图7-33所示：图7-33套管外圈模型7.2.9工件摆台的三维建模形成1、首先以前视基准面为草图绘制平面绘制如图7-33所示的图形图7-34草图绘制2、运用拉伸凸台指令，指定拉伸长度为880mm，如图7-35所示：图7-35拉伸凸台3、运用拉伸、切除指令，完成建模，如图7-36所示：图7-36工件摆台7.2.10需要装配的工件的三维建模形成1、首先以前视基准面为草图绘制平面绘制如图7-37所示的图形图7-37草图绘制2、运用拉伸凸台指令，指定拉伸长度为120mm，如图7-38所示：图7-38拉伸凸台3、运用拉伸切除指令，完成建模，如图7-39所示：图7-39需装配的工件7.2.11toolbox的运用另外，SolidWorks里toolbox里包含了各种传动件，螺栓，螺母，螺钉，轴承等数据，可直接调用输入自己参数即可。轴承的建模，从toolbox中选择轴承，滚动轴承如图7-40所示图7-40添加轴承7.3零件装配零件设计好了，可以将其在组建模式下通过一定的方式组合在一起，从而造成一个组件或完整产品模型。零件装配需要在专门的组件设计模式下进行。在Solidworks2014中，可以按照以下步骤来创建一个组件设计文件：单击新建按钮，打开“新建”对话框。在“类型”选项组中选择“组件”单选按钮，在“子类型”选项组中寻则“设计”单选按钮，在“名称”文本框中输入组件名称，清除“使用缺省模板”复选框，然后单击“确定”按钮。弹出“新建文件选项”对话框。从“模板”选项组的列表框中选择“mmns_SLDASM_design”，单击“确定”按钮。在组件设计中（装配设计），主要有两种主流设计思路，即自底向上设计和自顶而下设计。通俗一点而言，前者是将已设计好的零部件按照一定的装配方式添加到装配体中；而后者则是从顶层的产品结构着手，由顶层的产品结构传递设计规范到所有相关子系统，从而有利于高效地对整个设计流程项目进行协作管理。在组件设计模式下，系统允许采用多种方法将元件添加到组件，包括使用放置定义集（简称约束集）和使用元件界面自动放置等。通常元件放置根据放置定义集而定，这些集合决定了元件与组件的相关方式及位置，这些集既可以是由用户定义的，也可以是预定义的。用户定义的约束集含有0个或多个约束；预定义约束集（也叫连接）具有预定义数目的约束。约束放置是较为常用的装配方式。在Solidworks2014元件放置操控板的约束列表框中，提供了多种放置约束的类型选项，包括缺省、固定、曲面上的边、曲面上的点、直线上的点、相切、坐标系、插入、匹配、对其、和自动。在使用约束放置选项时，需要注意约束放置的一般原则及注意事项。例如，“匹配”约束或“对齐”约束的一组参照的类型要相同（平面对平面、旋转对旋转、点对点、轴对轴）；一次只能添加一个也是，譬如不能使用一个单一的“匹配”约束选项将一个零件上的两个不同的平面与另一个零件上的两个不同的平面配对，二必须定义两个单独的“匹配”约束；元件的装配需要定义放置约束集，放置约束集由若干个放置约束构成，用来组合定义元件的放置和方向。装配通过一个中心线重合，面重合或给定距离来配合圆弧曲面的零件。首先进行部装，在得到装配生产线的装配图，总装配图见下图7-41所示：图7-41装配生产线三维装配体7.4三维向二维的转换SolidWorks作为一套功能强大的计算机辅助绘图和设计软件，可以建立零件的三维实体图，三维装配体图及二维工程图，且大多数生产一线的工程技术人员对二维绘图软件，如autocad，caxa电子图版，等更加熟悉，而且二维软件在绘制，尤其是标注装配体，零件图时，具有独特的优势。所以，充分利用SolidWorks和二维图之间的转换，把SolidWorks自动生成的工程视图与二维软件的标注结合起来，达到“以二维之长补三维之短”的目的。一下是三维建模生成二维工程图的详细过程。在SolidWorks中生成二维工程图。在SolidWorks中的新建模板中，新建一个工程图模板，打开工程图工具条，在工程图工具条中点击“新建”按钮，并在作图区域中单击右键，“从文件中选择”，确认要生成工程图的三维模型，并选择要形成工程图的视图方向；在绘制区域内单击左键，以确定图形位置，单击“确定，完成工程图的绘制，并将其保存为“dwg/dxf”格式的文件。如图7-42所示图7-42新建工程选用标准图纸，或自定义图纸大小，如图7-43所示图7-43选择图纸打开需要生成工程图的零件，并将其拖入此工程图。左键确定位置，继续移动鼠标，会显示鼠标移动方向的视图。从而确定所需工程图，如图7-44所示。图7-44工程图创建7.5SliodworksMotion介绍SliodworksMotion插件就是一个与SolidWorks完全集成的动画制作软件插件，它能将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，并且实时录制机构的模拟装配过程、模拟拆卸过程和机构的模拟工作过程，将机构的工作情况得到更好的表达，增强了人们对机构的认识和了解。产品的交互动画将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，摄制产品设计的模拟装配过程、模拟拆卸过程和产品的模拟运行过程，从而实现动态设计。SliodworksMotion具有如下特点：（1）SliodworksMotion与SolidWorks和PhotoWorks软件无缝集成，可以充分利用SolidWorks的实体模型和PhotoWorks的渲染功能。（2）利用动画向导，可以非常容易地对SolidWorks零件或装配体环境制作动画。（3）爆炸或解除爆炸动画，来展示装配体中零部件的装配关系。（4）绕着模型转动或让模型360度转动，可以从不同角度观看设计模型。（5）利用专业的灯光控制以及为零件和特征增加材质，来产生高质量的动画效果。（6）可以直接通过电子邮件发送AVI格式动画文件，加快设计观点的交流，缩短设计周期。7.6装配生产线仿真的实现SolidWorksSliodworksMotion使用基于“关键点”的界面。所谓关键点（KeyFrame），就是零部件的某个特定的状态。“关键点”不仅支持空间位置的变化，也支持模型材质、颜色、透明度的变化。SliodworksMotion基本界面如图7-45所示：图7-45驱动马达和放置键码属性管理器7.7本章小结本章主要对装配生产线关键零部件三维建模的过程进行详细的介绍，并且完成装配生产线的运动仿真。结论毕业设计眨眼间就到了收尾阶段，通过这几个月的设计学习，我对机械设计有了更深一步的认识，同时也促进了我各个方面的发展。我的毕业设计的课题是上下料机械手的设计，这个课题来源于我所参加工作的实习单位，对于只知道