Solidworks沖孔機凸輪運動動畫仿真

2013-08-12 by:機構(gòu)運動仿真應(yīng)用中心來源:仿真在線

沖孔機俗稱打靶機,或稱之為穿眼機、點眼機等,主要包括機械式?jīng)_孔、液壓沖孔和氣動沖孔等類型。

其中機械式?jīng)_孔機是利用曲軸或凸輪旋轉(zhuǎn)來達到機械往復(fù)沖壓的目的,主要用于在皮革、海綿、紙板、無紡布等各類薄膜產(chǎn)品上沖出各種所需的孔形;液壓沖孔機類似于千斤頂,不是瞬時沖壓,而是通過液面的壓力差來形成高的壓強,以達到壓孔的目的,主要用于鋼材、鋼板、銅板等金屬件的加工;氣動沖壓機主要通過氣缸進行瞬時沖壓,其使用較少,主要用于服裝加工等行業(yè)。

本實例將講解使用SolidWorks設(shè)計如圖8-1所示機械式?jīng)_孔機模型的沖孔動畫和用于體現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的裝配動畫(這兩種動畫在給客戶進行商品展示時使用較多,而且操作方便,所以建議讀者用心掌握其操作方法)。

在操作的過程中,將引導講述SolidWorks的運動算例操作界面、馬達的使用和視圖定向動畫的操作技巧等,這些都是進行動畫仿真的基礎(chǔ)內(nèi)容。

主要流程

本節(jié)在制作沖孔機動畫之前,將首先完成沖孔機的裝配,并創(chuàng)建其爆炸視圖,然后使用創(chuàng)建的爆炸視圖創(chuàng)建沖孔機的爆炸動畫和裝配動畫,最后創(chuàng)建沖孔機的沖孔動畫。在創(chuàng)建的過程中應(yīng)注意凸輪配合的添加技巧以及馬達的相關(guān)參數(shù)設(shè)置等。

    本實例設(shè)計的機械沖孔機主要通過凸輪實現(xiàn),外部驅(qū)動多為電動機,此外為了獲得更大的沖壓力,可通過杠桿原理添加更多的連桿機構(gòu)。機械式?jīng)_壓機的沖孔效率較高,在制作時,其主受力頭應(yīng)選用高強度或超高強度合金鋼制造。
    實施步驟
    下面看一下,在SolidWorks中創(chuàng)建沖孔機模型動畫的詳細操作步驟,創(chuàng)建過程中應(yīng)注意體會和掌握SolidWorks動畫制作的基本操作技巧。

1.裝配并制作裝配動畫

步驟1 新建一裝配體類型的文件,,順次導入沖孔機的所有零部件(設(shè)置機座為固定),并為部件添加必要的標準配合,完成模型的初始裝配操作。

步驟2 單擊“裝配體”工具欄中的“配合”按鈕,在打開的“配合”屬性管理器中切換到“機械配合”卷展欄并單擊“凸輪”按鈕,然后在“配合選項”卷展欄中選擇凸輪的所有面為“要配合的實體”,選擇“沖孔輪”的外表面為“凸輪推桿”面,完成“凸輪”機械配合的添加。

步驟3 單擊“裝配體”工具欄中的“爆炸視圖”按鈕,依次拖動除“機座”外的所有零部件創(chuàng)建爆炸視圖(注意拖動方向,應(yīng)按照模型正常裝配的路徑進行拖動,即在零部件路徑盡量不要穿透其他實體)。

步驟4 右擊SolidWorks操作界面頂部的空白區(qū)域,在彈出的快捷菜單中選擇“MotionManager”菜單項,再在底部標簽欄中單擊“運動算例1”標簽,打開“運動算例”操控面板。

步驟5 在“運動算例”操控面板中單擊“動畫向?qū)А卑粹o,在打開的“選擇動畫類型”對話框中選中“爆炸”單選鈕,并單擊“下一步”按鈕,設(shè)置動畫長度為8s,動畫開始時間為0,單擊“完成”按鈕即可完成爆炸動畫的創(chuàng)建。

步驟6 完成爆炸動畫的創(chuàng)建后,在“運動算例”操作面板中單擊“播放”按鈕,可觀看剛才創(chuàng)建的爆炸動畫。

步驟7 再次單擊“動畫向?qū)А卑粹o,在打開的對話框中選中“解除爆炸”單選鈕,然后單擊“下一步”按鈕,再設(shè)置動畫長度,即可以創(chuàng)建解除爆炸的動畫。

2.制作沖孔動畫

步驟1 右鍵單擊“操控面板”左下角的“運動算例1”標簽,在彈出的快捷菜單中選擇“生成新運動算例”菜單項,如圖8-8所示,新建一運動算例。

步驟2 單擊“操控面板”中的“馬達”按鈕,打開“馬達”屬性管理器,單擊“旋轉(zhuǎn)馬達”按鈕,再在操作區(qū)中選擇凸輪的圓柱面為“馬達位置”,其他選項保持系統(tǒng)默認設(shè)置,單擊“確定”按鈕即可完成驅(qū)動馬達的添加。

步驟3 在步驟2操作完成后,單擊“播放”按鈕,實際上已經(jīng)可以觀看到動畫的播放效果,只是此時凸輪的首尾位置不一致,重復(fù)播放時動畫顯得不連貫;為此可以將“沖孔機裝配”的鍵碼向后拖動一格(即1s),然后單擊“循環(huán)播放”按鈕,再單擊“播放”按鈕即可觀察到?jīng)_孔機連續(xù)的沖壓操作了。

Solidworks沖孔機凸輪運動動畫仿真solidworks simulation學習資料圖片5

知識點詳解

運動算例(即MotionManager)是SolidWorks中用于制作動畫的主要工具,可用于制作商品展示動畫、機械裝配動畫以及模擬裝配體中機械零件的機械運動等。其動畫原理與Flash等常用動畫制作軟件的原理基本相同,都是通過定義單幀的動畫效果,然后由系統(tǒng)自動補間零件的運動或變形,從而生成動畫。

與常用動畫軟件不同的是,運動算例還可對對象進行真實的物理模擬,如可模擬馬達、彈簧、阻尼及引力等物理作用,以測算出零件的運行軌跡或受力情況等。

結(jié)合實例,下面來初步認識一下SolidWorks的運動算例,了解其常用的操作技巧、常用工具和操作面板的基本功能等,具體如下。

1.運動算例操作界面

右擊SolidWorks操作界面頂部空白區(qū)域,在彈出的快捷菜單中選擇“MotionManager”菜單項,然后在底部標簽欄中單擊“運動算例x”標簽可調(diào)出運動算例操作面板,此操作面板是在SolidWorks中創(chuàng)建動畫的主要操作界面。

    運動算例操作界面主要由動畫類型、工具欄、鍵碼區(qū)和設(shè)計樹幾個主要部分組成,下面看一下各組成部分的作用。
    “算例類型”下拉列表:從此下拉列表中可以選擇使用“動畫”、“基本運動”和“Motion分析”3種算例類型?！皠赢嫛彼憷齻?cè)重于動畫制作;“基本運動”算例類型制作動畫時考慮了質(zhì)量等部分因素,可制作近似實際的動畫;在使用“Motion分析”算例動畫類型時,考慮了所有物理特性,并可圖解運動效果。
    “工具欄”:通過操控面板的工具欄可以控制動畫的播放,當前幀的位置,并可為模型添加馬達、彈簧、阻尼和接觸等物理因素,以對這方面的實際物理量進行模擬(不同算例類型可以使用的動畫按鈕并不相同)。

Solidworks沖孔機凸輪運動動畫仿真solidworks simulation學習資料圖片6

“鍵碼區(qū)”:顯示不同時間,針對不同對象的鍵碼。鍵碼是模型在某個時間點狀態(tài)或位置的記錄。在工具欄“自動鍵碼”按鈕處于選中狀態(tài)時,用戶對模型執(zhí)行的操作,可自動被記錄為鍵碼,也可單擊“添加/更改鍵碼”按鈕來添加鍵碼。
“設(shè)計樹”:是裝配體對象、動畫對象(如馬達)和配合等的列表顯示區(qū),其與右側(cè)的鍵碼區(qū)是對應(yīng)的,右側(cè)鍵碼為空時,表示此段時、此對象不發(fā)生變化,或不起作用。

Solidworks沖孔機凸輪運動動畫仿真solidworks simulation學習資料圖片8

2.制作爆炸或裝配動畫

單擊動畫算例“操控面板”工具欄的“動畫向?qū)А卑粹o,可以通過打開的“選擇動畫類型”向?qū)υ捒?創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)模型、爆炸動畫、解除爆炸動畫(即裝配動畫)、從基本運動輸入運動和從Motion分析輸入運動等動畫效果。

旋轉(zhuǎn)模型:即創(chuàng)建繞模型軸向旋轉(zhuǎn)的動畫,可用于簡單的商品展示。
    爆炸動畫:用于創(chuàng)建從裝配體到爆炸效果的動畫(在創(chuàng)建之前需要首先創(chuàng)建爆炸視圖)。
    解除爆炸動畫:創(chuàng)建爆炸動畫的反向動畫,同樣需要首先創(chuàng)建裝配體的爆炸視圖,常用于模擬模型裝配操作。
    從基本運動輸入運動:由于在“動畫”類型的運動算例中很多效果無法模擬(如引力等),而在“基本運動”算例類型中對關(guān)鍵幀的操作又有一定的限制,所以使用此功能可以將運動算例中生成的動畫導入到“動畫”算例,以進行后續(xù)的幀頻處理。
    從Motion分析輸入運動:同“從基本運動輸入的運動”類型。

Solidworks沖孔機凸輪運動動畫仿真solidworks simulation分析圖片10

3 零件運動操作技巧

首先在鍵碼區(qū)中將當前鍵置于某個時間點(如5s處,單擊即可),并保證“自動鍵碼”按鈕處于選中狀態(tài),然后手動拖動零件到某個位置,松開鼠標,系統(tǒng)將在當前時間點處自動添加鍵碼,并創(chuàng)建補間動畫(單擊“播放”按鈕可查看動畫效果)。

如想更加精確地控制零件的移動或旋轉(zhuǎn),在裝配體的動畫算例中右擊“零部件”,在彈出的快捷菜單中選擇“以三重軸移動”菜單項,將在操作界面中顯示出用于移動零部件的三重軸,此時拖動三重軸的各個軸線或徑向,對零部件進行操作即可。

Solidworks沖孔機凸輪運動動畫仿真solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片12

4 認識馬達

單擊動畫算例“操控面板”工具欄的“馬達”按鈕,選擇某個圓柱面等設(shè)置馬達動力輸出的位置,在“運動”卷展欄中設(shè)置馬達的類型和速度,單擊“確定”按鈕,即可為選中對象添加默認5s驅(qū)動的馬達動畫。如果默認添加了馬達與其他零件的“配合”關(guān)系,則可在配合允許的范圍內(nèi)帶到其他零部件運動。

    添加馬達后,可通過拖動“鍵碼區(qū)”中馬達對應(yīng)的鍵碼來加長或縮短馬達運行的時間長度。此外默認添加的馬達類型為“旋轉(zhuǎn)”、“等速”、100r/min(100轉(zhuǎn)/分)的馬達,此外也可創(chuàng)建“線性馬達”和“路徑配合馬達”,下面解釋一下這3種馬達類型。
    旋轉(zhuǎn)馬達:繞某軸線旋轉(zhuǎn)的馬達,應(yīng)盡量選擇具有軸線的圓柱面、圓面等為馬達的承載面,如選擇邊線為馬達承載面,零件將繞邊線旋轉(zhuǎn)。此外,當馬達位于活動的零部件上時,應(yīng)設(shè)置馬達相對移動的零部件。
    線性馬達:用于創(chuàng)建沿某方向直線驅(qū)動的馬達,相當于在某零部件上添加了一臺不會拐彎的發(fā)動機,其單位默認為“mm/s”。
    路徑配合馬達:此馬達只在“Motion分析”算例中有效,在使用前需要添加零件到路徑的“路徑配合”配合,而在添加馬達時則需要在“馬達”屬性管理器中的添加此配合關(guān)系為馬達位置。
    此外,在“馬達”屬性管理器的“運動”卷展欄中可以設(shè)置等速、距離等多種馬達類型,下面再集中解釋一下這些馬達類型的有何不同。

    等速:設(shè)置等速運動的馬達,如轉(zhuǎn)/分(r/min)或mm/s。
    距離:設(shè)置在某段時間內(nèi)馬達驅(qū)動零部件轉(zhuǎn)多少度或運行多少距離。
    振蕩:設(shè)置零部件以某頻率在某個角度范圍內(nèi)或距離內(nèi)振蕩。
    線段:選中此選項后,可打開一對話框,在此對話框中可添加多個時間段,并設(shè)置在每個時間段中零件的運行距離或運行速度。
    數(shù)據(jù)點:與“線段”的作用基本相同,只是此項用于設(shè)置某個時間點處的零件運行速度或位移。
    表達式:通過添加“表達式”可設(shè)置零件在運動過程中變形,也可設(shè)置零部件間的相互關(guān)系等(其方法與軟件開發(fā)非常類似,可在函數(shù)中引用其他零部件的某個“尺寸值”,此尺寸值位于此零部件某“尺寸”屬性管理器的“主要值”卷展欄中)。
    從文件裝入函數(shù)和刪除函數(shù):用于導入函數(shù)或刪除函數(shù)。
5.視圖定向鍵碼生成