川崎前锋主场地址:SolidWorks波狀螺桿參數化建模

AutoCAD教程 陳勝 浙江海洋學院機電工程學院

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一、前言

  波狀螺桿是最早由美國HPM公司A.Kruder等人提出,后來在美國及其他國家發展起來的一種塑料混合異型螺桿。所謂波狀螺桿就是在常規全螺紋螺桿上用一波狀段代替全螺紋段,如圖1a所示。波狀螺桿的特點是兩個相鄰螺槽的底徑相等,但卻是偏心的,而且偏心距相等,并與螺桿軸線對稱。由于螺槽深度沿軸向呈波浪形周期性地變化,所以預塑時物料受到強擠壓和強剪切作用,從而提高塑料擠
出機、注塑機的混合能力。有的波狀螺桿主要能提供分布混合,有的波狀螺桿既有分布混合能力,也有分散混合能力,波狀螺桿被廣泛應用于塑料加工工業。

波狀螺桿及其結構組成

圖1 波狀螺桿及其結構組成

  對螺桿進行精確的幾何建模,不僅是塑料擠出機、注塑機有限元分析、工作運動仿真和虛擬樣機建立等設計工作的必要前提,也是異型螺桿數控加工自動編程的前提。相對普通螺桿,波狀螺桿結構較為復雜,本文針對波狀螺桿的典型結構,運用參數化技術,探討采用SolidWorks軟件對波狀螺桿進行快速設計、系列設計及變形設計的建模方法,也適合于其他螺桿類零件的設計建模。

二、螺桿的參數化設計步驟

1.螺桿分段及參數設定

  應用形體分析法把波狀螺桿(如圖1a)分解成由螺桿尾、螺槽結構(如圖1b)、螺棱結構(如圖1c)及螺桿頭四個分段。螺桿分段的目的是為了達到簡化復雜異型螺桿參數化難度的目的,其中螺紋特征主要有等距、變距、單線、多線等幾種形式,深度特征主要有等深、變深、波浪等幾種形式。以如圖1a波狀螺桿為例,參數如表所示。

2.螺桿分段模型建立

  用SolidWorks軟件建立螺桿分段實體模型,零件中的草圖繪制要標全尺寸,并要完全約束。

3.定義螺桿分段的參數

  在SolidWorks中顯示尺寸及其名稱,將模型原始的尺寸名稱改為與螺桿參數相符或具有一定意義;然后對部分尺寸根據設計要求建立尺寸關聯(軟件中顯示為“∞”)和方程式(軟件中顯示為“Σ”);最后把不需要顯示的尺寸進行隱藏,僅顯示參數化中需要用到的尺寸。

4.螺桿的拼裝設計

  由于異型螺桿的結構普遍比較復雜,直接在“零件???rdquo;進行螺桿參數化設計,存在較大難度,也不利于精確造型和參數化的實現??梢圓捎么?ldquo; 零件” 到“ 裝配”再由“裝配”模式下“派生零部件”的方法得到螺桿零件,由于SolidWorks的“零件???rdquo;、“裝配???rdquo;、“工程圖???rdquo;及“派生零件”之間存在關聯,所以這種設計方法特別適合結構復雜的螺桿建模,便于復雜螺桿的參數化結構修改和螺桿系列零件設計。

四、結束語

  本文在形體分析的基礎上,通過對波狀螺桿的分段特征參數化建模,最終實現了各種波狀螺桿的參數化裝配設計,且模型正確無誤。限于篇幅,沒有敘述更多種類波狀螺桿的參數化建模過程。相同種類的螺桿,其變化大多只是結構尺寸,采用參數化方法建模設計不僅可以節省時間,還便于實現系列化設計和變異設計。本文螺桿零件模型的建立方法,是一個從“零件”到“裝配”再到“零件”的過程,能有效解決由于螺桿結構的復雜性所帶來的建模困難問題,同時利用SolidWorks強大的黃金伙伴軟件可以使螺桿的CAD/CAE/CAM技術應用更加方便。