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汽车生产线输送滚床参数化设计

2018/1/30    来源:互联网    作者:苏建新  刘志平  徐增军  程琛      
关键字:滚床  参数化设计  智能化装配  Inventor  
针对汽车装配流水线上输送零件的滚床的产品多样性、设计工作重复性、通用零部件较多等特点,以Inventor三维绘图软件为开发工具,建立滚床的零件模型,编制滚床参数变量的Excel表格,基于ilogic语言对Inventor进行参数化设计程序开发,可实现滚床零件的参数化建模和智能化装配,通过零件特征改变自动驱动装配特征改变,输出滚床零部件的工程图和明细表,提高了设计的效率,验证了Inventor在参数化零件模型和装配设计中的优越性,可满足我国汽车产业的高速发展、汽车生产线自动化程度越来越高的需求。

l 引言

    随着我国汽车制造业的发展,以及生活水平的提高,人们对汽车产品的需求量越来越大。滚床作为汽车生产线中的输送装置极大地提高了生产线的自动化程度,提高了生产效率.成为数字化工厂的关键单元。随着不同群体的消费需求越来越广泛,汽车的品种越来越多,汽车生产线上的输送滚床产品的类型也越来越多元化。滚床的种类虽然很多,但是其基本结构相似,只是总体尺寸不同,传动件布局随着尺寸改变有所改变。按照过去的设计方法,每一种汽车产品都要重新从头设计,不但造成大量的设计人员投入,而且由于一些关键的传动零件的部局要重新计算设计,经常造成计算失误、布局干涉,给滚床的制造带来大量的返T,经济损失严重,同时大量的重复劳动严重制约了设计人员的效率和精力,增加了滚床的设计开发周期。

    随着计算机辅助设计软件功能日益强大,产品设计已经进入了全新的三维可视化、可编程的智能设计阶段:参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化,使之成为任意调整的参数:对于变量化参数赋予不同的数值,即可得到不同大小和形状的零件模型。参数化设计大大减少了重复设计量、缩短了设计周期和提高了设计效率。基于Inventor平台对滚床的的参数化设计和智能装配进行研究。通过编程实现滚床的参数化设计,只需输入滚床的主要尺寸参数,通过程序的运算实现尺寸驱动,自动生成相关的设计尺寸和关键传动件的个数分配和布局,即可实现滚床的自动设计,可显著提高设计的质量和效率,减少了人工干预,避免了人为出错。

2 设计思路

    汽车生产线滚床通常南五部分组成:l、左右侧板(支撑辊轮);2、辊轮;3、驱动部分(币ll,tH皮带传动);4、滚床支腿;5、连接梁(连接左右侧板,提高刚度)。不同规格的滚床需要变化的参数是:滚床的长度、宽度、辊轮的个数和长度、皮带的长度和皮带的布置位置,以及滚床高度,另外滚床的电机安装位置也要根据需要变化。

    参数化设计就是通过尺寸驱动方式在设计绘图状态下修改图形,即以约束造型为核心,以尺寸驱动为特征,修改草图中的任一尺寸,或修改特征参数引起相关零件实体的改变。不仅要实现零件参数化,还要在零件特征改变后自动改变装配特征。Inventor提供了一系列的参数化工具:iLogic、ifeature、ipart、iassemble等,这些参数化工具的使用都是建立在特征参数表(fx表)的基础上的:基于Inventor完善的参数化功能,设计流程如下:建立滚床的零件模型一编制Excel表列出变量参数—链接蠡表驱动零件特征一建立ilogic规则及表单实现智能装配—输出滚床bom表(零件材料明细表)、工程图。

3 零件参数化设计

    首先,在Inventor环境下建立零件模型。然后编制Excel表,将需要参数化的变量放人表中,如图1所示。打开三维零件的fx参数表,建立与Excel表的外部链接,并建立缸参数表中的部分草图尺寸和特征参数与Excel中参数的函数关系。以此方式将Excel中的参数与零件模型链接起来,通过改变表中参数驱动草图尺寸或特征参数的改变。如图2所示,链接Excel表时打开界丽下方有一项选择“开始单元”,应选择表中第一个参数所在行序号,例如这里建立的Excel第一个参数“轴数”在第三行,所以“开始单元”输入“A3”,如果“开始单元”输错,缸表中就不会显示Excel表中的参数。

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3.1 滚床长度

    滚床的总长由侧板长度决定,而侧板的长度和Excel表中的“辊子的个数(n)”和“辊子之间的间距(L)”相关,因此在零件侧板的fx表中令侧板长度=(轴数n-1)x辊子轴距L+2x395mm;当改变Excel表中轴数和辊子间距时,侧板长度和滚床总长度会相应变化,如图3、图4所示。

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    图3 轴数n=6轴距L=1000滚床

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    图4 轴数n=5,辊子间距L=800mm

3.2 滚床支腿数和布置

    当滚床长度发生变化时,滚床支腿的数目和位置需要进行相应的调整。利用阵列命令装配滚床支腿,令阵列个数等于Excel表中的参数“滚床支腿数”。对首个支腿和滚床中心线进行约束,以确定首个滚床支腿的位置。令滚床支腿的阵列距离等于Excel表中“支腿间距参数”,过程,如图5所示。

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    图5 滚床支腿参数化

3.3 辊轮的数量

    辊轮数量和间距直接在装配环境的下阵列。首先选取要阵列特征,选择阵列命令,然后点击关联特征阵列选项,选取侧板上的轴的安装孔(此命令只能够选择属于阵列的特征),即可实现滚床辊轮位置随着侧板辊轮安装孔的位置数目变化而变化,从而减少了参数化建模过程中零件参数与外部Excel的链接调用,可以减少软件的运算负荷。

3.4 齿形带的分布

    随着辊轮数量和间距的变化,辊轮上传动用的齿形带也要进行改变。通过研究不同辊轮数目下齿形带位置的变化,找到两者之间的关系,齿形带布置,如图6所示。在Excel表中编程对齿形带个数进行数值判断,例如令第—排带的个数“=IF(MOD(B3,2),(B3-1)/2,B3/2)”,第二排带个数“=IF(MOD(B3,2),(B3-1)/2,(B3/2)-1)”,该语句是进行奇偶判断和取与运算。即实现当辊子数目为奇数时,第一排和第二排的个数相同。当辊子数目为偶数时,第一排带的个数比第二排带的数目多一个,如图7所示。然后与三维装配模型的蠡表中齿形带阵列个数链接起来。

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    通过上述方法可以对开关支架的个数和位置、连接梁的个数和位置进行参数化。

4 智能装配

    完成零件的参数化,将零件组装起来建立装配图。由于该滚床的驱动电机在外侧,根据现场情况电机有左右两种安装位置。滚床上部分零件要根据客户要求选装,所以装配模型也要参数化。Inventor中iLogic是一个具有智能化、自动化特点的工具,可以自动实现很多需要人工完成的操作。例如在装配环境下,增减部件、控制零部件的可见性、抑制和激活部件、更新、修改约束等。iLogic中还提供了表单功能,可以建立直观的人机交互界面,利用表单主要实现更新、零部件的可见性、驱动电机的驱动位置等功能。

4.1 电机位置

    在滚床三维建模时,分别在左右两边同时安装两套电机。当我们想要电机在左边驱动时,只需让右侧电机不可见即可。在fx表中建立用户参数,参数名为“左驱or右驱”,其值设为0、1,0代表左驱,1代表右驱。如图8所示。

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    图8 建立用户参数

责任编辑:张纯子
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