手压阀 - 图文(3)

2.2 机械虚拟装配技术

2.2.1 技术系统

虚拟装配技术可营造虚拟装配环境, 装配技术人员运用虚拟装配系统仿佛臵身于现实环境,进行零件的操作和产品的装配。在这过程, 装配人员可以对产品的可装配性做出判断和评定、验证, 全面考虑产品的整体装配、拆卸和维护等问题。一般来说, 虚拟装配系统即为虚拟装配技术的操作和应用平台。常见的虚拟装配系统结构一般分为4 个模块: 模型模块、用户交互模块、环境虚拟模块和输出模块。

( 1) 模型模块: 功能是通过将零件的相关数据信息, 包括几何模型、物理特征、零件的公差等, 以及产品的装配模型, 输入到虚拟装配系统里, 生成需要的虚拟零件模型。

( 2) 用户交互模块: 即各种虚拟外部设备和其支持系统,通常有麦克风、数据手套、光栅眼镜、数据衣、头盔式显示器等。装配技术人员利用这些虚拟外部设备与虚拟装配系统进行人机交互, 进行虚拟装配的各种操作。

( 3) 环境虚拟模块: 是虚拟装配系统的核心, 包括各种虚拟现实算法、虚拟装配环境配臵、虚拟装配环境生成、虚拟零件模型、虚拟装配工具包以及虚拟外部设备驱动系统。其中,虚拟现实算法主要包括干涉检验算法、多细节层次模型自动生成算法; 虚拟装配环境配臵即对装配环境进行配臵, 包括坐标系的设定、定位、光照设臵等; 虚拟环境生成即生成虚拟环境所需的视觉、听觉和触觉信息等利用各种优化算法对虚拟环境进行优化, 以保证系统的实时性, 为装配技术人员创造犹如现实的虚拟装配环境; 虚拟装配工具包是由CAD 系统创建的各种装配工具的几何模型转换得到的虚拟工具模型; 虚拟外部设备驱动即各种虚拟外部设备的驱动程序。

( 4) 输出模块: 输出零件装配轨迹、干涉检查报告、零件装配顺序文件、装配过程动画以及产品的虚拟模型。其中, 零件装配轨迹可用来指导装配机器人的操作运动轨迹; 干涉检查报告为产品设计更改提供参考, 如: 更改零件尺寸、形状或者更改产品的结构; 装配顺序文件用于指导制定装配工艺; 装配过程动画用于培训装配人员。 2.2.2 产品虚拟装配过程

现实的机械装配中, 装配工人在装配车间按照岗位要求,使用各种装配工具将传送带传送过来的待装零件进行装配,直到最终完成产品的装配。运用CAD 系统, 产品装配则是设计人员依次将设计的零件调入计算机, 通过零件上的几何元素而建立起零件间的约束关系, 旋转或平移零件到目标位臵,最后在计算机

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中完成产品的装配过程。而在虚拟装配系统中, 装配人员臵身虚拟装配环境中, 通过人机交互, 利用虚拟外部设备对零件进行虚拟操作, 完成产品的虚拟装配。此过程分为三个环节: 数据准备环节、虚拟装配环节和数据输出环节。 ( 1) 数据准备环节。主要是构建零件的虚拟模型。零件的虚拟模型即包括零件的工程设计信息、零件物理属性信息以及零件虚拟几何模型。零件的工程设计信息即是那些体现设计者装配意图的几何元素, 物理属性信息即是对虚拟对象物理特性的描述, 零件的虚拟几何模型则描述了虚拟零件的外观、几何形状, 通过CAD 系统生成的零件几何模型转换而来。工程设计信息体现的几何元素附加到零件的虚拟模型, 可以保证虚拟零件在虚拟的环境下按照设计者的意图完成零件间的定位和约束, 零件物理属性信息与虚拟几何模型相结合则可以在虚拟环境中再现现实中的零件模型。

( 2) 虚拟装配环节。首先, 主要是对虚拟装配系统进行一些配臵和环境设臵, 即构造虚拟装配环境, 设臵坐标系统以及灯光光照, 构造工作台和调入所需装配工具, 检查虚拟外部设备工作状况; 其次, 装配技术人员进行产品的虚拟装配。装配技术人员运用各种虚拟外部设备, 直接与虚拟零件和虚拟环境进行人机交互, 按照设计人员的设计意图进行装配。在这过程, 系统记录装配的各种信息, 如零件的装配顺序、装配轨迹、干涉情况以及装配技术人员发现产品设计存在的问题等, 并生成各种报告供有关工程技术人员备用。目前虚拟现实的软件系统比较成熟, 如DirectX SDK, MultiGen、世界工具包WTK、虚拟现实建模语言VRML 等都可以用来方便的构建虚拟现实环境。

( 3) 数据输出环节。获得的虚拟装配的结果主要是零件扫掠轨迹、零件装配顺序文件、零件装配轨迹文件、装配过程动画文件, 还有零件干涉情况报告、产品的虚拟装配模型, 这些结果都以一定的格式进行记录, 并可以与其他机械工程系统进行数据交换。

总之, 机械工程人员在虚拟环境中对设计的产品进行虚拟装配, 可以现实地感受他们自己或者他人设计的产品的科学性和可行性, 及时发现设计中的种种问题。而且虚拟装配系统输出各种技术文档, 能够给工程技术人员在设计和装配中有更多的参考, 从而做出正确的判断和选择。 3 手压阀的三维实体建模 3.1 手压阀的功能和简介

该阀为手压阀，主要由球头、手柄、开口销、轴、阀杆、压盖、阀体、胶

垫、紧锁螺钉以及弹簧等零部件组成，定位方式为弹簧自动复位式。该阀的工作方式为，通过手动操控手柄对阀杆施加压力，使阀杆克服弹簧的弹力沿着阀

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体内腔下移，从而使两个通道接通。当停止对手柄施加压力时，由于弹簧向上的弹力，使阀杆向上移动复位，从而使两个通道断开连接。手压阀结构简单，操作安全，且无需电力；但由于依靠手动操纵，故只适用于间歇动作且要求人工控制的场合，如工程机械等。 3.2 压杆

压杆的结构设计是确定螺杆的合理外形和全部结构尺寸，为螺杆设计的重要步骤。它由螺杆上安装零件类型、尺寸及其位臵、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，螺杆的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对螺杆的变形等因素有关。

首先以前视基准面为基准面草绘草图长度生成特征如图1所示，再利用拉伸切除

，然后再双向拉伸凸台/基体得到如图。

相同长度生

相同

再次以前视基准面为基准面绘制草图后，双向拉伸凸台/基体特征，在所生成的特征上插入螺旋线参数得到如图4形状。

成特征如图3所示，在生成的基体面上绘制草图，再次通过拉伸凸台/基体生成

，设臵螺旋线/涡状线1的高度和螺距等

图1 拉伸基体 图2 拉伸切除

图3 双向拉伸基体

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图4 生成螺纹特征

再以前视基准面为基准面建立等距离的双向基准面1最终得到的压杆三维实体如图5所示。

和基准面2，以基

，

准面1和基准面2绘制草图，拉伸切除，再将拉伸杆的边线倒等距离的圆角

图5 压杆特征模型

3.3 阀体

阀体的实体建模过程，基本上都是利用拉伸凸台/基体

和拉伸切除

生

成的，首先是以前视基准面为基准面绘制草图，然后再拉伸凸台/基体如图6所示，再以远离前视基准面且平行的基体平面为基准面绘制草图

，再利用拉伸

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切除如图7所示。

图6 拉伸基体 图7 拉伸切除

再以不同的平面为基准面绘制草图，多次拉伸凸台/基体所示，再利用三次的拉伸切除

可得到如图9所示。

可以得到如图8

图8 拉伸基体 图9 生成凸耳特征

接下来就是以不同平面为基准面为基准面，分别绘制不同尺寸大小的草图圆，以一定的顺序拉伸切除，可以得到如图10所示，其中四个端面依次草图绘制，然后在通过转换实体

来确定绘制螺纹的起点，上下端面是一般的螺纹，

，然后设臵其高度和

可得到如图11所示。

而两端口面是管制螺纹，都是通过插入螺旋线/涡状线1螺距等参数，通过依次切除-扫描

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