楊劍宇

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080）

細(xì)紗機(jī)錠子在Solidworks中建模與虛擬裝配探究

楊劍宇

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080）

細(xì)紗機(jī)錠子是細(xì)紗機(jī)上加捻卷繞的主要部件之一，細(xì)紗錠子的設(shè)計水平與生產(chǎn)質(zhì)量會對相應(yīng)工序的生產(chǎn)能力及紗線的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。通過探討細(xì)紗機(jī)錠子在Solid works中建模與虛擬裝配的整個過程，為優(yōu)化細(xì)紗機(jī)錠子的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了一種易于掌握又切實可行的方法。

Solid works；細(xì)紗機(jī)錠子；建模；虛擬裝配

環(huán)錠紡紗是紡織業(yè)中發(fā)展時間長、應(yīng)用廣泛的一種機(jī)械紡紗技術(shù)。在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上，錠子是實現(xiàn)加捻、卷繞的關(guān)鍵部件，通常是由錠盤、錠桿、錠腳、錠子軸承等組成。細(xì)紗錠子的質(zhì)量直接對相應(yīng)工序的生產(chǎn)能力及紗線的質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。

虛擬裝配是通過CAD/CAM軟件進(jìn)行零件的三維建模，并在軟件虛擬的特定空間里對各零件模型進(jìn)行模擬裝配與干涉分析等操作，用以實現(xiàn)產(chǎn)品的可視化設(shè)計。通過虛擬裝配，可以有效檢驗產(chǎn)品的裝配設(shè)計是否正確合理、是否達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)要求，也便于盡早發(fā)現(xiàn)裝配中的問題，進(jìn)而可及時對設(shè)計模型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)。由于虛擬裝配技術(shù)是通過軟件的建模和裝配等過程來實現(xiàn)的，并不會生產(chǎn)出真實的產(chǎn)品，因此能在很大程度上節(jié)約設(shè)計開發(fā)的成本、縮短設(shè)計開發(fā)的周期，并能最大限度的發(fā)現(xiàn)和解決產(chǎn)品在實際生產(chǎn)與裝配過程中所能出現(xiàn)的各種問題，大大減少了不應(yīng)有的設(shè)計失誤和產(chǎn)品損失。

SolidWorks軟件是制造業(yè)里常用的CAD/CAM軟件，可以快速便捷地實現(xiàn)復(fù)雜三維零件的實體造型、復(fù)雜裝配和運動仿真等功能。以下結(jié)合細(xì)紗機(jī)錠子的設(shè)計,探討了細(xì)紗機(jī)錠子在SolidWorks里的建模與虛擬裝配過程。

1 錠子的三維實體建模

錠子是細(xì)紗機(jī)加捻和卷繞的主要機(jī)構(gòu)，主要由錠桿、錠盤等零件和標(biāo)準(zhǔn)件組成，如圖1所示。

1.1 錠桿的繪制

錠桿在設(shè)計時的關(guān)鍵一點是確定其錐度，國家標(biāo)準(zhǔn)里錐度有1:38、1:64。其計算公式如下：

圖1 細(xì)紗機(jī)錠子結(jié)構(gòu)圖

在繪制時，在SolidWorks零件環(huán)境中建立4個輔助基準(zhǔn)面，分別繪制錠桿不同截面的截面圓，并分別對其進(jìn)行放樣操作。錠尖的繪制采用草繪拉伸的方式。最后創(chuàng)建圓頂、倒角特征。創(chuàng)建后的錠桿三維模型如圖2所示。

圖2 細(xì)紗機(jī)錠桿三維模型

1.2 錠腳的繪制

錠腳在SolidWorks中繪制時要注意以下幾點:

（1）錠腳的內(nèi)徑要與上軸承座的外徑相一致；

（2）孔的深度，在進(jìn)行裝配或工作時保證孔底不會與錠尖發(fā)生接觸,以避免其損壞；

（3）錠腳需要固定，需要考慮螺紋的長度。

在建模過程中，主要是應(yīng)用草繪拉伸和拉伸切除功能，最后創(chuàng)建倒圓角特征。建模后的錠腳三維模型如圖3所示。

圖3 細(xì)紗機(jī)錠腳三維模型

1.3 錠盤的繪制

在SolidWorks建模時需要注意：錠盤需和錠子、軸承等進(jìn)行裝配，所以要嚴(yán)格遵守尺寸規(guī)定。軸頸要有適當(dāng)弧度，因為其是作為錠子與其它設(shè)備相連接的紐帶，外部設(shè)備通過皮帶與軸頸相連接，進(jìn)而才能帶動錠子高速回轉(zhuǎn)。

考慮到錠盤為回轉(zhuǎn)體零件，所以只需對其繪制一半的特征截面。創(chuàng)建一條中心軸線，使用旋轉(zhuǎn)凸臺/基體命令，對錠盤進(jìn)行實體創(chuàng)建。然后通過多次倒角、倒圓角等特征操作來完成錠盤的模型建立。錠盤三維模型如圖4所示。

圖4 細(xì)紗機(jī)錠盤三維模型

1.4 軸承的繪制

作為一個標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計軸承時可以直接從Solid-Works標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計庫里面調(diào)取。繪制時細(xì)紗機(jī)錠子選用滾柱軸承。錠子系統(tǒng)的軸承將與軸承座裝配在一起。

1.5 上軸承座的繪制

繪制時主要通過旋轉(zhuǎn)凸臺/基體命令，對上軸承座進(jìn)行實體創(chuàng)建。上軸承座繪制完畢后，會與軸承裝配在一起。

2 錠子的虛擬裝配

通過SolidWorks的虛擬裝配技術(shù)，可以有效查出各零件的尺寸和各零件間的裝配關(guān)系是否正確、是否符合設(shè)計要求。錠子各個部分的裝配主要分為：錠桿與錠盤的裝配、軸承與上軸承座的裝配以及軸承與錠腳的裝配。應(yīng)用虛擬裝配技術(shù)，可以將各個零件及其裝配的參數(shù)關(guān)聯(lián)在一起。當(dāng)某個零件的特征參數(shù)發(fā)生改變時,整體的裝配關(guān)系可以實現(xiàn)自動更新。

2.1錠桿與錠盤的裝配

錠桿與錠盤裝配體的配合主要是通過錠桿與錠盤間使用重合約束實現(xiàn)的。錠桿與錠盤的配合如圖5所示。

圖5 錠桿與錠盤的配合

2.2 軸承與上軸承座的裝配

軸承與上軸承座的裝配方法是在繪制上軸承座后，通過智能配合命令，軸承會自動修改大小并與錠軸座配合在一起。軸承與上軸承座的配合如圖6所示。

圖6 軸承與上軸承座的配合

2.3 軸承與錠腳的裝配

軸承與錠腳的配合主要是通過應(yīng)用兩次同心約束、一次距離約束和一次平行約束來實現(xiàn)的。軸承與錠腳的配合如圖7所示。

圖7 軸承與錠腳的配合

2.4 錠子整體裝配

將錠桿與錠盤的裝配體、軸承與上軸承座的裝配體和軸承與錠腳的裝配體利用同心、距離等約束裝配在一起，最終完成了錠子的整體裝配。錠子整體裝配如圖8所示。

圖8 錠子整體的配合

2.5 干涉檢查及解決方法

在裝配中，如果各零部件的設(shè)計尺寸不正確、裝配位置不合理，很有可能會導(dǎo)致最終的裝配體發(fā)生干涉現(xiàn)象，所以需要在裝配完成后進(jìn)行干涉檢查。本裝配體在Solidworks中進(jìn)行干涉檢查時，發(fā)現(xiàn)錠桿與軸承連接處發(fā)生了干涉，如圖9所示。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)軸承選擇不合理。通過更換軸承型號，順利解決了問題，在而后的運動仿真中裝配體未出現(xiàn)干涉問題。

圖9 干涉檢查

3 結(jié)束語

本文探討了細(xì)紗機(jī)錠子在Solidworks里建模與虛擬裝配的過程及方法，通過對細(xì)紗機(jī)錠子部件進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行裝配及干涉檢查，可以查出各零件的尺寸和各零件間裝配關(guān)系的正確性與合理性。采用這種建模后進(jìn)行虛擬裝配的方法，為優(yōu)化細(xì)紗機(jī)錠子的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升設(shè)計人員的工作效率提供了一種可以借鑒的思路與方法。

[1]DSSolidWorks公司.《SolidWorks零件與裝配體教程》[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[2]趙 罘，龔堰玨，張云杰.SolidWorks2009從入門到精通[M].北京：北京希望電子出版社,2009.

Spinning Spindles in Solidworks Modeling and VirtualAssembly Inquiry

YANG Jian-yu
（InnerMongolia University of Technology Institute of Light Industry and Textile Hohhot in InnerMongolia，Hohhot010080，China）

The ring spinning spindle is one of themain components of twisting winding on spinning frame,spinning spindle design level and production quality will be the production ability of the corresponding process and directly influence the quality of yarn.This paper discusses spinning frame spindle in Solidworksmodeling and virtualassembly of the entire process,in order to optimize the frame structure design of spindle,improve the quality of products，and providesan easy and feasibleway.

Solidworks；ring spinning spindle；modeling；virtualassembly

TS103

B

1672-545X（2014）04-0132-02

2014-01-03

楊劍宇（1991—），男，工學(xué)學(xué)士，研究方向：紡織機(jī)械、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造。