虚拟装配在摩托车油箱拉深模具设计中的应用

38v933

摘要：把虚拟装配技术用于摩托车油箱拉深模具设计，用计算机来完成其装配过程，可以提高
设计效率，减少设计变更等因素带来的损失。
关键词：虚拟装配拉深模具

一、引言

虚拟装配是一项新技术，它重视人在制造系统中的作用，强调人、自然、计算机系统的协调和集成，是研究装配自动化的一个重要方向。自动装配是全面实现制造自动化的“瓶颈”。
. N/ b- f! ~* q  z: t% ]
& h- B# y6 P7 e  `: u究其原因，一是自动装配作业具有很强的智能性和高度的复杂性；二是以往的装配自动化研究被局限在“设计一制造(装配)一评价”和“实物验证”的封闭时空模式中。虚拟制造技术将为解决装配自动化技术难题开辟一条崭新的途径。

) m& z9 ~1 ]6 O: K$ P+ F+ D+ C! ^目前，对虚拟装配的研究有美国NASA用于哈勃望远镜虚拟修理装配的原型系统，日本今村等人开发的虚拟辅助设计与制造系统VSDSS，葡萄牙J.R. Galva。等所进行的虚拟环境下的生产训练研究；日本N. Ab。等人开发的机械零件装配性验证和装配机器可视化系统以及发现初学者在装配虚拟机器时错误操作的训练系统等。
我们在把虚拟制造技术应用在摩托车油箱拉深模具设计时就用到了虚拟装配技术，虚拟模具装配是在计算机上建立起如同真实模具的可视化的数字模拟，即虚拟模具，然后在虚拟环境下对零件装配情况进行干涉检查，可以方便地发现设计上的错误从而将其消除掉，减少设计变更、错误和返工，提高了设计效率，并降低修正错误的费用。
4 S- r9 J+ K( l6 v7 V
& n: \( Y1 I5 Z9 [1 X# d/ E! ?二、应用实例简介
: \4 x- r$ v0 ~  P$ \( f( Y0 Y* P
由于本套拉深模具是在油压机上使用，为操作方便，采用倒装式即凹模在上，凸模在下。除凸模、凹模、压边圈外还应设计上导向装置、出件装置等结构。对于尺寸较固定的零件可先设计好，而对于尺寸不固定且有可能产生干涉的零件可在虚拟装配后按照零件的相对位置关系进行设计。油箱冲压工件图见图1示。

# p# X/ a* P( _* n% l1.导向装置
$ p1 \: u- P. `. Y4 P/ g
因油箱外壳覆盖件是一次成形且尺寸较大，要求有很高的导向精度。因此除采用导柱导套进行导向外，压边圈和凸模、凹模之间也应有导向装置。凸模与压功圈的导向是用4对导板.导板放在凸模座外轮廓形状的平滑部位。导向面在压边圈内轮廓与凸模座外轮廓之间间隙的1/2处。拉深开始时导向面的接触应不小于50mm，拉深结束时凸模导板不脱离压边圈导板。在压边圈上铸出凸台和凹槽，并在其上安装导板以实现凹模与压边圈之间的导向作用。
% |% ?- F- Q6 O8 g: X( M+ U* t6 r
$ K( ^+ Q" D, \; Y. N, b! U  {2.出件装置

拉深模出件有两个要求：一是将拉深件在下模上抬高30mm-50mm，以便拿走拉深件并送到下道工序；二是将拉深件送到传送带上。出件装置对于大批量生产是十分必要的。
; H! f1 k3 V$ i9 x! W3 [% e0 W
三、摩托车油箱拉深模具的虚拟装配

摩托车油箱模具的虚拟装配有两种装配模式：自顶向下式和自底向上式，根据设计方式的不同可分别洗用不同的jf拟装配律樟方法。
  b  p2 e' y7 `9 [& {! P  @) X, P
用于概念设计的自顶向下式。摩托车油箱模具结构复杂，其型腔由复杂的自由曲面构成。

可在虚拟装配环境下，首先对整个模具外形进行设计，确定外形后，再确定内部的零部件组成和装配结构，并同时由外向内将约束尺寸、装配关系分发到与其相关的各个零部件中再对各个零部件进行详细设计。
( _) n% |' v$ `0 I9 h
6 H" Y) y- H9 _+ I用于模具逆向造型设计的自底向上式。利用逆向造型技术对每个零部件进行详细设计，然后采用特征配合、对齐和定向的方式进行装配，或者采用零件空间绝对坐标的方式进行装配。

1 `3 k2 ?  m5 u通过特征配合，装配的零件具有严格的父子依赖关系，并且相互配合的零件间的约束关系始终保存，即使是对某个零件作了变更或修改。而利用零件的空间绝对坐标进行的装配却不存在这个问题，不过它们都适用于结构复杂、紧凑、零件之间容易发生干涉、对动作可靠性和准确性要求高的零部件。
7 g, w0 f( M. O! k3 N8 }4 c* T, t
  s: p) @, }. F: w. Y6 k( [8 ^虚拟装配可解决零件间静态干涉的问题，也可以把装配图以爆炸视图的形式表示.来方便设计开发人员进行研究、新产品的宣传介绍和装配工人进行装配。但对于具有运动机构的零部件，还不能确保运动机构的设计是否合理、各相关零件的动作是否协调、运动过程是否有干涉等。
; ^2 N, V4 T* l( ^
# w6 i" P) I% X+ L  K# f设计完毕后，拉深模具装配示意图的闭合状态、开启状态、爆炸图如图2所示。

: \6 n8 M" r  o4 K+ x
四、结论

我们把虚拟装配技术用于摩托车油箱拉深模具中，克服了以往实际装配中的许多不好解决问题，收到了很好的效果，以上工作是在ug2软件上进行的