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2013-08-12 by:機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真應(yīng)用中心 來源:仿真在線
Solidworks沖孔機(jī)凸輪運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫仿真
沖孔機(jī)俗稱打靶機(jī),或稱之為穿眼機(jī)、點(diǎn)眼機(jī)等,主要包括機(jī)械式?jīng)_孔、液壓沖孔和氣動(dòng)沖孔等類型。
其中機(jī)械式?jīng)_孔機(jī)是利用曲軸或凸輪旋轉(zhuǎn)來達(dá)到機(jī)械往復(fù)沖壓的目的,主要用于在皮革、海綿、紙板、無紡布等各類薄膜產(chǎn)品上沖出各種所需的孔形;液壓沖孔機(jī)類似于千斤頂,不是瞬時(shí)沖壓,而是通過液面的壓力差來形成高的壓強(qiáng),以達(dá)到壓孔的目的,主要用于鋼材、鋼板、銅板等金屬件的加工;氣動(dòng)沖壓機(jī)主要通過氣缸進(jìn)行瞬時(shí)沖壓,其使用較少,主要用于服裝加工等行業(yè)。
本實(shí)例將講解使用SolidWorks設(shè)計(jì)如圖8-1所示機(jī)械式?jīng)_孔機(jī)模型的沖孔動(dòng)畫和用于體現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的裝配動(dòng)畫(這兩種動(dòng)畫在給客戶進(jìn)行商品展示時(shí)使用較多,而且操作方便,所以建議讀者用心掌握其操作方法)。
在操作的過程中,將引導(dǎo)講述SolidWorks的運(yùn)動(dòng)算例操作界面、馬達(dá)的使用和視圖定向動(dòng)畫的操作技巧等,這些都是進(jìn)行動(dòng)畫仿真的基礎(chǔ)內(nèi)容。
主要流程
本節(jié)在制作沖孔機(jī)動(dòng)畫之前,將首先完成沖孔機(jī)的裝配,并創(chuàng)建其爆炸視圖,然后使用創(chuàng)建的爆炸視圖創(chuàng)建沖孔機(jī)的爆炸動(dòng)畫和裝配動(dòng)畫,最后創(chuàng)建沖孔機(jī)的沖孔動(dòng)畫。在創(chuàng)建的過程中應(yīng)注意凸輪配合的添加技巧以及馬達(dá)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置等。
本實(shí)例設(shè)計(jì)的機(jī)械沖孔機(jī)主要通過凸輪實(shí)現(xiàn),外部驅(qū)動(dòng)多為電動(dòng)機(jī),此外為了獲得更大的沖壓力,可通過杠桿原理添加更多的連桿機(jī)構(gòu)。機(jī)械式?jīng)_壓機(jī)的沖孔效率較高,在制作時(shí),其主受力頭應(yīng)選用高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度合金鋼制造。
實(shí)施步驟
下面看一下,在SolidWorks中創(chuàng)建沖孔機(jī)模型動(dòng)畫的詳細(xì)操作步驟,創(chuàng)建過程中應(yīng)注意體會(huì)和掌握SolidWorks動(dòng)畫制作的基本操作技巧。
1.裝配并制作裝配動(dòng)畫
步驟1 新建一裝配體類型的文件,,順次導(dǎo)入沖孔機(jī)的所有零部件(設(shè)置機(jī)座為固定),并為部件添加必要的標(biāo)準(zhǔn)配合,完成模型的初始裝配操作。
步驟2 單擊“裝配體”工具欄中的“配合”按鈕,在打開的“配合”屬性管理器中切換到“機(jī)械配合”卷展欄并單擊“凸輪”按鈕,然后在“配合選項(xiàng)”卷展欄中選擇凸輪的所有面為“要配合的實(shí)體”,選擇“沖孔輪”的外表面為“凸輪推桿”面,完成“凸輪”機(jī)械配合的添加。
步驟3 單擊“裝配體”工具欄中的“爆炸視圖”按鈕,依次拖動(dòng)除“機(jī)座”外的所有零部件創(chuàng)建爆炸視圖(注意拖動(dòng)方向,應(yīng)按照模型正常裝配的路徑進(jìn)行拖動(dòng),即在零部件路徑盡量不要穿透其他實(shí)體)。
步驟4 右擊SolidWorks操作界面頂部的空白區(qū)域,在彈出的快捷菜單中選擇“MotionManager”菜單項(xiàng),再在底部標(biāo)簽欄中單擊“運(yùn)動(dòng)算例1”標(biāo)簽,打開“運(yùn)動(dòng)算例”操控面板。
步驟5 在“運(yùn)動(dòng)算例”操控面板中單擊“動(dòng)畫向?qū)А卑粹o
,在打開的“選擇動(dòng)畫類型”對(duì)話框中選中“爆炸”單選鈕,并單擊“下一步”按鈕,設(shè)置動(dòng)畫長度為8s,動(dòng)畫開始時(shí)間為0,單擊“完成”按鈕即可完成爆炸動(dòng)畫的創(chuàng)建。
步驟6 完成爆炸動(dòng)畫的創(chuàng)建后,在“運(yùn)動(dòng)算例”操作面板中單擊“播放”按鈕
,可觀看剛才創(chuàng)建的爆炸動(dòng)畫。
步驟7 再次單擊“動(dòng)畫向?qū)А卑粹o
,在打開的對(duì)話框中選中“解除爆炸”單選鈕,然后單擊“下一步”按鈕,再設(shè)置動(dòng)畫長度,即可以創(chuàng)建解除爆炸的動(dòng)畫。
2.制作沖孔動(dòng)畫
步驟1 右鍵單擊“操控面板”左下角的“運(yùn)動(dòng)算例1”標(biāo)簽,在彈出的快捷菜單中選擇“生成新運(yùn)動(dòng)算例”菜單項(xiàng),如圖8-8所示,新建一運(yùn)動(dòng)算例。
步驟2 單擊“操控面板”中的“馬達(dá)”按鈕,打開“馬達(dá)”屬性管理器,單擊“旋轉(zhuǎn)馬達(dá)”按鈕,再在操作區(qū)中選擇凸輪的圓柱面為“馬達(dá)位置”,其他選項(xiàng)保持系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置,單擊“確定”按鈕即可完成驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的添加。
步驟3 在步驟2操作完成后,單擊“播放”按鈕,實(shí)際上已經(jīng)可以觀看到動(dòng)畫的播放效果,只是此時(shí)凸輪的首尾位置不一致,重復(fù)播放時(shí)動(dòng)畫顯得不連貫;為此可以將“沖孔機(jī)裝配”的鍵碼向后拖動(dòng)一格(即1s),然后單擊“循環(huán)播放”按鈕
,再單擊“播放”按鈕即可觀察到?jīng)_孔機(jī)連續(xù)的沖壓操作了。
知識(shí)點(diǎn)詳解
運(yùn)動(dòng)算例(即MotionManager)是SolidWorks中用于制作動(dòng)畫的主要工具,可用于制作商品展示動(dòng)畫、機(jī)械裝配動(dòng)畫以及模擬裝配體中機(jī)械零件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)等。其動(dòng)畫原理與Flash等常用動(dòng)畫制作軟件的原理基本相同,都是通過定義單幀的動(dòng)畫效果,然后由系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)間零件的運(yùn)動(dòng)或變形,從而生成動(dòng)畫。
與常用動(dòng)畫軟件不同的是,運(yùn)動(dòng)算例還可對(duì)對(duì)象進(jìn)行真實(shí)的物理模擬,如可模擬馬達(dá)、彈簧、阻尼及引力等物理作用,以測(cè)算出零件的運(yùn)行軌跡或受力情況等。
結(jié)合實(shí)例,下面來初步認(rèn)識(shí)一下SolidWorks的運(yùn)動(dòng)算例,了解其常用的操作技巧、常用工具和操作面板的基本功能等,具體如下。
1.運(yùn)動(dòng)算例操作界面
右擊SolidWorks操作界面頂部空白區(qū)域,在彈出的快捷菜單中選擇“MotionManager”菜單項(xiàng),然后在底部標(biāo)簽欄中單擊“運(yùn)動(dòng)算例x”標(biāo)簽可調(diào)出運(yùn)動(dòng)算例操作面板,此操作面板是在SolidWorks中創(chuàng)建動(dòng)畫的主要操作界面。
運(yùn)動(dòng)算例操作界面主要由動(dòng)畫類型、工具欄、鍵碼區(qū)和設(shè)計(jì)樹幾個(gè)主要部分組成,下面看一下各組成部分的作用。
“算例類型”下拉列表:從此下拉列表中可以選擇使用“動(dòng)畫”、“基本運(yùn)動(dòng)”和“Motion分析”3種算例類型?！皠?dòng)畫”算例側(cè)重于動(dòng)畫制作;“基本運(yùn)動(dòng)”算例類型制作動(dòng)畫時(shí)考慮了質(zhì)量等部分因素,可制作近似實(shí)際的動(dòng)畫;在使用“Motion分析”算例動(dòng)畫類型時(shí),考慮了所有物理特性,并可圖解運(yùn)動(dòng)效果。
“工具欄”:通過操控面板的工具欄可以控制動(dòng)畫的播放,當(dāng)前幀的位置,并可為模型添加馬達(dá)、彈簧、阻尼和接觸等物理因素,以對(duì)這方面的實(shí)際物理量進(jìn)行模擬(不同算例類型可以使用的動(dòng)畫按鈕并不相同)。
“鍵碼區(qū)”:顯示不同時(shí)間,針對(duì)不同對(duì)象的鍵碼。鍵碼是模型在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)狀態(tài)或位置的記錄。在工具欄“自動(dòng)鍵碼”按鈕
處于選中狀態(tài)時(shí),用戶對(duì)模型執(zhí)行的操作,可自動(dòng)被記錄為鍵碼,也可單擊“添加/更改鍵碼”按鈕來添加鍵碼。
“設(shè)計(jì)樹”:是裝配體對(duì)象、動(dòng)畫對(duì)象(如馬達(dá))和配合等的列表顯示區(qū),其與右側(cè)的鍵碼區(qū)是對(duì)應(yīng)的,右側(cè)鍵碼為空時(shí),表示此段時(shí)、此對(duì)象不發(fā)生變化,或不起作用。
2.制作爆炸或裝配動(dòng)畫
單擊動(dòng)畫算例“操控面板”工具欄的“動(dòng)畫向?qū)А卑粹o
,可以通過打開的“選擇動(dòng)畫類型”向?qū)?duì)話框,創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)模型、爆炸動(dòng)畫、解除爆炸動(dòng)畫(即裝配動(dòng)畫)、從基本運(yùn)動(dòng)輸入運(yùn)動(dòng)和從Motion分析輸入運(yùn)動(dòng)等動(dòng)畫效果。
旋轉(zhuǎn)模型:即創(chuàng)建繞模型軸向旋轉(zhuǎn)的動(dòng)畫,可用于簡(jiǎn)單的商品展示。
爆炸動(dòng)畫:用于創(chuàng)建從裝配體到爆炸效果的動(dòng)畫(在創(chuàng)建之前需要首先創(chuàng)建爆炸視圖)。
解除爆炸動(dòng)畫:創(chuàng)建爆炸動(dòng)畫的反向動(dòng)畫,同樣需要首先創(chuàng)建裝配體的爆炸視圖,常用于模擬模型裝配操作。
從基本運(yùn)動(dòng)輸入運(yùn)動(dòng):由于在“動(dòng)畫”類型的運(yùn)動(dòng)算例中很多效果無法模擬(如引力等),而在“基本運(yùn)動(dòng)”算例類型中對(duì)關(guān)鍵幀的操作又有一定的限制,所以使用此功能可以將運(yùn)動(dòng)算例中生成的動(dòng)畫導(dǎo)入到“動(dòng)畫”算例,以進(jìn)行后續(xù)的幀頻處理。
從Motion分析輸入運(yùn)動(dòng):同“從基本運(yùn)動(dòng)輸入的運(yùn)動(dòng)”類型。
3 零件運(yùn)動(dòng)操作技巧
首先在鍵碼區(qū)中將當(dāng)前鍵置于某個(gè)時(shí)間點(diǎn)(如5s處,單擊即可),并保證“自動(dòng)鍵碼”按鈕
處于選中狀態(tài),然后手動(dòng)拖動(dòng)零件到某個(gè)位置,松開鼠標(biāo),系統(tǒng)將在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)處自動(dòng)添加鍵碼,并創(chuàng)建補(bǔ)間動(dòng)畫(單擊“播放”按鈕可查看動(dòng)畫效果)。
如想更加精確地控制零件的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn),在裝配體的動(dòng)畫算例中右擊“零部件”,在彈出的快捷菜單中選擇“以三重軸移動(dòng)”菜單項(xiàng),將在操作界面中顯示出用于移動(dòng)零部件的三重軸,此時(shí)拖動(dòng)三重軸的各個(gè)軸線或徑向,對(duì)零部件進(jìn)行操作即可。
4 認(rèn)識(shí)馬達(dá)
單擊動(dòng)畫算例“操控面板”工具欄的“馬達(dá)”按鈕
,選擇某個(gè)圓柱面等設(shè)置馬達(dá)動(dòng)力輸出的位置,在“運(yùn)動(dòng)”卷展欄中設(shè)置馬達(dá)的類型和速度,單擊“確定”按鈕,即可為選中對(duì)象添加默認(rèn)5s驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)動(dòng)畫。如果默認(rèn)添加了馬達(dá)與其他零件的“配合”關(guān)系,則可在配合允許的范圍內(nèi)帶到其他零部件運(yùn)動(dòng)。
添加馬達(dá)后,可通過拖動(dòng)“鍵碼區(qū)”中馬達(dá)對(duì)應(yīng)的鍵碼來加長或縮短馬達(dá)運(yùn)行的時(shí)間長度。此外默認(rèn)添加的馬達(dá)類型為“旋轉(zhuǎn)”、“等速”、100r/min(100轉(zhuǎn)/分)的馬達(dá),此外也可創(chuàng)建“線性馬達(dá)”和“路徑配合馬達(dá)”,下面解釋一下這3種馬達(dá)類型。
旋轉(zhuǎn)馬達(dá):繞某軸線旋轉(zhuǎn)的馬達(dá),應(yīng)盡量選擇具有軸線的圓柱面、圓面等為馬達(dá)的承載面,如選擇邊線為馬達(dá)承載面,零件將繞邊線旋轉(zhuǎn)。此外,當(dāng)馬達(dá)位于活動(dòng)的零部件上時(shí),應(yīng)設(shè)置馬達(dá)相對(duì)移動(dòng)的零部件。
線性馬達(dá):用于創(chuàng)建沿某方向直線驅(qū)動(dòng)的馬達(dá),相當(dāng)于在某零部件上添加了一臺(tái)不會(huì)拐彎的發(fā)動(dòng)機(jī),其單位默認(rèn)為“mm/s”。
路徑配合馬達(dá):此馬達(dá)只在“Motion分析”算例中有效,在使用前需要添加零件到路徑的“路徑配合”配合,而在添加馬達(dá)時(shí)則需要在“馬達(dá)”屬性管理器中的添加此配合關(guān)系為馬達(dá)位置。
此外,在“馬達(dá)”屬性管理器的“運(yùn)動(dòng)”卷展欄中可以設(shè)置等速、距離等多種馬達(dá)類型,下面再集中解釋一下這些馬達(dá)類型的有何不同。
等速:設(shè)置等速運(yùn)動(dòng)的馬達(dá),如轉(zhuǎn)/分(r/min)或mm/s。
距離:設(shè)置在某段時(shí)間內(nèi)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)零部件轉(zhuǎn)多少度或運(yùn)行多少距離。
振蕩:設(shè)置零部件以某頻率在某個(gè)角度范圍內(nèi)或距離內(nèi)振蕩。
線段:選中此選項(xiàng)后,可打開一對(duì)話框,在此對(duì)話框中可添加多個(gè)時(shí)間段,并設(shè)置在每個(gè)時(shí)間段中零件的運(yùn)行距離或運(yùn)行速度。
數(shù)據(jù)點(diǎn):與“線段”的作用基本相同,只是此項(xiàng)用于設(shè)置某個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的零件運(yùn)行速度或位移。
表達(dá)式:通過添加“表達(dá)式”可設(shè)置零件在運(yùn)動(dòng)過程中變形,也可設(shè)置零部件間的相互關(guān)系等(其方法與軟件開發(fā)非常類似,可在函數(shù)中引用其他零部件的某個(gè)“尺寸值”,此尺寸值位于此零部件某“尺寸”屬性管理器的“主要值”卷展欄中)。
從文件裝入函數(shù)和刪除函數(shù):用于導(dǎo)入函數(shù)或刪除函數(shù)。
5.視圖定向鍵碼生成
在創(chuàng)建動(dòng)畫的過程中,運(yùn)動(dòng)算例默認(rèn)使用模型或裝配體空間的視圖位置或視圖方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)算例第一個(gè)鍵碼中模型的位置和視圖方向,用戶對(duì)其做的視向調(diào)節(jié)不會(huì)記錄為鍵碼,如需要改變動(dòng)畫第一幀的視圖方向,或?qū)⒁晥D方向的改變記錄為鍵碼,可執(zhí)行如下操作。
右鍵單擊運(yùn)動(dòng)算例設(shè)計(jì)樹中的“視圖及相機(jī)視圖”項(xiàng),在彈出的右鍵快捷菜單中選擇“禁用觀閱鍵碼生成”菜單項(xiàng),然后再調(diào)整視圖方向即可將更改記錄為鍵碼。
如在右鍵快捷菜單中選擇“禁用視圖鍵碼播放”菜單項(xiàng),那么在播放動(dòng)畫時(shí)將忽略視圖方向的改變,如選擇“隱藏/顯示樹項(xiàng)目”菜單項(xiàng),則可在打開的“系統(tǒng)選項(xiàng)”對(duì)話框中設(shè)置設(shè)計(jì)樹中可以顯示的項(xiàng)目。
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