基于Solid Edge的钢绞线松弛试验机三维建模与仿真分析

　　1　引　言

　　钢绞线松弛试验机主要用于评定钢绞线的松弛性能。SXW-300是济南试金集团有限公司开发的一种新型钢绞线松弛试验机,是机械、电气、计算机一体化产品,主机采用机械加载方式,试验力由传感器测量,测控卡进行数据采集,计算机屏幕显示试验力和试验曲线。该试验机专用于预应力混凝土钢绞线、刻痕丝、镀锌钢丝的应力松弛试验,可适用于线材生产厂、公路建设、建工质检站等单位进行质量检测和科学研究。因此,对此类试验机进行研究具有重要的现实意义。

　　随着CAD/CAM技术的发展,三维实体造型、虚拟装配、工况仿真模拟已成为CAD的重要发展方向,并在产品设计和制造方面引起了重大变革。为了用最真实的模型将设计者的设计思想在计算机上呈现出来,本文以SXW-300钢绞线松弛试验机为原型,重点研究试验机的主机部分,利用Solid Edge软件对其各典型零件进行三维建模,并进行虚拟装配。在此基础上,结合有限元分析软件ANSYS,对工作台进行初步的受力分析。

　　Solid Edge源自UGS公司,是一款功能强大的三维计算机辅助设计软件。它为机械制造行业提供基于管理的设计工具,让设计者将数据管理融入到设计过程中,达到缩短产品上市周期、提高产品设计质量、降低费用的目的。

　　2　使用三维建模和设计的优点

　　(1)三维设计符合人的思维过程。设计师在设计时,总是先构思,后表达,即先构思出产品的形状,然后再将构思出的产品形状表达出来。由于在脑海中构思出的产品形状是三维的,因此,三维建模符合设计师的创新意识流,有利于设计的深入进行。

　　(2)由于三维设计得到的三维立体图具有直观、易于理解等特点,便于与他人进行技术交流。

　　(3)三维模型与二维工程图关联,可将三维模型直接转换成多个二维投影视图,不用逐一绘制各个工程图。

　　(4)三维建模不仅可以得到描述对象的形状、大小和位置等几何特征,还可以得到其力学特性,如质量、质心、惯性积、惯性矩等。

　　(5)可以在计算机上对零件进行力学分析、虚拟加工、虚拟装配、检验零件的装配情况(如是否干涉、松动等),从而最大限度地降低产品成本。

　　(6)可以将三维模型转换成精美的彩色照片,并制作动画,生动形象地展示产品,有利于产品的销售。

　　(7)计算机化、信息化、智能化和集成化是现代制造技术的4个基本特征。其中,信息化将设计、生产、管理等环节紧密联系到一起,而三维模型是机械产品最重要的信息载体之一。

　　3　SXW-300主机三维模型的建立

　　SXW-300钢绞线松弛试验机主要由主机、测控系统和测控软件三部分组成。主机采用立式结构,由上横梁、上夹头、立柱、下夹头、按钮盒、工作台组成,电器部分安装在工作台下部,上横梁与工作台、两根立柱组成固定框架,上、下夹具分别安装在上横梁和工作台的传动丝杠上。电机安装在工作台的下面,可以通过传动机构驱动下夹头上下移动,试验在上下夹具之间进行。