基于制造特性的仿真方法及钻夹头输出特性分析

　　目前机械系统运行特性仿真大都是基于公称尺寸或设计尺寸进行的,但仿真结果往往与实际运行实验结果相差甚远.究其原因是:在仿真建模中没有考虑零件加工误差、表面质量、装配误差等因素对零件性能的影响[1].建立的公称尺寸的几何模型并不能完全反映出产品在制造过程中所赋予零件的制造特性,该特性是指零部件制造过程所赋予的几何和物理特征的一种表征,反映了工艺参数的选择效果和工艺系统的能力,主要用表面形貌特征参数、装配误差、尺寸误差、形位误差、材料特性、热处理硬度等参数来表征[2],更无法依据仿真结果较为准确地预测制造特性因素对系统性能的影响.为此,作者提出并重点研究基于制造特性的机械系统的集成仿真建模方法,在此基础上,以Pro/E和Ansys软件为工具,结合VC及SQL server,建立带有制造特性的、参数化的计算机集成仿真系统.以钻夹头机构为例研究其输出特性,初步验证了考虑尺寸误差、位置误差等制造特性情况下,仿真方法的可行性和所构建仿真框架的正确性,研究结果可为进一步研发高性能的钻夹头提供重要的参考依据.

　　1　基于制造特性的仿真方法

　　被赋予制造特性的零件结构尺寸可分为两部分,即公称尺寸和制造特性参数所形成的附加尺寸,对于拓扑结构不变的机械系统,其零件的公称尺寸不变,制造特性参数是变化的.基于制造特性的参数化建模的首要任务是将设计平台中已赋值的公称尺寸与制造特性参数以某种规律选取和合并,形成设计建模软件中可识别的数值参与仿真计算.

　　1·1　制造特性参数的建模方法

　　制造特性参数主要包括尺寸公差、几何公差和表面粗糙度,分别表示零件上有关测量实体的形状、位置等实际值与理想值之间的允许变动量.在特征模型中将各个特征的各种尺寸进行统一处理,尺寸公差作为尺寸的属性处理.形状位置公差只与零件上单一特征有关,可表示为特征上相关形状的测量实体的属性.位置公差与零件上多个特征相关联,表示为多个特征上的测量实体间的关联属性.特征的表面粗糙度可以作为特征面的属性在特征生成时同时输入.

　　带有制造特性的零件参数化设计采用三维参数化模型与程序控制相结合实现.要使面向用户建立的设计参数能够控制三维模型,必须建立参数与三维模型尺寸变量之间的关联关系.表征这些关系的约束参数的提取是通过ProDimentionSymbolGet()函数完成的.指定模型中所有尺寸对象的获得要通过Pro/Toolkit中ProSolidDimesionVisit ()完成.而要从Pro/Engineer的装配体模型中获取某个零件的用户自定义的参数,首先必须先得到指向该零件对象的模型项(一般为ProMdl或ProModelitem类型),然后由该模型项得到指向该参数对象的句柄.调用ProParameterVisit()函获得参数对象的指针.