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发表于 2007-4-22 16:03:31
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来自： 中国四川资阳
抛砖引玉-用表达式搞定两端磨平的弹簧
在工作中实测一弹簧的参数为：两端磨平后自由高度H=195.5，簧径d=φ5.8（标准尺寸只有φ5.5和φ6，取d=φ6），大径（外径）D=φ80，并紧-两端各一圈，节距=46.5-6=40.5;在Ug NX4中建模过程如下：
- f4 C S, F M6 ]0 k4 W一. 依次选：主菜单【工具】→【表达式】，采取逐行输入的方式将下述表达式录入，或者按照下面格式建立文本文档，并将其后缀名改为exp，在【工具】→【表达式】中选择“从文件中导入表达式文件”，选中建立好的“*.exp”文件。
% a4 u8 {2 }) k7 v5 C2 e, P* `) f注意事项：在录入表达式时，必须注意选择（定义）好每个参数的量纲，否则容易出现单位不匹配的错误提示，每种参数的定义和单位在UG中有自己的定义，可在表达式选项中查询。下面的输入中，后面汉字为注解，可不录入。5 s2 \& ~0 a& C
Middle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数
6 v! s0 P) {, o! m+ ~: J- V, d$ j[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm) \0 r) m5 j7 `8 Y; l
[mm]closed_height=wire_dia+0.01 定义闭合高度，并考虑并紧处有0.01mm间隙，长度，mm
# w. n' I( K$ a2 ^( F5 Gdir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲& t3 s( n0 r$ H5 K7 }; k
[mm]free_length=195.5 定义自由高度，长度，mm；特注：两端不磨平，此自由高度=实际自由高度，* Y7 R: o; R1 d4 l- ^3 M
两端要磨平则此自由高度=实际自由高度=+簧丝直径wire_dia（假设簧丝末端$ K% ^, k: r0 R% d* `7 N4 D9 b
磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）
/ ?( A0 s1 g8 G8 H9 B% w[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm9 Y+ R0 a6 E' Q! ? b; {
total_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数$ C! }$ x4 \ {+ j
[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm A- t/ }. v$ P& }* k& C
[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm
4 P! C* J2 [5 ?% u& \exp=(pitch/closed_height*(total_coils-Middle_coils)/2) 指数，无量纲常数，用于建立两端并紧段的Z坐标规律5 R0 g& \" p) A* \/ U/ m1 g5 Y
[degrees]angle=360 定义一个计算系数，实质上是指明每1圈对应360°，角度，°2 c O( T$ Q( o' M6 Y( L n2 j! f
[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°
$ A& y) V! o7 @* H- H[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°% b* J! ^5 E( B3 Y
[mm]radius=(outer_dia-wire_dia)/2 弹簧中径的半径，实际就是扫掠螺旋线的半径，长度，mm0 ]+ E0 A& l/ a4 R; {) ?
t=1 定义一个规律常数，无量纲' D) ]) t5 W& _. Z5 b
[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm
# b# p$ b- N% Q( M. N[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm
, N% e& H; @! z6 s2 n9 Y2 z( [[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm
* f1 V& ?+ F5 v[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm) S! I! L" T9 ]9 n8 a
[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm 1 {4 a8 \: K5 s4 Y
[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm ' n2 o5 X0 Z, \7 _
[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm
. z/ U4 @2 u8 v5 L0 a[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm
6 a# [1 I& y7 m" y[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm3 F* N2 ]3 v% y8 d7 E3 P( A
二. 依次生成各段螺旋曲线% _' K+ O" u" ]' m4 E( H
1. 生成中间段螺旋曲线：【曲线】→【规律曲线】：选【根据方程】，将会出现以下选择与操作
; H1 N, L; `: R) g6 Q2 S2 g6 ]规律曲线t，默认，点确定→出现“定义x”，系统默认xt，点确定→回到规律曲线选择方式介面，仍然选【根据方程】→规律曲线t，默认，点确定→出现“定义y”，系统默认yt，点确定→回到规律曲线选择方式介面，仍然选【根据方程】→规律曲线t，默认，点确定→出现“定义z”，系统默认zt，点确定；上述操作完成后，出现曲线定位方式的介面，选择“点”构造器，选“重置”，点“”确定“确定”，生产中间段的螺旋线；
: {' q% D4 f7 G7 W) Y6 [' h2. 生成上部（+Z最大端）螺旋曲线：操作过程与上面相同，但是在定义x、y、z的时候要将系统默认的“xt、yt、zt”对应改为“xt1、yt1、zt1”，然后在定位曲线时仍然选择点构造器，定位点为（0，0，0）
3 u0 C) X* q* r) o9 ]3. 生成下部（+Z最小端）螺旋曲线：操作过程与上面相同，但是在定义x、y、z的时候要将系统默认的“xt、yt、zt”对应改为“xt2、yt2、zt2”，然后在定位曲线时仍然选择点构造器，定位点为（0，0，+wire_dia）；
8 V' S# |3 m: b" ~三. 生成实体弹簧：【插入】→【扫掠】→【管道】，或者通过选择成形特征工具栏的管道命令来操作，出现介面，选择外直径后面的下拉箭头，并选择“公式”，进入到表达式列表中，选中“wire_dia”双击确定退出表达式列表，输出类型选多段，点确定，选中上面做出来的螺旋曲线即可生成实体弹簧。
/ O; U, Y' Z% g+ i5 K# E四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面
8 P8 v4 l' k' }! {4 f- o" P: n/ M1. 下部（+Z最小端）螺旋截面：选建立基准平面，在其中选择固定方法，并选择X-Y平面，方向为+Z向，偏置距离为+wire_dia/2（即过这端螺旋线端点），建立好基准平面；【插入】→【裁剪】→【修剪体】，目标体选择实体弹簧，修剪方式选平面并选中刚才建立的基准面，修剪方向为-Z向，偏置距离为0，确定即可；
3 Z# l5 ?% b! N, _ C) @) I; K2. 下部（+Z最小端）螺旋截面：选建立基准平面，在其中选择固定方法，并选择X-Y平面，方向为+Z向，偏置距离为实际自由高度（即过这端螺旋线端点），建立好基准平面；【插入】→【裁剪】→【修剪体】，目标体选择实体弹簧，修剪方式选平面并选中刚才建立的基准面，修剪方向为-Z向，偏置距离为0，确定即可；
/ y7 u5 f. d0 X9 v: i+ }
/ q1 V, [9 [$ \$ B5 B/ |- F注：按上述方法建立起弹簧实体模型后，以该文件做为模板备用，另存后，只需改动弹簧参数，即可得到不同的弹簧，但是有可能压缩（受载）端（即+Z方向端）的截面要重新进行修改。把零件复制到装配图中，将高度参数减去一个压缩变形量即可，同样这一端的截面要进行修改。对于末端不需磨平的弹簧就更简单了。 |
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发表于 2007-2-13 20:57:45