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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：
1 C" `; G3 G4 V( D2 I* w) _1 N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。4 b7 ?' Q( O/ i( }+ [. w P
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。
8 r) h8 |) ?* u4 l9 wMiddle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数6 x, z G/ p4 D' e& k; B; Z4 l
[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm( I* q& V& J, p/ [4 w, E
[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
% z: P) n: l- wdir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲
4 a1 E& ^7 G& k; r: o# Y4 f8 y[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，
% W% q/ u5 Z% L0 v" h 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( }. P+ W9 X) e0 r; q. K1 T; t0 n
磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）/ q' R: z) K, N4 t! B
[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm
S" l$ ?: g' z# k3 J) m9 u& atotal_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数
" v3 v& N; j: H& e2 y& B[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm
" l: p- {& \' X2 S# C6 w$ ?[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm
9 \0 x7 x) D! {) F$ Cexp=(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2 l$ _1 O+ `9 f% S6 g+ j
[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，°
% T/ g; B, E Z0 A& }[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°
' S9 G+ s3 J S7 V[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°
/ _' d5 X, a9 d3 i" Z' c% S( K[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，mm
& Q1 m) m& ~% B4 L1 gt=1 定义一个规律常数，无量纲
4 E4 n: x7 h5 b3 h' ~[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm
4 n0 |/ o1 H. I: C[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm |/ u3 ]/ Z7 ^- p7 n) `7 C
[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm & X# @* p" N( \) p1 B3 z
[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm
. D* Q# D" I% R Y9 U0 H7 D/ Q[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm + `6 o1 ~* w$ J2 L2 t7 |, C0 a
[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm
7 i z0 }( ~* a, U) ~[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm 5 ~4 `- K9 {/ X5 }6 x
[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm
; h; I5 _6 E/ U[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm
; \- K& F: ^. C二. 依次生成各段螺旋曲线6 m3 O, X8 L# Y
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
/ ?0 R* m2 J4 G. r1 ~6 J3 q3 E @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；
( w/ ~9 ~5 q8 s+ H( I2. 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）
& A$ H0 S0 j$ U) [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）；
4 D9 O5 f, Z& r: O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。
9 w$ m# h# H( f' d, D& S& j四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面2 i) I8 F; y. x- c& W
1. 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 l6 b" ?) k. D5 m p% X" R" ^' G
2. 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；
/ |7 T V2 |$ ~1 u, f# U8 B7 n# }4 i0 i5 `
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