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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：- \; Z4 U+ R4 B: J8 Z8 k
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。+ P% L* g6 _# p, x( o
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。
* I3 \0 `7 R% ?8 g/ E7 @/ n3 tMiddle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数
' x0 w5 J0 p' A T/ N[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm5 Z# I+ o4 N: h4 w0 f8 V) r
[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- V8 E0 w5 ^3 Mdir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲
- ^1 _( e# ~. g- L[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，
0 [+ k/ N) j' O$ z$ s1 ?8 ` 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& b0 I3 y. ^! y7 c. O6 H
磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）
C+ M' @4 \& E[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm( i" S* J! \0 I" x2 ?7 p$ t
total_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数/ L p2 e2 Z c& |0 S) F
[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm6 y7 O: q5 f/ H! b8 K6 @3 x
[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm
# h( r' Q$ s6 ]1 {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& d; Q: R6 M" |% ?8 X
[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，°, a5 G. L& [% y( y2 v& c# i* N8 D5 h
[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°
3 G7 p% _& }5 ?6 q- H[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°
/ i# w) f9 k9 Z[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
5 E4 }1 R$ e5 Ot=1 定义一个规律常数，无量纲
/ a8 k3 `4 g C% n[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm! M: ?& y. s, A& k! ~
[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm : A; v) f" g X; l7 R: k
[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm
& V1 Q& I7 S" m6 ~* I8 k A& H8 ?[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm! |3 I0 a; j% q4 @. _9 ]4 J
[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm 2 d3 O$ V# d2 J7 n9 Q6 `
[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm * ?- w8 E& ]$ S; ?( g
[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm ' j( f! H# R X, r$ W
[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm
9 f8 P( h& O* i# u% B: G$ r7 \9 }[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm r/ O, m. l! X, }3 O
二. 依次生成各段螺旋曲线
! \( K; C" i/ t$ M X! F1. 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9 P" s! n0 G" U0 X
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；+ K/ R7 \: `4 e1 P& c7 N1 f
2. 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）" U) W* H0 }- K/ f" j4 I5 n6 r! A7 \
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）；- j1 X7 O- j0 r) t7 `* n/ 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。
7 W# ]7 r e7 b' s) ~+ @四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面$ e6 O; y4 M# G# G! `- n( y
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；# U# K* M) q) O' c
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；
1 Z) B$ l: Q6 A: H* X" o, I+ r' ?2 W) R
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