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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：
- s& a2 b% ^: d, r3 X6 _, V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。! V4 o% V9 S" G; ]; }. |/ M
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。4 ?; y7 p( H/ K# n
Middle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数
0 F5 b3 `9 g5 Z P[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm
! m! d: l# V: E, w' L4 B/ y[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$ d& K- ^( y( _
dir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲; L7 u* B' W) ^* n# e
[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，
/ P9 O! g: X# E8 ^& N8 t3 k: V 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
+ A0 I$ y7 n k; ~% L7 K 磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）& y E Z, b/ x1 O. Z& H. L
[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm
9 r6 {! G$ J2 ?) V- z; f/ `total_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数& _' }; z/ O# S% Q" u+ n) D. k
[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm
- u! G* a* D7 g9 Z+ z2 n[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm
$ ~6 a1 w! w% h! 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- B9 a$ y. @! Z
[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，°8 Q' L t+ O y
[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°# Z' v- d- _8 {; B
[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°
Q4 h" ^9 q; B# B$ s* f: X[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，mm3 K" f2 ~+ Q3 G( m& ]
t=1 定义一个规律常数，无量纲
2 C5 h% p8 u: v3 q, A* R7 b[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm9 a- x" K1 }+ i5 i" p! e9 x: k
[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm - k- ^/ a7 c. h! N/ d2 [5 N3 \' z0 d
[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm ; Q5 p7 N0 C4 P, O! D* q& w
[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm7 I: q2 M1 @6 @2 _8 o
[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm
2 x) L/ x& A4 r* K' t[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm + M. O6 ^* j1 {3 B0 ^( t
[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm
- ^* }! U# |- i' ?[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm
: V1 n' H% Z' g. E4 Q[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm
8 m3 m$ i" @8 K' f/ `二. 依次生成各段螺旋曲线, u( o7 R2 B( _ f/ u
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$ X) }, e8 F3 R: d7 ?
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；
3 ^8 B+ _$ h& i! k5 z$ ~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）
^8 B, g; y) A4 D5 Q) ]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）；
* f0 V% b0 B3 l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。5 w2 V2 {# r; U0 z% h( b
四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面
# p$ h+ }, b7 z% i1. 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；% F( H8 }2 ~$ u1 P
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；( w( x4 u3 x- v6 P
( D- Z: q1 q2 S" `1 a) c4 P" Z4 _
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