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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：
; j' k& ~7 H# o( U% J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。
0 B/ j( W& Z3 L) J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。( G. p$ p6 ~! Z. y) \+ X, K) ^
Middle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数+ a# F& Y2 D" ?: T0 h. Z
[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm
( w# T$ M5 @; v( U[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, `3 o/ c2 t' _; U! e
dir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲
8 ~( Y, l3 l1 A9 b' t[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，, d5 t8 i* F: M5 s
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6 E y4 G3 A! \. [! _# K
磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）
+ x7 j' {* {! S[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm7 J- R4 l$ G* V$ {* n
total_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数
% y6 a' @5 k, W B" i, I8 q8 {[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm" ~2 R4 W2 J, q; |4 T
[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm
. e6 B" @4 A( ]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
- k- c' q; d8 t c0 l[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，°
* r8 w8 e) A% d$ v[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°
7 K( }! w8 P8 c3 M8 r1 U3 a! P[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°1 ?5 @$ x$ f2 B8 a. [* [/ ?
[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
4 M0 C# T3 z$ W4 Q6 [$ rt=1 定义一个规律常数，无量纲
8 F: a5 p2 l/ L3 N- W[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm
2 L7 i. g3 T& L) L, ?[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm
8 g& i q4 U# ]; ~: d[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm
0 x9 `. N- S' J* D" s8 [4 ^, r }[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm) j: @& ]6 t: Z+ f
[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm
; Z& `( o, Z5 X! n7 n[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm
4 \9 ~# s* Y# a$ Z2 \8 F0 L[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm , U9 n) ^7 l2 C. C
[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm
( D, r/ {0 ]. [+ y[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm% i, Y, r& z: ~4 p' |1 n9 m2 k' x
二. 依次生成各段螺旋曲线+ g& n, z, l( J" E
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' B, @& C: L. u0 H# 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； m" q/ L! P) V [ ]3 X4 A' A
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）
$ E! ^, \0 e4 C5 l) ]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）；
# Q3 M" z' _; S! f! F+ e" Q) Q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。
! Q% w; J* D* A& Q) c四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面
8 C i2 `; Q8 a' [5 a1. 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；
$ n2 ]; a: a2 C! C, \7 e' B p2. 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；
& [0 t/ E/ r+ o! v2 W: R
7 n! G: y. i% O0 ^6 q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