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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：5 |* T) |% l4 @; l2 _4 D
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。' O& M! {8 S& 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。
$ s, z: T8 I& @; l3 K/ }Middle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数4 `" J$ p- q9 T% o0 a
[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm: E: l4 U1 A% }) [" Q2 m
[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 [/ ~; U6 R. x6 M
dir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲
9 l$ o( C$ t+ C[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，
8 O; O$ v6 K8 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
% G* [1 z$ G' {1 w, @. D9 A 磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）9 R# l9 |+ N7 B2 w8 N
[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm
9 B0 u5 b2 |5 V) Ptotal_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数
8 M& y5 y3 J, D# l$ Y[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm
; I8 _6 a# ^% O) r; H P[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm6 E# ~5 O7 K: X' S, f6 B( A# J( P
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7 ?, T7 [. p6 a* m, ?' w
[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，°
+ b* D# {0 i+ V) N[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°
$ ~% w* L. G' D7 u[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°
0 Y( `* o6 F2 l5 N! v. G[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
0 |4 E/ X0 u& Qt=1 定义一个规律常数，无量纲
; y* {( p u+ f" m5 v! i[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm5 Y; H0 f+ D9 `- X1 [
[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm 5 w" y* }5 a9 z; J
[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm
5 ~1 K8 F5 n. C+ U% i6 X3 C[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm
0 S8 B |1 m1 s$ h% g7 Y7 n[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm
& p5 o. p6 I- c[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm ( i9 Q, Y5 v# a6 M6 l( o4 s8 s' G
[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm
# y5 s0 `: O5 m% f+ K/ y/ G[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm
& R/ H) L5 ?1 y: u q4 I$ X[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm: t* K. {' D( J' D7 S# A" C1 Z2 }4 T
二. 依次生成各段螺旋曲线
`* r3 Q8 o- s$ @; j1. 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$ p. o' ~, B- m; x( v# 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；& R: Q n# ?$ s2 p
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）
( G( ?7 e1 Z6 v/ m! |* R1 H5 P5 A* h; y3. 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）；5 n; W& C7 L8 h
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。
8 o+ K2 T9 S% f5 x# _3 G4 z' Y3 P7 c9 }四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面: b' o7 w) z1 f
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；
5 K$ v, F. H5 ~* {: o- C2 X* |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 H' N2 r2 V! J6 [" W$ |9 T, J0 c. l6 A: y. `+ C. \/ {
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