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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：
3 D, l3 x+ |; M2 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。
/ b0 j' L$ n5 F: P% ~! C0 n; I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。( K( o6 g* ?$ ]( }6 V+ m) p
Middle_coils=4.75 定义弹簧中间有效圈数，无量纲常数
, @+ M3 l1 ] [3 M# O[mm]wire_dia=6 定义弹簧簧径，长度，单位mm
B* b/ ]+ ]( z* a. r; a W4 T# ?[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
- C9 E0 }3 d8 C- c# _! b; Vdir=1 定义一个常量，用于表达式控制螺旋旋向，无量纲9 O1 H; Q- i; m
[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，
) U, u# f' J6 e- a 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* o) w. S' {/ o) g- C
磨平至簧丝直径一半，如不是则另行换算）
' E+ u9 g5 f8 o[mm]outer_dia=80 定义弹簧外径，长度，mm4 i6 r. P* k: X% D4 F
total_coils=6.75 定义弹簧总圈数，无量纲常数
5 F$ U6 x4 {, a! m. C& W( P) h! Q1 Y[mm]height=free_length-wire_dia-closed_height*2 中间有效圈数对应的高度，长度，mm8 y# V# ^$ E' d$ Q
[mm]pitch=height/Middle_coils 中间有效圈数对应的节距，长度，mm, d$ ]0 c$ w7 T+ S
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+ G8 [3 h8 J# z2 a
[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，°
" G! v& P3 S6 I4 {: j[degrees]angle_offset_init=(total_coils-Middle_coils)/2*angle 单边并紧端对应角度，°5 B; o; T) c# J# S; ~
[degrees]angle_offset=(total_coils-trnc(total_coils))*angle 非整圈对应角度，°
# _/ _4 p& Y9 m0 Z) u; c+ c3 e m[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
% L+ a6 f: F7 y- M+ Rt=1 定义一个规律常数，无量纲
- m; t8 o" _- j8 M6 _! \4 q[mm]xt=cos(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段X规律，mm% ~: Z2 U q) n2 G$ v+ y" P+ B! D
[mm]xt1=cos(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段X规律，mm & k. `3 |' M$ ?4 N/ J0 H
[mm]xt2=cos(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段X规律，mm 2 l* {! F4 r- @6 j+ {* g$ `* X
[mm]yt=sin(dir*angle*Middle_coils*t+angle_offset_init)*radius 中间螺旋段Y规律，mm
0 D5 O x1 j/ a) C2 M3 C* T- E[mm]yt1=sin(dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t)*radius 上部螺旋段Y规律，mm
8 o& y! ~& D5 J- d[mm]yt2=sin(-dir*angle*(total_coils-Middle_coils)/2*t+angle_offset)*radius 下部螺旋段Y规律，mm
- s i! e4 B- S3 [[mm]zt=t*height+closed_height+wire_dia/2 中间螺旋段Z规律，mm + E( l" }2 K4 U
[mm]zt1=(t^(exp)*closed_height)+wire_dia/2 上部螺旋段Z规律，mm % O( [6 m& H2 y* U: P7 G
[mm]zt2=(-t^(exp)*closed_height)+height+closed_height*2-wire_dia/2 下部螺旋段Z规律，mm* d& Q) y8 z& y5 P4 {) b
二. 依次生成各段螺旋曲线
( m- p7 d' P! K8 g# Q+ V: n1. 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( e9 C3 J* N- M4 t7 E! X5 U
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；- D. n( m5 q1 x" d7 y/ ]
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）9 R) f! Z6 C; f; w3 N
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）；% E; {4 k3 H0 G+ s! v: C
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。
" v$ ?. R' @1 j* Z四. 两端截去多余部分，以生成磨削平面
! J8 x) ]/ O O y1. 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；8 n' k, n/ P- A, o
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；
+ Q4 p3 d2 K* l7 j b- V
+ v; s0 d: N4 Z- q0 ?3 Q+ B! R3 [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