細紗機錠子在Solidworks中建模與虛擬裝配探究

楊劍宇

（內蒙古工業大學 輕工與紡織學院，內蒙古 呼和浩特 010080）

細紗機錠子在Solidworks中建模與虛擬裝配探究

楊劍宇

（內蒙古工業大學 輕工與紡織學院，內蒙古 呼和浩特 010080）

細紗機錠子是細紗機上加捻卷繞的主要部件之一，細紗錠子的設計水平與生產質量會對相應工序的生產能力及紗線的質量產生直接的影響。通過探討細紗機錠子在Solid works中建模與虛擬裝配的整個過程，為優化細紗機錠子的結構設計，提高產品質量提供了一種易于掌握又切實可行的方法。

Solid works；細紗機錠子；建模；虛擬裝配

環錠紡紗是紡織業中發展時間長、應用廣泛的一種機械紡紗技術。在環錠細紗機上，錠子是實現加捻、卷繞的關鍵部件，通常是由錠盤、錠桿、錠腳、錠子軸承等組成。細紗錠子的質量直接對相應工序的生產能力及紗線的質量產生重大影響。

虛擬裝配是通過CAD/CAM軟件進行零件的三維建模，并在軟件虛擬的特定空間里對各零件模型進行模擬裝配與干涉分析等操作，用以實現產品的可視化設計。通過虛擬裝配，可以有效檢驗產品的裝配設計是否正確合理、是否達到了預期的技術要求，也便于盡早發現裝配中的問題，進而可及時對設計模型進行相應的調整和改進。由于虛擬裝配技術是通過軟件的建模和裝配等過程來實現的，并不會生產出真實的產品，因此能在很大程度上節約設計開發的成本、縮短設計開發的周期，并能最大限度的發現和解決產品在實際生產與裝配過程中所能出現的各種問題，大大減少了不應有的設計失誤和產品損失。

SolidWorks軟件是制造業里常用的CAD/CAM軟件，可以快速便捷地實現復雜三維零件的實體造型、復雜裝配和運動仿真等功能。以下結合細紗機錠子的設計,探討了細紗機錠子在SolidWorks里的建模與虛擬裝配過程。

1 錠子的三維實體建模

錠子是細紗機加捻和卷繞的主要機構，主要由錠桿、錠盤等零件和標準件組成，如圖1所示。

1.1 錠桿的繪制

錠桿在設計時的關鍵一點是確定其錐度，國家標準里錐度有1:38、1:64。其計算公式如下：

圖1 細紗機錠子結構圖

在繪制時，在SolidWorks零件環境中建立4個輔助基準面，分別繪制錠桿不同截面的截面圓，并分別對其進行放樣操作。錠尖的繪制采用草繪拉伸的方式。最后創建圓頂、倒角特征。創建后的錠桿三維模型如圖2所示。

圖2 細紗機錠桿三維模型

1.2 錠腳的繪制

錠腳在SolidWorks中繪制時要注意以下幾點:

（1）錠腳的內徑要與上軸承座的外徑相一致；

（2）孔的深度，在進行裝配或工作時保證孔底不會與錠尖發生接觸,以避免其損壞；

（3）錠腳需要固定，需要考慮螺紋的長度。

在建模過程中，主要是應用草繪拉伸和拉伸切除功能，最后創建倒圓角特征。建模后的錠腳三維模型如圖3所示。

圖3 細紗機錠腳三維模型

1.3 錠盤的繪制

在SolidWorks建模時需要注意：錠盤需和錠子、軸承等進行裝配，所以要嚴格遵守尺寸規定。軸頸要有適當弧度，因為其是作為錠子與其它設備相連接的紐帶，外部設備通過皮帶與軸頸相連接，進而才能帶動錠子高速回轉。

考慮到錠盤為回轉體零件，所以只需對其繪制一半的特征截面。創建一條中心軸線，使用旋轉凸臺/基體命令，對錠盤進行實體創建。然后通過多次倒角、倒圓角等特征操作來完成錠盤的模型建立。錠盤三維模型如圖4所示。

圖4 細紗機錠盤三維模型

1.4 軸承的繪制

作為一個標準件，設計軸承時可以直接從Solid-Works標準設計庫里面調取。繪制時細紗機錠子選用滾柱軸承。錠子系統的軸承將與軸承座裝配在一起。

1.5 上軸承座的繪制

繪制時主要通過旋轉凸臺/基體命令，對上軸承座進行實體創建。上軸承座繪制完畢后，會與軸承裝配在一起。

2 錠子的虛擬裝配

通過SolidWorks的虛擬裝配技術，可以有效查出各零件的尺寸和各零件間的裝配關系是否正確、是否符合設計要求。錠子各個部分的裝配主要分為：錠桿與錠盤的裝配、軸承與上軸承座的裝配以及軸承與錠腳的裝配。應用虛擬裝配技術，可以將各個零件及其裝配的參數關聯在一起。當某個零件的特征參數發生改變時,整體的裝配關系可以實現自動更新。

2.1錠桿與錠盤的裝配

錠桿與錠盤裝配體的配合主要是通過錠桿與錠盤間使用重合約束實現的。錠桿與錠盤的配合如圖5所示。

圖5 錠桿與錠盤的配合

2.2 軸承與上軸承座的裝配

軸承與上軸承座的裝配方法是在繪制上軸承座后，通過智能配合命令，軸承會自動修改大小并與錠軸座配合在一起。軸承與上軸承座的配合如圖6所示。

圖6 軸承與上軸承座的配合

2.3 軸承與錠腳的裝配

軸承與錠腳的配合主要是通過應用兩次同心約束、一次距離約束和一次平行約束來實現的。軸承與錠腳的配合如圖7所示。

圖7 軸承與錠腳的配合

2.4 錠子整體裝配

將錠桿與錠盤的裝配體、軸承與上軸承座的裝配體和軸承與錠腳的裝配體利用同心、距離等約束裝配在一起，最終完成了錠子的整體裝配。錠子整體裝配如圖8所示。

圖8 錠子整體的配合

2.5 干涉檢查及解決方法

在裝配中，如果各零部件的設計尺寸不正確、裝配位置不合理，很有可能會導致最終的裝配體發生干涉現象，所以需要在裝配完成后進行干涉檢查。本裝配體在Solidworks中進行干涉檢查時，發現錠桿與軸承連接處發生了干涉，如圖9所示。經檢查，發現軸承選擇不合理。通過更換軸承型號，順利解決了問題，在而后的運動仿真中裝配體未出現干涉問題。

圖9 干涉檢查

3 結束語

本文探討了細紗機錠子在Solidworks里建模與虛擬裝配的過程及方法，通過對細紗機錠子部件進行三維建模，并進行裝配及干涉檢查，可以查出各零件的尺寸和各零件間裝配關系的正確性與合理性。采用這種建模后進行虛擬裝配的方法，為優化細紗機錠子的結構設計，提升設計人員的工作效率提供了一種可以借鑒的思路與方法。

[1]DSSolidWorks公司.《SolidWorks零件與裝配體教程》[M].機械工業出版社,2013.

[2]趙 罘，龔堰玨，張云杰.SolidWorks2009從入門到精通[M].北京：北京希望電子出版社,2009.

Spinning Spindles in Solidworks Modeling and VirtualAssembly Inquiry

YANG Jian-yu
（InnerMongolia University of Technology Institute of Light Industry and Textile Hohhot in InnerMongolia，Hohhot010080，China）

The ring spinning spindle is one of themain components of twisting winding on spinning frame,spinning spindle design level and production quality will be the production ability of the corresponding process and directly influence the quality of yarn.This paper discusses spinning frame spindle in Solidworksmodeling and virtualassembly of the entire process,in order to optimize the frame structure design of spindle,improve the quality of products，and providesan easy and feasibleway.

Solidworks；ring spinning spindle；modeling；virtualassembly

TS103

B

1672-545X（2014）04-0132-02

2014-01-03

楊劍宇（1991—），男，工學學士，研究方向：紡織機械、計算機輔助設計與制造。