solidworks 工业机器人应用系统三维建模 课件 项目七 工业机器人打磨单元装配体建模

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工业机器人应用系统三维建模项目七工业机器人打磨单元装配体建模项目情景

本项目将基于工业机器人打磨单元装配体的建模，以打磨工位支撑机构装配体的装配和打磨工位轮毂夹紧机构装配体的装配为任务，完成两个子装配体基础上，完成工业机器人打磨单元总装配体的设计，利用爆炸视图清晰地表示装配体中各零件之间的位置关系。学习内容学习导图知识目标：理解装配、理解零件间的配合关系、爆炸图的作用，学习干涉检查和爆炸视图等知识点和技能点。技能目标：熟悉零件的调入方法，掌握在零部件之间添加合适配合关系的方法，熟悉装配体评估方法，能查找并修改设计问题。学习目标任务要求任务一打磨工位支撑机构子装配体装配图7-2是机器人打磨单元打磨工位支撑机构，在打磨工位完成支撑和定位轮毂的作用。其装配所需零件已经建模完成，根据打磨工位机构示意图进行装配体装配。图7-2打磨工位支撑机构装配体的组成任务分析图7-2打磨工位支撑机构装配体的组成SOLIDWORKS中零件的组合是在装配模块中完成的。图7-2所示打磨工位是由9个零件组合在一起的一个装配体，相同零件可通过复制、镜像或阵列完成。装配过程主要包括装配体的基本操作，如建立装配体的方法、零部件插入、零部件的移动、零部件的旋转，和添加配合关系等。任务一打磨工位支撑机构子装配体装配主要内容任务一打磨工位支撑机构子装配体装配一、装配体基本操作二、装配体设计树三、常用的装配种类和操作四、子装配体五、任务实施六、任务训练1、新建装配体一、装配体基本操作图7-3【新建SOLIDWORKS文件】对话框图7-4装配体建模界面1、新建装配体一、装配体基本操作从零件新建一个装配体插入零部件插入新零件插入新装配体1、新建装配体一、装配体基本操作图7-5导入零件后的界面

2、插入零部件一、装配体基本操作图7-6插入零部件菜单图7-7插入支撑立柱2、插入零部件一、装配体基本操作（1）零部件复制图7-8复制零部件2、插入零部件一、装配体基本操作（2）零部件阵列图7-9线性零部件阵列菜单图7-10线性零部件阵列2、插入零部件一、装配体基本操作（3）零部件镜像图7-9线性零部件阵列菜单图7-12（a）镜像零部件图7-12（b）镜像零部件结果一、装配体基本操作3、移动零部件图7-13移动零部件对话框与类型一、装配体基本操作4、旋转零部件图7-14旋转零部件对话框与类型一、装配体基本操作4、旋转零部件图7-15移动和旋转零部件图7-16移动或旋转零部件一、装配体基本操作5、三重轴移动旋转零部件图7-17三重轴移动与旋转二、装配体设计树1、零部件图7-18装配体中的零件

零部件在装配体中的状态可以是完全定义、过定义或欠定

义。如果一个零件【过定义】或【欠定义】，其名称前会有一个包含于括号中“+”号或“－”号。欠定义的零部件有一些自由度，完全定义的零部件没有自由度。【固定】状态（名称前面有一个“固定”符号）表明一个零部件固定于当前位置。二、装配体设计树2、配合文件夹

装配体中的配合关系被分成组放入名为配合文件夹中，由两个回形针图标表示。对有关联的配合关系创建配合文件夹，进行分类管理。选择有关联的配合关系，鼠标右键，菜单中选【添加到新文件夹】。图7-19配合与配合组三、常用的配合种类及操作1、常用配合类型“配合”属性管理器配合选择标准配合高级配合机械配合配合选项三、常用的配合种类及操作2、添加配合关系

标准配合重合--将所选面、边线及基准面定位（相互组合或与单一顶点组合），使其共享同一个无限基准面。定位两个顶点使它们彼此接触。

平行--使所选的配合实体相互平行。垂直--使所选配合实体以彼此间90°角度而放置。相切--使所选配合实体以彼此间相切而放置（到少有一选择项必须为圆柱面、圆锥面或球面）。同轴心--使所选配合实体放置于共享同一中心线。

锁定--保持两个零部件之间的相对位置和方向。

距离--使所选配合实体以彼此间指定的距离而放置。

角度--使所选配合实体以彼此间指定的角度而放置。

配合对齐--设置配合对齐条件。配合对齐条件包括“同向对齐”

和“反向对齐”

。“同向对齐”

是指与所选面正交的向量指向同一方向。“反向对齐”

是指与所选面正交的向量指向相反方向。三、常用的配合种类及操作2、添加配合关系高级配合对称配合

---强制使两个零件的各自选中面相对于零部件的基准面或平面或者装配体的基准面距离对称。宽度配合

---使零部件位于凹槽宽度内的中心。三、常用的配合种类及操作2、添加配合关系高级配合路径配合---将零部件上所选的点约束到路径。线性/线性耦合配合---在一个零部件的平移和另一个零部件的平移之间建立几何关系。距离配合---允许零部件在距离配合一定数值范围内移动。角度配合---允许零部件在角度配合一定数值范围内移动。三、常用的配合种类及操作2、添加配合关系机械配合：6种机械零部件装配的配合类型凸轮配合铰链配合齿轮配合齿条小齿轮配合螺旋配合万向节配合四、子装配体当装配体零件较多时，为了避免所有零件装配在一个装配体内过于复杂，可以按照产品的层次结构使用子装配体来进行产品的装配。

单击【装配体】/【插入零部件】/【新装配体】系统将在当前节点下新增一个装配体体，拖动所需零部件放入该装配体中，新装配体默认保存在当前装配体中，也可通过右键/【另存为】，将子装配体生成单独文件。五、任务实施如图7-21所示打磨工位支撑机构，其装配体装配过程如下。图7-21打磨工位装配体五、任务实施步骤1新建配置文件。新建SOLIDWORKS文件中选择【装配体】选项，单击【确定】按钮，进入装配环境。如图7-22所示。图7-22新建装配体文件五、任务实施步骤2

添加配置零件（1）【插入零部件】进入装配环境后系统自动弹出【开始装配体】对话框，点击【浏览】，在【打开】对话框中选取子装配体一文件夹配置文件【底座.SLDPRT】单击【打开】按钮。（2）单击【确定】按钮，将零件固定在原点位置。如图7-23所示。图7-23添加配置零件五、任务实施步骤3添加图7-24所示零件【支撑立柱.SLDPRT】。（1）【添加配置零件】选择控制面板【插入零部件】，点击【浏览】，在【打开】对话框中选取配置文件【支撑立柱.SLDPRT】，单击【打开】按钮。（2）单击【确定】按钮，将零件放置在合适位置。如图7-24所示。图7-24支撑立柱五、任务实施步骤4添加配合（1）选择控制面板【配合】命令，弹出【配合】对话框。（2）添加【同心轴】配合。点击对话框中国【同心轴】选项，选取如图7-25所示高亮面为同轴心面，点击【确定】。（3）添加【重合】配合。点击对话框中【重合】选项，选取如图7-25所示高亮面为重合面，点击【确定】。完成如图7-26所示。（4）添加【平行】配合。点击对话框中【平行】选项，选取如图7-27所示高亮面为重合面，点击【确定】。（5）复制【支撑立柱】三个（按下Ctrl+鼠标左键拖动零件2即可复制）。重复步骤（1）~（4）。完成装配如图7-28所示。图7-25【同轴心】配合图7-26【重合】配合图7-27平行配合图7-28完成结果五、任务实施步骤5

添加图7-29所示零件【支撑定位盘.SLDPRT】，添加配合（1）【添加配置零件】选项控制面板【插入零部件】，点击【浏览】，在【打开】对话框中选取配置文件【支撑定位盘.SLDPRT】，单击【打开】按钮。（2）选项控制面板【配合】命令，弹出【配合】对话框。（3）添加【同轴心】配合。点击对话框中【同轴心】选项，选取如图7-29所示高亮面为同轴心面，点击【确定】。（4）添加【重合】配合。点击对话框中【重合】选项，选取如图7-30所示高亮面为重合面，点击确定。如图7-30所示。（5）添加【平行】配合。点击对话框中【平行】选项，选取如图7-31所示高亮面为平行面，点击【确定】。图7-29【同轴心】配合图7-30【重合】配合图7-31平行配合五、任务实施图7-32【同轴心】配合图7-33【重合】配合步骤6添加图7-32所示零件【气缸.SLDPRT】，添加配合（1）隐藏支撑定位盘。选择支撑定位盘，单击工具栏中【隐藏/显示零部件】（2）【添加配置零件】选项控制面板【插入零部件】，点击【浏览】，在【打开】对话框中选取配置文件【气缸.SLDPRT】，单击【打开】按钮。（3）选项控制面板【配合】命令，弹出【配合】对话框。（4）添加【同轴心】配合。点击对话框中【同轴心】选项，选取如图7-32所示高亮面为同轴心面，点击【确定】。（5）添加【重合】配合。点击对话框中【重合】选项，选取气缸底面与底座上表面为重合面，点击确定。如图7-33所示。五、任务实施图7-34【同轴心】配合图7-35【相切】配合步骤7添加图7-34所示零件【管接头.SLDPRT】，添加配合（1）【添加配置零件】选项控制面板【插入零部件】，点击【浏览】，在【打开】对话框中选取配置文件【管接头.SLDPRT】，单击【打开】按钮。（2）选项控制面板【配合】命令，弹出【配合】对话框。（3）添加【同轴心】配合。点击对话框中【同轴心】选项，选取如图7-34所示高亮面为同轴心面，点击【确定】。（4）添加【相切】配合。点击对话框中【相切】选项，选取如图7-35所示高亮面为相切面，点击确定。如图7-35所示。（5）添加【平行】配合。点击对话框中【平行】选项，选取如图7-36所示高亮面为平行面，点击确定。如图7-36所示。（6）复制【管接头.SLDPRT】（按下Ctrl+鼠标左键拖动零件5即可复制）。重复步骤（3）~（5）。完成装配如图7-37所示。图7-36【平行】配合图7-37复制管接头配合结果五、任务实施步骤8显示【支撑定位盘.SLDPRT】特征树中选择零件3，单击工具栏中【隐藏/显示零部件】以显示零部件，显示结果如图7-38所示。图7-38零部件的装配结果六、任务练习练习7-1选择题1、在装配体中对两个圆柱面做同心配合时，应该选择（）A、圆柱端面的圆形边线B、或者是圆柱面或者是圆形边线C、通过圆柱中心的临时轴D、以上所有六、任务练习练习7-1选择题2、在装配时，如何把多个零件同时插入到一个空的装配体文件中？（

）A、把所有文件打开，一起拖到装配体中。B、选择【插入】→【零部件】→【已有零部件】命令，选择所有。C、直接在资源管理器中找到文件，全部选中后拖到装配体中。D、新建一个文档导入。六、任务练习练习7-1选择题3、装配文件的FeatureManager设计树与零件FeatureManager设计树相比，多了以下哪些项目？（

）A、右视面和配合B、右视面C、配合六、任务练习练习7-2

判断题1、在装配设计中管理设计树内，能改变零部件的次序。（

）2、第一个放入到装配体中的零件，默认为固定。（

）3、在一个装配体中，子装配体是否可以以不同的配置来显示该子装配体的不同实例。（

）六、任务练习练习7-3根据装配体零件信息如图7-44所示，进行装配，并生成爆炸视图。任务要求轮毂夹紧机构是在打磨工位完成轮毂打磨工作的夹紧工作的机构，图7-45所示为轮毂夹紧机构子装配体，装配体所需零件已经建模完成，根据轮毂夹紧机构要求完成子装配体装配。作为2个子装配体，在图7-2和图7-45的基础上，根据打磨工位装配。图7-45打磨工位轮毂夹紧机构子装配体的组成任务二打磨工位轮毂夹紧机构子装配体的装配任务分析轮毂夹紧机构子装配体是由5个零件所组成，相同零件可通过复制、镜像或阵列完成。总装配是将3个子装配体进行装配。装配过程包括：（1）装配体中零件操作如：零部件复制、阵列、镜像；（2）装配体检查；（3）爆炸视图等。任务二打磨工位轮毂夹紧机构子装配体的装配图7-45打磨工位轮毂夹紧机构子装配体的组成主要内容一、智能配合二、替换零部件三、打包四、爆炸视图五、任务实施六、任务训练任务二打磨工位轮毂夹紧机构子装配体的装配一、智能配合

在零部件之间可以通过直接拖拉添加配合关系，这种方法称为【智能配合】。其方法是使用Alt键配合标准的Windows拖放技巧。

和使用【配合】工具来设置配合的类型及其他属性一样，【智能配合】也使用相同的【配合弹出】工具栏。所有的配合都可用【智能配合】来创建。

不使用【配合弹出】对话框也可以创建多种配合关系，但要求使用Tab键来切换配合对齐方式。二、替换零部件

零件有了新的设计方案，由图7-46（a）变更为图7-46（b），由于该方案并没有最终需要试装后再进行研判。此时不能在原有零件上编辑修改，而需要新建或将原有零件复制一份附本再进行修改，修改完成后通过【替换零部件】来实现快速替换，而无须重新配合关系。图7-46设计变更（a）

（b）图7-47替换零部件三、打包

【打包】用于将装配体中所有相关文件收集到一个文件夹或zip（压缩）文件中，尤其适合用于很多装配体文件中的零部件在不同的文件夹中的情况。提示：同样可以收集工程图和Simulation结果并创建副本文件。打包操作方法：从下拉菜单中选择【文件】/【打包】。四、爆炸视图

1.设置爆炸视图

在创建爆炸视图前，需要对其相关步骤进行设置以便于使用。恰当的做法是：创建配置保存爆炸视图，添加配合关系保持装配体在“起始位置”处。图7-48（a）添加配置

图7-48（b）显示配置1图7-48（c）插入爆炸视图四、爆炸视图

2.爆炸单个零部件

可以沿一个方向或多个方向移动一个或多个零部件。一个或多个零部件在单方向的每一次移动都被认为是一步。图7-49（a）选取一个零件

图7-49（b）移动操纵杆图7-49（c）爆炸零部件图7-49（d）爆炸特征四、爆炸视图3.爆炸多个零部件

可以沿着单个路径或多个路径爆炸多个零部件。当选择了多个零部件后，最后被选择的零部件决定了移动操作杆的方向。图7-50（a）选取多个零件

图7-50（b）移动路径

图7-50（c）所得结果四、爆炸视图4.爆炸直线草图

使用【爆炸直线】命令，创建爆炸视图的爆炸路径；利用一种叫做【爆炸直线草图】的3D草图来绘制和显示爆炸视图的爆炸线；使用【爆炸直线草图】和【转折线】工具创建和修改爆炸直线。图7-51（a）步路线属性栏

图7-51（b）选择边线及方向

图7-51（c）结果五、任务实施一、打磨工位轮毂夹紧机构子装配体装配图7-52打磨工位轮毂夹紧机构子装配体五、任务实施步骤一：新建装配体使用装配体模板创建新的装配体。在【插入零部件】的PropertyManager中，向装配体中添加夹紧连接块。将该零件放置在装配体的原点并设为【固定】状态，如图7-53所示。图7-53新建子装配体五、任务实施步骤二：添加零部件使用同一个对话框，向装配体中添加夹紧手指和手指套，如图7-54所示。关闭对话框。图7-54添加零部件五、任务实施步骤三：使用智能配合添加平行配合关系使用【智能配合】技巧来添加【平行】配合关系：1）按住Alt键并拖动夹紧手指。2）单击并选中夹紧手指的棱柱侧表面。3）在夹紧连接块的圆柱孔面上下移动夹紧手指。4）当显示工具提示时，放置夹紧手指。该提示表明配合关系是【平行】。5）选中【配合弹出】工具栏中的【平行】配合类型。在夹紧连接块和夹紧手指之间，便加入了【平行】配合关系，如图7-55所示。图7-55智能配合之平行五、任务实施步骤四：使用智能配合添加同轴心配合关系按住Alt键并拖动夹紧手指，单击并选中夹紧手指的顶部圆柱表面，在夹紧连接块的圆柱孔面上移动夹紧手指，当显示工具提示时，放置夹紧手指，该提示表明配合关系是【同轴心】，选中【配合弹出】工具栏中的【同轴心】配合类型。在夹紧连接块和夹紧手指之间，便加入了【同轴心】配合关系，如图7-56所示。图7-56智能配合之同轴心五、任务实施步骤五：使用智能配合添加重合配合关系旋转零件，并使用拖曳的方法选择配合平面。选中配合平面，按下Alt键并拖动夹紧手指到夹紧连接块的平面上。当显示提示时，放置夹紧手指。该提示表明平面间的配合关系是【重合】关系。使用【配合弹出】工具栏，将配合关系切换为【重合】配合类型，如图7-57所示。图7-57智能配合之重合五、任务实施步骤六：使用智能配合添加同轴和重合配合关系将手指套与夹紧连接块进行配合。旋转零件，使用拖曳的方法选择配合平面。选中手指套圆柱孔面，按下Alt键并拖动手指套到夹紧连接块的圆柱外表面上。当显示提示时，放置手指套。使用【配合弹出】工具栏，将配合关系切换为【同轴心】配合类型，如图7-58所示。旋转零件并移动手指套，选中手指套圆柱下表面，按下Alt键并拖动手指套到夹紧连接块的圆柱上表面处。当显示提示时，放置手指套。使用【配合弹出】工具栏，将配合关系切换为【重合】配合类型，如图7-59所示。图7-58智能配合之同轴心图7-59智能配合之重合五、任务实施步骤七：镜像零部件单击【线性零部件阵列】工具栏，选择镜像零部件，弹出镜像零部件对话框，选择前视基准面为镜像基准面，选择要镜像的夹紧手指和手指套，镜像如图7-60所示。点击确认即可。镜像零部件结果如图7-61所示。步骤八：保存保存该装配体，并保持打开状态。图7-60镜像零部件图7-61镜像零部件结果五、任务实施二、打磨单元总装1.插入子装配体步骤一：选择子装配体使用【插入零部件】命令来选择子装配体。【插入零部件】对话框列出了【打开文件】列表框中所有打开的零件和装配体，子装配体1列在其中并被选中。步骤二：放置子装配体放置子装配体，展开子装配体图标，显示其中所有的零部件和其自身的配合组。如图7-62所示。图7-62子装配体1五、任务实施二、打磨单元总装1.插入子装配体步骤三：添加宽度配合从菜单中选择【插入】/【配合】，并选择【高级配合】选项。单击【宽度】配合，选择【宽度选择】和【薄片选择】。选择夹紧连接块的凹槽的两个侧面作为【宽度选择】，选择气缸凸台的两个侧面作为【薄片选择】，结果显示夹紧连接块位于气缸正中间，如图7-63所示。步骤四：添加重合配合从菜单中选择【插入】/【配合】，并选择【配合】选项。选择夹紧连接块凹槽上表面与气缸凸台上表面添加【重合】配合，配合过程如图7-64所示。选择夹紧连接块前面和气缸前面添加【重合】配合，配合过程如图7-65所示。图7-63添加宽度配合图7-64添加重合配合图7-65添加重合配合五、任务实施二、打磨单元总装1.插入子装配体步骤五：镜像子装配体单击【线性零部件阵列】工具栏，选择镜像零部件，弹出镜像零部件对话框，选择前视基准面为镜像基准面，选择要镜像的子装配体1，镜像如图7-66所示。点击确认即可。镜像子装配体1结果如图7-67所示。图7-66镜像子装配体1图7-67镜像子装配体1结果五、任务实施二、打磨单元总装1.插入子装配体步骤六：保存保存该装配体。步骤七：打包

单击【文件】/【打包】，使用默认的文件名称并选择【保存到Zip文件】及【平展到单一文件夹】选项，如图7-68所示。单击【保存】。步骤八：保存并关闭该零件，查看Zip文件。图7-68打包五、任务实施二、打磨单元总装2.装配体检查步骤一：干涉检查。打开配置文件【装配体1.SLDAM】，如图7-69所示。步骤二：选择菜单栏中【工具】/【评估】/【干涉检查】命令，弹出【干涉检查】属性管理器，如图7-70所示。步骤三：勾选【视重合为干涉】、【显示忽略的干涉】、【使干涉零件透明】复选框，单击【计算】按钮，如图7-71所示。步骤四：干涉检查结果出现在【结果】选项组中，选项组中显示干涉类型、干涉数量、干涉零件等信息。如图7-72所示。图7-69配置文件【装配体1.SLDAM】图7-70【干涉检查】属性管理器图7-71装配体检查图7-72