proe自動磁環(huán)繞線機虛擬設計與運動仿真

2013-08-13 by:CAD機構運動仿真來源:仿真在線

1 引言

磁環(huán)電感線圈是各種電子設備不可缺少并大量需要的元器件。據不完全統(tǒng)計,目前全世界近80%磁環(huán)電感線圈在中國大陸生產,而中國大陸磁環(huán)電感線圈的70%集中在珠三角—帶。其從業(yè)人員已近270萬,每年繞置磁環(huán)數(shù)量可達5千億個,這其中絕大部分是依靠全手工或半自動化設備繞置而成。由于對人員依賴度極高,導致磁環(huán)繞線行業(yè)存在—些無法逾越的問題。首先,由于電子行業(yè)的激烈競爭以及國內人力成本的逐步提高,—些磁環(huán)繞線企業(yè)利潤已經相當微薄;再次,由于磁環(huán)繞線工作枯燥乏味,因而繞線工人流動性極大,從而造成繞線企業(yè)缺乏熟練的繞線工,這直接影響到磁環(huán)繞線效率和品質。有鑒于此,開發(fā)設計全自動磁環(huán)繞線設備有巨大的市場要求,這樣就為磁環(huán)繞線機制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。

在此背景下作者與廣東某企業(yè)合作開發(fā)設計了一種自動磁環(huán)繞線機,可實現(xiàn)全自動化的磁環(huán)繞置。在該機構設計中,運用主流軟件proe,實現(xiàn)了整體機構是虛擬設計裝配以及運動仿真,對設計中出現(xiàn)的問題做出了改進,有利實現(xiàn)了設計的最優(yōu)化,加快了產品開發(fā)的速度。將結合proe,對該機構設計,虛擬裝配及運動仿真做分析說明。

2 自動磁環(huán)繞線機原理及結構

所設計的自動磁環(huán)繞線機其基本原理是模仿人手繞置磁環(huán)的動作,將銅線鋪在磁環(huán)上后,由氣缸將銅線穿過磁環(huán),從而實現(xiàn)銅線在磁環(huán)上的繞置。采用此類方式繞線最大的優(yōu)點是可以實現(xiàn)銅線與磁環(huán)表面的緊密貼合,因而可用來繞置高質量要求的磁環(huán)。繞線過程。

首先,壓線氣缸將布在磁環(huán)面上的銅線壓入磁環(huán);接著,拉線手拉住銅線;再次,分線手將銅線全部拉過磁環(huán);最后,翻轉手將銅線拉住翻轉至磁環(huán)上,壓線氣缸動作從而進行下一圈繞線。自動磁環(huán)繞線機整體,如圖2所示。主要由智能手1、翻轉手2、遞進輪3、拉線手4、分線手5、剪線手6、蓋板7、振動盤8等組成,圖中外殼及部分機架處于隱藏狀態(tài)。該自動磁環(huán)繞線機大量應用氣缸來實現(xiàn)各類動作,與一般機械機構相比,由氣缸構成的設備相對簡單,從而也更穩(wěn)定。

以下就自動磁環(huán)繞線機各個部分結構和在繞線過程中的功能進行分析。

2.1 智能手部分

智能手部分實現(xiàn)以下功能:拿取磁環(huán);將銅線從剪線手拉出,布在磁環(huán)上面;將布在磁環(huán)面上的銅線壓入磁環(huán)。拿取磁環(huán)及從剪線手拉取銅線由一個擺動氣爪實現(xiàn),并曲三個帶導桿氣缸來實現(xiàn)擺動氣爪在空間位置的變化,從而可以將磁環(huán)從振動盤處放到繞線處,在完成繞線后又可以將磁環(huán)取出放入指定出口。壓銅線入磁環(huán)由一個標準氣缸實現(xiàn)。

2.2 拉線手部分

拉線手把智能手穿過磁環(huán)的銅線下拉,并為分線手分線做準備。該機構由一帶導桿氣缸連接一擺動氣缸,將由智能手壓下的銅線叉住,并通過另一氣缸連接的機構鉤住銅線,以使分線手將銅線拉開,拉線手結構。

2.3 分線手部分

分線手將拉線手拉下的銅線拉扯開,以使銅線全部通過磁環(huán),以便進行下一圈的繞線。分線手有兩個大行程的無桿氣缸和四個帶導桿氣缸構成。分線手結構。

2.4 翻轉手部分

翻轉手把銅線在磁環(huán)上繞完一圈之后,將銅線重新拉到磁環(huán)表面,以進行下一圈的繞線。

夾持銅線由有一個開閉式的氣爪實現(xiàn),同時由兩個氣缸實現(xiàn)其在兩個方向位置的變化,另外一個氣缸通過鉸鏈機構實現(xiàn)開閉式氣爪的翻轉,完成銅線在磁環(huán)上的鋪布。翻轉手結構。

2.5 剪線手部分

剪線手在拉線手進行完第一次分線后就將銅線剪斷,同時預留出銅線頭以便下一個磁環(huán)繞置時智能手捏取銅線。不同類磁環(huán)所需銅線長度不同,通過調整分線手氣缸位置感應器來調節(jié)剪斷銅線的長度。剪線手部分結構。

2.6 遞進輪部分

遞進輪部分是該自動磁環(huán)繞線機中重要部件之一,其主要作用主要有2個:

(1)夾緊磁環(huán),使磁環(huán)在繞線過程中不至于松動;

(2)帶動磁環(huán)旋轉,當磁環(huán)在繞置完一圈線之后,步進電機帶動遞進輪,使磁環(huán)轉動一定角度,以繞置下一圈線。

為實現(xiàn)全自動化,所設計的自動磁環(huán)繞線機還有一些輔助部分如振動盤等,在此不再作介紹。

該自動磁環(huán)繞線機摸擬人工繞線方式,在氣缸組成的各機構作用下,實現(xiàn)銅線在磁環(huán)上的自動繞置,其繞線速度級不及現(xiàn)今市面上儲線環(huán)型式的繞線設備,但該設備相比儲線環(huán)型式的繞線設備有以下優(yōu)點:能真正實現(xiàn)全自動化,無人化;銅線能緊貼磁環(huán),從而能繞置高精度磁環(huán)產品。

3 自動磁環(huán)繞線機的整體虛擬裝配

為究成自動磁環(huán)繞線機的運動仿直,需對磁環(huán)機整體進行虛擬裝配,虛擬裝配是很據產品設計的形狀特性、精度特性、真實地模擬產品三維裝配過程,并允許用戶以交互方式控制產品的三維真實模擬裝配過程,以檢驗產品的可裝配性。在proe的裝配模式提供自下而上的設計模式中,先在零件模塊中構造各個零件的三維模行型或者運用輔助工具調用三維模型,然后在裝配模塊中建立部件之間的連接關系,它是通過配對條件在零部件之間建立約束關系來確定零部件在產品中的位置。

在裝配元件時,若此元件為機構中可移動的元件,則需設置適當?shù)倪B接條件,使此元件與現(xiàn)有組件上的元件連接在一起。不同的連接條件提供不同的自由度及不同的移動機能,以使元件能在機構運動仿真時有正確的運動方式。proe中對動態(tài)機構提供了多種連接條件,如剛性,銷釘,滑動桿,圓柱等。

本機構在虛擬裝配時,先將各部分進行虛擬裝配,再將各部分進行總裝。裝配過程在此不再贅述。在各部分和總體裝配完成后,可在分析選項中選擇模型中的全局干涉檢測,以確認各零件設計尺寸及總裝是否存在干涉。

4 自動磁環(huán)繞線機運動仿真

機構設計是proe Wildfine的一個應用模塊,其功能是對組件產品進行機構分析及仿真,這樣可以使原來在二維圖紙上難以表達和設計的運動變得非常直觀和易于修改,從設計上將系統(tǒng)的運動干涉的可能性降到最低。并且能夠大大簡化機構的設計開發(fā)過程,縮短開發(fā)周期,減少開發(fā)費用,同時提高產品質量。

在所設計的自動磁環(huán)繞線機虛擬裝配完成后,為確認機構是否符合設計預期以及機構運動中是否存在干涉,要對整體機構進行運動仿真,以便對設計中出現(xiàn)的問題進行改進。對自動磁環(huán)繞線機整體進行虛擬運動仿真,在回放中,可清楚看到運動過程中各部件運動位置。

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