基于激光加工與CAD繪圖的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝

引言

在實(shí)踐中,通常采用圖形結(jié)合運(yùn)動(dòng)分析與計(jì)算來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì),但單靠幾何圖形來設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu),尤其是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其實(shí)是有一定困難的。這樣的設(shè)計(jì)方式,往往需要一個(gè)相對較長的時(shí)間周期,同時(shí)也需要較復(fù)雜的計(jì)算來對動(dòng)作過程進(jìn)行分析。如此一來,不僅設(shè)計(jì)難度加大,設(shè)計(jì)的周期也會延長。

1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程

如果將CAD繪圖與激光加工相結(jié)合,可直接通過CAD進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析,再將CAD設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行激光加工,最終對實(shí)物零件進(jìn)行裝配與運(yùn)動(dòng)演示。

1.1設(shè)計(jì)分析

本文以曲柄齒輪齒條機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為例,具體地進(jìn)行激光加工與CAD相結(jié)合的方法探究。

該機(jī)構(gòu)要求如圖1所示,固定軸之間的距離為40mm,擺動(dòng)角度為60°。分析該機(jī)構(gòu),主要包含曲柄擺桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu),總體為組合機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的工作原理是:當(dāng)曲柄盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),曲柄銷在滑槽內(nèi)滑動(dòng),帶動(dòng)滑槽齒輪進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng),滑槽齒輪再帶動(dòng)齒條來回移動(dòng)。

1.2設(shè)計(jì)計(jì)算

由擺動(dòng)角度60°,計(jì)算出a=r×sin30°,得a=20mm,由此計(jì)算出曲柄長度為20mm,如圖2所示。

再根據(jù)極限位置,由Lmin=40-20=20mm,Lmax=40＋20=60mm,L>40mm,確定滑槽的長度及位置,如圖3所示。

然后計(jì)算齒輪齒條部分,根據(jù)齒輪公式d=mz,設(shè)m=2,z=30,得d=60mm,周長L=m×60,則齒條移動(dòng)距離S=(m×60×60)/360=31.4mm。最終設(shè)計(jì)的圖形如圖4所示。

2激光切割加工

將設(shè)計(jì)的CAD圖形進(jìn)行排版,如圖5所示,轉(zhuǎn)成dxf格式,導(dǎo)入到激光加工機(jī)的軟件中,進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,然后激光加工。最后對加工的零件進(jìn)行組裝,如圖6所示。

3結(jié)語

對于機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),其中的零件圖形也許并不復(fù)雜,但如果需要一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),尤其是需要一個(gè)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),單靠靜態(tài)圖形來設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu),其實(shí)是有難度的,除了需要大量的計(jì)算,還要反復(fù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。但如果通過CAD軟件與激光加工相結(jié)合來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與裝配,不僅可以通過CAD繪圖來減少計(jì)算量,從而降低設(shè)計(jì)的難度,還能夠通過加工出的實(shí)物來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)演示,尤其是復(fù)雜機(jī)構(gòu)的演示。總的來講,將激光加工與CAD繪圖相結(jié)合來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與裝配,不僅可以化難為易,同時(shí)還能提高設(shè)計(jì)效率。