紡織機(jī)械輥筒結(jié)構(gòu)零件CAD-CAE系統(tǒng)研究.pdf

1、針對(duì)紡織機(jī)械輥筒類零件設(shè)計(jì)和制造的現(xiàn)狀,運(yùn)用CAD／CAE集成技術(shù),對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探索和研究。本文根據(jù)紡織機(jī)械中不同型號(hào)輥筒類零件的結(jié)構(gòu)差異,實(shí)現(xiàn)了紡織機(jī)械輥筒類零件的CAD和CAE對(duì)接,提高了輥筒類零件設(shè)計(jì)和分析效率,從而達(dá)到縮短研制周期的目的。
　　 CAD技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從理論研究到現(xiàn)在廣泛工程化應(yīng)用階段。現(xiàn)在CAD技術(shù)向著開(kāi)發(fā)性、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化發(fā)展,這為CAD技術(shù)應(yīng)用提供了更加廣闊舞臺(tái)。有限元技術(shù)是目前求解

2、連續(xù)體問(wèn)題最為流行的一種數(shù)值方法,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和有限元法理論的逐漸成熟,推動(dòng)有限元分析軟件商業(yè)化。但是,長(zhǎng)久以來(lái)CAD和CAE是獨(dú)立發(fā)展的,沒(méi)有很好的融合。為了克服模型信息孤島,對(duì)CAD和CAE進(jìn)行集成,是非常必要的,也是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　　 研究的重點(diǎn)是紡織機(jī)械中輥簡(jiǎn)類結(jié)構(gòu)零件的CAD／CAE集成。輥筒類零件是紡織機(jī)械中應(yīng)用比較廣泛的非標(biāo)準(zhǔn)件之一。根據(jù)功能、用途和承受載荷的不同,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,會(huì)各有差異,但是輥筒

3、零件的基本結(jié)構(gòu)是相同的。根據(jù)紡機(jī)企業(yè)多年的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn),將常用的20多種輥筒類零件縮減歸并為外圓焊接式、端面焊接式、單幅板焊接式、雙幅板焊接式、螺紋連接式、固定芯軸式這6大類,在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,減少在制造過(guò)程中的工裝,大大減少了加工生產(chǎn)成本。
　　 在輥筒類零件CAD／CAE集成中,需要解決的核心問(wèn)題是CAD軟件中模型過(guò)渡到CAE軟件中。工程上最直接的做法是通過(guò)step、iges和sat等中間格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換,這種粗放的

4、做法忽略了CAD軟件和CAE軟件對(duì)幾何模型要求的差異性。CAD模型是體現(xiàn)對(duì)細(xì)節(jié)的表達(dá),詳細(xì)清楚表達(dá)每一個(gè)細(xì)小的倒角,微小孔、洞。CAE模型體現(xiàn)的物體熱學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)等本質(zhì)特征(這里只探討力學(xué)特征)。為了將CAD模型非常細(xì)致過(guò)渡到CAE模型,一種比較好的解決方案是引入骨架降維(skeletal dimensional reduction)的方法,將CAD模型去細(xì)節(jié)化,進(jìn)行骨架簡(jiǎn)化。
　　 CAD／CAE集成平臺(tái),是在Visual

5、 Studio2005平臺(tái)上,使用VB.NET進(jìn)行開(kāi)發(fā)。根據(jù)縮減歸并的6大類輥筒零件,構(gòu)建參數(shù)化輥筒零件庫(kù)。集成平臺(tái)獲取三維模型的特征和參數(shù),并且可以根據(jù)用戶的需要,對(duì)模型進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。根據(jù)輥筒類零件的主參數(shù)和特點(diǎn),對(duì)模型進(jìn)行骨架簡(jiǎn)化,并生成骨架簡(jiǎn)化后的CAE有限元模型。
　　 CAD／CAE集成平臺(tái),為輥筒類零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),提供了專業(yè)的工具和手段,快速對(duì)輥筒類結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行有限元分析。該平臺(tái)對(duì)紡織機(jī)械輥筒類零件典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試,建立