L、三維CAD系統(tǒng)的特點(diǎn)概述
所謂三維CAD系統(tǒng)，就是將設(shè)計(jì)中涉及的機(jī)械、設(shè)備、結(jié)構(gòu)件等三維物體用盡可能與實(shí)體特性接近的幾何形狀進(jìn)行操作處理的CAD系統(tǒng)，即以具有真正意義上的三維立體幾何建模工具為核心所開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)稱為三維CAD系統(tǒng)。一般在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行幾何形狀操作處理的技術(shù)稱為幾何建模(Geometric Modeling)．實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的軟件稱為幾何建模工具或三維CAD系統(tǒng)。到目前為止，已經(jīng)有多種三維CAD系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于三維建模實(shí)踐中，常用的如Pro/E，Solid Works，SolidEdge等。這些三維建模系統(tǒng)都具有高度集成的設(shè)計(jì)功能，可以快速方便地完成各種設(shè)計(jì)任務(wù)；同時(shí)，三維模型可以為CAM和CAE直接提供數(shù)據(jù)輸入。
下面通過(guò)具體的零件建模和裝配建模等來(lái)簡(jiǎn)要介紹破碎機(jī)三維模型的開(kāi)發(fā)。
2、三維建模簡(jiǎn)述
受文章篇幅所限，本文僅以新型外動(dòng)顎勻擺低矮顎式破碎機(jī)的可調(diào)顎組為例說(shuō)明三維建模過(guò)程中的某些相關(guān)建模技術(shù)。
2.1 可調(diào)顎組的三維零件建模
2.1.1可調(diào)顎體零件模型的創(chuàng)建。在三維模型窗口中選擇草繪方式，系統(tǒng)進(jìn)入草繪環(huán)境，在草繪環(huán)境下繪制可調(diào)顎體的第一部分拉伸草圖，然后對(duì)草圖標(biāo)注尺寸，結(jié)果如圖1所示。該草圖共有3大部分：拉伸部分1，它包括可調(diào)顎體底座和橫向豎肋；拉伸部分2，它是可調(diào)顎調(diào)整部分的安裝座槽形拉伸體；拉伸部分3，它包括貓耳及其圓孔（直徑為65）；另外是直徑為90的圓孔切削體l。在創(chuàng)建模型時(shí)，并不一定要按此順序進(jìn)行。
草圖繪制完成后，使系統(tǒng)回到三維模型環(huán)境。在此環(huán)境中，利用第一部分草圖的拉伸部分1創(chuàng)建可調(diào)顎體的第一部分拉伸模型；如果所繪制的拉伸草圖有錯(cuò)誤，系統(tǒng)將拒絕模型的創(chuàng)建，并會(huì)提示用戶草圖的錯(cuò)誤所在，此時(shí)應(yīng)返回到草繪環(huán)境中修改草圖，直到草繪成功后才可以回到三維模型環(huán)境中建模。
選擇可調(diào)顎調(diào)整部分的安裝座槽形拉伸體草圖，在模型環(huán)境中創(chuàng)建拉伸部分2的三維模型。其它切削體草圖的模型待相關(guān)拉伸體模型建立之后再創(chuàng)建。
創(chuàng)建可調(diào)顎體的第二部分草圖，它包括4條縱向拉肋。接著先平移參考平面至符合要求的位置，再利用此參考平面創(chuàng)建可調(diào)顎軸孔的拉伸草圖。利用該拉伸草圖進(jìn)行拉伸建模，然后對(duì)拉伸體外形按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行切削。此后，再利用前面建立的圓形草圖進(jìn)行切削建模。
利用草圖創(chuàng)建可調(diào)顎軸孔的拉伸模型。然后以可調(diào)顎體下底面為參考平面，繪制圓孔切削體草圖，如圖2所示，在模型環(huán)境中創(chuàng)建這些圓孔的切削模型。當(dāng)然，這些圓孔也可以陣列方式創(chuàng)建，陣列建模方式主要適合于形狀簡(jiǎn)單、分布有規(guī)律的特征建模。
最后，對(duì)可調(diào)顎體模型進(jìn)行必要的處理。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)所有的圓形突臺(tái)兩端的圓或圓弧和直線棱邊進(jìn)行圓角處理，圓角參數(shù)為R=15或其它合適的參數(shù)。
此后．可獲得可調(diào)顎體的最終三維模型，如圖3所示。
2.1.2可調(diào)顎組其它零件的三維模型�？烧{(diào)顎組其它零件的三維建模過(guò)程與此類似，在此不再作建模介紹，它們的三維模型在后面可調(diào)顎組的爆炸圖中可以看到。
2.2可調(diào)顎組模型的裝配
有了三維模型，就可以完成機(jī)構(gòu)的虛擬裝配。虛擬裝配實(shí)際上是對(duì)真實(shí)零件的實(shí)際安裝位置、配合關(guān)系等裝配本質(zhì)的反映。
在完成了可調(diào)顎組全部零件的模型創(chuàng)建工作之后，即可以對(duì)這些零件進(jìn)行裝配。裝配時(shí)首先應(yīng)該選擇好一個(gè)裝配基準(zhǔn)件或裝配基礎(chǔ)或地基，在本裝配中，選擇可調(diào)顎體作為裝配基準(zhǔn)件；其次要確定好基準(zhǔn)件的基本安裝平面，在本裝配中，選擇可調(diào)顎體內(nèi)底面作為裝配的基本安裝平面；然后依次將可調(diào)顎齒板、可調(diào)顎壓板、螺栓和螺帽等進(jìn)行裝配。
在進(jìn)行裝配時(shí)，如果零件模型有裝配方面的錯(cuò)誤，那么，在裝配中系統(tǒng)就會(huì)提示出錯(cuò)的地方和原因，從而可以及時(shí)糾正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。糾錯(cuò)時(shí)要根據(jù)實(shí)際零件的各種裝配關(guān)系先對(duì)裝配錯(cuò)誤進(jìn)行分析，再確定錯(cuò)誤所在，最后對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行修正；如有必要，可以進(jìn)入零件環(huán)境，對(duì)有錯(cuò)誤的零件進(jìn)行修改或重新建模。
下面簡(jiǎn)述可調(diào)顎上壓板和齒板的裝配過(guò)程。
先裝配可調(diào)顎上壓板。在裝配上壓板時(shí)，首先根據(jù)表面匹配裝配原則，確定上壓板與可調(diào)顎體基本安裝平面之間的匹配關(guān)系為第一個(gè)裝配關(guān)系，然后根據(jù)該裝配原則，確定上壓板與軸端安裝平面之間的匹配關(guān)系為第二個(gè)裝配關(guān)系。最后根據(jù)平面對(duì)正裝配原則，確定上壓板與可調(diào)顎體側(cè)面之間的平面對(duì)正關(guān)系為第三個(gè)裝配關(guān)系。當(dāng)這三個(gè)裝配關(guān)系確定以后，上壓板在裝配模型中的位置已經(jīng)完全確定，其裝配即告完成。
再裝配可調(diào)顎齒板。首先根據(jù)表面匹配裝配原則，確定可調(diào)顎齒板與可調(diào)顎體基本安裝平面之間的匹配關(guān)系為第一個(gè)裝配關(guān)系。然后根據(jù)同軸裝配原則，確定可調(diào)顎齒板圓孔與可調(diào)顎體圓形切削體之間的關(guān)系為第二個(gè)裝配關(guān)系即同軸關(guān)系。最后根據(jù)平面對(duì)正裝配原則，確定可調(diào)顎齒板與可調(diào)顎體側(cè)面之間的平面對(duì)正關(guān)系為第三個(gè)裝配關(guān)系。當(dāng)這三個(gè)裝配關(guān)系確定以后，可調(diào)顎齒板在裝配中的位置就完全確定了，其裝配工作即告完成。
可調(diào)顎組其它零件的裝配方式基本與此相似，但有一點(diǎn)需要特別提出，在裝配螺絲、螺母時(shí)，最好的方法是選擇“插入”裝配方式，這樣既簡(jiǎn)單又可確保裝配無(wú)誤�？烧{(diào)顎組的最終裝配結(jié)果如圖4所示。
裝配圖可以進(jìn)行爆炸處理，從而獲得該裝配的爆炸圖�？烧{(diào)顎組的爆炸圖如圖5所示。
2.3工程圖的獲取
零件工程圖的獲取可以在零件三維模型創(chuàng)建完成以后的任何時(shí)候進(jìn)行，裝配的工程圖的獲取可以在裝配建模完成之后的任何時(shí)候進(jìn)行，方法十分簡(jiǎn)單。在Draft環(huán)境中，打開(kāi)一張新的工程圖紙，然后按照系統(tǒng)的工程圖創(chuàng)建方式，打開(kāi)相應(yīng)的零件模型或裝配模型，選擇工程圖中所需要的基本內(nèi)容，如正視圖、軸側(cè)圖等，此后即可在工程圖環(huán)境中獲得相應(yīng)零件或裝配的工程圖。圖6是可調(diào)顎體零件的工程圖，圖中尺寸已經(jīng)刪除。同樣，可獲得可調(diào)顎組的工程圖，如圖7所示，圖中全部尺寸都未標(biāo)注。
實(shí)際上尺寸標(biāo)注既可以在工程圖環(huán)境下手工進(jìn)行，也可以讓系統(tǒng)自動(dòng)完成，既從相應(yīng)的三維模型中繼承而來(lái)，然后再作一些必要的補(bǔ)充和修改即可。
同樣可獲得可調(diào)顎組各個(gè)零件的基本物理特性。這些基本物理特性主要是零部件的質(zhì)量參數(shù)，它們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中是很有用處的，比如零部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在分析零部件的動(dòng)態(tài)受力時(shí)就很有用，用它來(lái)計(jì)算慣性力和慣性力偶矩就顯得非常方便。
用同樣的方法可以獲得同一零件的任一部分的基本物理特性，其中的質(zhì)量、面積、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析時(shí)很有用。另外，還可以比較方便地獲取零件任一組成部分的質(zhì)心。
4、結(jié)束語(yǔ)
應(yīng)用三維建模系統(tǒng)創(chuàng)建新型顎式破碎機(jī)的三維模型主要內(nèi)容應(yīng)該包括：①創(chuàng)建各零件的三維模型；②創(chuàng)建裝配的三維模型；③對(duì)各零件和裝配進(jìn)行基本物理特性的初步分析，既獲取各零件和裝配的質(zhì)量參數(shù)。同時(shí)，利用三維模型，一方面可以獲取破碎機(jī)各零件的工程圖，也可以根據(jù)裝配模型獲取破碎機(jī)整機(jī)或裝配的爆炸圖；另一方面，可以應(yīng)用其它三維模型有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)力、振動(dòng)等分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行修改和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)。利用三維模型獲取工程圖的方法很簡(jiǎn)單，而工程圖的形式和標(biāo)注內(nèi)容等都與二維CAD基本相似，但本方法成圖速度快，操作方便，可以大幅度提高設(shè)計(jì)效率。無(wú)疑，破碎機(jī)三維模型的開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性工作，它將極大地加快破碎機(jī)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化進(jìn)程，進(jìn)一步提高破碎機(jī)的設(shè)計(jì)效率。
