c616车床床头箱和送刀箱虚拟装配及运动仿真(附件)
虚拟装配是现在产品设计最主要的一种手段，通过虚拟装配可以在产品生产前对其在虚拟条件下进行装配和检测，从而节省了大量的设计和成本。本文的主要内容就是通过对C616车床床头箱和送刀箱用Solidworks对其进行零件的生成，在通过Solidworks对C616车床床头箱和送刀箱进行虚拟装配和检测，并修改后运动仿真。本文介绍了对C616车床床头箱和送刀箱零件的生成和作用，对零件的虚拟装配和装配体的干涉检测，最后是运动仿真。在这一过程中了解虚拟装配在产品生成的过程中相对于传统的来说的优点。关键词 C616车床，solidworks，床头箱，送刀箱，虚拟装配，运动仿真目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 研究现状 1
1.3 研究方法 2
2 C616车床床头箱和送刀箱的虚拟装配的实现 2
2.1 系统开发平台 2
2.2 C616车床床头箱和送刀箱设计总方案 3
2.2.1 床头箱的总体图 3
2.2.2 床头箱运动简图 4
3 零件模型建立 5
3.1 零件模型绘制及作用 5
3.2 典型零件的绘制 17
3.2.1二孔轴承的绘制 18
3.2.2手柄的绘制 18
3.3 零件明细表 19
3.3.1床头箱明细表 19
3.3.2送刀箱明细表 20
4 虚拟装配 22
4.1床头箱的虚拟装配 23
4.1.1 VIII轴的虚拟装配 23
4.1.2 VII轴的虚拟装配 23
4.1.3 VIII轴和IX轴的虚拟装配 24
4.1.4 床头箱的总体装配 24
5 结果分析 24
5.1床头箱的干涉分析 24
5.1.1轴的装配检测 24
5.1.2床头箱的总体检测 25
5.1.3齿轮的干涉检测 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
.2 VII轴的虚拟装配 23
4.1.3 VIII轴和IX轴的虚拟装配 24
4.1.4 床头箱的总体装配 24
5 结果分析 24
5.1床头箱的干涉分析 24
5.1.1轴的装配检测 24
5.1.2床头箱的总体检测 25
5.1.3齿轮的干涉检测 26
5.2过程的结果分析 26
6运动仿真 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1．1 课题研究的背景
基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训面具有独特的作用。在交互式虚拟装配环境中，用户使用各类交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）象在真实环境中一样对产品的零部进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。虚拟装配给我们带来了很大的方便和更好的便利。
虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作
的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装
配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包
括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。现在产品的制造正在
向着自动化、数字化的反向发展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。
1.2 研究现状
国外对虚拟装配技术的研究起步较早，在理论上的研究涉及面广，且已经有较为
广泛的应用。美国华盛顿州立大学的Jyaaram等开发研制了一个称为“虚拟装配设计
环境”(VADE)的虚拟装配设计系统。利用这个系统，设计人员可以在设计工作的初期
便可考虑有关装配和拆卸的问题，从而避免了装配设计方面的缺陷。在这个系统中设
计人员首先将在CAD系统建立的零件模型导入虚拟装配系统，然后在虚拟装配系统中
直接操作虚拟零件进行装配，有关产品的可装配性得到检验，同时也获得了许多有关
产品的设计和制造工艺信息。Dewar等提出了虚拟环境中辅助进行手工装配的方法，
该方法能够自动记录操作人员在虚拟环境中对虚拟部件的装配动作，还能辅助操作人
员自动进行装配，并且询问操作人员装配时的装配方法，同时生成装配规划。美国
Sandia国家实验室研究开发了一个名为Archimedes的用于生成优化和检查装配工艺
的交互式装配规划系统。它允许用户定义工艺约束，自动生成装配工艺并判断是否满
足约束条件，还可以按照用户提供的指标优化装配工艺。它可以使用当前流行的各种
CAD模型，并能以多种形式输出装配工艺规划结果。ARChimedes已被成功地应用于多
家企业，如NASA、Rockwell公司、洛克希德马丁公司、休斯飞机公司等，其中休
斯飞机公司的产品实例为著名的第4代空空导弹“响尾蛇”AIM-9X，共有471个零件。
德国的Michael Weyrich等人通过调用OpenGL，Inventor，Performer和Vega库，
实现了面向虚拟制造的“虚拟工作台”交互环境。借助1副特殊的LCD眼镜、1枝六
维笔、1个三维鼠标和1双数据手套，用户能够直接与虚拟对象进行交互，实现顺序
控制、运动仿真、装配碰撞检查等。德国的BMW公司建立了Virtual Process Week
体系，利用虚拟技术对汽车装配流程的合理性加以测试。日本N Abe等开发了机械零
件的可装配性验证系统，支持设计者在虚拟环境下进行装配分析；德国Bernhard Jung
等人开发了一个基于知识的虚拟装配系统CODY，允许设计者通过三维操作，进行产品
装配。
国内虚拟装配技术的研究相对较晚，与发达国家有一定差距。清华大学国家CIMS
工程技术研究中心基于CAD软件平台Pro／ENGINNEER开发实现了虚拟装配支持系统
VASS(Virtual Assembly Support System)。利用该系统可在产品设计阶段进行基于
三维实体模型的试拆卸仿真，生动直观地分析、验证与改善产品的可装配性，进行产
品及其部件的装配工艺规划，生成对实际装配操作具有指导作用的装配工艺文件。西
北工业大学CAD／CAM国家专业实验
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 研究现状 1
1.3 研究方法 2
2 C616车床床头箱和送刀箱的虚拟装配的实现 2
2.1 系统开发平台 2
2.2 C616车床床头箱和送刀箱设计总方案 3
2.2.1 床头箱的总体图 3
2.2.2 床头箱运动简图 4
3 零件模型建立 5
3.1 零件模型绘制及作用 5
3.2 典型零件的绘制 17
3.2.1二孔轴承的绘制 18
3.2.2手柄的绘制 18
3.3 零件明细表 19
3.3.1床头箱明细表 19
3.3.2送刀箱明细表 20
4 虚拟装配 22
4.1床头箱的虚拟装配 23
4.1.1 VIII轴的虚拟装配 23
4.1.2 VII轴的虚拟装配 23
4.1.3 VIII轴和IX轴的虚拟装配 24
4.1.4 床头箱的总体装配 24
5 结果分析 24
5.1床头箱的干涉分析 24
5.1.1轴的装配检测 24
5.1.2床头箱的总体检测 25
5.1.3齿轮的干涉检测 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
.2 VII轴的虚拟装配 23
4.1.3 VIII轴和IX轴的虚拟装配 24
4.1.4 床头箱的总体装配 24
5 结果分析 24
5.1床头箱的干涉分析 24
5.1.1轴的装配检测 24
5.1.2床头箱的总体检测 25
5.1.3齿轮的干涉检测 26
5.2过程的结果分析 26
6运动仿真 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1．1 课题研究的背景
基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训面具有独特的作用。在交互式虚拟装配环境中，用户使用各类交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）象在真实环境中一样对产品的零部进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。虚拟装配给我们带来了很大的方便和更好的便利。
虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作
的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装
配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包
括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。现在产品的制造正在
向着自动化、数字化的反向发展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。
1.2 研究现状
国外对虚拟装配技术的研究起步较早，在理论上的研究涉及面广，且已经有较为
广泛的应用。美国华盛顿州立大学的Jyaaram等开发研制了一个称为“虚拟装配设计
环境”(VADE)的虚拟装配设计系统。利用这个系统，设计人员可以在设计工作的初期
便可考虑有关装配和拆卸的问题，从而避免了装配设计方面的缺陷。在这个系统中设
计人员首先将在CAD系统建立的零件模型导入虚拟装配系统，然后在虚拟装配系统中
直接操作虚拟零件进行装配，有关产品的可装配性得到检验，同时也获得了许多有关
产品的设计和制造工艺信息。Dewar等提出了虚拟环境中辅助进行手工装配的方法，
该方法能够自动记录操作人员在虚拟环境中对虚拟部件的装配动作，还能辅助操作人
员自动进行装配，并且询问操作人员装配时的装配方法，同时生成装配规划。美国
Sandia国家实验室研究开发了一个名为Archimedes的用于生成优化和检查装配工艺
的交互式装配规划系统。它允许用户定义工艺约束，自动生成装配工艺并判断是否满
足约束条件，还可以按照用户提供的指标优化装配工艺。它可以使用当前流行的各种
CAD模型，并能以多种形式输出装配工艺规划结果。ARChimedes已被成功地应用于多
家企业，如NASA、Rockwell公司、洛克希德马丁公司、休斯飞机公司等，其中休
斯飞机公司的产品实例为著名的第4代空空导弹“响尾蛇”AIM-9X，共有471个零件。
德国的Michael Weyrich等人通过调用OpenGL，Inventor，Performer和Vega库，
实现了面向虚拟制造的“虚拟工作台”交互环境。借助1副特殊的LCD眼镜、1枝六
维笔、1个三维鼠标和1双数据手套，用户能够直接与虚拟对象进行交互，实现顺序
控制、运动仿真、装配碰撞检查等。德国的BMW公司建立了Virtual Process Week
体系，利用虚拟技术对汽车装配流程的合理性加以测试。日本N Abe等开发了机械零
件的可装配性验证系统，支持设计者在虚拟环境下进行装配分析；德国Bernhard Jung
等人开发了一个基于知识的虚拟装配系统CODY，允许设计者通过三维操作，进行产品
装配。
国内虚拟装配技术的研究相对较晚，与发达国家有一定差距。清华大学国家CIMS
工程技术研究中心基于CAD软件平台Pro／ENGINNEER开发实现了虚拟装配支持系统
VASS(Virtual Assembly Support System)。利用该系统可在产品设计阶段进行基于
三维实体模型的试拆卸仿真，生动直观地分析、验证与改善产品的可装配性，进行产
品及其部件的装配工艺规划，生成对实际装配操作具有指导作用的装配工艺文件。西
北工业大学CAD／CAM国家专业实验
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