基于Solidworks PCB数控钻床工作台的虚拟装配与运动仿真

配规 范了装 配工 艺 ，对 工作 台的后 续研发 具 有重 大 的意 义。 关键 词 ：Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ；工作 台；虚拟 装 配 ；干 涉检 查 ；运动 仿真
中 图分类 号 ：Ｔ Ｇ５ ０ ６ 文 献标 识码 ：Ａ
我 国Ｐ Ｃ Ｂ 数 控 钻 床 目前 存 在 的 问 题 导轨 、直线 电机 、工作 台面 、导 轨 滑架 、 进 和优 化 。对于 动态 干涉 检查 ，可 以使 工 是 ： （１ ）零 件 的整 体 性 差 ，累 积 误 差 夹 紧装 置 、机 械手 、刀 具检 测装 置 、限位 作 台运 动到加 工 的两个 极 限位 置和 理论 位
需 要 对刀 具进 行检 测 和更换 。整 个 过程是
机 械 运动 、气 动 、电动 三者 相互 协 调的过 程 ，工 作 台和 钻孔 主轴 的精 确定 位 ，才 能 保 证钻 孑 Ｌ 精度。 ２工作 台零件 的三维 实体 建模
器等 。其 中 ，标准 件 （ 比如 ：圆柱销 和螺 置 ，进 行多 次工 作 台的来 回运 动 ，观察 其 栓 ）可 以直 接 在Ｔ ｏ ｏ ｌ ｂ ｏ ｘ 插件 的标准库 中找 是 否出现 干涉 。 到 ，直接插 入而 不需要 建立模 型 。 ４ 工作 台运 动仿 真 ３ 工作 台虚拟 装配 为 了更 详 细 的 了解 工 作 台 的 运 动 情 在 完 成 工 作 台 零 部 件 模 型 后 ，根 据 况 ，可利 用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 中 的运 动算 例 功 能 零 部件 之 间 装配 约 束 关 系 ，在 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 快 速 、简洁 地完 成工 作 台的仿 真运 动 。通 软件 中进 行虚 拟装 配 。在装 配 过程 中进行 过 添加 直线 马达 进行 驱动 来控 制工 作 台的 相应 的检 验 ，对不 合理 的装 配关 系进 行修 前 后运 动 ，通过设 定键 码 点 ，来确 定工 作 改 。在满 足性 能参 数 的条件 下 ，对 工作 台 台从一 个位 置 到另一 个位 置 的顺序 。运 动 进行 整体 评估 更改 ，实 现工 作 台在装 配 中 仿 真动 画制 作完 成后 ，可 查看 工作 台虚 拟 的高效 性 。 装 配体 的运 动效 果 。如果 运动 中观 察到 工 ３ ． １ 组 建工作 台装 配体 作 台存 在干 涉 ，则说 明工 作 台存在 缺 陷 ， 装配体 的组 建是 虚拟 装配 过程 的核 心 可 以 回到静 态装 配体 中 ，对相 应 的零部 件 步骤 ，它 展示 了 工作 台的整 个 装配 过程 ， 进 行更 改 ，完善 装配 体 。若确 认无 误 ，可 并 能根据 这个 过程 得 到装 配工 艺 。根据 装 将 动 画保 存 为Ａ Ｖ Ｉ 格 式视 频 文件 ，方便 携 配 方 式 的 不 同 ，装 配 过 程 可 分 为 两种 ： 带 、教学 与演 示等 。 是 自底 向上 （ ｄ ｏ ｗ ｎ — ｔ ０ ｐ ），二是 自顶 向 结 语 下 （ ｔ ｏ ｐ — ｄ ｏ ｗ ｎ ）。两种 装配 方式 优 缺点 各 利 用Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 软件 对Ｐ Ｃ Ｂ 数 控钻 床驱 在此 次 的虚拟 装 配过程 中 ，笔 者采 用 动 工 作 台进 行 虚 拟装 配 。基 于Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 两 种方 法相 结合 的方 式进行 装 配 。对于 能 软 件平 台 ，采 用合 理 的建 模方 法 ，快 速高 够 提高 工作 台性 能 ，尺寸 改动 范 围大 的零 效 构建 工作 台 三维模 型 ，通过 虚拟 装 配技 件 ，采用 自顶 向下 的装 配方 式 ，比如 ：夹 术 ，实 现工 作 台整体 的正 确安 装 和拆卸 ， 紧 装置 、机 械手 等 ；对于 固定 的 、不可 变 方 便技 术人 员 清楚 了解 工作 台 的结 构 和工 的零 件 以 自底 向上 的装 配方 法 ，比如 ：底 作 原理 ，并 制定 相应 的装 配工 艺 。能适 时 座 、导轨 等 。本 文 中 ，由于工 作 台零件 很 地 、方 便 地 进行 修 改 替 换 和 制 定 装 配 工 多 ，装 配过 程复 杂 。实 际的工 作 台装配 体 艺 ，提 高装 配效 率 、缩 短装 配时 间 。很 大 分 为两个 步骤 ：初 装 和总装 。即先 将一 些 程 度上 降低 了企 业研 发 和试验 成本 ，为产 零 部件 装成 子装 配体 完成初 装 ，然 后再 将 品研发 提供 了参考 依据 。 子 装配 体装 配成 整体 完成 总装 。 因此 ，在 参 考文 献 建 立 工 作 台 的装 配 体 时 ，先 建 立 子装 配 ［ １ ］ 王冰 ，王 成 勇 ，汤 宏群 ，等 ． 印刷 电路 体 ，再 建立 整体 装配 体 。为 了便 于观察 位 板 高速 数控 钻 床 的特 点 及 关键 技 术 ｆ ７ ］ ． 工 置关 系 ，建模 后 可选 择爆 炸视 图对 装配 体 具技 术 ，２ ０ ０ ９ ，４ ３（ １ ２ ）：３ － ５ ． 进行 全方位 观察 。 ｆ ２ １ 王 星 ， 宋 富 民 ，等 ． Ｐ Ｃ Ｂ数 控 钻 孔 机
大； （ ２ ）单 一零 件 装 配后 达 不 到应 有 效 果 ，有些 无 法 装 配 。 （ ３ ）结 构设 计 及 优 化 存在 着 一定 问题 。所 以 ，我 国的Ｐ Ｃ Ｂ 数 控 钻床 还需 要不 断 的改进 和 提高 。本 文基 于Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 软件 ，对 钻床 的工 作 台部 分 进 行虚 拟装 配 和运 动仿 真 。由此 ，可 以很 好 的 了解工 作 台的 装配关 系 、装 配信 息 、 装 配规 划 、装配 路径 、装 配 工艺 ，并规 范
对刀 具 的更换 和刀 具工 作情 况 的检 测 。光
栅 尺 位移传 感 器是 高精 度 的反馈 装置 ，观 察和 跟踪走 刀误 差 ，起 一个 补偿 刀具 误差
的作 用 。在 钻孔 过程 中 ，待 加 工 的Ｐ Ｃ Ｂ 板
由夹 紧装 置 固定 在 工作 台 面上 ，直线 电机
带 动 工 作 台面 在水 平 方 向 （ Ｙ 轴 ）做 往 复 运 动 。工作 台在移 动过 程 中配合 加工 主轴 对Ｐ Ｃ Ｂ 板进 行 钻孔 。在 钻 孑 Ｌ 时 ，根 据 加工
Ｑ ！
Ｑ ： Ｑ ｉ ２
高 新 技 术
Ｎｅ Ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｚ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｓ
基于Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｐ ＣＢ 数控 钻 床工作 台的虚拟 装 配 与运 动 仿 真
王 建 春 周 松 霖 王 晓 兵 。
（ １ ． 四川科新机 电股份有 限公 司 ，四川 什邡 ６ １ ８ ４ ０ ０ ；２ ． 西华大学机械 工程 学院 ，四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ ９ ； ３ ． 西南石 油大学机 电工程 学院，四川 成都 ６ １ ０ ５ ０ ０）
摘 要 ：基 于Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 软 件 平 台 ，建 Ｊ ， － Ｐ Ｃ Ｂ 数 控 钻床 工作 台的三 维结 构模 型 ，并 对建好 的模 型进 行 虚拟 装 配。展 示 了工 作 台部 分各 零件 间 的装 配 关 系，利 用干 涉检查 和运 动仿 真 ，查 找虚 拟装 配体 中存 在 的 问题 ，改进 并 完善 装 配体 。虚拟 装
装 配过 程 。 １ 工作 台的工作 原理
Ｐ Ｃ Ｂ 数 控钻 床 的工 作 台 （ Ｙ 轴 ）主要 由导 轨 、直 线 电 机 、工 作 台面 、夹 紧 机 构 、机 械手 、刀具 检测 装置 、光栅 尺 位移
传 感器 等 组成 。导 轨 的作用 是对 工作 台面 起 支撑 作用 ，并 控 制着 工作 台面 的水 平运 动方 向 。直 线 电机 是提 供工 作 台运动 的动 力 ，直 线 电机 直接 控 制着 整 个 工作 台Ｙ 方 向的进 给 速度 、进 给加 速度 、定 位精 度 与 重 复 定位 精 度 。待加 工 的Ｐ Ｃ Ｂ 板上 安 装有 定 位 针 ，由工 作 台上安 装 的夹 紧机 构夹 紧 定 位 针 ，保 证Ｐ Ｃ Ｂ 板在 加 工过 程 中不 会偏 移 。机 械 手和 刀具 检测 装置 的作 用分 别是