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摘要：基于Windows，MDT(机械桌面系统)，VC++和3DS软件，开发了电气开关3DCAD系统(以下简称SHCAD)及其装配CAPP，并且整合成一个系统。该系统集成了3D实体造型、模拟装配、自动仿真计算运动系统的力特性、各种接口：UG，Pro/E等，以及开关的ACAPP等于一体。
关键词：电气开关；3DCAD系统；装配工艺；CAPP
1 SHCAD简介
1.1 开发环境
A)硬件：P4PC，256M内存
B)软件：Windows98 or Windows2000，VC++，MDT & 3DS max
1.2 主要性能与功能
A) 3D实体造型、尺寸驱动、参数化绘图
B) 3D模拟装配，装配的干涉检查
C) 质量、惯量与重心特性分析和计算
D) 自动仿真计算运动系统的力(或力矩)特性
E) UG，Pro/E等的接口设计
F) 开关的ACAPP
G) 界面友好，易操作，成本低
H) 可扩充性好
2 造型装配和动画模拟
2.1 造型装配
产品另部件设计基于MDT和自行开发的HCAD软件，生成三维立体图形，建立一套开关零部件的图形库。该库具有尺寸驱动、参数化绘图功能，按装配顺序进行模拟装配。不仅配合件能作干涉检查(如图1所示)，而且还能作质量、惯量与重心特性分析和计算(如表1所示)。 （图片） （图片） 2.2 动态模拟
动态模拟包含装配过程和动作过程，前者如图2所示。（图片） 动作过程的动画如图3所示。前者动画输出文件是“文名.avi”，用于检查装配过程是否可行，也可用于培训装配工人。（图片） 3 力(或力矩)特性的计算
鉴于作用力(驱动力)与运动系统的反作用力之间的关系，弹簧的刚度k[1]与片簧的柔度C[2]是主要的计算模块，其中C=1 k。弹簧有圆柱形弹簧和非圆柱形弹簧两类，它们各自又分压缩弹簧和拉伸弹簧。本软件的计算界面如图4所示。对于不同形状的片簧的计算界面如图5所示[3]。（图片） 为了求片簧的柔度系数起见，根据能量原理，计算公式如下[4]：（图片） 式中：Yj—簧片在j点处的挠度M(xi)—实际载荷在xi处的弯矩M0(xi)—在j点处虚加的单位载荷在xi处的弯矩（图片） E—材料的弹性模量Ｉ—惯性矩（图片） 式中：Pj—实际载荷加在j点的力Cij—在i段上j点的柔度
4 开关的装配CAPP(ACAPP)
开关是量大面广的产品，传统上，装配工艺设计是手工的，它不能满足多品种、小批量开关(含电子组合开关)的要求。为了提高产品质量，增大经济利益，为了实现生产现代化，必须开发开关的装配CAPP，下面以组合开关为例。
ACAPP的数据库主要是可选择数据库模块，它能实现系统数据库的选择、维护和管理。该数据库包含任务指导书、工序名、另件名、文件、装配卡片、辅助材料、设备与夹具、技术要求、操作规程、检查规程、CAD图库等等。任务指导书是取工序名为标题或目录的综合库。每道工序名与专用工艺规程相应，然后其它库都是独立的。
客户借助于该功能模块中的用户界面(UI)可以扩充、维护与管理这系统库。该功能模块可形成自己的工艺库和刷新缺少数据库的系统，这开关的装配CAPP是柔性的，因此它能适应各用户的不同要求。
所有工艺文件都可以Microsoft Word格式输出，且能根据用户具体要求以不同流程图格式输出文件。这流程图可以Word格式打印出。装配流程图设计的用户界面(UI)示于图6。（图片） 5 结论
1)开发了一套开关的HCAD中的3D实体造型函数曲线；建立了一套3D零件图形库，该库具有尺寸驱动、参数化绘图等功能。
2)应用计算机辅助装配，借助于调用开关零件图形库可获得可视化3D装配效果图，它可按照工艺流程模拟3D装配过程。
3)开发的开关CAD系统集成了3D实体造型、模拟装配、计算开关运动系统的力(或力矩)特性、设计接口和ACAPP等与之一体，它能大大减缩设计周期与成本费用；提高产品性能和减小体积。
参考文献：
[1] 张英会，刘辉航，王德成，等.弹簧手册[M].北京：机械工业出版社，1997.
[2] Przemieniecki JS. The Theory of matrix Structueral Analysis [M].Mcgraw-Hill Book Company (USA)，1968.
[3] Fei Hong Jun，Han Zu Xing，Etal. The Research and Development of the Relay 3DCAD System [A].Procof the 50th IRC[C].New port Beach，California USA，2002.
[4] 费鸿俊，张冠生.电磁机构的动态分析与计算[M].北京：机械工业出版社，1993.
11/24/2004
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