本教材名稱是《數(shù)字化設(shè)計(jì)—SolidWorks設(shè)計(jì)與仿真一體化》,內(nèi)容是基于工業(yè)機(jī)器人本體機(jī)械各部件的設(shè)計(jì)展開，將solidworks軟件中相關(guān)的指令穿插在各模塊中，將工業(yè)機(jī)人的專業(yè)知識(shí)與solidworks軟件的三維設(shè)計(jì)知識(shí)較好的融合。
適讀人群 ：本書適合入門級(jí)讀者學(xué)習(xí)使用，也適合有一定基礎(chǔ)的讀者參考使用，還可用作職業(yè)培訓(xùn)、職業(yè)教育的教材。
本書以美國(guó)達(dá)索公司旗下SolidWorks軟件為載體，以工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體設(shè)計(jì)為主線，共設(shè)計(jì)了六個(gè)項(xiàng)目和多個(gè)教學(xué)任務(wù)。本書綜合了SolidWorks 2016軟件與工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部件設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，采用圖解的寫作風(fēng)格，主要介紹SolidWorks 2016軟件的常用功能，包括草圖繪制、零件建模、裝配體設(shè)計(jì)、工程圖、結(jié)構(gòu)分析及運(yùn)動(dòng)分析、零部件仿真等。在安排上，強(qiáng)調(diào)SolidWorks 2016軟件知識(shí)與工業(yè)機(jī)器人零部件實(shí)例相結(jié)合，由淺入深、循序漸進(jìn)地講解了從基礎(chǔ)零件建模到復(fù)雜部件裝配、零件與裝配體生成工程圖、零部件的仿真等，實(shí)例緊密聯(lián)系機(jī)電工程實(shí)踐，具有較強(qiáng)的專業(yè)性和實(shí)用性。本書將使讀者對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)知識(shí)和SolidWorks 2016軟件操作技能有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)與提高。
三維建模已逐漸取代二維繪圖，成為機(jī)械設(shè)計(jì)師的主要設(shè)計(jì)工具。企業(yè)對(duì)掌握三維建模技巧的人才的需求越來(lái)越大，對(duì)具有SolidWorks認(rèn)證證書并能為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)計(jì)人員求賢若渴。
SolidWorks軟件是當(dāng)前在設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域流行的一款三維設(shè)計(jì)軟件，其應(yīng)用涉及汽車制造、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、通用機(jī)械、航空航天、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、電氣工程等眾多領(lǐng)域。
本書以美國(guó)達(dá)索公司旗下SolidWorks軟件為載體，以工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體設(shè)計(jì)為主線，共設(shè)計(jì)了六個(gè)項(xiàng)目和多個(gè)教學(xué)任務(wù)。本書綜合了SolidWorks 2016軟件與工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部件設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，采用圖解的寫作風(fēng)格，主要介紹SolidWorks 2016軟件的常用功能，包括草圖繪制、零件建模、裝配體設(shè)計(jì)、工程圖、結(jié)構(gòu)分析及運(yùn)動(dòng)分析、零部件仿真等。在安排上，強(qiáng)調(diào)SolidWorks 2016軟件知識(shí)與工業(yè)機(jī)器人零部件實(shí)例相結(jié)合，由淺入深、循序漸進(jìn)地講解了從基礎(chǔ)零件建模到復(fù)雜部件裝配、零件與裝配體生成工程圖、零部件的仿真等，實(shí)例緊密聯(lián)系機(jī)電工程實(shí)踐，具有較強(qiáng)的專業(yè)性和實(shí)用性。本書將使讀者對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)知識(shí)和SolidWorks 2016軟件操作技能有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)與提高。
本書由南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系教師吳芬任主編，由南京東銳羽軟件科技有限公司技術(shù)部經(jīng)理張一心、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院王愛國(guó)、安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院朱修傳、江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院謝亞青任副主編，由吳芬負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。其中，吳芬編寫項(xiàng)目1中任務(wù)2，項(xiàng)目2中任務(wù)3，項(xiàng)目4中任務(wù)2、任務(wù)3，張一心編寫項(xiàng)目1中任務(wù)1、任務(wù)3，項(xiàng)目3中任務(wù)1、任務(wù)2，王愛國(guó)編寫項(xiàng)目4中任務(wù)1及項(xiàng)目5，王曉峰編寫項(xiàng)目2中任務(wù)2，朱修傳編寫項(xiàng)目3中任務(wù)3、任務(wù)4、任務(wù)5，徐念玲編寫項(xiàng)目2中任務(wù)4、任務(wù)5，朱紅娟編寫項(xiàng)目2中任務(wù)1，謝亞青編寫項(xiàng)目6。
本書適合入門級(jí)讀者學(xué)習(xí)使用，也適合有一定基礎(chǔ)的讀者參考使用，還可用作職業(yè)培訓(xùn)、職業(yè)教育的教材。
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由于時(shí)間倉(cāng)促，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請(qǐng)讀者和專家批評(píng)指正。
編者
2016年11月
項(xiàng)目1SolidWorks零件設(shè)計(jì)
任務(wù)1SolidWorks 2016簡(jiǎn)介
任務(wù)2SolidWorks典型零件建模
任務(wù)3技能訓(xùn)練
項(xiàng)目2工業(yè)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)
任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人底座設(shè)計(jì)
任務(wù)2工業(yè)機(jī)器人大臂設(shè)計(jì)
任務(wù)3工業(yè)機(jī)器人小臂設(shè)計(jì)
任務(wù)4工業(yè)機(jī)器人手腕設(shè)計(jì)
任務(wù)5工業(yè)機(jī)器人法蘭設(shè)計(jì)
項(xiàng)目3SolidWorks裝配體設(shè)計(jì)
任務(wù)1簡(jiǎn)單裝配體
任務(wù)2機(jī)械手(爪)裝配體
任務(wù)3工業(yè)機(jī)器人底座裝配體
任務(wù)4工業(yè)機(jī)器人小臂裝配體
任務(wù)5工業(yè)機(jī)器人手腕裝配體
項(xiàng)目4SolidWorks工程圖設(shè)計(jì)
任務(wù)1工程圖基礎(chǔ)
任務(wù)2三通管工程圖
任務(wù)3小臂裝配體工程圖
項(xiàng)目5SolidWorks 仿真
任務(wù)1小臂零件圖仿真
任務(wù)2小臂裝配體仿真
項(xiàng)目6CSWA考試簡(jiǎn)介
任務(wù)1關(guān)于CSWA考試
任務(wù)2CSWA樣題
參考文獻(xiàn)
項(xiàng)目2 工業(yè)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)
項(xiàng)目2 工業(yè)機(jī)器人本體設(shè)計(jì) 根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)，擁有三個(gè)或更多可編程的軸，擁有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、勞動(dòng)力成本低廉及操作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。 工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、提高社會(huì)生產(chǎn)效率、推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。隨著用工成本的增加，“人口紅利”逐漸消失，在這個(gè)前提下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為高端智能制造的代表，在新一輪工業(yè)革命中將成為制造模式變革的核心和推進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。在我國(guó)，機(jī)器人的應(yīng)用是今后發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)。 工業(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起到越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)代化機(jī)器人已在汽車工業(yè)、醫(yī)藥食品、電子制造等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體包含手臂、手腕、機(jī)械手、基座等，通�；卜Q機(jī)架，是機(jī)器人的身軀。手臂分為大臂和小臂，大臂與基座相連接，小臂一端連接大臂，另一端連接手腕。手臂不僅承受被抓取工件的重量，還承受機(jī)械手、手腕和手臂自身的重量，手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活程度、承載大小、定位精度等,直接影響工業(yè)機(jī)器人的工作性能。手腕是在小臂和機(jī)械手之間，用于支撐和調(diào)整的部件。機(jī)械手也稱末端執(zhí)行器，機(jī)械手握住不同的工具，便可以完成不同的工作。例如：機(jī)械手握住焊槍，可以進(jìn)行焊接；握住噴槍，可以進(jìn)行噴涂。機(jī)械手還可以搬運(yùn)物品、組裝零件等。 本項(xiàng)目針對(duì)工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體的主要零件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)與建模，其他零件僅用于機(jī)器人各部件的裝配體中。 任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人底座設(shè)計(jì) 【學(xué)習(xí)要點(diǎn)】 熟悉工業(yè)機(jī)器人底座結(jié)構(gòu) 熟練繪制較復(fù)雜草圖 掌握基準(zhǔn)面的創(chuàng)建、使用 掌握較復(fù)雜特征創(chuàng)建
一、 工業(yè)機(jī)器人底座3D視圖 工業(yè)機(jī)器人底座3D視圖如圖21所示。 圖21 工業(yè)機(jī)器人底座是整個(gè)機(jī)器人的支撐部件，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮穩(wěn)定性和剛度。工業(yè)機(jī)器人底座是固定的，直接連接在地面基礎(chǔ)上。在設(shè)計(jì)之初要考慮其裝配體中其他零件的擺放位置。
二、 工業(yè)機(jī)器人底座建模思路 推薦的建模順序如下： (1) 繪制底部圓盤草圖，采用拉伸凸臺(tái)； (2) 繪制上端圓柱草圖，采用拉伸凸臺(tái)； (3) 圓柱頂部小孔采用拉伸切除； (4) 繪制底部槽孔，采用拉伸切除； (5) 繪制底部四個(gè)腰形支撐，采用拉伸凸臺(tái)； (6) 在腰形支撐上打異型孔和兩個(gè)小孔，圓周陣列四個(gè)。
三、 工業(yè)機(jī)器人底座建模過程 (1) 新建文件。 單擊工具欄中的“新建”命令,選擇零件模板，創(chuàng)建一個(gè)新零件，如圖22所示。 圖22 (2) 保存文件。 單擊菜單欄中的“保存”命令，在彈出的對(duì)話框中將零件命名為底座.sldprt，并保存，如圖23所示。注意：模型的命名按照企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，在此不進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖23 (3) 繪制底部圓盤。 選擇上視基準(zhǔn)面，單擊“草圖繪制”，繪制一個(gè)直徑為450 mm的圓，如圖24所示。 單擊右上角的，保存并退出草圖。 在特征樹中選擇草圖1，單擊特征“拉伸凸臺(tái)”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離4500 mm，如圖25所示。 圖24 圖25 (4) 繪制上端圓柱及頂部小孔。 選擇特征“凸臺(tái)拉伸1”的上表面，單擊“草圖繪制”，繪制一個(gè)直徑為126 mm的圓，如圖26所示。 單擊特征“拉伸凸臺(tái)”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離15500 mm，如圖27所示。 圖26 圖27 選擇圓柱形上表面，單擊“草圖繪制”，繪制一個(gè)直徑為118 mm的圓，如圖28所示。 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離300 mm，如圖29所示。 圖28 圖29 選擇“切除拉伸1”后的表面，單擊“草圖繪制”，繪制一個(gè)直徑為113 mm的圓，如圖210所示。 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離150 mm，如圖211所示。 圖210 圖211 選擇“切除拉伸2”后的表面，單擊“草圖繪制”，繪制直徑為113 mm、107 mm的同心圓，如圖212所示。 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離1.50 mm，如圖213所示。 圖212 圖213 (5) 繪制圓盤底部槽孔。 選擇上視基準(zhǔn)面，單擊“草圖繪制”，繪制底部槽(四周)草圖，尺寸如圖214所示。 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離3500 mm，如圖215所示。 圖214 圖215 選擇上視基準(zhǔn)面，單擊“草圖繪制”，繪制底部槽(中間)草圖，尺寸如圖216所示。 圖216 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離17000 mm，如圖217所示。 圖217 選擇底部槽(中間)切除后的表面，單擊“草圖繪制”，如圖218所示。 圖218 單擊圓周陣列，數(shù)量3個(gè)，如圖219所示。 圖219 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“給定深度”，距離2.50 mm，“所選輪廓”為所有直徑為14 mm的圓，如圖220所示。 圖220 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“完全貫穿”，“所選輪廓”為所有直徑為9 mm的圓，如圖221所示。 圖221 (6) 繪制底部四個(gè)支撐。 選擇上視基準(zhǔn)面，單擊“草圖繪制”，繪制草圖如圖222所示。 圖222 單擊特征“拉伸凸臺(tái)”，等距500 mm，方向“給定深度”，距離2500 mm，如圖223所示。 圖223 (7) 在支撐上打異型孔。 單擊特征“異型孔向?qū)А保最愋汀爸纬令^孔”，終止條件“完全貫穿”，如圖224所示。 單擊“位置”選項(xiàng)卡，直接在圖形上任意選擇一個(gè)位置，單擊“確定”按鈕，然后在草圖上修改異型孔位置，如圖225所示。 圖224 圖225 單擊特征“圓周陣列”，數(shù)量4個(gè)，如圖226所示。 圖226 單擊“確定”按鈕完成。 單擊上視基準(zhǔn)面，單擊“草圖繪制”，分別繪制直徑為8 mm、12 mm的兩個(gè)圓，如圖227所示。 圖227 單擊特征“拉伸切除”，從“草圖基準(zhǔn)面”，方向“完全貫穿”，如圖228所示。 圖228 單擊特征“圓周陣列”，數(shù)量4個(gè)，如圖229所示。 圖229 單擊“確定”按鈕，完成底座設(shè)計(jì)。將此零件命名為“底座.sldprt”，保存在指定文件夾中。 小結(jié)： 底座是一個(gè)復(fù)雜零件，建模過程多次使用了拉伸凸臺(tái)、拉伸切除、圓周陣列、異型孔向?qū)У忍卣�，每個(gè)特征根據(jù)設(shè)計(jì)的不同要求，選擇不同的參數(shù)與配置，以實(shí)現(xiàn)快速高效的零件建模。
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