基于SolidWorks的切割机三维建模设计
王剑军1,a，王学军2,b *（*）
1昆明理工大学，昆明，云南省650500，中国
a943332342@qq.com，b13608866913@139.com
关键词：摩擦齿轮; SolidWorks;切割机
摘要：根据切割机的设计要求，在SolidWorks中组装3D模型;切割机的交替运动滑块--曲柄机构。利用摩擦轮盖，摩擦轮盖可以在一定范围的内切割任意厚度。所以使用SolidWorks软件开发可以缩短设计时间并节省成本。
介绍
随着计算机技术的飞速发展，虚拟机的速度正在快速变化。越来越多的机械产品研发使用CAD / CAM技术。SolidWorks是一个设计3D模型的虚拟软件。 SolidWorks允许用户在3D环境中设计建模，并通过一系列操作命令实现设计的目的。 同时，SolidWorks可以直观地帮助用户设计模型。设计和开发更加方便，避免了传统的点、线、面分隔的缺乏。本文使用SolidWorks虚拟平台来设计切割机，切割机广泛应用于日常生活中，特别是食品和工业药品。本文使用SolidWorks向用户提供用于3D建模和机械仿真的操作命令，以验证模型能否满足设计要求。
切割机的配置和工作原理
切割机的主要原理：切割机三维CAD模型三视图及主要原理图如图1所示。
图1切割机三视图和主体
切割机的工作原理和要求：切割机实现切割刀具的间歇进给运动和往复运动两种运动。两个运动互补，实现切割功能，改变摩擦轮盖角度实现不同厚度切割功能。本文设计的切割机符合以下条件：
a
、切割厚度：
b
、主体尺寸应为
在范围内。c、分切机工作效率：每分钟90次
d、切割的物体不应含有高硬度成分。
SolidWorks主模型和常规装配效果
SolidWorks简介：SolidWorks是第一个基于由世界上由Windows开发的3D CAD系统的软件。该软件对产品设计和组装功能强大。另外，SolidWorks还可以分析材料的应力和损伤。SolidWorks还提供用于其他插件的外部接口，例如齿轮，轴承，螺丝和其他标准零件建模。 所以SolidWorks广泛应用于机械产品设计。
刀具往复运动机构：为了实现垂直往复切削运动，因此我们使用滑块曲柄机构设计曲柄滑块机构。曲柄滑块机构的部件设计尺寸为：曲柄长度150 [mm]，连接长度为250 [mm]的刀杆，长度为450 [mm]的摇杆，使切刀在垂直方向上往复运动300 [ mm]，满足设计要求。
间歇进给机构：间歇运动机构通常使用凸轮，棘轮，日内瓦轮。为了在一定范围内实现任意厚度切割，我们设计了带有带曲柄摇臂机构的摩擦轮机构的摩擦轮盖。 切割通过调节摩擦轮和摩擦轮盖之间的角度来改变厚度。 设计参数如下，摩擦轮的半径为50 [mm]，摩擦轮周长为314 [mm]，1个圆心角对应的弧长约为0.87 [mm]。
摩擦轮机制如图2所示。曲柄的长度是150毫米,最大位移是300(mm)在垂直方向,摩擦轮摇臂运动相应的弧角约为36.87。由于摩擦轮扳手固定摇臂,所以摩擦轮扳手的周期相同的位移。所以角位移的摩擦轮在一个周期约为36.87°,36.87°对应的弧长是32.18毫米。因此,最大的切割厚度32.18毫米。
图2.摩擦轮机构 图3.摩擦轮扳手图
摩擦轮扳手的设计：我们计算了摩擦轮和摩擦轮扳手的参数以实现摩擦轮和摩擦轮扳手是可靠的。摩擦轮和摩擦轮扳手材料是45钢。并且在接触表面上没有润滑油摩擦轮和摩擦轮扳手。静摩擦系数和滑动摩擦系数为0.15。参数如图3所示.Ff是摩擦轮和摩擦轮扳手之间共同方向的力。F是Ff的合力FN.θ是Ff和FN之间的角度.l1是公共法线。l2是通过摩擦轮扳手的相切点和圆心的直线，α是l1和l2的直线之间的角度。从图3可以看出，如果α>θ，摩擦轮不安全，相反，摩擦轮工作是安全的。计算公式如下：
结果表明θ>α，使摩擦轮可以安全工作。 它满足设计要求。
电机选择：切割速度每分钟保持90次，以保持切割机工作正常，并考虑机器的稳定性。同时，曲柄和切刀的动作周期是一致的。因此曲柄速度为90次 每分钟。由于两个皮带轮半径相同，因此传动比为1，电机输出速度为每分钟90次减速齿轮。电机的转速为Nd，减速装置如图4所示使用两个减速，四个齿轮齿数分别为Z1 = 20; Z2 = 60，Z3 = 20，Z4 = 80，齿轮模数m = 5，如图4所示，齿轮传动比为i = 12.电机速度为1080转每分钟，应选择电机为1080±20 转速/分钟速度作为驱动能量。
图4两个减速齿轮系图
结论
本文讨论了使用间歇运动功能的摩擦轮在任意厚度在一定范围内的厚度可以调节。切割机更通用，适应性更强。模具制造和装配的部件在SolidWorks.verify 切割机的可行性，通过仿真分析，切割机性能满足设计要求。此外，SolidWorks软件减少了产品设计开发过程中的开发成本，也缩短了开发周期。
致谢
这项工作得到了云南省教育厅基金会（2012Y541），昆明理工大学分析与测试基金会（20130574,20130575）和国家自然科学基金（51165013）的资助.
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制造科学与工程进展V10.4028 / www.scientific.net / AMR.945-949
基于Solidworks的切割机的3D建模10.4028/www.scientific.net/ MR.945-949.77
