摘 要：基於Solidworks軟件平（píng）台，建立PCB數（shù）控鑽床工作（zuò）台的三維結構模型，並對建好的模型進行虛擬裝配。展（zhǎn）示了工作台部分各零件間的裝配關係，利用（yòng）幹涉（shè）檢查和運動仿真（zhēn），查找虛擬裝配體中存在的問題，改進並完善裝配體。虛擬（nǐ）裝配規範了裝配（pèi）工藝，對工作台的後續研發具有（yǒu）重大的意義。

     
       我國PCB數控鑽床目前存在的問題是（shì）：（1）零件的整體性差，累積誤差（chà）大；（2）單一零（líng）件裝配後達不到應有效果，有（yǒu）些無法裝配。（3）結構設計及優（yōu）化存在著一（yī）定問題。所以，我國的PCB數控鑽床還需要不斷的改進和提高。本文基於Solidworks軟件，對鑽床的工作台部分進行虛擬裝配和運動仿真。由此（cǐ），可以很好的了解工作（zuò）台的裝配關係、裝配信息、裝配規劃、裝配路徑、裝配工藝，並規（guī）範裝配過程。

      1、 工（gōng）作台的工作原理

     PCB數控鑽床（chuáng）的工作台（Y軸）主要由（yóu）導軌、直線（xiàn）電（diàn）機、工作台麵、夾緊機構、機械手、刀具檢（jiǎn）測裝（zhuāng）置、光柵尺位移傳感器等組成。導軌的作用是對工作台麵起支撐作用，並控製著工（gōng）作台麵的水平運動方向。直（zhí）線電機是提供工作台運動的（de）動力，直線電機直接控製著整個工作台Y方（fāng）向的（de）進給速度、進給加速度、定位精（jīng）度與重複定位（wèi）精度。待（dài）加工的PCB板（bǎn）上（shàng）安裝有定位針，由（yóu）工作台上安（ān）裝的夾緊機構夾緊定位針，保證PCB板在加（jiā）工過程中（zhōng）不會偏移（yí）。機械手和刀具檢測裝置的作用分別是對（duì）刀具的更換和刀具工作情況的檢測。光（guāng）柵尺位移傳感器是高（gāo）精度的反饋裝置，觀察和跟蹤走（zǒu）刀誤差，起一個補償刀（dāo）具誤差的作用。在（zài）鑽（zuàn）孔過程中，待加工的PCB板由夾緊裝置固定在（zài）工作台麵上，直線電機帶動工作台麵在水平方向（Y軸）做往複運動。工作台在移動過（guò）程中（zhōng）配合（hé）加工主軸對PCB板進行鑽孔。在鑽孔時，根據加工需要（yào）對刀具進行（háng）檢測和（hé）更換。整（zhěng）個過程是機械運動、氣動、電動三者相互協調的過（guò）程，工作台和鑽孔主軸的精確定位，才能保證鑽孔精（jīng）度。

      2 、工作台零件的三維（wéi）實體建（jiàn）模

      在（zài）進（jìn）行虛擬裝（zhuāng）配技術和運動仿真之前，均要正確的建立工作台零部件的三維模型。因（yīn）此，正確建立工作台（tái）的（de）三維模型，是實現（xiàn）虛擬裝（zhuāng）配和動態仿真的（de）基本要求。根據實際測量，利用Solidworks軟件建立工作台零件的三維模型。其主要包括導軌、直線（xiàn）電機、工（gōng）作台（tái）麵（miàn）、導軌滑（huá）架、夾（jiá）緊裝置、機械手、刀具檢測裝置、限位器等。其中，標準件（比如：圓柱銷和（hé）螺（luó）栓）可以直接在Toolbox插件的標準庫中找到，直接插入而不需要建立模型。

      3 、工（gōng）作台虛擬裝配

      在完成（chéng）工（gōng）作台（tái）零部件模型後，根據零部（bù）件之間裝配約束關係，在Solidworks軟件中進行虛擬裝配。在裝配（pèi）過程中進行相應（yīng）的檢驗，對不合理的（de）裝配關係進行（háng）修改。在滿足性能參（cān）數的條（tiáo）件下，對工作台進行整體（tǐ）評估更改，實現（xiàn）工作台在裝配中（zhōng）的高效性。

      3.1 組（zǔ）建（jiàn）工作台裝配體

      裝配體的組建是虛（xū）擬裝配過程的核心步驟，它展示了工作台的整個裝配過程，並能根據這個過程得到裝配工藝。根據裝配方式（shì）的（de）不同，裝配過程可分（fèn）為兩種：一是自底向上（down-top），二（èr）是自（zì）頂向下（top-down）。兩種裝配方式優缺（quē）點各一，在此次的虛擬裝配（pèi）過程中（zhōng），筆者采用兩種方法相結合的方式進行裝配。對於能夠提高工（gōng）作台性能，尺（chǐ）寸（cùn）改動範圍大的零件，采用自頂向下的裝配方式（shì），比如：夾緊裝（zhuāng）置、機械手等；對於固定的、不可變的零件以自底向（xiàng）上的裝（zhuāng）配方法，比（bǐ）如：底座、導軌等（děng）。本文中，由於工作台零件很
多，裝配過程複雜。實際的工作台裝配體分為兩個步驟：初裝和總裝。即先（xiān）將一（yī）些零部件裝成子裝配體完成（chéng）初裝，然後再將子裝配體裝配成整體完成總裝（zhuāng）。因此（cǐ），在建立工作台的（de）裝配體時，先建立子裝配體，再建立整（zhěng）體裝配體。為了便於觀（guān）察位置關係（xì），建模（mó）後可選擇爆炸視圖對裝配體進行全（quán）方位觀察（chá）。

     3.2 幹涉檢查

     工作台虛擬裝配（pèi）好後，需對其進行幹涉檢查。幹涉檢查能夠檢查出工作台零件間出現錯位、重合等（děng）問題。保證工作台符合實際加工和運行的要求（qiú）。對於靜態的裝配體，幹涉檢（jiǎn）查可以直接檢查出工作台內部發生裝配衝突的（de）區域，並高亮標（biāo）出。方便設計人員對產（chǎn）生裝配衝突的零件加以改進和優化。對於動（dòng）態幹涉（shè）檢查，可以使工作台（tái）運動到加工的兩個極限位置和理論（lùn）位置，進行多次（cì）工（gōng）作台的來回運動，觀察其是否出現幹涉。

      4 、工作台運動仿真（zhēn）

  
     為了更詳（xiáng）細的了（le）解工作台的運（yùn）動情況，可利用Solidworks中的運（yùn）動算例功（gōng）能（néng）快速、簡潔地完成工作台的仿真（zhēn）運動。通過添加直線馬達進行驅動來控製工作台（tái）的前後運動，通過設定鍵碼點，來（lái）確定工（gōng）作台從（cóng）一個位置到另一個位置的順序（xù）。運動仿真（zhēn）動畫製作完成後，可查看工作台虛擬裝（zhuāng）配體的運動效果。如（rú）果運動中觀察到工作台存在幹涉，則說明工作台存在缺（quē）陷，可以回到靜態（tài）裝配體中，對相應的零部件進行更改，完善裝配體。若確認無誤（wù），可（kě）將動畫保（bǎo）存為AVI格式視頻文件，方便攜帶、教學與演示等。

      結語

     利（lì）用Solidworks軟件對PCB數控鑽床驅動工作台進行虛擬裝配。基於Solidworks軟件平台，采用（yòng）合理的建模方法，快速高（gāo）效構建（jiàn）工作台三維模型，通過虛（xū）擬裝配技術，實現工作台整體的正確安裝和拆卸（xiè），方（fāng）便技術人員清楚了（le）解工作台的結構和（hé）工作原理，並製定相應的裝配工藝。能（néng）適時地、方（fāng）便地進行修改替換和製定裝配工藝，提高裝配效率、縮短裝配（pèi）時（shí）間。很大程度上降低了企業研發和試驗成本，為產（chǎn）品研發提（tí）供了參考依據。