基于MCD的塑料套管自动化倒角装备的原型设计（UG）

基于MCD的塑料套管自动化倒角装备的原型设计

1.与本课题有关的国内外研究情况：

机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体，随着计算机技术迅猛发展和广泛运用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术。

目前，国内外市场上有许多机电一体化设计解决方案多指详细设计阶段的机电一体化设计，主要解决详细设计阶段过程中机械、电气、液压等多学科的协同设计。MCD机电一体化设计与其他方案不同，它是基于功能开发的机电一体化概念设计解决方案，适用于机器的概念设计，它是西门子最先提出的机电一体化设计解决方案。

借助MCD,设计人员创建机电一体化模型，对包含多体物理场以及通常存在于机电一体化产品中的自动化相关行为的概念进行3D建模和仿真，实现创新性的技术设计，加快了涉及机械、电气、传感器和制动器以及运动等多学科协同。通过重用现有知识，并通过概念评估帮助用户做出更明智的决策，不断的提高机械设计效率，缩短设计周期、降低成本、提高设计的品质。MCD机电一体化系统的交换频率非常高，抗干扰能力强，在进行产品概念设计中系统误差小，机构功能非常强，可保证产品设计的实用性和可靠性以及稳定性。

MCD具有以下几个显著特点：

（1）集成的系统工作方法:MCD可以利用系统工作原则跟踪客户的要求，直至完成设计，功能模型使机械、电气和自动化部门能够通过共同的方式携手合作，有助于设计者更快交付设计，减少设计流程后期出现的集成问题。

（2）概念建模和基于物理场的仿真：MCD提供易于使用的建模和仿真，可在开发周期最初阶段迅速创建并验证备选概念。借助早期验证可帮助检测并纠正错误，此时解决错误成本最低，

（3）通过智能对象封装机电一体化数据实现重用：通过模块化和重用，MCD可帮助最大限度提高设计效率。借助该解决方案，可获取智能对象中的机电一体化知识，并将这些知识存储在库中，供以后重用。在重用过程中，因为能够基于经验证的概念进行设计，所以可提高质量，并且可以通过消除重新设计和反加工加快设计速度。

MCD代表一种全新的机器设计方法，几年内整个行业都将需要这种方法，一方面，它满

足了目前尚未得到的一种市场需求，其次，见过它的客户和分析师都有感同，最重要的是，

调查得到的反馈非常好，潜在客户对它产生了非常强烈的兴趣。

2.本课题研究的主要内容及方法：

研究内容：

本课题主要研究基于MCD的塑料套管自动化倒角装备的原型设计及运动仿真，通过NX软件里面的MCD机电概念设计模块对塑料套管自动化倒角装备进行技术仿真，从而能够进一步直观形象地演示塑料套管自动化倒角装备在对塑料套管自动化倒角过程中各工序的运动规律和逻辑关系。

首先要对塑料套管自动化倒角装备的结构有所了解，在对塑料套管自动化倒角装备的结构了解的情况下，根据塑料套管自动化倒角装备的结构需求创建功能模型。功能模型先要定义机电一体化系统的基本功能：循环工作功能，其次，在功能导航器中创建基于功能分解的功能树层次结构，最后，功能单元的重用。

功能模型创建结束后就是创建基于功能模型的粗糙3D模型，其次就是定义组件的机电属性和运动副连接类型，即从机械的角度来定义组件的行为。除此之为，还需添加驱动运动副的执行机构，MCD提供了两种执行机构：速度控制和位置控制。定义完执行机构，就该定义执行机构是如何操作控制的，每个执行机构都对应有一个基于时间的操作，且排列各个操作之间的顺序都是基于时间概念的。之后添加传感器及定义基于事件的操作，MCD中引入了一个全新的对象称为碰撞传感器，定义基于事件的操作就是定义传感器或其它物体引发的事件操作。最后进行的就是三维动态仿真，通过MCD提供的实时观察器清楚的看到仿真时各环节的控制逻辑关系和运动形式。

研究方法：

1.阅读国内外有关MCD的文献，深入了解MCD的发展状况；

2.熟练掌握NX软件的MCD模块的各个命令和应用；

3.研究与MCD模块相关的工作流程和运用方法；

4.运用机械原理设计及气压传动知识掌握分析、设计相关传动部件；

5.研究利用MCD技术仿真塑料套管自动化倒角过程，分析关于塑料套管自动化倒角装备的各环节的控制逻辑关系和运动形式；

3.本课题所需要解决的问题：

在本次的课题中，主要研究的是关于NX软件中MCD模块用于塑料套管自动化倒角装备的运动仿真问题。由于是生产实践型的研究，具有很大的可变性和不确定性，在研究的过程中肯定会遇到诸多的难题。

1.本课题研究的是对塑料套管自动化倒角装备的运动仿真，首先要对计算机软件熟悉运用，这次课题使用的使用的是NX里面的MCD机电概念设计模块，所以要学会使用这个模块里面的各个命令和功能，并且能够运用这些命令建模装配和三维运动仿真，要学会这些需要许多的时间，学会了这些，也为课题的研究打下很好的基础。

2.要对机械设计知识熟练运用，在研究此课题之前虽然已经学过机械设计原理和力学知识，但要将这些知识运用到这次课题当中来还需要对之前的知识能够有所归纳和整理，除此之外还需要学习补充其它的有关机械设计相关的知识，这些也是需要一些时间和精力的。

3.本次课题研究的是塑料套管自动化倒角装备，所以需要对液压及气压传动动的相关知识熟练掌握，在专业课学习的时候就学习了液压与气动原理的相关知识，但由于平时没有复习巩固，早已生疏，因此需要花时间去复习气压元件和气压控制回路相关知识，直到能运用相关知识设计相关传动部件及传动路线。

4.预期结果及其意义：

预期结果：

1.完成一份3000字左右的开题报告；

2.完成一份译文5000字左右的专业外文资料翻译；

3.熟练运用NX软件的MCD模块，对机电概念设计有所了解；

4.对机械设计相关知识如运动副及运动机构等能够熟练掌握并运用；

5.对塑料套管自动化倒角装备各部件的运动关系和逻辑关系能进一步理解，对气压传动知识能熟练运用；

6.能运用NX软件的MCD模块完成塑料套管自动化倒角装备的建模、装配及运动仿真；

7.完成一份10000字左右的毕业说明书；

8.通过本次的课题研究，能够掌握MCD机电一体化设计模块在机械设计时的基本步骤与方法，充分利用MCD的便利性，提高设计的效率。

意义：

通过对基于MCD的塑料套管自动化倒角装备的原型设计的课题研究，深入了解了NX软件，并能够熟练的运用MCD机电概念设计模块对塑料套管自动化倒角装备或其它机械装备进行设计建模装配和三维运动仿真。同样，在深入学习MCD机电概念设计方案，将会体会到MCD在产品概念设计时的可操作性以及与其它设计相比的优越性。由于能够轻松定义和验证产品的设计，并能够实现功能单元的模块化和重用，从而能够提高产品品质和产品开发速度。由于缩短了设计开发时间，因此大大缩短了设计开发成本，MCD代表了一种全新的机器设计方法，满足了市场需求，相信未来一段时间整个行业都将需要这种方法。除此之外，本次课题研究也将对我们学生的实践能力有所提高，它将让我们将书本上的知识运用到实践中去，一方面不经提高了我们运用软件的能力，另一方面也将提高我们面对新问题时候时的分析问题、处理问题以及解决问题的能力。因此，本次课题研究对我们以后走进社会，踏入工作岗位都起到了必不可少的关键作用。

第一章绪论 1

1.1 MCD的发展现状和趋势 1

1.2课题的研究意义 1

1.3本文的工作及章节安排 2

第二章 MCD功能模块的介绍 4

2.1 MCD模块的组成结构 4

2.2 MCD中系统功能组的作用 4

2.3 MCD模块中机械概念组和仿真组 4

2.4机械组和电气组的作用 4

2.5自动化组与协同设计组的作用 5

第三章倒角装备的组件构成及运动逻辑分析 6

3.1塑料套管的倒角运动 6