资源目录
压缩包内文档预览：
编号：25325306
类型：共享资源
大小：11.04MB
格式：RAR
上传时间：2019-11-16
上传人：qq77****057
认证信息
个人认证
李**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
35
积分
- 关 键 词：
-
自动
板机
虚拟
设计
- 资源描述：
-
自动剪板机的虚拟设计,自动,板机,虚拟,设计
- 内容简介：
-
河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告题目名称 自动剪板机的虚拟设计学生姓名张晓丹专业班级08机设4班学号0828200083一、 选题的目的和意义： 随着虚拟设计的不断发展，越来越多的企业利用虚拟设计来开发新的产品。虚拟产品设计是将产品开发过程数字化， 在计算机中进行产品的设计、分析、 加工、装配测试等过程 。当 这 种 “ 设 计 分 析再 设 计 ”循环到满足设计要求的时候，在虚拟模型或样机基础上论证所开发产品的可行性。通过虚拟产品设计可以节省大量的人力、物力和财力，降低开发成本，缩短开发周期 ， 提高设计质量，保证产品开发一次成功，增强企业快速适应市场变化的能力。 ProEngineer是美国参数技术公司（Paramet-ric Technology Corporation， 缩 写 PTC）推出的大型工程技术软件，是一套由设计至生产的机械自动化软件， 是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能， 它的技术特点就是参数化管理，三维化与二维化图形元素间具有关联性。它涵盖了概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的输出和生产加工的全过程 。由于其强大而完美的功能 ，ProE为专业人员提供了一个理想的设计环境， 有力地推动了企业的技术进步。现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。 本次毕业设计使我能综合利用机械设计的基本理论和PROE，并结合生产实践中学到的技能和知识，独立地解决和分析问题，初步具备利用PROE对简单的机械产品进行虚拟设计设计的能力，也是对熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写办公文件等基本技能的实践。二、 国内外研究综述： 随着着科学技术的发展及剪板机制造技术的提高，以及社会对剪板机产品多样化的需求不断扩大，剪板机产品的更新换代非常之迅速，剪板机产品品种的多样化，使得剪板机出产规模已由过去的大批量出产方式为主转向以中、小批量轮番出产占主导地位的局面，促进了剪板机数控机床的发展。数控机床的发展泛起了向两端扩展的方向，即一端是发展高技术、高功能的数控剪板机产品，另一端是发展简易、廉价的数控剪板机机床及兼有手动与功能的手动型数控剪板机机床，以知足出产中多层次的要求。 在现行通用的经济型数控剪板机车床中，其纵、横向的自动进给运动均由步进电机伺服驱动，共需要两套伺服系统。而在普通剪板机车床中，其纵、横向剪板机进给运动则是由相互自锁的机械传动加以实现，无法实现两坐标联动功能。唯仿形剪板机车床例外，它具有两坐剪板机标联动功能，可以车削圆柱面、圆锥面和圆弧面等。其斜向仿形运动在尺度样件(硬靠模)的控制下，通过液压伺服控制系统，作出与纵向主进给运动相适应的仿形进给，从而实现了两坐标的联动功能。三、 毕业设计（论文）所用的主要技术与方法： 运用机械设计及有关课程的内容，结合毕业实习中获得的知识进行自动剪板机的原理设计，再利用所学的知识和查找网上资料，进行剪板机结构设计并做出自动剪板机的CAD图纸，之后运用PROE，进行剪板机主要零件三维建模和主要部件的装配分析。四、 主要参考文献与资料获得情况： 1 邵芝梅，赵宏梅 ，牛曙光，等 . Pro ENGINEER 软件在机械设计领域中的应用 J. 煤矿机械,2004, （7）. 2 左健民液压与气压传动第三版北京：机械工业出版社,1996 3 孙桓，陈作模机械原理第六版北京：高等教育出版社，2001 4 濮良贵，纪名刚机械设计第七版.北京：高等教育出版社，2001 5 梁应彪板材剪切力的测试.北京：锻压技术，1992，第六期 6 王世刚，张春宜，徐起贺机械设计实践哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社2001 7 徐灏.机械设计手册（1-5册）第二版北京：机械工业出版社，2000.6 8 崔占全，邱平善机械工程材料哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001 9 刘鸿文材料力学（上、下册）第三版北京：高等教育出版社，1992 10 刘秀杰，徐瑞银，宋庆军，等 .基于Pro ENGINEE的特征建模方法 J. 煤矿机械 , 2008, （7）： 185187. 11 邓文英金属工艺学（上、下册）北京：高等教育出版社，19917.五、 毕业设计进度安排第 5 7 周 确定选题、收集相关资料第 6 8 周 撰写开题报告与开题第 9 12 周 收集资料，开展研究，形成写作提纲第12 16周 深入研究，形成论文初稿,绘制剪板机相关图纸第16 18周 论文修改、定稿、打印、答辩六、 指导教师审批意见：指导教师： （签名）年 月 日 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要介绍了基于Pro/E 软件开发的剪板机特征实体参数化建模和虚拟装配设计。本设计是以Pro/E软件基于特征的参数化为建模手段，完成了剪板机三维零件模型的建立；将Pro/E的Assembly模块的虚拟装配机理与实际装配经验相结合，完成了剪板机各子部件装配及整体装配，并对关键部件进行装配分析；利用Pro/E的Drawing模块生成2D工程图。该设计缩短了新产品设计和制造周期，降低了研发成本,增强了企业快速响应市场变化的能力。关键词:Pro/E；剪板机；参数化建模；虚拟装配；工程图AbstractA design platform used for parametric feature solid creation and virtual assembly of the shear-sheet machine is introduced based on Pro/E.Using parametric modeling based on features of Pro/E mean,built three dimensional modeling of parts of shear-sheet machine.Combining virtual assembly principle with practical experience in assembly modular of Pro/E,finished virtual assembly to the part and whole of shear-sheet machine, proceeded with assembly analysis of key part.Using drawing modular of Pro/E, generated 2D engineering drawing.The result shows that virtual design shorten manufacture and design period of new products, reduce costs of the research and design, strengthen ability of enterprise respond to market change fast.Keywords: Pro/E；Steel Plate Shearer; Paremetric Modeling; Virtual Assembly; Engineering Drawing48河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 目 录摘 要IAbstractII1.1 选题的背景和意义11.2 自动剪板机的工作原理11.3 论文的主要内容32_Pro/Engineer软件概述42.1 Pro/E软件简介42.2 Pro/Engineer功能简介52.2.1 参数化设计和特征功能62.2.2 单一数据库62.3 Pro/Engineer的实体造型72.4 基于Pro/Engineer 的虚拟设计92.4.1 两种不同的设计思路92.4.2 虚拟环境下产品设计的流程92.5 基于Pro/Engineer的虚拟装配112.6 Pro/Engineer的机构仿真122.6.1 机构仿真的特点及过程122.6.2 机构仿真的过程132.7 Pro/Engineer工程图简介133_自动剪板机的三维建模和装配153.1 主要零件的Pro/Engineer建模153.1.1 上托板的建模153.1.2 其它主要零件的建模193.2 自动剪板机的部件装配模型223.3 自动剪板机的整体装配模型294_自动剪板机的装配分析和运动仿真334.1 自动剪板机的装配分析334.2 自动剪板机的运动仿真405_二维工程图的生成及尺寸的标注445.1 生成视图445.2 视图的修改475.3 尺寸标注475.4 注释49结 论51参考文献52致 谢54河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1_绪 论1.1 选题的背景和意义随着计算机软硬件技术的迅速发展，基于微机平台的三维CAD软件不断推出，在计算机上已经能完全实现产品的三维设计，Pro/Engineer就是其中杰出的代表。Pro/Engineer不仅可以实体造型，还可以利用设计出的三维实体进行模拟装配、静态干涉检验、机构分析和动态干涉检验、力学分析和强度分析等。因此，利用三维设计软件的真正意义不仅在于造型本身，而是设计出模型的后处理工作。本文着重介绍了基于Pro/Engineer 的实体造型和装配设计，阐述了基于Pro/Engineer的虚拟设计方法在工程设计中的具体应用。虚拟产品设计将产品开发过程数字化，在计算机中进行产品的设计、分析、加工、装配、测试等过程。当这种“设计分析再设计”循环到满足设计要求的时候， 在虚拟模型或样机基础上论证所开发产品的可行性。通过虚拟产品设计可以节省大量的人力、物力和财力，降低开发成本，缩短开发周期，提高设计质量，保证产品开发一次成功，增强企业快速适应市场变化的能力。1.2 自动剪板机的工作原理自动剪板机系统的结构组成和工作原理图如图1-1所示。该系统可按照要求剪开大块板材，并由送料小车运到包装线或各用料点。未动作时，压块及剪切刀的限位开关ST2，ST3和ST4均断开，行程开关ST1和光电接近开关ST7也都是断开的。剪切刀、压块及选料机构分别由交流电动机传动，运料小车由直流控制电机拖动。其工作过程如下所述：1)读入限位开关ST6的状态，判小车是否空载，若是空载，则可开始工作。 2)启动送料小车，并使其到位，此时限位开关ST5闭合。 3)SSRe通电，启动送料机构E，带动板料向右移动。 4)当板料碰到行程开关ST1时，停止送料，同时SSRb送电启动压下机构，压下压压块B，并使压块上限开关ST2复位闭合。 5)当压块到位，压紧板料时，压块下限开关ST3被闭合。 6)SSRe通电，这时启动剪切刀机构，控制剪板机剪刀下落，此时ST4复位闭合，直到把板料剪断。当板料下落通过光电接近开关ST7时，ST6输出一个脉冲，并使8031计数器加1。 7)判断小车上的板料是否够数，如果不够，则继续重复启动送料机构以后的步骤(3)(7)。一旦够数，则使控制电机通电，运料小车的控制电机正转，小车右行，把切好的板料送至包装线或各用料点。板料卸下后，再启动小车反转，重新返回到剪板机下，并开始下一车的剪切装料工作。板料的长度L根据需要自由进行调整，每一车(捆)板料的数量可由机器键盘给定，也可通过拨码键盘加以设定。固定剪切包装线或送往各用料点的板料计数值可任意更改，而由软件系统完成。 图1-1 自动剪板机的工作原理图1.3 论文的主要内容本文介绍了一个基于Pro/E软件开发的剪板机特征实体参数化建模和虚拟装配设计平台。利用Pro/E 软件基于特征的参数化建模手段，完成了剪板机三维零件模型的建立；将Pro/E的Assembly模块的虚拟装配机理与实际装配经验相结合，完成了剪板机各子部件装配及整体装配。本文的论文安排如下：第1章为绪论，介绍了课题的背景和自动剪板机的工作原理；第2章主要是对Pro/Engineer软件的简介；第3章是对自动剪板机的三维建模和装配；第4章是对装配好的剪板机进行运动仿真；第5章则是绘制剪板机零部件的二维工程图；最后是结论。2_Pro/Engineer软件概述2.1 Pro/E软件简介1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER proewildfire5.0。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。主要特性如下：全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。2.2 Pro/Engineer功能简介计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。简称CAD。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。2.2.1 参数化设计和特征功能Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 2.2.2 单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/ENGINEER自1988年问世以来，十余年时间已经成为全世界及大中国地区最普遍的CAD/CAM系统。Pro/E在今天俨然成为三维CAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于3C产品、汽车电子、通信、机械、磨具、工业设计、机车、自行车、航天、家电、玩具等各行各业。Pro/E可谓是一个全方位的三维产品开发软件，整合了零件设计、零件装配、NC加工、机构设计分析、动态仿真、动画制作、铸件设计、逆向工程、自动测量、结构分析、热流分析、简易模流分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体，其模块众多，功能齐全。2.3 Pro/Engineer的实体造型Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI，ISO，DIN或JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下：1特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； 2参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； 3通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。4支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，ProPROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。5贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 ProENGINEER的基本功能。实体造型是Pro/Engineer 最基本的功能，是其它模块设计的基础。Pro/Engineer 的三维实体造型的方法主要有拉伸、旋转、扫描、混合、扫描混合、螺旋扫描、可变剖面扫描、孔、拔模、倒圆、倒角等，能完成近乎所有形状的模型的构建工作。利用Pro/Engineer 的零件设计过程和传统的设计完全不同，传统的设计过程是先在设计师的头脑中形成一个抽象的三维实体，然后将其转化为二维投影。Pro/Engineer 则能够将这种抽象的三维实体直观的反应在操作界面上，这种设计过程实际上相当于从毛胚件到零件的加工过程，使得我们在设计的过程中能够直观的发现问题，纠正错误。在零件建模之前，首先要对零件进行深入的分析，弄清楚零件由哪几个特征组成，在条件允许的情况下，尽量简化实体的特征结构。图2-1就是利用Pro/Engineer 零件模块建立的三维实体模型。图2-1 利用Pro/Engineer 建立的三维实体2.4 基于Pro/Engineer 的虚拟设计2.4.1 两种不同的设计思路基于Pro/Engineer 的虚拟设计有两种设计方法，即自顶向下和自底向上。所谓自顶向下，就是在设计的初期，只完成与功能有关而与其他零部件没有装配关系的零件细部结构的设计，对于与其它零部件有装配关系的结构可以只做概念，也就是从产品的顶层开始，建立一个顶层基本骨架，随后的设计都在此顶层基本骨架上进行复制、修改、细化，最终完成整个设计的过程，这种设计的方法更加容易实现队产品的修改和重建；所谓自底向上，就是在设计的初期，先将各个零件设计好，然后拿到一起进行装配，如果在装配的过程中发现某些零件不符合要求，对零件进行重新设计，直至符合要求，这种设计方法多依赖于设计师自身的经验进行设计。相比较而言，自顶向下的设计方法的优点如下： 1）符合产品设计过程和设计人员的思维过程产品的设计过程是一个从抽象到具体的渐进过程，设计产品时，最初考虑的是产品应实现的功能，最后才考虑实现这些功能的几何结构。 2）便于实现各子系统的并行设计在产品设计的最初阶段，就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等信息确定下来，在进行任务分配时，这些关键约束也同时分配给各子系统，避免发生冲突。两种设计形式各有优缺点，在实际设计的过程中，可以将二者结合起来，将功能设计和设计师的经验融为一体，有效地弥补相互的不足之处。2.4.2 虚拟环境下产品设计的流程在虚拟环境下复杂装置的设计过程，应该依据各零部件的结构特点，根据其具体的研制特点，灵活运用自底向上和自顶向下两种设计的方法，将虚拟装配应用到产品设计过程的3 个阶段，其流程如图2-2所示。图2-2虚拟环境下产品设计的流程1）初步总体设计阶段产品研制的初级阶段，完成初步的总体布局，根据产品的设计要求，进行产品的结构、系统的总体布局。2）装配设计阶段产品开发的主要阶段，完成产品所有零部件的模型设计，主要包括：产品装配区域，装配层次的划分，具体模型的设计，建立装配约束等零部件的三维实体造型。3）详细设计阶段产品的完善阶段，完成产品模型的最终设计在这一阶段，进行产品的虚拟装配，对产品进行干涉检查，保证产品在实际的应用中准确无误。2.5 基于Pro/Engineer的虚拟装配在设计的过程中，装配是非常重要的一环，要遵循可装亦可拆的原则进行设计，装配体中各零件的位置关系、连接关系、配合关系及其它参数通过几何约束或参数约束等来确定。Pro/Engineer装配模式提供了自顶向下和自底向上的设计方法，设计人员的设计思路可以在这一平台上轻松的实现。Pro/Engineer 强大的装配功能能提供了诸如匹配、插入、对齐、坐标系、相切、线上点、曲面上的点、曲面上的边等多种组建参照组合方式，涵盖了所有的实际操作中可能的装配方式。下图是本文最终完成的实例，利用Pro/Engineer 软件设计的自动剪板机，如图2-3所示。图2-3 自动剪板机在完成零部件的装配后，对装配体的评价是非常重要的环节，在这方面，Pro/Engineer也显示了强大的实力。我们可以利用分析模型分析全局干涉检验装配体各零部件间的干涉情况，对发生干涉的地方进行及时的修改和调整，利用软件的编辑功能，在设计中自由地对装配体中的零件进行修改，修改后能及时地反应到装配图上；另外，还可以通过爆炸图将整个系统的零部件展现在我们面前，利用“工具模型剖切”能对装配体中各零件的连接状况进行直观的看到。不仅如此，还可以综合利用模型分析中的全局间隙、对间隙、短边、厚度、组件质量属性、X-截面质量属性等对组件进行多方面的评价。2.6 Pro/Engineer的机构仿真利用Pro/Engineer的机构运动仿真功能可以使原来在二维图纸上难于表达和设计的运动变得非常直观和易于修改，并且能够大大简化机构的设计开发过程，缩短其开发周期，减少开发费用，同时提高产品质量。在Pro/Engineer中，用户可以通过对机构添加运动副、驱动器使其运动起来，以实现机构的运动仿真。此外完成机构运动仿真后，运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动，并且可以对机构进行运动轨迹、位移、运动干涉等情况的分析，以便研究机构模型。2.6.1 机构仿真的特点及过程机构是由构件组合而成的，其中每个构件都以一定的方式至少与另一个构件相连接，这种连接既使两个构件直接接触，又使两个构件能产生一定的相对运动。机构仿真主要包括两个步骤：第一是创建机构；第二是添加驱动器。其中创建机构的过程与零件装配的过程极为相似。下面就机构仿真与零件装配作一比价如下：1）相似点：（1）两者皆利用“元件放置”对话框连接或者安装零部件；（2）装配和子装配之间的关系相同，Pro/Engineer将连接信息保存在装配文件中，这意味着父装配继承了装配中的连接定义。2）区别：（1）创建机构是应用“元件放置”对话框的“连接”功能连接机构中的各个构件，而零件装配直接在“元件放置”对话框通过定义装配约束来安装各个零部件；（2）由零件装配得到装配体，其内部的零部件之间没有相对运动，而由连接得到的机构，其内部的构件之间可以产生一定的相对运动；（3）创建机构以后必须天剑驱动器才能进行机构运动仿真。2.6.2 机构仿真的过程机构运动仿真总体上可分为四个部分：创建机构、添加驱动器、进行机构仿真以及分析仿真结果。2.7 Pro/Engineer工程图简介在二维绘图逐步向三维设计转变的过程中，工程图的概念也发生了根本的改变。传统的工程图是指用手工或二维CAD系统绘制的图样，现代的工程图应当是基于三维模型而创建的图样，笔者所指的工程图属于第二种情况。用ProE进行三维设计时，并非所有产品设计都需要工程图，对于具有复杂形面零件通常采用数控机床或加工中心等先进手段进行加工，是否有工程图就并不重要。但对多数形状比较规范的机械零件，通常用车、铣等普通机床加工，工程图就不可少。用ProE完成三维设计之后，如果需要工程图样，很多人喜欢采用ProE工程图模块和AutoCAD结合的方法来完成满足国标要求的图样。这主要是由于直接用PmE生成的工程图与国标的要求相差甚远，加之对ProE的工程图功能了解不多之故，后面的工作只好在AutoCAD中完成。显然，这种方法最大的问题是破坏了工程图与三维模型之间的关联关系。实际上，直接利用ProE的工程图模块，完成可以制作符合国家标准的工程图。图2-4机构运动仿真的流程图3_自动剪板机的三维建模和装配3.1 主要零件的Pro/Engineer建模 3.1.1 上托板的建模 1）新建文件 (1)依次执行【文件】|【新建】菜单命令，或者单击【文件】工具栏上的【创建新对象】按钮，打开【新建】对话框。 (2)在【名称】文本框中输入文件名“lh3-03-05-up-layer-board”，单击取消【使用缺省模板】复选框的缺省选中状态，保持该对话框中其它缺省设置不变，如图3-1所示，单击【确定】按钮。 (3)在打开的【新文选项】对话框中单击选择“mmns_part_solid”选项，如图3-2所示，单击【确定】按钮，进入零件设计环境。图3-1 【新建】对话框 图3-2 【新文件选项】对话框 2)创建上托板底板 （1）依次执行【插入】|【模型基准】|【草绘】菜单命令，或者单击【基准】工具栏上的【草绘】按钮，打开【草绘】对话框。 （2）单击选择“FRONT”面作为草绘平面，如图3-3所示，保持对话框中的其他缺省位置不变，单击【草绘】按钮，进入草绘环境。图3-3 设置草绘平面 （3）使用【草绘器工具】工具栏上的【创建矩形】按钮来创建如图3-4所示的草绘单元，绘制完成后单击按钮，结束基准草绘图元的创建。图5-4 草绘单元 （4）依次执行【插入】|【拉伸】菜单命令，或者单击【基础特征】工具栏上的【拉伸工具】按钮，激活拉伸操控板。 （5）单击拉伸操控板中的【拉伸为实体】按钮，将拉伸操作设置为实体类型。 （6）单击懒神操控板中的【放置】按钮，打开放置上滑面板。单击上滑面板中【草绘】列表框中的【选取一个草绘】提示信息，然后单击选取上一步创建的主轴箱体底板草绘单元。（7）在拉伸操控板中将拉伸深度设置为“47.00”，按“enter”键确认输入的深度数值，创建如图3-5所示的底板模型。图3-5 上托板底板 3)筋板的创建 （1）点击“插入”菜单，选择项，打开创建筋对话框，点击“参照”下面的草绘右侧的“定义”项，进入草绘界面。 （2）创建如下图所示的草绘截面，创建完成后，单击按钮完成草图的绘制，然后输入筋板的厚度为30，单击按钮，完成筋板的创建，如图所示。图3-6 绘制草绘图图3-7 完成后的筋板实体模型的建模过程几乎都是先绘制草绘，再通过其它特征操作来生成模型，最终建立的主轴箱体实体模型如图3-8所示。图3-8 主轴箱体3.1.2 其它主要零件的建模其它主要零件的建模过程同上述建模过程相似，建好的模型如下面各图所示。牌坊架的三维模型如图3-9所示。图3-9 牌坊架横梁的模型如图3-10所示。图3-10 横梁导柱的模型如图3-11所示。图3-11 导柱下托板的模型如图3-12所示。图3-12 下托板上刀架的模型如图3-13所示。图3-13 上刀架下刀架的模型如图3-14所示。图3-14 下刀架双头螺栓的模型如图3-15所示 图3-15 双头螺栓3.2 自动剪板机的部件装配模型在上节中建好各主要零部件的模型，然后利用Pro/E的装配功能创建机架部件的装配模型。1）依次执行【文件】|【新建】菜单命令，或者单击【文件】工具栏上的【创建新对象】按钮，打开【新建】对话框。2）在【名称】文本框中输入文件名“cutting_machine_frame”，并选择【组件】按钮，单击取消【使用缺省模板】复选框的缺省选中状态，保持该对话框中其它缺省设置不变，如图3-16所示，单击【确定】按钮。3）在打开的【新文件选项】对话框中单击选择“mmns_asm_design”选项，如图3-17所示，单击【确定】按钮，进入装配环境。图3-16 【新建】按钮图3-17 【新文件选项】按钮4）导入横梁。单击【装配】按钮，选择主轴箱体元件，单击确定按钮，然后再单击鼠标中键，导入横梁模型。5）装配牌坊。再次单击【装配】按钮，导入牌坊架模型，在Pro/E工作环境界面的左上角的选取自动类型约束的任意参照中，单击【放置】按钮，选择约束类型为【对齐】，偏移为【重合】。然后依次选取牌坊架的上表面和横梁上安装导柱的下表面，让两面对齐。再单击按钮，创建另一个约束，使牌坊架上安装对头螺栓的轴线和横梁上同样地方的轴线相互重合，再次单击按钮，创建另一轴线的相同约束，如图3-18所示。图3-18 横梁和牌坊架之间的约束按照上述约束方法继续装配另一个牌坊架，完成后的如图3-19所示。6）装配导柱。单击【装配】按钮，导入导柱模型，在Pro/E工作环境界面的左上角的选取自动类型约束的任意参照中，单击【放置】按钮，选择约束类型为【对齐】，偏移为【重合】。然后依次选取导柱安装螺栓端头的止表面和横梁上安装导柱的上表面，让两面对齐。再单击按钮，创建另一个约束，使导柱的轴线和横梁上同样地方的轴线相互重合，单击确定按钮即完成导柱的装配，如图3-20所示。图3-19 横梁和牌坊架之间的装配图3-20 安装导柱7）用同样的方法装配横梁上的螺母、垫圈和垫板等相关零件，完成剪板机机架部件的建模，最后建好的模型如图3-21，3-22,3-23,3-24,3-25所示。 图3-21 剪板机刀架部件 图3-22 剪板机刀架部件图3-23 剪板机部件图3-24 剪板机机架部件 图3-25 剪板机机架部件3.3 自动剪板机的整体装配模型剪板机的虚拟装配工作是将Pro/Engineer的Assembly模块的虚拟装配机理与实际装配经验相结合，在各零件实体模型的主要特征已建立的前提下，进行零部件的初步装配。初步装配将“自下而上”（所有零件设计完成之后再进行装配）和“自上而下”（先确定总体装配结构再进行零件的详细设计）两种设计方法结合起来，先建立剪板机主要零件与装配有关的主要特征，然后进行初步装配和干涉检查，最后就可以只考虑其中零件的细节特征建模。这样提高了机构的虚拟开发效率，将可能出现的零件和装配设计错误及时解决。本文通过合理选定子装配件和虚拟装配次序，完成的剪板机整体装配模型如图3-26,3-27所示。 图3-26 自动剪板机整体装配模型 图3-27 自动剪板机整体装配模型 图3-28 剪板机爆炸图4_自动剪板机的装配分析和运动仿真4.1 自动剪板机的装配分析Pro/Engineer为用户提供了零件或者装配体的设计分析工具。当用户完成了三维零件的设计或者零件的装配后，用户可以利用Pro/Engineer提供的分析工具对零件或者装配体的特性进行各种分析，如测量、模型分析、曲线分析以及曲面分析等。当完成零件或者装配体的设计后，单击Pro/Engineer系统主菜单栏的“分析”选项，系统将弹出如图4-1所示的菜单，在该菜单中用户可以选择所需的分析。图4-1 “分析”菜单利用上述“分析”功能可以对剪板机的零件进行测量分析，例如可以测量整机距离滑板上表面的高度，导柱的长度，导柱的直径等等。也可以利用“分析”菜单里的模型分析对整机进行干涉分析。 4.1.1 零件的间隙分析单击主菜单中的打开文件图标，打开sm0001.asm模型文件，如图4-2 图4-2零件模型1）单击“分析”“模型”“配合间隙”，打开“配合间隙”对话框。2)激活“起始”文本框，选择09-BOLT零件；激活“至点”文本框，选择10-GASKET零件。3)“结果”栏显示间隙为0.255165，如图4-3所示。 图4-3配合间隙4)同时模型中显示间隙位置（以两个高亮显示的点来标示），如图4-4所示。5)单击菜单“分析”“模型”“全局间隙”，打开“全局间隙”对话框。6)设定间隙值为2，其他接受系统的默认选项，如图4-5所示。 图4-4 图4-5全局间隙7)单击“显示全部”，结果栏中显示一组零件有符合条件的间隙，在Pro/ENGINEER图形窗口中加亮显示结果，如图4-6所示。 图4-6 8.在结果栏中，选中一组对象，模型中显示选中零件之间的间隙位置。 4.1.2 干涉分析1)单击菜单“分析”“模型”“全局干涉”，打开“全局干涉”对话框。2)单击显示按钮，结果栏中显示三组零件有干涉，如图4-7所示。 图4-7全局干涉 3)在结果栏中，选中第一组干涉对象，模型中显示LH3-03-06-PLANT与10-GASKET零件的干涉情况（红色高亮显示），如图4-8所示。4）在结果栏中，选中第二组干涉对象，模型中显示LH3-03-06-PLANT与09-BOLT零件的干涉情况（红色高亮显示），如图4-9所示。 图4-8 图4-9单击“分析”按钮，将鼠标放在“模型”选项，在该选项的右侧会出现如图4-10所示的列表。从该下拉列表中选择“全局干涉”选项，该选项用于分析装配体中零件之间的干涉情况。此时“模型分析”对话框如图4-11所示。 图4-10 “模型”下拉列表 图4-11 “模型分析”对话框图4-11“模型分析”对话框中“定义”栏的“设置”组框中可以为全局干涉选取模型类型；选取“仅零件”选项则分析所有零件之间的干涉情况，选取“仅子组件”选项则不分析子装配体内部的干涉情况。选取“精确”计算选项则系统在“结果”栏中详细显示干涉分析结果，如干涉体积等；选取“快速”计算选项则可以快速分析装配体的干涉情况，在分析复杂的装配体模型时，选取该项可以提高效率。通过上述功能对模型进行各种分析，模型的建立是正确的，可以进行下一步的运动学仿真。4.2 自动剪板机的运动仿真经过上节的装配法分析后，剪板机装配正常，可以进行运动仿真。上述装配好的模型，各个零部件之间的约束都添加正确后，就可以进行仿真了，仿真步骤如下。1）打开上述建立好的装配体，点击菜单栏的“应用程序”下拉菜单的“机构”选项，进入运动仿真界面。并显示添加的约束，如图4-4所示。图4-4 仿真下的装配体2）添加伺服电动机。点击按钮，打开如图4-5所示的添加伺服电动机按钮。本例中希望上剪在液压缸的驱动下作上下垂直运动，因此将伺服电动机添加到液压缸的轴线上，以产生一个平移的效果。再点击“轮廓”，设置运动轴为“速度”，单位为“mm /sec”，大小为10，然后点击确定。图4-5 定义伺服电动机对话框3）由于本例中只需添加上述一个伺服电动机，因此添加完毕后就可以进行仿真了。在进行仿真之前还需对机构的状态进行拍照。点击“拖动元件”按钮，打开后在点击“快照”，点击“约束”，选择“配对两个图元”按钮，依次选择上下刀架在导柱上滑动部分的圆柱图端面，设置二者之间的距离为220mm，结果如图4-6所示。图4-6 快照设置4）添加完快照后，便可进行运动仿真了，点击机构仿真按钮，出现“分析定义”对话框，设置名称，“首选项”设置成开始时间为0，选择“长度和帧频”，终止时间为22，下面的初始配置中选择快照按钮，选择刚才产生的快照，其它不变，设置完成后如图4-7所示，然后点击“运行”按钮，即可进行仿真了。图4-7 分析定义对话框经过仿真分析后，剪板机的建模和装配都是正确的，剪板机的虚拟设计完成。5_二维工程图的生成及尺寸的标注Pro/Engineer具有强大的工程图设计功能，并设置了一个“绘图”模块专用于工程图设计，用户可以直接将3D模型制作成工程图，以指导设计生产。具体的操作步骤如下：1）启动Pro/Engineer，进入工程制图模式，创建工程图名称；2）选择要建立工程图的零件或者装配件，并且选择图纸的规格；3）产生基本视图（前视图、顶视图和右视图），生成2D工程图；4）随后修改或增加视图，使零件或者装配件清楚的表达出来；5）在生成的工程图上添加尺寸和注释等；6）如果设计已经满意，则存盘退出，若不满意，将继续修改视图。5.1 生成视图本例为对下刀架绘制工程图，首先打开Pro/Engineer，新建一个绘图，采用缺省模版，名称为“lh3-03-03-down-knif”，如图5-1所示。图5-1 “新建”对话框点击“浏览”按钮，选择建好的下刀架零件模型，使用模版，然后点击“确定”按钮，即可创建下刀架的工程视图，如图5-3所示。但是生成的工程视图有时是不满足要求的，这需要对工程视图进行必要的修改。 图5-2 “新制图”对话框图5-3 下刀架工程视图5.2 视图的修改往往建立好的视图并不满足要求，视图的安放位置并不合适，此时需要将视图移动到新位置上。1）关闭锁定视图的开关。系统默认将按钮处于选中状态，因而在进行移动视图操作之前，需要单击该按钮将其弹起，使之处于未选中的状态；2）选择要移动的视图，此时系统显示该视图的边界，同时还显示边界四角和原点处的图柄；3）按住鼠标左键拖动，移动视图至新位置即可，如图5-4所示。图5-4 移动后的视图5.3 尺寸标注在绘图模式下，在主菜单栏中选择“视图”/“显示及拭除”选项，在弹出的“显示及拭除”对话框中，单击“显示”按钮，如图5-5所示。选择要标注信息的类型。例如，要标注零件的尺寸，则在“类型”栏中选择按钮即可。选择标注信息的方式。在“显示方式”中选择单选按钮“特征”，则表示在视图中标注信息是通过以特征为单位来标注该信息的。然后再视图中选择要标注信息的特征，此时该特征上的制定信息全部显示出来。同理，选择单选按钮“零件”，然后再视图中选择要标注的信息的零件，此时该零件上的指定信息全部显示出来。图5-5 “显示/拭除”对话框标注尺寸完成后的视图如图5-6所示。图5-6 尺寸标注的工程图 调整尺寸后的视图如图5-7所示 图5-7调整尺寸后的工程图5.4 注释为了更好的说明视图中的图形内容，在很多情况下还要在视图上添加必要的注释和文本。在注释中可以包含的元素有：文本、尺寸、绘图标签、自定义变量和参数以及一些特别的符号等。下面介绍需要创建注释的工程图的操作步骤：1）在主菜单中选择“插入”/“注释”项，在制作注释的过程中，可以指定导引线形式、决定注释文字的格式和放置形式等；2）选择“无方向指引”/“输入”/“水平”/“标准”/“缺省”命令，然后选择“制作注释”命令；3）选择注释所要放置的位置，出现“符号调色板”对话框；4）在该对话框中选择注释中所需要的符号；5）系统在消息窗口弹出文本框，提示输入注释。在该文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号