Z型弯曲模运动仿真设计【说明书+PROE+仿真】
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Z型弯曲模运动仿真设计【说明书+PROE+仿真】,弯曲,运动,仿真,设计,说明书,PROE
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河南机电高等专科学校毕业设计说明书绪 论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 Pro/ENGINEER简介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/ENGINEER2000i2。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。Pro/ENGINEER Wildfire 3.0系统是一个大型软件包，它支持并行工作和协同工作，是一个应用广泛、功能强大的CAD/CAE/CAM工程设计软件，它将产品从设计到生产加工的过程集成在一起，并且能够实现所有用户同时参与同一产品的设计和制造工作。Pro/ENGINEER Wildfire 3.0系统由以下六大主模块组成：工业设计（CAID）模块、机械设计（CAD）模块、功能仿真(CAE)模块、制造(CAM)模块、数据管理(PDM)模块和数据交换(Geometry Translator)模块。这些主模块又包含了许多不同的子模块，每种子模块可完成不同的设计、分析和制造功能，Pro/E的动画模块可以制作出模拟产品运动、装配、构造等展示性的动画，无需单独安装。Pro/ENGINEER是美国PTC公司的标志性软件产品，是一套由设计至生产的机械自动化软件。自1988年问世以来，引起了机械CAD/CAE/CAM界的极大震动，由于其强大的功能，很快得到业内人士的普遍欢迎，其销售额连年递增，并使其迅速称为当今世界最为流行的CAD软件之一。自20世纪90年代中期，国内许多大型企业开始选用Pro/ENGINEER，发展至今，已拥有了相当打的用户群。1.1.1 Pro/ENGINEER的特点Pro/ENGINEER采用了单一数据库、参数化、基于特征及工程数据再利用等概念，改变了MDA的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界MDA（Mechanical Design Automation，机械设计自动化）领域的新标准。利用此概念开发的软件Pro/ENGINEER能将产品从设计至生产的过程集中到一起，让所用的同时进行同一产品的设计制造工作，即所谓的并行工程。Pro/ENGINEER具有一下特点。（1）参数化设计和特征功能。Pro/ENGINEER是采用参数化设计的、基于特征的实体模拟化系统，工程设计人员采用具有智慧特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，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设计上从未有过的简易和灵活。（2）单一数据库。Pro/ENGINEER是建立在统一基层的数据库上的，不像一些传统的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，再整个设计过程的任何一处发生改动，可以反映再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，也完全同样反映再整个三维模型上，这种独特的数据结构与工程设计的完整地结合，使得一件产品的设计能结合起来。这一优点，使得设计更优化，产品质量更高，价格也更便宜，产品能更好的推向市场。（3）工程数据再利用。设计产品时生成的工程数据是整个设计中的关键所在，产品的外形尺寸和结构功能是由工程数据所驱动的，对工程数据的变更可以迅速反映在整个产品上。工程数据库再利用可以让使用者快速生成整个产品系列，从而简化了产品的设计更改，更容易实现产品的系列化设计。1.1.2 Pro/ENGINEER的模块与功能 Pro/ENGINEER 采用了模块方式，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。目前共有20多个模块，涉及工业设计、机械设计、功能仿真、加工制造等方面，为用户提供全套解决方案。下面介绍Pro、ENGINEER中的一部分模块和功能，某些模块和功能在设计中的应用将在书本的后续章节中进行详细讲解。1.Pro/ENGINEER基本模块Pro/ENGINEER基本模块是整个系统的基本部分，其他模块都是在基本模块上扩展实现的。基本模块不仅包括了特征建模工具，也可实现模型的参数化定义，这种参数功能可采用关系式赋予零件形体尺寸，而不像其他系统是直接指点一些数值于形体。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，其他相关的特征也会自动修正。这样功能使得修改更为方便，可令设计优化更趋完美。Pro/ENGINEER的特征建模是通过各种不同的设计专用功能来实现的，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，对于工程师来说更自然，更直观，而无需采用复杂的几何设计方式。2. 装配模块Pro/ASSEMBLYPro/ASSEMBLY是一个参数化组装管理系统，允许将原件零件和子组件放置在一起以形成组件。可对该组件进行修改、分析或重新定向。SPro/ASEMBLY具有如下功能。 （1） 装配功能。此功能提供了基本的装配工具，能够将零件按照规定的位置装配并约束其全部或有限的自由度。（2） 简化表示。简化表示是一个模型的变体，可用此模型来改变某一特定设计的视图效果，从而可以控制Pro/ENGINEER 调入进程并显示的组件成员。这样就能定制工作环境使其只包含当前关注的信息。（3） 互换组件。互换组件是一种可创建并在设计组件中使用的特殊类型组件。互换组件由与功能或表示相关的模型组成。（4） 骨架模型。骨架模型是组件的一种特殊元件，它定义组件设计的骨架、空间要求、界面及其他物理属性，此组件设计主要用于定义元件的几何形体。另外还可在组件上采用骨架模型进行运动分析，即首先创建骨架模型的放置参照，然后修改骨架尺寸以模仿运动。（5） 自顶向下设计。通过Pro/NOTEBOOK 来实现自顶向下设计功能，这是一个可选模块，它为创建层次相连的组件布局提供了工具，支持自顶向下的组件设计。3. 工程图模块Pro/DETAILPro/ENGINEER提供了一个强大的生成工程图的能力，包括：自动尺寸标注，参数特征生成，全尺寸修饰，自动生成投影面、辅助面、截面和局部视图。Pro/DETAIL扩展了Pro/ENGENEER的基本功能，允许直接从Pro/ENGENEER的实体造型产品生成符合ANSI/ISO/DIN标准的工程图。4. 金模块Pro/SHEETMETALPro/SHEETMETAL扩展了Pro/ENGINEER的设计功能，用户可建立参数化的钣金造型和金组装，包括生成金属板的设计模型以及将它们放平成平面图形。Pro/SHEETMETAL还提供了通过参照折弯库弯曲和放平能力，允许通过弯曲或放平状态下的模型附加特征的功能，同时支持生成、库储存和替换用户可自定义的特征。5. 数控加工模块Pro/NCPro/NC 模块能生成驱动数控机床加工零件所必需的数据和信息，能够生成数控加工的全过程。它将生产过程生产规划与设计造型连接起来，所以任何在设计上的改变，软件也能自动地将已做过的生产上的程序和资料也自动的重新产生，而无需用户自行修改。它将具备完整关联性的Pro/ENGINEER产品线延伸至加工制造的工作环境里。Pro/NC的应用范围较广泛，包括数控车床、数控铣床、数控线切割、三轴至五轴的加工中心。6. 自由曲面造型模块Pro/ISDXPro/ISDX模块用来设计带有复杂曲面的产品，它扩展了Pro/ENGINEER的生生、输入和编辑复杂曲面和曲线的功能。Pro/ISDX提供了一系列必要的工具，使得工程师们在整个工业范围内很容易地生成用于飞机和汽车的曲线和曲面、船壳设计以及通常所碰到的复杂设计问题。7. 模具设计和铸造模块Pro/MOLDESIGN是Pro/ENGINEER的模具设计模块，提供在Pro/ENGINEER内模拟模具设计工艺时使用的工具。此模块允许创建、修改和分析模具元件和组件，并可根据设计模型中的变化对它们快速更新。Pro/CASTING提供设计模具组件和元件用的工具并为制造做铸造准备。8. 电缆和布线设计模块Pro/CABLING使用Pro/CABLING模块可在Pro/ENGINEER组件中定义三维电缆线束。在CABLING中，电缆布线可与电气及机械元件和装配同步进行。Pro/CABLING从示意图中提取逻辑信息的能力极大的推动了三维电缆布置的自动化。另外，关联的线束制造和文档工具减少了错误和返工。9. 管道设计Pro/PIPLINGPro/PIPLING是可选的Pro/ENGINEER模块，可通过组件模式进行访问。使用Pro/PIPLING能够在Pro/ENGINEER组件中生成三维管道系统。可在规范驱动或非规范驱动的管道设计模块中创建管道系统。管道系统的创建包括建立管道参数、布线以及插入管接头。10. 行为建模扩展模块Behavioral ModelingBehavioral Modeling扩展可实现模型的分析和优化，它具有一下功能。（1）以相关方式在模型中嵌入设计需求，从而永久解决了涉及多个设计目标的实际问题。（2）评估模型灵敏度以了解变更对设计目标的影响。（3）通过开放式环境将结果与外部应用程序（如Microsoft Excel）集成在一起。（4）不管采用何种构造方式，均允许考虑所有设计需求，从而产生出最佳设计。（5）跨Pro/ENGINEER的多个功能区域进行实验性的研究。11.结构和热力学分析Pro/MECHANICAPro/MECHANICA用来对产品的力学和热力学结构进行分析评估并进行优化。通过一整套高级功能，Pro/MECHANICA使工程师能全面评估和优化其设计，在减少样机研制费用的同时改进产品质量。此模块的功能和特点如下。（1） 解决非线性大位移、预应力、动态和瞬态热分析问题。（2） 对高级材料特性进行仿真，例如各向异性、正交各向异性和复合层压板。（3） 支持高级建模实体，例如质量/弹簧理想化和预负荷螺栓。（4） 通用的界面、工作流程和用户概念，使用户如同置身于Pro/ENGINEER的核心设计区域中。（5） 通过精确仿真复杂系统，减少产品性能的不确定性。根据产品类型和设计需要来选择合适的模块，以便降低购买软件的开支，若将来企业扩大规模或产品类型发生改变，可随时购买需要的模块添加到现有的平台中针对不同规模的企业，PTC公司推出了不同的Pro/ENGINEER软件包，软件包分为基础、高级和企业三个层次，为各种企业提供了产品设计的解决方案。2007年，PTC对Pro/ENGINEER软件包进行了重新命名，以打造一个可伸缩的系统，使用户能够轻松快捷地找出最适合自己需求的软件包。PTC公司提供了以下5种Pro/ENGINEER软件包。(1) Pro/ENGINEER Foundation XE 功能模块：三维CAD设计（高级建模、绘图、装配、钣金件等）。（2）Pro/ENGINEER Advanced SE 功能模块：三维CAD设计，外加产品数据管理（PDM）。（3）Pro/ENGINEER Advanced XE 功能模块：三维CAD设计、PDM以及任选一种扩展设计附件（自由形状曲面设计、自顶向下设计、管路/电缆设计、机构设计、优化）。（4）Pro/ENGINEER Enterprise SE功能模块：三维CAD、PDM以及任选一种扩展设计附件,外加协同/项目管理。（5）Pro/ENGINEER Enterprise XE功能模块：三维CAD、PDM、扩展设计CAD附件、协同/项目管理，外加仿真和分析、工程计算、企业可视化、文档编辑器和基于Web的培训。第 6 页 共 26 页河南机电高等专科学校毕业设计说明书2本次设计论述所要解决的问题在此前运用proe3.0对冲压工艺与模具设计书本上的Z型弯曲模模进行了画图，装配，动画设计，动画是用三维的动态效果来让人明白复杂的模具工作原理，何有立体感，且容易理解。本次设计论文的要求就是进一步解释动画制作的方法，和基本步骤让没有接触过这个高级命令的同学更简单的学习和理解这个命令，根据我的学习下面将本动画的详细步骤叙述于下，希望老师同学给以检阅审查，提出问题和建议。3Z型弯曲模具动作过程的制作方法3.1 动画的制作思路 本动画制作的具体步骤：1 备妥组件模型，【执行应用程序】【动画】进入动画设计模式参考图一的工具列，由左至右使用图形按钮来完成整个动画的制作。2 新增动画，给定适当名称。3 检查刚体状态。4 拖拉刚体组件，生成一连串快照，为下一步的回放作准备。5 取用快照排序关键帧。把生成的一连串快照按照顺序排列好。6 执行动画，然后给定时间间距，播放动画。7 保存动画文件。3.2.Z型弯曲模具动作过程的制作进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间5天；2.学习动画知识，了解本模具的工作原理所用时间5天；3.模具的装配，所用时间2天；4最后总体输出动画修改动画，所用时间5天3.3本模具的动画制作具体思路和步骤 1 用proe/E零件模块把模具各个部件全布画出，分别保存。 2 再通过proe/E组件模块把各个部件装配起来如下图1所示 。图1 3在组件模块内，利用【应用程序】-【动画】对模具运动过程进行制作。 4由于水平欠缺，要想把动画过程完整制作出来，还许借助软件将其合并起来。4 动画详细步骤本模具是简单的弯曲模具模具。模具装配比较 ，在此不做介绍。先打开装配文件(asm.0002),可把文件拖到proe，用asm方式打开，注意得重新用连接的方法装配，然后点击【应用程序】-【动画】进入动画的编辑制作。首先设定一个视图方向，为以后的方向一致性做准备如图2所示 图2 在图二中所示在名称中建立一个【重定向视图】。保存。进入动画模式之后，返回标准模式把第一个零件装配好，为动画的开始做准备，再次进入动画模式。其装配完成后的照片如图3所示图34.1 进入动画建立动画名称进入动画模式后选择，输入动画名称：Z型弯曲模，选择重命名然后关闭该窗口如图4所示图44.2 建立该模具上模的一个整体选择，一一选择：Ground、body1、.body19、组件会红色膏亮且会在下方显示：零件数目如图5所示把上模的全部零件设定为一个整体，以备整体移动，（在移动时，随便点击整体中的一个零件，按照选定的方向移动即可）。图54.3 手动将板料从右至右送进，至定位销即完成送料创建新的关键帧序列选择，（动画的制作相当简单，通过一张一张的快照，连在一起再连续播放即可）。在弹出来的窗口中选择编辑或创建快照按钮在弹出的窗口中选择需要移动的坐标方向，然后在模具上手动移动板料至定位销，再作准备，具体如图6 图6 当板料移动到定位销时，就完成了一个帧序列并做保存，并选择按钮拍下快照，如图7所示图74.4 上模下行，至板料接触为止在中已经把上模全部零件作为一个整体设定完成，（下次上模下行的时候直接拖动上模的任意一个零件进行移动就可以，与板料移动操作相同）.拖动之后如图8所示 图84.5 进行模具修改，为第一步弯曲做准备完成本部操作必须将模具从新装配，将板料换掉，由于一开始已经将板料全部装上，只需将隐藏的显示同时将现有的隐藏就行了，首先必须回到标准模式下，如图9所示图9然后在此模式下进行操作就行了，结果如图10所示。 图10 对于在移动过程过程中出现的干涉所需零件将其重新【编辑定义】将其依赖关系移除，再通过图A的方式进入动画模问题，因为在标准模式中的装配过程中存在，匹配、对齐和中心线匹配等关系，故在移动前先进入标准模式选择式。如图11所示图114.6 重新回到动画模式下，上模继续下行，完成左侧弯曲重新创建主体并将其固定，如图12所示。 图12将刚创建的主体同时下行，用同样方法将其拍照，如图13所示。 图134.7 再次对图形进行修改，为第二次弯曲做准备回到标准模式下，做与第一次相同操作，在次不再叙述，如图14所示。 图144.8 左侧凸模停止，右侧凸模继续下行，完成第二次弯曲选择按钮重新进行绑定，如图15 所示。图15将新建主体下行，并使用进行拖拉，拖到指定位置进行，如图16所示。图164.9 顶出装置将工件顶出首先右侧凸模复位，如图17所示。 图17 ，然后凸模与顶出装置，工件同时上升，如图18所示。 图18上升到一定程度，凸模和顶出装置停止，工件继续上行，如图19所示。图19手动将工件取出，如图20所示。图205 排列上述关键帧排列关键帧选择排列关键帧如图21所示1图21选择一个关键帧，然后单击+号添加进去。然后点击确定以保存。然后在图22所示的上面改变各个关键帧的间隔时间，或者可以点击图22上的红色三角来任意拖动其间隔，来达到更舒适的效果。 图22最后选择按钮回放全部动画，来预览观看 经多次修改时间间隔已完成最好的效果。最后在按钮下，在出现在窗口观看动画 图23最后点击按钮输出并保存动画。再回到自己创建的工作目录下面找到自动保存的动画文档由于保存的动画文档有两个，所以必须需要一个动画文档合成软件来合成两个文档使之成为一个整体性的动画，才能带来好的动画和表现效果。如下图所示6 动画的合并工作 通过下面的一个小软件把两个视频合并在一起。图24通过这个软件合并两个分离的动画文档。最后输出一个动画文档，在这里略述了。总结 以前没有学习到这个动画命令，感觉很困难，在老师给指点后并给定题目的前提下，努力学习动画知识，翻阅图书，终于学会且熟悉了proe3.0的高级命令，在动画的制作过程中失败过很多次，请教过不少同学，坚持下来了们也就学会了不少知识，还有不少专业知识，我的看图能力比以前强多了，思考问题的角度和出发点都有了不少进步，在动画制作完成的那一刻，感觉自己学到了，自
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