【文章內容簡介】 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結構與工程設計的完整的結合，使得一件產(chǎn)品的設計結合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化 ，成品質量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜 。 主要模塊 Pro/E 軟件提供了大量的模塊供用戶使用，其中主要的模塊介紹如下。 1. Engineer Pro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色，實體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉）。 Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、 倒角（ Chamfers）和抽殼（ Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不 像 其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關系，任何一個參數(shù)改變，其他相關的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。 Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C 語言編程，以增強軟件的功能。 Pro/Engineer 功能如下： （ 1） 特征驅動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； 第三章 Pro/E 的建模及裝配 11 （ 2） 參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （ 3） 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關系來進行設計； （ 4） 支持大型、復雜組合件的設計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列， Pro/PROGRAM的各種能用零件設計的程序化方法等）。 （ 5） 貫穿所有應用的完全相關性（任何一個地方的變動都將引起與之有關的每個地 方變動）。其它輔助模塊將進一步提高擴展 Pro/ENGINEER 的基本功能。 2. ASSEMBLY Pro/ASSEMBLY 是一個參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。 Pro/ASSEMBLY 是 Pro/ADSSEMBLY 的一個擴展選項模塊，只能在 Pro/Engineer 環(huán)境下運行，它具有如下功能： （ 1） 在組合件內自動零件替換（交替式） （ 2） 規(guī)則排列的組合（支持組合件子集） （ 3） 組裝模式下的零件生成（考慮組件內已存在的零件來產(chǎn)生一個新的零件） （ 4） Pro/ASSEMBLY 里有一個 Pro/Program 模塊，它提供一個開發(fā)工具。使用戶能自行編寫參數(shù)化零件及組裝的自動化程序，這種程序可使 不是技術性用戶也可產(chǎn)生自定義設計，只需要輸入一些簡單的參數(shù)即可 （ 5） 組件特征（繪零件與廣 組件組成的組件附加特征值 。 如：給兩種零件之間加一個焊接特征等） 機構的建模與裝 配 三維造型 建模 活塞機構主要由活塞、連桿、曲軸以及底座構成 [2]，且本次主要是進行活塞機構的運動仿真分析，所以在使用 Pro/E 進行建模時主要構建以上零部件，包括活塞、連桿、曲軸及 底座。由于沒有查到具體的國標 尺寸 ，因此建模時具體尺寸自己 根據(jù)實際經(jīng)驗 定義， 活塞機構是典型的曲柄滑塊機構，所以其中主要尺寸為曲軸軸向至連桿大端軸線距離為 R1=70mm，連桿長度為 R2=250mm，偏心距為 0。 12 基于 PRO/E 的活塞機構的運動仿真分析 通過經(jīng)驗來大體確定各零部件的具體尺寸并記錄下來，具體尺寸確定后，接下來就是進行活塞機構的各零部件的三維建模。 [11] 單擊【拉伸】，草繪一個直徑為 100 的圓，設置拉伸長度為 120. 單擊【拉伸】，選擇圓柱底面草繪一個直徑為 80，設置拉伸長度為 80，去除材料。 同樣，采用【拉伸】，草繪草圖 ，進行拉伸和去除材料得到活塞下半部分的活塞銷孔特征的構建以及連桿小端連接處特征的構建。 單擊【旋轉】，草繪兩個正方形，旋轉設置去除材料，得到活塞槽特征的構建。各特征構建步驟及最終活塞模型構建如圖 。 圖 3. 1活塞 連桿組主要由連桿、連桿端蓋、螺栓螺母組成，由于螺栓螺母只起到連接的作用，所以建模時只構建連桿和端蓋的三維模型，然后將兩者進行裝配得到連桿組的三維模型。 首先利用【拉伸】命令來構建模型的大致外型，然后再進行【倒角】、【孔】以及【鏡像】操作來構建一些 其它的細節(jié)特征。構建的連桿、端蓋以及裝配好的連桿組的三維模型如 圖 。 第三章 Pro/E 的建模及裝配 13 圖 3. 2連桿 及端蓋 曲軸的三維建模首先通過兩次【拉伸】，拉伸出曲軸左側的飛輪和左軸的特征，然后進行【鏡像】得到右側特 征，最后再通過【拉伸】得到其它特征，最終得到的曲軸的三維模型如 圖 。 圖 3. 3曲軸 底座的三維模型由于特征比較多，所以建模過程比較復雜。首先通過【旋轉】構建出底座中間部分的特征，然后進行【拉伸】構建出底座一側的特征，再進行【鏡像】得到底座的整體模型，最后通過【倒角】、【孔】來構建其它細節(jié)特征。構建的底座三維模型如圖 。 14 基于 PRO/E 的活塞機構的運動仿真分析 圖 3. 4底座 整體裝配 Proe 中，零件的裝配過程，實際上就是一個約束限位的過程，根據(jù)不同的零件模型及設計需要，選擇合適的裝配約束類型，從而完成零件模型的定位。 傳統(tǒng)的裝配元件方 法是在“放置”頁面給元件加入各種固定約束，將元件的自由度減少到 0，因元件的位置被完全固定，這樣裝配的元件不能用于運動分析 ； 另一種裝配元件的方法是在“連接”頁面給元件加入各種組合約束 。 [3] 在 proe 中常用的連接類型有如下幾種： :剛性連接，自由度為零，零件裝配處于完全約束狀態(tài)。 ：銷釘連接，自由度為 1，零件可沿某一軸旋轉。 ：滑動連接，自由度為 1，零件可沿某一軸平移。 ：缸連接，自由度為 2，零件可沿某一軸平移或旋轉。 ：平面連接，自由度為 2，零件可在某一平面內自由 移動，也可繞該平面的法線方向旋轉，該類型需滿足平面約束關系。 ：球連接，自由度為 3，零件可繞某點自由旋轉，但不能進行任何方向的平移，該類型需滿足點對齊約束條件。 在本次畢設過程中由于要進行活塞機構的運動仿真分析，所以在進行活塞機構的裝配時選擇第二種連接方式即機構連接， 曲柄與基座、曲柄與連桿、連桿與 第三章 Pro/E 的建模及裝配 15 活塞之間均為銷釘連接 ； 活塞與基座間為滑動桿連接 ， [5]具體的活塞機構的裝配過程如下。 [12] 選擇菜單欄的【文件】→【設置工作目錄】 ,系統(tǒng)彈出“選取工作目錄 ” 對話框，選擇活塞零件圖所在文件夾，單擊【確定】按鈕，完成工作目錄的設置。 選擇菜單欄的【文件 】 →【新建命令】，系統(tǒng)彈出【新建】對話框，點選【組件】，取消【使用缺省模版】的選擇，單擊【確定】按鈕，系統(tǒng)彈出新文件選項對話框，如圖 。 圖 3. 5新文件對話框 單擊【確定】按鈕，選擇 mmnsasmdesign,單擊【確定】，進入裝配模塊。 （ 1） 單擊【創(chuàng)建按鈕】，系統(tǒng)彈出元件創(chuàng)建對話框 ， 在“元件創(chuàng)建 ” 對話框中，單選【骨架模型】，單擊【確定】，系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建 ” 選項，單擊【 mmns_asm_design】，單擊【確定】，進入元件創(chuàng)建。 （ 2） 單擊工具欄【軸】按鈕 ，系統(tǒng)彈出“基準軸 ” 對話框， 雙選 組件的 FRONT和 RIGHT 兩個基準面作為參照面，創(chuàng)建 基準軸 AA1，單擊【確定】，創(chuàng)建基準軸完成。 （ 1） 單擊【裝配】，系統(tǒng)彈出“打開”對話框，選擇元件 ，單擊【打16 基于 PRO/E 的活塞機構的運動仿真分析 開】 ,底座就添加在組件模塊中了。 （ 2） 選擇【將約束轉化為機構連接】中的“用戶定義”，單擊【放置】 按鈕 ,在 3D 模型中選擇底座 的基準面和組件的基準面，然后在將其他兩個基準面進行約束。 （ 3） 在【狀態(tài)】框中顯示“完成連接定義”，單擊【完成】， 如圖 。 圖 3. 6裝配底座 （ 1） 單擊【裝配】，系統(tǒng)彈出“打開”對話框，選擇元件 ，單擊【打開】，曲軸就添加在組件模塊中了。 （ 2） 選擇【將約束轉化為機構連接】中的“銷釘”，單擊【放置】，單擊【軸對齊】，在 3D 模型中選擇底座軸線和曲軸的軸線，單擊【平移】，在 3D 模型中選擇曲柄的側面和底座的內側面，偏移量設為“ 10”。 （ 3） 在【狀態(tài)】框中顯示“完成連接定義”，單擊【完成】， 如圖 。 圖 3. 7裝配曲軸 第三章 Pro/E 的建模及裝配 17 （ 1） 單擊【裝配】，系統(tǒng)彈出“打開”，選擇元件 【打開】，連桿就添加在組件模塊中了。 （ 2） 選中【將約束轉化為機構連接】中的“銷釘”，單擊【放置】，單擊【軸對齊】，在 3D 模型中選擇曲軸的軸線和連桿大端的 軸線，單擊【平移】，在 3D 模型 中選擇曲 軸曲柄側面和連桿外側面，偏移量為“ 1”。 （ 3） 在【狀態(tài)】框中顯示“完成連接定義”，單擊【完成】， 如圖 。 圖 3. 8裝配連桿 （ 1） 單擊工具欄【裝配】，系統(tǒng)彈出“打開”對話框，選擇元件 ,單擊【打開】，就將活塞添加到當前模塊了 。 （ 2） 在【將約束轉化為機構連接】框中選擇“滑動桿” ,單擊【放置】 ,單擊【軸對齊】 ,在 3D 模型中選擇上面創(chuàng)建的基準軸 AA_1 和活塞 軸線，單擊【旋轉】，選取活塞的 TOP 基準面和組件的 RIGHT 基準面。 （ 3） 單擊【放置】→【新設置 】，即創(chuàng)建了一個新的連接。選擇【將約束轉化為機構連接】中的銷釘，單擊【放置】，單擊【軸對齊】，在 3D 模型中選擇活塞孔的軸線和連桿 小端 孔的軸線，單擊【平移】，在 3D 模型中選擇活塞內側面和連桿外側面，偏移量為“ 1”。 （ 4） 在【狀態(tài)】中顯示“完成連接定義”，單擊【完成】 ， 如圖 。 18 基于 PRO/E 的活塞機構的運動仿真分析 圖 3. 9裝配活塞 最后點擊保存按鈕保存， 至此，活塞機構的整體裝配完成。 本章小結 Pro/E 第一個提出