【文章內(nèi)容簡介】 至生產(chǎn)過程集中在一起，他一共有20 多個模塊供用戶選擇，讓所有的用戶能夠同時進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。給予以上原因， Pro/E 在最近幾年已經(jīng)成為三維機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域里最富有魅力的系統(tǒng)。 Pro/E 系統(tǒng)主要功能如下： Pro/E 是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如 腔、殼、倒角及圓角，可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 Pro/E 是建立在統(tǒng)一基層的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的 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(dú)立用戶都在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反映在整個設(shè)計過程中的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程樣圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何改變， 也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得每一件產(chǎn)品的設(shè)計過程緊密結(jié)合起來。這一優(yōu)點使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 Pro/E 軟件功能包括參數(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、完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖。 Pro/E 是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括 :筋 (ribs) ,槽 (slots)、倒角(chamfers)、和抽空 (shells)等。采用這種手段建立形體，更自然、更直觀。 其他優(yōu)勢 如下 : 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 9 頁 1) 無可匹敵的幾何創(chuàng)建功能提供了優(yōu)良的產(chǎn)品差異性和可制造性； 2) 完全集成的應(yīng)用程序可讓您在一個應(yīng)用程序中完成從概念設(shè)計到制造的所有工作； 3) 自動將設(shè)計變更傳播到所有下游交付件的能力可讓您滿懷信心地進(jìn)行設(shè)計； 4) 完整的虛擬仿真功能可讓您提升產(chǎn)品性能和超越產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)； 5) 自動生成相關(guān)的刀具設(shè)計、裝配指令和機(jī)器代碼，最大限度地提高生產(chǎn)效率。 總之， Pro/E 系統(tǒng)的參數(shù)化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(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其他相關(guān)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(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不但可以在屏幕上顯示，還可以傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機(jī)。 Pro/E 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這些都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)的，用戶更可以配上 Pro/E 軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強(qiáng)軟件的設(shè)計功能。 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 10 頁 第二章 銑床夾具的造型及動畫仿真 銑床夾具零件的三維造型 1. 夾具體及非 標(biāo)準(zhǔn)件的造型 本節(jié)研究的是銑八方專用夾具，需要利用 Pro/E 的三維實體建模技術(shù)將每個非標(biāo)準(zhǔn)件的繪制出來。夾具中除定位、夾緊、對刀、導(dǎo)向和連接元件等大量應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)件 , 通常還使用少量非標(biāo)準(zhǔn)專用件 , 其中最主要的零件是夾具體。此銑八方專用夾具所涉及的零件有夾具體、芯軸、軸套、襯套、齒輪軸、調(diào)整螺母、防護(hù)套、螺母、分度盤、上卡塊、下卡塊、螺栓、定位銷、空心軸、銅套、螺堵、定位螺釘?shù)确菢?biāo)準(zhǔn)專用件，其余的如螺釘、墊片、銷、柱銷、拉桿、手把等標(biāo)準(zhǔn)件直接從標(biāo)準(zhǔn)庫中調(diào)取。 單個零件的三維實體造型所運(yùn)用到的 Pro/E 的基礎(chǔ) 實體特征有：拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、混合特征、孔特征、可特征、倒圓角特征、倒角特征、拔模特征、特征復(fù)制等。 下面介紹生成簡單三維實體所用的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合等基本操作方法和技巧。拉伸特征是將一個用草圖描述的輪廓或橫斷面沿垂直于橫截面方向延伸一段距離后所生成的特征。草圖、拉伸方向和拉伸長度是拉伸特征的 3 要素。旋轉(zhuǎn)特征是草圖輪廓或橫斷面，繞旋轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動掃過的軌跡所形成的特征。其中，草圖輪廓、旋轉(zhuǎn)中心線和旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)特征的 3 要素。掃描特征是由一組草圖輪廓或橫斷面，沿某一路徑掃掠所形成的特 征。掃描路徑和掃描輪廓是掃描特征的必備要素?；旌咸卣魇且唤M空間輪廓按一定的順序，在輪廓之間進(jìn)行過渡生成的特征。混合特征的生成必須具備兩個或兩個以上的輪廓，其中輪廓可以是草圖也可以是其它特征的面，甚至可以是一個點。簡單三維實體的建模方法一般可以歸納為： 1）由基本體素產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)幾何體特征 (方塊、圓柱、圓管、圓錐、球等特征 )； 2）由滿足約束條件的截面輪廓二維草圖經(jīng)過拉伸 /旋轉(zhuǎn)生成三維特征； 3）沿路徑配置的二維幾何圖形經(jīng)掃描 /蒙掠生成曲面實體特征； 4）結(jié)合以上 3 種方法，利用三維實體特征間的布爾運(yùn)算 (交 /并 /差 )生成新的實體。 建模中參數(shù)的約束有兩種形式：一是幾何約束，包括相互平行、相互垂直、相互同心、相互共線和等長等，幾何約束是確定要素之間的幾何關(guān)系，這種約束 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 11 頁 關(guān)系（具有參數(shù)化性）在后面的設(shè)計中是保持不變的；二是尺寸約束，包括長、寬、高、角度、半徑，距離等，這種約束用于確定要素之間的尺寸大小和相對距離 [8]。 但在實際建模過程中，簡單特征可能通過以上任一種方法完成；但對復(fù)雜特征，常規(guī)的特征操作已難以滿足設(shè)計的要求，這時可以采用參數(shù)和關(guān)系式等輔助工具和環(huán)形折彎、唇、螺旋掃描等高級特征功能。盡管機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式千差萬別，用途和工作原理也各不相同；但在計算機(jī)上進(jìn)行三維實體建模還是有一些規(guī)律可循，特別是復(fù)雜三維實體的建模方法。 復(fù)雜三維實體的建模過程一般為：零件結(jié)構(gòu)分析 — 特征分解 — 基準(zhǔn)體系分析— 創(chuàng)建基本特征 — 創(chuàng)建附加特征。 以下分別是夾具體、分度盤、定位銷、齒輪軸、芯軸、錐套、拉桿、螺母的單個零件造型 [9,10]。 圖 21 夾具體 圖 22 分度盤 圖 23 定位銷 圖 24 齒輪軸 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 12 頁 圖 25 芯軸 圖 26 錐套 圖 27 拉桿 圖 28 螺母 2. 夾具的總體結(jié)構(gòu)造型 本夾具綜合考慮銑床夾具設(shè)計中所涉及的問題及各種注意事項，結(jié)合夾具的設(shè)計要求進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖 29和圖 210是夾具結(jié)構(gòu)的示意圖，其主要零件為分度盤。 圖 29 銑八方夾具主視圖 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 13 頁 圖 210 銑八方夾具左視圖 銑八方夾具整體結(jié)構(gòu)示意圖 （圖 2圖 210） 2 8.下卡塊 圖 211 為分度盤的平面圖， 2 個Φ 6的通孔是用來與錐套定位的，其定位可以保證分度盤與錐套的軸中心線重合從而保證兩者的同軸度； M12 的通孔用來安裝手把，以便轉(zhuǎn)動分度盤；兩個沉孔可用 螺釘將分度盤與錐套固定；而 8個錐孔則是用于銑八方的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，每個錐孔代表要加工的一個平面，當(dāng)加工完一個平面時，只需轉(zhuǎn)動分度盤使定位銷嵌入下一個錐孔，依次加工，直至加工完工件的八個平面。 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 14 頁 圖 211 分度盤示意圖 由銑八方夾具的整體結(jié)構(gòu)示意圖可以看到，在加工完一個面時，通過調(diào)整將錐套處于松動狀態(tài)，通過 6 轉(zhuǎn)動齒輪軸 16，經(jīng)由齒輪軸 16 與定位銷 5 的嚙合部分帶動定位銷 5 壓入盲孔中并擰緊螺釘 17（將定位銷固定在盲孔內(nèi)），同時轉(zhuǎn)動分度盤使下一個錐孔對準(zhǔn)定位銷 5，在反向擰動手把 11，在盲孔中彈簧的作用力下將定位銷潛 入錐孔，使工件處于新的加工位置。同時依次擰緊調(diào)整螺母、螺母（使拉桿處于拉緊狀態(tài)）；再次擰動手把 11，在螺栓 12 的作用下拉近上卡塊 10與下卡塊 8的距離；最后將定位螺釘 13擰緊。此夾具中運(yùn)用到錐度芯軸定位，其原理為利用錐套的彈性變形，當(dāng)錐套在受到軸向力（當(dāng)擰動螺母帶動拉桿使芯軸受到徑向力，同時有錐度的芯軸也受到軸向力的作用）的作用時，其與徑向為4 號錐度夾角的斜邊產(chǎn)生變形使其外徑變大，內(nèi)孔變小，同時消除了銅套內(nèi)孔與錐套外徑、錐套內(nèi)孔與芯軸的間隙，形成無間隙配合，從而消除了夾具體的定位誤差。使用時，由于錐套的內(nèi)外徑 與銅套、芯軸有間隙，安裝方便：拆卸時，只需松開螺母，錐套在沒有軸向力的作用時，可自動回彈到原尺寸，這樣即可輕松取出零件。這種定位芯軸由于消除了定位誤差，其定位可靠，用于加工中能夠嚴(yán)格保證零件的同軸度要求。 銑床夾具的裝配 在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計工作中，設(shè)計師首先繪制裝配圖，然后根據(jù)裝配圖拆畫零 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 15 頁 件圖。 Pro/E 中裝配體的設(shè)計是從組成裝配體的單個零件的三維設(shè)計開始。完成了組成裝配體的各個零件設(shè)計后，將設(shè)計的零件按設(shè)計要求的約束條件或連接方式裝配在一起才能形成一個完整的產(chǎn)品或機(jī)構(gòu)裝置。裝配是產(chǎn)品生命周期中的重要 環(huán)節(jié)，是根據(jù)確定的精度標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，將一組零散的零件通過合理的工藝流程及各種必要的方式聯(lián)結(jié)組合起來，使之成為產(chǎn)品的過程；是影響產(chǎn)品性能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的主要因素之一 [11]。在 Pro/E 的裝配模式下選兩個有裝配關(guān)系的零件，以默認(rèn)位置在裝配環(huán)境里，利用 Pro/E 提供的約束形式（如匹配、共面、旋轉(zhuǎn)曲面共軸及曲面相切等）進(jìn)行裝配。三維裝配形象、直觀，可實現(xiàn)“爆炸”和動畫，用以指導(dǎo)裝配現(xiàn)場操作，比較直觀，易于理解。 裝配過程中要將某元件在空間內(nèi)定位，必須限制其在 X、 Y、 Z 三個軸向的平移和旋轉(zhuǎn)。元件的組裝過程 就是一個將元件用約束條件在空間限位的過程。不同的組裝模型需要的約束條件不同，完成一個元件的完全定位需要同時滿足幾種約束條件。 元件常用的多種約束類型分別是 :自動、匹配、對齊、插入、坐標(biāo)系、相切、線上點、曲面上的點、曲面上的線和缺省。 創(chuàng)建元件同時要考慮到：從一個基本元件開始創(chuàng)建組件；將第一個零件或子組件裝配在缺省組件基準(zhǔn)上。然而第一個元件裝配完成后，一般處于完全約束狀態(tài)，因此第一個零件最好是固定件。 以銑八方夾具為例，由于此夾具零部件較多，因此選取幾個較為典型的零件來進(jìn)行裝配介紹。 裝配第一個零件 創(chuàng)建組件 的第一步是輸入基準(zhǔn)元件并自動將其零件坐標(biāo)系對齊組件的坐標(biāo)系。 【文件】 ?【新建】。“新建”對話框打開。 “類型”字段中選取【組件】并輸入組件名稱“ zhuangpei”。不使用缺省模板。 【確定】。在彈出的“新文件選項”對話框中選擇公制模板mmns_asm_design，單擊【確定】進(jìn)入零件設(shè)計界面。 【將原件添加到組件】命令，在彈出的“打開”對話框中選取“ ”文件。 “自動”約束集列表中單擊【缺省】約束集，以將元件裝配到缺省約束 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 16 頁 位置。此約束將零件坐標(biāo)系與組件坐 標(biāo)系對齊并且此時會看到零件的 Front、 Right 和 Top 零件基準(zhǔn)平面與它們各自的組件基準(zhǔn)平面對齊，如圖 212 所