【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)這種效率必須允許多個學(xué)科的工程師同時對 同一產(chǎn)品進行開發(fā)數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作由于使用了ProENGINEER 獨特的全相關(guān)性功能因而使之成為可能 裝配管理 ProENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使用戶利用一些直觀的命令例如嚙合插入對齊等很容易的把零件裝配起來同時保持設(shè)計意圖高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制 易于使用菜單以直觀的方式出現(xiàn)提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用 總之 ProENGINEER 秉承易 學(xué)易用功能強大互連互通的理念軟件以使用方便參數(shù)化造型和系統(tǒng)的全相關(guān)性而著第三章 六自由度機械手零件的建模 在 ProE 軟件環(huán)境下機械三維建模應(yīng)該嚴格以設(shè)計構(gòu)思或者前期計算為依據(jù)盡量保持三維圖形數(shù)據(jù)的完整和正確性三維模型的一般建模過程如圖所示 圖 31 ProE 零件建模一般過程 由于在 ProENGINEER 中實體模型可以有多種不同的構(gòu)造方法采取何種方法更為合理高效需要有一個經(jīng)驗積累過程一般來說要根據(jù)圖形的形狀選擇合適的構(gòu)造模型的方式因此在設(shè)計實體模型之前必須要考慮好模型的生成方法和步驟其中建模的難點在于輔助平 面和輔助點的建立只有建立好輔助平面和輔助點才能保證零件模型的精確性 圖 32 六自由度機械手 由課題資料提供圖 32 可知六自由度機械手的主要建模構(gòu)件為機械手指機械手掌機械手腕機械手臂垂直軸旋轉(zhuǎn)體垂直軸支撐體底座等 31 六自由度機械手手指建模 1 運行 ProE 新建零件 PRT0001 創(chuàng)建和更改基準平面基準軸基準坐標詳見圖33 模型 PRT0001 圖 33 圖 34 2創(chuàng)建機械手指的基本輪廓這一步用草繪曲線的方法選取 TOP面為基準面單擊 拉伸工具然后右鍵 單擊延時單擊界面出現(xiàn)右鍵菜單選取定義內(nèi)部草繪如上圖34 出現(xiàn)草繪界面接著草繪機械手指外部輪廓包括長寬指尖斜背內(nèi)槽旋轉(zhuǎn)中心軸輪廓等其草繪結(jié)果如下 圖 35 3 拉伸形成實體確定草繪尺寸輪廓無誤后單擊草繪工具欄下方按鈕進入拉伸實體界面此操作可定義機械手指所需的厚度雙擊界面中尺寸數(shù)字輸入所需厚度 5 見下圖 圖 36 敲 Enter 回車鍵即完成定義操作無誤后單擊界面下方按鈕即完成機械手指的實體拉伸 4 去除實體重合部位由于機械手指由兩瓣組成且形成對稱運動所以兩瓣共一回轉(zhuǎn)中心必然有實體重合因此需進行實體重合部位的處理其操作仍屬于 拉伸實體與步驟 3類似只是拉伸實體時須額外步驟現(xiàn)仍先選取 TOP面亦機械手指底面為基準面單擊 拉伸工具右鍵單擊進去草繪界面草繪須拉伸的實體旋轉(zhuǎn)中心外輪廓如下圖 37 圖 37 圖 38 草繪完成后單擊確定按鈕進去拉伸界面定義拉伸厚度為 3 如上圖 38 所示 由于此次拉伸并不是增加實體而是去除材料所以應(yīng)進行相應(yīng)操作如下圖所示 圖 39 單擊界面下方工具欄中去除材料按鈕即可而后單擊界面下方按鈕即完成了實體重合部位的去除 5 打旋轉(zhuǎn)中心孔 ProE 具有方便的打孔工具選取需要打孔的面然后單擊零件界面右邊工具欄孔工具按鈕而后選取的面上便出現(xiàn)了孔的示意模型定義孔的位置在旋轉(zhuǎn)中心上深度為至下一個曲面直徑為 3 見下圖 圖 310 而后單擊界面下方按鈕便完成了旋轉(zhuǎn)中心孔 6 倒圓角邊逐個選取所需倒圓角的邊而后逐個倒圓角或者按住 Ctrl 鍵一次全選需要倒圓角的邊如下圖 311 然后直接右鍵單擊出現(xiàn)圖中倒圓角邊選項選 圖 311 取并定義圓角半徑即完成倒圓角邊操作 32 六自由度機械手手掌建模 由于機械手手指需嵌入手掌內(nèi)部使起到固定和支撐的作用故機械手手掌分為上部下部兩部 分機械手手掌上部建模過程如下 利用拉伸工具拉伸出手掌上部的主體 利用基準工具創(chuàng)建一基準平面為后面的拉伸做準備 利用拉伸工具拉伸出機械手手指嵌入空間 利用拉伸工具拉伸出機械手手腕連接件的嵌入空間 利用拉伸工具拉伸出上下機械手手掌連接螺栓的支持柱 利用孔工具打出前后 2 個連接螺栓孔和旋轉(zhuǎn)中心軸孔 利用陣列工具陣列機械手手腕連接件嵌入孔 最后倒圓角邊 圖 312 六自由度機械手手掌上部 機械手手掌下部建模過程如下 利用拉伸工具創(chuàng)建外形尺寸特征 利用孔工具打出前后 2 個連接螺栓孔 倒圓角邊 圖 313 六自由度機械手手 掌下部 33 六自由度機械手手腕建模 機械手手腕建模過程 利用拉伸工具拉伸機械手手腕主體 利用拉伸工具拉伸出機械手手掌連接件的活動槽 利用拉伸工具拉伸出與機械手手臂的連接桿 利用孔工具創(chuàng)建與機械手手掌連接件相配合的銷釘孔 利用孔工具創(chuàng)建連接桿上與機械手手臂相配合的銷釘孔 圖 314 六自由度機械手手腕 還有與之相關(guān)的連接件如下圖 圖 315 連接件 34 六自由度機械手手臂建模 由于為六自由度機械手手臂須分前臂和后臂才能達到所需靈活度與自由度前臂與后臂模型一致 機械手手臂建模過程 利用拉伸工具拉伸機械手 手臂主體 利用拉伸工具拉伸出機械手手腕連接件的活動槽 利用拉伸工具拉伸出與機械手手臂后臂的連接桿 利用孔工具創(chuàng)建與機械手手腕連接件相配合的銷釘孔 利用孔工具創(chuàng)建連接桿上與機械手手臂后臂相配合的銷釘孔 倒圓角邊 圖 316 六自由度機械手手臂 35 六自由度機械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模 垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模過程 利用拉伸工具創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體主體 利用拉伸工具拉伸出與機械手手臂連接件的嵌入槽 利用孔工具創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)軸孔和旋轉(zhuǎn)體頂蓋固定螺釘孔 利用鏡像工具鏡像出對應(yīng)的另外 2 個螺釘孔 利用可變剖面掃描工具創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體與支撐體間活動滾珠運動槽 倒圓角邊 圖 317 六自由度機械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體 36 六自由度機械手垂直軸支撐體建模 垂直軸支撐體建模 利用拉伸工具拉伸出支撐體支撐柱實體 利用拉伸工具拉伸出支撐體支撐面板實體 利用孔工具創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)軸孔 利用可變剖面掃描工具創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體與支撐體間活動滾珠運動槽 倒圓角邊 圖 318 六自由度機械手垂直軸支撐體 37 六自由度機械手底座建模 固定機械手的底座的建模 利用拉伸工具拉伸出底座底部面板實體 利用拉伸工具拉伸出與垂直軸支撐體相嵌的主體的實體 倒圓 角邊 圖 319 六自由度機械手底座 第四章 六自由度機械手的裝配 41 ProENGINEER 的裝配 ProE 裝配的過程如圖 41 所示 圖 41 ProE 裝配一般過程 六自由度機械手構(gòu)件的裝備關(guān)系比較簡單其中各零件連接件之間多為面匹配和軸對齊而各活動關(guān)節(jié)間的裝配類型均為銷釘連接 42 六自由度機械手裝配步驟及方法 根據(jù)裝配關(guān)系分析采用的裝配序列為 六自由度機械手底座→垂直軸支撐體→垂直軸回轉(zhuǎn)體→機械手手臂→機械手手腕→機械手手掌→機械手手指 具體步驟如下 1 運行 ProE 新建組件 asm0001 點確定進入 裝配模式單擊工具欄 按鈕添加元件進入裝配首先根據(jù)文件目錄找到底座單擊打開便將底座引入了裝配環(huán)境對于首個進入裝配環(huán)境的元件應(yīng)使其狀態(tài)達到完全約束故應(yīng)如圖 42選取缺省 圖 42 圖 43 當下方狀態(tài)欄如圖 43 顯示完全約束時單擊確定按鈕完成第一個元件即底座的裝配 2 按照裝配序列依次添加各元件以及相應(yīng)的連接件若元件間面面重合或者面與面平行則屬于匹配裝配若元件間共軸線則屬于軸對齊如圖 44 所示選取相應(yīng)裝配而各活動關(guān)節(jié)間的裝配類型均為銷釘連接則應(yīng)選擇如圖 45 所示的銷釘選項 圖 44 圖 45 3 全部零件裝配完畢后單擊菜單欄視圖→環(huán)境和外觀對各零件進行著色六自由度機械手的裝配效果圖和分解爆炸效果圖如下 圖 46 六自由度機械手裝配效果圖 圖 47 分解爆炸效果圖 第五章 六自由度機械手的運動仿真 51 運動學(xué)仿真 運動學(xué)仿真是對機構(gòu)進行裝配之后不給其施加力不考慮零件之間的摩擦只在機構(gòu)上施加動力構(gòu)建運動副使機構(gòu)能進行運動分析其運動軌跡在ProENGINEER 機構(gòu)模塊中提供零件之間的運動副有凸輪連接運動副槽連接運動副齒輪連接運動副等 52 進入機構(gòu)模塊 運行 ProE 打開裝配 ASM0001 后點擊菜單欄應(yīng)用程序→機構(gòu)即進入了機構(gòu)模塊如圖 51 所示 圖 51 機構(gòu)模塊 圖 52 進入機構(gòu)模塊后即可對各運動軸做參數(shù)設(shè)置以限制主體之間的相對位置運動范圍運動軸零位置參照等如圖 52 選擇旋轉(zhuǎn)軸右鍵單擊并選擇菜單中編輯定義選項進入運動軸設(shè)置對話框圖 53 編輯運動軸的零位置和限 圖 53 運動軸設(shè)置對話框 制并可對編輯數(shù)據(jù)進行預(yù)覽使用拖動功能可檢查為運動軸指定的限制是否滿足預(yù)期的運動范圍 53 添加伺服電動機 在機構(gòu)模式 下點擊 伺服電動機圖標定義伺服電動機如圖 54 名稱為ServoMotor1 類型欄選擇運動軸點擊裝配時生成的銷釘軸輪廓欄如圖 55 的規(guī)范選擇速度初始位置為開始運動的位置可定義當前位置也可以定義任意位置為運動初始位置并可以預(yù)覽模選擇常數(shù) A 值為 10 圖 54 圖 55 54 定義初始條件 點擊拖動元件按鈕點擊快照生成 Snapshot1 如圖 56 點擊初始條件按鈕名稱為 InitCond1 選擇快照為 Snapshot1 如圖 57 單擊確定完成初始條件的定義 圖 56 圖 57 55 定義分析 單擊機構(gòu)分析按鈕名稱為 AnalysisDefinition1 類型為位置優(yōu)先選項中持續(xù)時間為 17s 幀頻為 10 最小間隔