基于proe啟蓋器裝配及運動仿真【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計文獻綜述</b></p><p>　　機械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　基于Pro/E啟蓋器裝配及運動仿真 </p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　Pro/ENGINEER(以下簡稱Pro/E）是美國參數(shù)技術(shù)公司（Param

2、etric Technology Corporation，PTC）開發(fā)的集成化三維CAD/CAE/CAM軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)計算機輔助設(shè)計、輔助分析、輔助制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、工程過程優(yōu)化等多方面的功能，[1]是當(dāng)今流行的三維實體建模軟件之一，其內(nèi)容豐富、功能強大。隨著生產(chǎn)加工自動化水平的不斷提高，在我國設(shè)計加工領(lǐng)域里的應(yīng)用越來越廣泛。[2]</p><p>　　機械裝配及分析是機械設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。將各個零部件按照

3、一定的約束關(guān)系或鏈接關(guān)系一次裝配起來，便構(gòu)成了一個完整的產(chǎn)品造型。對于一些采用連接方式建立的裝配體，可以進行運動分析。[3]</p><p>　　Pro/E采用了單一數(shù)據(jù)庫技術(shù)，其裝配過程是一個調(diào)用元件模型并將其組合在一起的過程，最后形成的裝配文件僅僅記錄了元件之間形成約束的過程，在裝配模型中所顯示的均為元件數(shù)據(jù)。所以，無論是在零件中或是組件中修改模型，改變的均為零件模型中的數(shù)據(jù)，同時組件模型的顯示也會隨之發(fā)生改

4、變。由于Pro/E這種全相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是產(chǎn)品開發(fā)過程中任何階段的更改都會自動應(yīng)用到其他設(shè)計階段，保證了數(shù)據(jù)的正確性和完整性。</p><p>　　Pro/E提供了一組功能強大的工具用來模擬測試產(chǎn)品或設(shè)備的機械性能。通過模擬模型的實際工作情況，CAE可在制造產(chǎn)品的物理樣機前，以計算機方針的形式檢驗產(chǎn)品的位置、運動、受力、受熱等是否符合實際要求，以減少產(chǎn)品返工的次數(shù)，節(jié)約開發(fā)成本，加快產(chǎn)品設(shè)計進度。</p&g

5、t;<p><b>　　主題：</b></p><p>　　在傳統(tǒng)設(shè)計中，工程師在設(shè)計時大腦中先產(chǎn)生的是三維實體圖像，然后利用工程圖學(xué)中的視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大、簡化畫法等表達方法，及正投影規(guī)律，遵循工程圖學(xué)國家標準，把大腦中產(chǎn)生的三維實體圖像用二維圖形表達出來。而三維軟件的產(chǎn)生如Pro/E使工程師在大腦中先產(chǎn)生的是三維實體圖像可以直接仿真到屏幕上，既形象又直觀。因此，

6、應(yīng)用Pro/E軟件進行設(shè)計使工程師思想不經(jīng)"翻譯"直接直觀的交流，是直接自然的思維過程，表達更直接、準確，清晰。與二維設(shè)計不同的是，在裝配體的設(shè)計中，不是先畫裝配圖。而是從每個零件的三維設(shè)計開始，然后進行裝配。在Pro/E軟件中裝配體設(shè)計有兩種方法:一種是在裝配環(huán)境中完成零件設(shè)計，這種方法稱為"自上而下"的設(shè)計方法。在設(shè)計中，工程師頭腦中先產(chǎn)生的是裝配體的形狀，再通過裝配的總體構(gòu)架詳細進行每個零件

7、的設(shè)計，最后把設(shè)計的零件自動裝配在裝配體上，無須添加任何約束。另一種方法是先設(shè)計每個零件.然后把設(shè)計好的零件一個個地進行裝配，發(fā)現(xiàn)間題及時進行修改，利用同軸、貼面等裝配關(guān)系，經(jīng)過簡單的拖拉就可以完成裝配。利用軟件的編輯功能，可以使工程師在設(shè)汁中自由地對裝配體上零件進行修改，修改后</p><p>　　在我們的生活中，親朋好友聚會，總是要開一瓶紅酒助興，因此我們經(jīng)常要用到紅酒啟蓋器。葡萄酒開瓶器是個小東西，但是沒有

8、它，縱然再好的美酒佳釀，你也嘗不到。開瓶器有很多種類，結(jié)構(gòu)各有不同，市面上的/啟蓋器造型繁多</p><p>　　但是大致可以分為下面幾種吧。1、蝶形啟蓋器；2、T型啟蓋器；3、杠桿式啟蓋器；4、Ah-So啟蓋器；5、氣壓式啟蓋器等等。[5]而目前最典型的啟蓋器就是杠桿式啟蓋器，啟蓋器從最初的塑料到現(xiàn)在的各種高科技工具。經(jīng)歷了第一代到第三代。[6]目前用的最多的材料就是鋼。</p><p>

9、;　　杠桿式啟蓋器裝配中，啟蓋器的零件細小而略微有一些復(fù)雜，主要有手把、活塞、抓爪、卡環(huán)、銷、零件軸、零間隔套、止動桿、驅(qū)動桿、連桿、螺母、機蓋以及瓶口座。[7]生產(chǎn)方式基本為毛坯制造、零件加工、零件裝配。[8]在機械制造過程中，通常是先用鑄造、壓力加工或焊接等方法制成毛坯。零件獲得精度的方法有試削法與自動獲得法。[9]</p><p>　　抓爪零件比較細微，因此最好的制造方式是用數(shù)控加工。數(shù)控加工工藝的特點就是

10、：1）工序內(nèi)容比普通機床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜；2）加工程序的編制比普通機床工藝規(guī)程的編制復(fù)雜。[10]</p><p>　　零件屬于輕型零件，而且需要成批生產(chǎn)。因此表面加工方案中需要有工藝規(guī)程，對關(guān)鍵零件有詳細規(guī)程，對生產(chǎn)工人的技術(shù)要求一般。[11]零件表面加工一般有磨削和滾壓兩種加工，磨削是最常用的精加工方法。[12]</p><p><b>　　裝配工藝：</b>&

11、lt;/p><p>　　裝配的工作是把各個零部件組合成一個整體的過程，而各個零部件按照一定的程序、要求固定在一定位置上的操作稱為安裝。各零部件在安裝中必須達到如下要求：</p><p><b>　　以正確的順序安裝</b></p><p>　　按圖樣規(guī)定的方法進行安裝</p><p>　　按圖樣規(guī)定的位置進行安裝</p

12、><p>　　按規(guī)定的方向進行安裝</p><p>　　按規(guī)定的尺寸精度進行安裝[13]</p><p>　　基于Pro/E的安裝實際上是一個模擬安裝過程，以免材料浪費。在組件的裝配過程中，在選取相應(yīng)約束參照及修改約束類型后完成了完全約束的裝配條件，又是并不能達到設(shè)計要求。[14]所以我們需要根據(jù)實際情況來加以修改來達到設(shè)計要求。</p><p>

13、;　　裝配過程中，各零件的約束要注意。在放置元件中，有許多中約束方式，例如軸對齊、插入、平移。旋轉(zhuǎn)等等，在裝配時需要分清楚各個裝配約束的功能，否則裝配完成后仍然會遇到問題。</p><p>　　傳統(tǒng)的裝配需要工藝人員手工編制，需要耗費大量的時間與精力。而現(xiàn)代市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度十分迅速，必須抓住市場機遇，才能獲得先機，而且傳統(tǒng)的裝配工藝對工藝人員依賴性太大。這種經(jīng)驗的獲得需要工藝人員有較長的操作時間

14、。</p><p>　　因此計算機工藝輔助十分的有必要，它能減少人力的消耗，提高裝配的速度與精度。計算機輔助裝配能及時的反饋裝配產(chǎn)品的可行性，滿足工程的需要，縮短了裝配的時間。</p><p><b>　　裝配過程分析：</b></p><p>　　審查裝配零件，了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)</p><p>　　要了解產(chǎn)品零件的完整性，

15、產(chǎn)品的功能以及產(chǎn)品本身工藝性的可行性，并了解產(chǎn)品內(nèi)部各零件間的裝配關(guān)系，為正確裝配打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　確定裝配順序</b></p><p>　　審查裝配裝配圖中的各個零件，確定一部分基準件，再確定裝配內(nèi)部各零件的裝配序列，確定裝配次序。再根據(jù)裝配效率、裝配精度與裝配操作的方便性等進行適當(dāng)調(diào)整得到完善的裝配序列。</p><p&g

16、t;<b>　　仿真工藝：</b></p><p>　　運動仿真模塊僅是Pro/E強大仿真功能的一部分，主要用于開發(fā)新產(chǎn)品，它可以實現(xiàn)對對機構(gòu)的定義，使機構(gòu)中的零件移動以及對機構(gòu)的運動進行分析研究。也就是我們說的mechanism。運動仿真注重運動的分析，機構(gòu)運動分析是設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，他們之間有著緊密的聯(lián)系。</p><p>　　機構(gòu)運動包括自由度的計算、各個構(gòu)件位

17、移、速度和加速度的計算以及構(gòu)件會不會干涉、還有如何改變構(gòu)件的尺寸來滿足設(shè)計的需要等內(nèi)容。[15]運動仿真往往與裝配聯(lián)系在一起，而裝配則是基礎(chǔ)。</p><p>　　伺服電動機可以單一自由度在兩個主體之間強加某種運動。添加伺服電動機，是為機構(gòu)運行做準備。定義伺服電動機時，可定義速度、位置或加速度與時間的函數(shù)關(guān)系，并可顯示運動的輪廓圖。常用的函數(shù)有下列幾種：</p><p>　?。?）常量：y

18、=A，其中A=常量；該類型用于定義恒定運動。</p><p>　?。?）斜插入：y=A+B*t，其中A=常量，B=斜率；該類型用于定義恒定運動或隨時間成線性變化的運動。</p><p>　?。?）余弦：y=A*cos（2*Pi*t/T+B）+C，其中A=振幅，B=相位，C=偏移量，T=周期；該類型用于定義振蕩往復(fù)運動。</p><p>　?。?）擺線：y=L*t/T

19、L*sin(2*Pi*t/T)/2*Pi，其中L=總上升數(shù)，T=周期；該類型用于模擬一個凸輪輪廓輸出。</p><p>　?。?）表：通過輸入一個表來定義位置、速度或加速度與時間的關(guān)系，表文件的擴展名為.tab,可以在任何文本編輯器創(chuàng)建或打開。文件采用兩欄格式，第一欄是時間，該欄中的時間值必須從第一行到最后一行按升序排列；第二欄是速度、加速度或位置。</p><p>　　可以在連接軸或幾何

20、圖元（如零件平面、基準平面和點）上放置伺服電動機。對于一個圖元，可以定義任意多個伺服電動機。但為了避免過于約束模型，要確保運動分析之前，已關(guān)閉所有沖突的或多于的伺服電動機。</p><p>　　Pro/E的“機構(gòu)”模塊是一個仿真模塊，利用該仿真功能可以對機構(gòu)進行定義，使機構(gòu)中的零件運動，分析機構(gòu)的運動軌跡、位移、干涉等，還可以將仿真結(jié)果輸出到其他文件中。，生成MPEG、JPEG文件。</p><

21、;p>　　啟蓋器的裝配與運動仿真是一個基礎(chǔ)的裝配，在熟練裝配的基礎(chǔ)上，對于Pro/E的運用更加的能夠融會貫通。</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　基于Pro/E啟蓋器的裝配與運動仿真需要熟練地運用Pro/E來設(shè)計各個零件，并能將它們按照一定的順序裝配起來，并能設(shè)計仿真運動，看到啟蓋器的工作方式，更加直觀的了解它的工作原理。雖然對于啟

22、蓋器人們的認識基本都在于紅酒或者一些其他比較難開的瓶蓋中，但是卻是人們生活中不可缺少一個小幫手甚至是一個小收藏品。同時通過這個課題，也可以盡可能多的了解運用Pro/E這個強大的軟件。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]丁淑輝編著，《Pro/EngineerWildfire5.0高級設(shè)計與實踐》，北京：清華大學(xué)出版社，2010.3

23、</p><p>　　[2]譚雪松，張青，鐘延志編著，《Pro/ENGINEER Wildfire中文版高級應(yīng)用》，北京：人民郵電出版社，2007.1</p><p>　　[3]鐘日銘編著，《Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版機械設(shè)計實例教程》，北京：清華大學(xué)出版社，2007.3</p><p>　　[4]中國機械采購網(wǎng)，《基于Pro/E的裝配體

24、三維仿真設(shè)計方法》，2009.6.6</p><p>　　[5]Lena，《格式花樣的葡萄酒開瓶器》，2009.12.27</p><p>　　[6]一米開瓶器網(wǎng)，《紅酒開瓶器的歷史與現(xiàn)狀》</p><p>　　[7]詹友剛主編，《Pro.ENGINEER中文野火版5.0高級應(yīng)用教程》，北京：機械工業(yè)出版社，2010.4</p><p>　　

25、[8]何明揚主編，《機械制造工藝學(xué)》，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.8</p><p>　　[9]常永坤 張勝來編著，《金屬加工工藝與實訓(xùn)》，山東科技出版社，2007.4</p><p>　　[10]劉俊、徐四紅、馮新紅主編，《畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)與案例分析（機械類）》,北京理工大學(xué)出版社</p><p>　　[11]馮道主編，《機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準實用

26、手冊》</p><p>　　[12]高彥萍，表面加工工藝及加工設(shè)備的合理選用，《甘肅冶金》，第29卷第4期，2007.8</p><p>　　[13]徐兵編著，《機械裝配技術(shù)》，北京：中國輕工業(yè)出版社，2005.7</p><p>　　[14]雪茗齋電腦教育研究室編著，《Pro/ENGINEER野火版機械設(shè)計實例課堂》，北京：人民郵電出版社，2006.2</p