1、毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 基于 Pro/E 启盖器装配及运动仿真 前言： Pro/ENGINEER( 以下简 称 Pro/E ）是美 国参数技 术公司 （ Parametric Technology Corporation， PTC）开发的集成化三维 CAD/CAE/CAM 软件，能够实现计算机辅助设计、辅助分析、辅助制造、产品数据管理、工程过程优化等多方面的功能， 1是当今流行的三维实体建模软件之一，其内容丰富、功能强大。随着生产加工自动化水平的不断提高，在我国设计加工领域里的应用越来越广泛。 2 机械装 配及分析是机械设计中的一项重要内容。将各个零部件按照一定的约束关系或链
2、接关系一次装配起来，便构成了一个完整的产品造型。对于一些采用连接方式建立的装配体，可以进行运动分析。 3 Pro/E 采用了单一数据库技术，其装配过程是一个调用元件模型并将其组合在一起的过程，最后形成的装配文件仅仅记录了元件之间形成约束的过程，在装配模型中所显示的均为元件数据。所以，无论是在零件中或是组件中修改模型，改变的均为零件模型中的数据，同时组件模型的显示也会随之发生改变。由于Pro/E 这种全相关的数据结构，是产品开发过程中任何阶段 的更改都会自动应用到其他设计阶段，保证了数据的正确性和完整性。 Pro/E 提供了一组功能强大的工具用来模拟测试产品或设备的机械性能。通过模拟模型的实际工
3、作情况， CAE 可在制造产品的物理样机前，以计算机方针的形式检验产品的位置、运动、受力、受热等是否符合实际要求，以减少产品返工的次数，节约开发成本，加快产品设计进度。 主题： 在传统设计中，工程师在设计时大脑中先产生的是三维实体图像，然后利用工程图学中的视图、剖视图、断面图、局部放大、简化画法等表达方法，及正投影规律，遵循工程图学国家标准，把大脑中产生的三 维实体图像用二维图形表达出来。而三维软件的产生如 Pro/E 使工程师在大脑中先产生的是三维实体图像可以直接仿真到屏幕上，既形象又直观。因此，应用 Pro/E 软件进行设计使工程师思想不经 “翻译 “直接直观的交流，是直接自然的思维过程，
4、表达更直接、准确，清晰。与二维设计不同的是，在装配体的设计中，不是先画装配图。而是从每个零件的三维设计开始，然后进行装配。在 Pro/E 软件中装配体设计有两种方法 :一种是在装配环境中完成零件设计，这种方法称为 “自上而下 “的设计方法。在设计中，工程师头脑中先产生的是装配体的形状，再通过装配 的总体构架详细进行每个零件的设计，最后把设计的零件自动装配在装配体上，无须添加任何约束。另一种方法是先设计每个零件 .然后把设计好的零件一个个地进行装配，发现间题及时进行修改，利用同轴、贴面等装配关系，经过简单的拖拉就可以完成装配。利用软件的编辑功能，可以使工程师在设汁中自由地对装配体上零件进行修改，
5、修改后会自动地同步反映到该零件图上。 4 在我们的生活中，亲朋好友聚会，总是要开一瓶红酒助兴，因此我们经常要用到红酒启盖器。 葡萄酒开瓶器是个小东西，但是没有它，纵然再好的美酒佳酿，你 也 尝不到。开瓶器有很多种类， 结构各有不同，市面上的 /启盖器 造型繁多 但是大致可以分为下面几种吧 。 1、蝶形启盖器； 2、 T 型启盖器； 3、杠杆式启盖器； 4、 Ah-So 启盖器； 5、气压式启盖器等等。 5而目前最典型的启盖器就是杠杆式启盖器，启盖器从最初的塑料到现在的各种高科技工具。经历了第一代到第三代。 6目前用的最多的材料就是钢。 杠杆式启盖器装配中，启盖器的零件细小而略微有一些复杂，主要
6、有手把、活塞、抓爪、卡环、销、零件轴、零间隔套、止动杆、驱动杆、连杆、螺母、机盖以及瓶口座。 7生产方式基本为毛坯制造、零件加工、零件装配。 8在机械制造过程中，通常是先用铸造、压力加工或焊接等方法制成毛坯。零件获得精度的方法有试削法与自动获得法。 9 抓爪零件比较细微，因此最好的制造方式是用数控加工。数控加工工艺的特点就是： 1）工序内容比普通机床加工的工序内容复杂； 2）加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。 10 零件属于轻型零件，而且需要成批生产。因此表面加工方案中需要有工艺规程，对关键零件有详细规程，对生产工人的技术要求一般。 11零件表面加工一般有磨削和滚压两种加工，磨削是最
7、常用的精加工方法。 12 装配工艺： 装配的工作 是把各个零部件组合成一个整体的过程，而各个零部件按照一定的程序、要求固定在一定位置上的操作称为安装。各零部件在安装中必须达到如下要求： 1、 以正确的顺序安装 2、 按图样规定的方法进行安装 3、 按图样规定的位置进行安装 4、 按规定的方向进行安装 5、 按规定的尺寸精度进行安装 13 基于 Pro/E 的安装实际上是一个模拟安装过程，以免材料浪费。在组件的装配过程中，在选取相应约束参照及修改约束类型后完成了完全约束的装配条件，又是并不能达到设计要求。 14所以我们需要根据实际情况来加以修改来达到设计要求。 装配过程中，各零件的约束要 注意。
8、在放置元件中，有许多中约束方式，例如轴对齐、插入、平移。旋转等等，在装配时需要分清楚各个装配约束的功能，否则装配完成后仍然会遇到问题。 传统的装配需要工艺人员手工编制，需要耗费大量的时间与精力。而现代市场竞争日益激烈，产品更新换代速度十分迅速，必须抓住市场机遇，才能获得先机，而且传统的装配工艺对工艺人员依赖性太大。这种经验的获得需要工艺人员有较长的操作时间。 因此计算机工艺辅助十分的有必要，它能减少人力的消耗，提高装配的速度与精度。计算机辅助装配能及时的反馈装配产品的可行性，满足工程的需要，缩短了装配 的时间。 装配过程分析： 一 审查装配零件，了解产品结构 要了解产品零件的完整性，产品的功能
9、以及产品本身工艺性的可行性，并了解产品内部各零件间的装配关系，为正确装配打下基础。 二 确定装配顺序 审查装配装配图中的各个零件，确定一部分基准件，再确定装配内部各零件的装配序列，确定装配次序。再根据装配效率、装配精度与装配操作的方便性等进行适当调整得到完善的装配序列。 仿真工艺： 运动仿真模块仅是 Pro/E 强大仿真功能的一部分，主要用于开发新产品，它可以实现对对机构的定义，使机构中的零件移动以及对机构的运动进行分析研究。也 就是我们说的 mechanism。运动仿真注重运动的分析，机构运动分析是设计中的重要环节，他们之间有着紧密的联系。 机构运动包括自由度的计算、各个构件位移、速度和加速
10、度的计算以及构件会不会干涉、还有如何改变构件的尺寸来满足设计的需要等内容。 15运动仿真往往与装配联系在一起，而装配则是基础。 伺服电动机可以单一自由度在两个主体之间强加某种运动。添加伺服电动机，是为机构运行做准备。定义伺服电动机时，可定义速度、位置或加速度与时间的函数关系，并可显示运动的轮廓图。常用的函数有下列几种： （ 1）常量： y=A，其中 A=常量；该类型用于定义恒定运动。 （ 2）斜插入： y=A+B*t，其中 A=常量， B=斜率；该类型用于定义恒定运动或随时间成线性变化的运动。 （ 3）余弦： y=A*cos（ 2*Pi*t/T+B） +C，其中 A=振幅， B=相位， C=偏
11、移量， T=周期；该类型用于定义振荡往复运动。 （ 4）摆线： y=L*t/TL*sin(2*Pi*t/T)/2*Pi，其中 L=总上升数， T=周期；该类型用于模拟一个凸轮轮廓输出。 （ 5）表：通过输入一个表来定义位置、速度或加速度与时间的关系，表文件的扩展名为 .tab,可以在任何文本编辑器创 建或打开。文件采用两栏格式，第一栏是时间，该栏中的时间值必须从第一行到最后一行按升序排列；第二栏是速度、加速度或位置。 可以在连接轴或几何图元（如零件平面、基准平面和点）上放置伺服电动机。对于一个图元，可以定义任意多个伺服电动机。但为了避免过于约束模型，要确保运动分析之前，已关闭所有冲突的或多于的
12、伺服电动机。 Pro/E 的“机构”模块是一个仿真模块，利用该仿真功能可以对机构进行定义，使机构中的零件运动，分析机构的运动轨迹、位移、干涉等，还可以将仿真结果输出到其他文件中。，生成 MPEG、 JPEG 文件。 启盖器 的装配与运动仿真是一个基础的装配，在熟练装配的基础上，对于Pro/E 的运用更加的能够融会贯通。 总结： 基于 Pro/E 启盖器的装配与运动仿真需要熟练地运用 Pro/E 来设计各个零件，并能将它们按照一定的顺序装配起来，并能设计仿真运动，看到启盖器的工作方式，更加直观的了解它的工作原理。虽然对于启盖器人们的认识基本都在于红酒或者一些其他比较难开的瓶盖中，但是却是人们生活
13、中不可缺少一个小帮手甚至是一个小收藏品。同时通过这个课题，也可以尽可能多的了解运用 Pro/E这个强大的软件。 参考文献： 1丁淑辉编 著， Pro/EngineerWildfire5.0 高级设计与实践，北京：清华大学出版社， 2010.3 2谭雪松，张青，钟延志编著， Pro/ENGINEER Wildfire 中文版高级应用，北京：人民邮电出版社， 2007.1 3钟日铭编著， Pro/ENGINEER Wildfire3.0 中文版机械设计实例教程，北京：清华大学出版社， 2007.3 4中国机械采购网，基于 Pro/E 的装配体三维仿真设计方法， 2009.6.6 5Lena，格式花
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