基于proe啟蓋器裝配及運(yùn)動(dòng)仿真【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　基于Pro/E啟蓋器裝配及運(yùn)動(dòng)仿真 </p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　Pro/ENGINEER(以下簡(jiǎn)稱Pro/E）是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Param

2、etric Technology Corporation，PTC）開(kāi)發(fā)的集成化三維CAD/CAE/CAM軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助分析、輔助制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、工程過(guò)程優(yōu)化等多方面的功能，[1]是當(dāng)今流行的三維實(shí)體建模軟件之一，其內(nèi)容豐富、功能強(qiáng)大。隨著生產(chǎn)加工自動(dòng)化水平的不斷提高，在我國(guó)設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域里的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。[2]</p><p>　　機(jī)械裝配及分析是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。將各個(gè)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(lái)，便構(gòu)成了一個(gè)完整的產(chǎn)品造型。對(duì)于一些采用連接方式建立的裝配體，可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。[3]</p><p>　　Pro/E采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，其裝配過(guò)程是一個(gè)調(diào)用元件模型并將其組合在一起的過(guò)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(guò)程，在裝配模型中所顯示的均為元件數(shù)據(jù)。所以，無(wú)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(shí)組件模型的顯示也會(huì)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(kāi)發(fā)過(guò)程中任何階段的更改都會(huì)自動(dòng)應(yīng)用到其他設(shè)計(jì)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(qiáng)大的工具用來(lái)模擬測(cè)試產(chǎn)品或設(shè)備的機(jī)械性能。通過(guò)模擬模型的實(shí)際工作情況，CAE可在制造產(chǎn)品的物理樣機(jī)前，以計(jì)算機(jī)方針的形式檢驗(yàn)產(chǎn)品的位置、運(yùn)動(dòng)、受力、受熱等是否符合實(shí)際要求，以減少產(chǎn)品返工的次數(shù)，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)度。</p&g

5、t;<p><b>　　主題：</b></p><p>　　在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)大腦中先產(chǎn)生的是三維實(shí)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(jiǎn)化畫(huà)法等表達(dá)方法，及正投影規(guī)律，遵循工程圖學(xué)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，把大腦中產(chǎn)生的三維實(shí)體圖像用二維圖形表達(dá)出來(lái)。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(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(guò)程，表達(dá)更直接、準(zhǔn)確，清晰。與二維設(shè)計(jì)不同的是，在裝配體的設(shè)計(jì)中，不是先畫(huà)裝配圖。而是從每個(gè)零件的三維設(shè)計(jì)開(kāi)始，然后進(jìn)行裝配。在Pro/E軟件中裝配體設(shè)計(jì)有兩種方法:一種是在裝配環(huán)境中完成零件設(shè)計(jì)，這種方法稱為"自上而下"的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)中，工程師頭腦中先產(chǎn)生的是裝配體的形狀，再通過(guò)裝配的總體構(gòu)架詳細(xì)進(jìn)行每個(gè)零件

7、的設(shè)計(jì)，最后把設(shè)計(jì)的零件自動(dòng)裝配在裝配體上，無(wú)須添加任何約束。另一種方法是先設(shè)計(jì)每個(gè)零件.然后把設(shè)計(jì)好的零件一個(gè)個(gè)地進(jìn)行裝配，發(fā)現(xiàn)間題及時(shí)進(jìn)行修改，利用同軸、貼面等裝配關(guān)系，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)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(duì)裝配體上零件進(jìn)行修改，修改后</p><p>　　在我們的生活中，親朋好友聚會(huì)，總是要開(kāi)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(kāi)瓶器是個(gè)小東西，但是沒(méi)有

8、它，縱然再好的美酒佳釀，你也嘗不到。開(kāi)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(xì)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(dòng)桿、驅(qū)動(dòng)桿、連桿、螺母、機(jī)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(jī)械制造過(guò)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(dòng)獲得法。[9]</p><p>　　抓爪零件比較細(xì)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(diǎn)就是

10、：1）工序內(nèi)容比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜；2）加工程序的編制比普通機(jī)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(duì)關(guān)鍵零件有詳細(xì)規(guī)程，對(duì)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(gè)零部件組合成一個(gè)整體的過(guò)程，而各個(gè)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(dá)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(jìn)行安裝</p><p>　　按圖樣規(guī)定的位置進(jìn)行安裝</p

12、><p>　　按規(guī)定的方向進(jìn)行安裝</p><p>　　按規(guī)定的尺寸精度進(jìn)行安裝[13]</p><p>　　基于Pro/E的安裝實(shí)際上是一個(gè)模擬安裝過(guò)程，以免材料浪費(fèi)。在組件的裝配過(guò)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(dá)到設(shè)計(jì)要求。[14]所以我們需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)加以修改來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>

13、;　　裝配過(guò)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(duì)齊、插入、平移。旋轉(zhuǎn)等等，在裝配時(shí)需要分清楚各個(gè)裝配約束的功能，否則裝配完成后仍然會(huì)遇到問(wèn)題。</p><p>　　傳統(tǒng)的裝配需要工藝人員手工編制，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與精力。而現(xiàn)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度十分迅速，必須抓住市場(chǎng)機(jī)遇，才能獲得先機(jī)，而且傳統(tǒng)的裝配工藝對(duì)工藝人員依賴性太大。這種經(jīng)驗(yàn)的獲得需要工藝人員有較長(zhǎng)的操作時(shí)間

14、。</p><p>　　因此計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助裝配能及時(shí)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(shí)間。</p><p><b>　　裝配過(guò)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(gè)零件，確定一部分基準(zhǔn)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(jìn)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(yùn)動(dòng)仿真模塊僅是Pro/E強(qiáng)大仿真功能的一部分，主要用于開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)機(jī)構(gòu)的定義，使機(jī)構(gòu)中的零件移動(dòng)以及對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析研究。也就是我們說(shuō)的mechanism。運(yùn)動(dòng)仿真注重運(yùn)動(dòng)的分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，他們之間有著緊密的聯(lián)系。</p><p>　　機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)包括自由度的計(jì)算、各個(gè)構(gòu)件位

17、移、速度和加速度的計(jì)算以及構(gòu)件會(huì)不會(huì)干涉、還有如何改變構(gòu)件的尺寸來(lái)滿足設(shè)計(jì)的需要等內(nèi)容。[15]運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)可以單一自由度在兩個(gè)主體之間強(qiáng)加某種運(yùn)動(dòng)。添加伺服電動(dòng)機(jī)，是為機(jī)構(gòu)運(yùn)行做準(zhǔn)備。定義伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，可定義速度、位置或加速度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，并可顯示運(yùn)動(dòng)的輪廓圖。常用的函數(shù)有下列幾種：</p><p>　　（1）常量：y

18、=A，其中A=常量；該類型用于定義恒定運(yùn)動(dòng)。</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(yùn)動(dòng)或隨時(shí)間成線性變化的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　（3）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(yùn)動(dòng)。</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(gè)凸輪輪廓輸出。</p><p>　?。?）表：通過(guò)輸入一個(gè)表來(lái)定義位置、速度或加速度與時(shí)間的關(guān)系，表文件的擴(kuò)展名為.tab,可以在任何文本編輯器創(chuàng)建或打開(kāi)。文件采用兩欄格式，第一欄是時(shí)間，該欄中的時(shí)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(zhǔn)平面和點(diǎn)）上放置伺服電動(dòng)機(jī)。對(duì)于一個(gè)圖元，可以定義任意多個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。但為了避免過(guò)于約束模型，要確保運(yùn)動(dòng)分析之前，已關(guān)閉所有沖突的或多于的伺服電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　Pro/E的“機(jī)構(gòu)”模塊是一個(gè)仿真模塊，利用該仿真功能可以對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行定義，使機(jī)構(gòu)中的零件運(yùn)動(dòng)，分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)仿真是一個(gè)基礎(chǔ)的裝配，在熟練裝配的基礎(chǔ)上，對(duì)于Pro/E的運(yùn)用更加的能夠融會(huì)貫通。</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　基于Pro/E啟蓋器的裝配與運(yùn)動(dòng)仿真需要熟練地運(yùn)用Pro/E來(lái)設(shè)計(jì)各個(gè)零件，并能將它們按照一定的順序裝配起來(lái)，并能設(shè)計(jì)仿真運(yùn)動(dòng)，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(duì)于啟

22、蓋器人們的認(rèn)識(shí)基本都在于紅酒或者一些其他比較難開(kāi)的瓶蓋中，但是卻是人們生活中不可缺少一個(gè)小幫手甚至是一個(gè)小收藏品。同時(shí)通過(guò)這個(gè)課題，也可以盡可能多的了解運(yùn)用Pro/E這個(gè)強(qiáng)大的軟件。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]丁淑輝編著，《Pro/EngineerWildfire5.0高級(jí)設(shè)計(jì)與實(shí)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(jí)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(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程》，北京：清華大學(xué)出版社，2007.3</p><p>　　[4]中國(guó)機(jī)械采購(gòu)網(wǎng)，《基于Pro/E的裝配體

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25、[8]何明揚(yáng)主編，《機(jī)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(lái)編著，《金屬加工工藝與實(shí)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(jì)指導(dǎo)與案例分析（機(jī)械類）》,北京理工大學(xué)出版社</p><p>　　[11]馮道主編，《機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用

26、手冊(cè)》</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(jī)械裝配技術(shù)》，北京：中國(guó)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(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例課堂》，北京：人民郵電出版社，2006.2</p