三维软件Pro/E

2024-07-29

三维软件Pro/E（共8篇）

三维软件Pro/E 篇1

1．前言

卡车的排气管往往具有在空间形成多道弯，且与法兰盘焊接存在结构复杂地特点。采用普通二维软件设计其工装时，管子走向的中间参数点很难确定。笔者在PRO/E三维设计软件的学习过程中，摸索出一套方便于排气管类擦和产品工艺装备的设计方案，在次与大家分享。

2．参数化工装设计

在设计排气管产品工装时，空间相对位置是根据其产品的安装位置确定的。排气管类产品装配时影响其安装的位置有：消声器安装位置、整车管路排布、与其它零部件之间的装配关系等因素。利用PRO/E三维设计点坐标参数化设计，将折弯信息表中的点坐标对应的(X/Y/Z数值)输入PRO/E三维设计软件里面就得到管子的实体形状。在PRO/E三维设计软件里面我们可以将产品的设计基准、装配基准、工装设计基准、工装加工基准，全部选择统一的点参数作为参照，达到基准统一的原则。

例如：下图利用PRO/E三维设计软件，我们可以根据图纸折弯位置信息表中的参数或图纸尺寸，很精确的生成产品实体。(见下图)

3．实体建模

在PRO/E三维设计软件里面选插入-高级-管道,选此图标将上图中的点参数输入,设置管子外径径、壁厚、弯曲半径。要说明的是所有参数必须符合弯曲标准,这样我们很快将二维图纸还原成三维实体。

在三维模型里面我们可以分析加工工艺要求，装焊胎具定位元件、夹紧元件的摆放位置和数量等。然后根据总成装配关系按照产品设计要求，在PRO/E里面新建ASM档完成装配，出工程图与研发下发的工程图进行校对。(见下图)

分析焊接顺序、焊缝预留位置、夹紧元件安装位置、产品加工的装卸等，再确定产品在焊接胎具上的摆放位置。同时为零件工艺编制提供必要的技术支持。最后我们很容确定其它元件：如支撑立柱、快卡、定位圈、限位法兰、快卡底座、底座等。考虑完后设计焊接胎具三维图。(见下图)

设计完后利用PRO/E自带干涉分析工具，检查各个部件是否干涉，也可以在工具中测量产品的涂装面积，单件重量等。再此确定所有分析正确后出工程图指导生产。因为每个产品的形状、大小、空间走向都不一样，所以选择的底座不同。上例产品是5道弯，且成型后总长度2900m，所以我们选用方管焊接成型底座。

4．结束语

从产品总成安装，工艺装备绘制，我们都充分依据了基准统一原则，从而使误差减小到最小。不同于二维软件的是，管子的空间走向的确定我们无需复杂的手工计算，在三维模型里面就可以很精确地得出合理的装甲形式，这样不但解决了排气管中间过渡元件位置的确定，而且很大程度上提高了整体的准确度，缩短设计周期相对地加快了新产品的工装制造周期。如遇到产品更改及时修改点参数，对应的三维模型也将及时更改。

摘要：本文描述了利用PRO/E三维设计软件对具有空间形状多个弯的排气管路工艺装备的设计方法,包括分析图纸尺寸、实体建模和工装三维图生成、工程图的设计。

关键词：参数化,基准统一,实体建模,工装设计

参考文献

[1]《林清安PRO/ENGINER模具设计与NC加工》林清安北京大学出版社

[2]《PRO/E软件二次开发的关键技术》全涛陈敏昆明理工大学出版社

三维软件Pro/E 篇2

关键词：Pro/E软件机械制图教学质量

机械制图是机械专业课程中一门理论性与实践性较强的重要技术基础课，也是当前技工院校师生普遍反应较难的一门技术基础课程。技工院校学生普遍基础较差，在完成由立体转化成平面图或由平面图转换成立体的空间思维转换时，大多数学生难以适应。将Pro/E软件应用到机械制图中教学，是笔者在机械制图教学中的尝试和探索。采用Pro/E软件应用到机械制图教学中，可以充分地发挥教学手段、化难为易、化抽象为具体，大大提高了学生的空间想象力和学习兴趣。

一、运用Pro/E软件进行装配图教学突破重点

装配图是机械制图教学中的重点内容，在传统的教学中单靠几张挂图和几个模型，根本没法满足教学需要，加上学生对一些机器或部件实际用途了解不多，学生看完装配图样，普遍想象不出组成的零件立体形状、结构和装配关系是怎样的。这样学生就慢慢地失去了对这门课程的学习兴趣。因此，必须改变这种现状，借助Pro/E软件进行对装配图的教学显得较为重要了。通过Pro/E软件装配功能模块进行模拟教学，首先把机器的每一个零件进行实体建模，然后用装配模块功能把各零件之间连接、装配通过“匹配、对齐、相切、插入”等约束功能，在装配演示过程中让学生清晰地看到每个零件可以通过Pro/E自由移动，最后把整台装配好的机器呈现在学生面前，把教学内容形象化、直观化和立体化，帮助学生提高空间想象力。

通过虚拟实体模拟教学，学生能清楚地看到机器、零件之间装配连接关系、工作原理及各零件在装配体中的作用，从而提高了学生对装配图的识读能力。

二、运用Pro/E软件进行剖视图教学化解难点

剖视图主要是表达零件内部形状和结构。在平时的课堂教学中，老师随手拿些模型给学生去表达图样，很多学生往往不知道合理选择剖切方法和剖切位置，也有些学生不明白剖面线应画在剖视图的什么地方。通过Pro/E软件进行零件造型，用“剖面视图”工具将剖切面随意地在零件不同的位置进行剖切演示，并能清晰地反映零件的内部形状与结构，学生对比不同位置，就会知道剖切面应通过零件哪个位置进行剖切是最好的。如下图所示，剖面线也应画在剖切面与零件接触的地方，最后通过Pro/E软件中的绘图模块生成三视图。

三、运用Pro/E软件进行相贯线教学，化抽象为具体

相贯线是机械制图教学大纲中的重点内容之一。由于教学模型都是实心体，不能拆开，因此对于它的理解，学生常常感到力不从心，难以想象出两立体相交产生的内、外相贯线形状。这时教师通过借助Pro/E软件进行建模，演示两立体相交所产生的内、外相贯线，让学生清晰地看到两立体产生的相贯线形状。通过Pro/E软件用剖切面将零件剖开，表达内部的相贯线形状，再用Pro/E软件中的绘图功能生成三视图，教师在演示中教学生分析相贯线的形状和画法。

四、运用Pro/E软件进行组合体教学，化整为细

组合体的投影是机械制图教学中的难点。一直以来，由于传统的教学效果不佳，所以学生无论是考试或习题，对于已知两面投影求第三面投影，特别是复杂的组合体，都觉得望而生畏、不愿思考。因此，借助Pro/E软件组件和装配功能对支座组合体进行实体造型，并逐步演示组合体的形成过程，指出支座组合体零件之间的连接关系。这样学生认真地通过每一步骤去分析组合体三视图的形成过程，然后生成工程图，让学生直观地看到视图的变化过程，在演示过程中，指出组合体在视图中产生的线和框，学生就会逐渐加深对这些线和框的认识，从而消除了学习制图的畏难情绪。

总之，将Pro/E软件应用到机械制图教学中，通过虚拟三维模型的构建，机械制图教学中的一些重难点问题可以清晰、生动、形象地展示在学生面前，从而改变了机械制图教学的呆板、枯燥乏味，更好地调动学生的学习兴趣，有利于学生迅速掌握机械制图的相关知识和技能，同时对日后技工院校机械制图的教学改革也有很大促进作用。

参考文献：

[1]人力资源和社会保障部教材办公室.机械制图（第五版）[M].北京：中国劳动和社会保障出版社，2011.

[2]钟日铭.PRO/ENGINEER Wildfire3.0基础入门与范例[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]周四新，和青芳.PRO/ENGINEER Wildfire3.0高级设计[M].北京.电子工业出版社，2007.

三维软件Pro/E 篇3

随着现代化企业竞争的加剧,原有的生产企业确定产品供应型号模式逐渐被根据用户需求的个性化产品供应模式所取代。缩短产品设计周期,增强设计灵活性,在产品中充分体现客户意图,就成为快速满足客户需求,提高企业竞争力的重要一环。

随着CAD技术的不断发展,参数化设计就为设计的个性化、灵活性提供了有力的支持。参数化设计是在建立参数化模型的基础上,根据完备参数集,经系统自动求解,产生最终结果的过程。它使设计进一步规范化、系列化。由于参数化设计求解过程是由CAD系统自动完成的,避免了手工重复建模的繁琐及失误,提高了设计效率和准确性。利用参数化设计工具,设计人员可以根据客户提出的要求,灵活更改产品造型,快速准确地设计出满足客户需求的个性化产品。本文以深沟球轴承为例,介绍如何通过使用Pro/E建立零件家族,实现标准件的参数化设计。

1 Pro/E参数化建模方法

1.1 模型特征及截面分析

Pro/E的三维模型建模是由相关联的二维截面通过一定的变形(如拉伸、扫描、混成等)生成的。因此,参数化设计前首先要对设计模型进行特征分析,找出设计要用的成型方法及截面特征。模型的特征主要来自产品需求,而产品特征来自于3个方面的约束:功能、结构和制造。功能约束是对产品所能完成的功能的描述;结构约束是对产品结构强度、刚度等的表示;制造约束是对制造资源环境和加工方法的表达。在产品设计过程中,需将这些限制综合成设计目标,并将它们映射成特定的三维模型结构,从而分析出三维模型的造型工具及截面几何约束。

几何约束就是要求几何元素之间必须满足某种特定的关系。将截面几何约束作为构成模型几何基准要素和表面轮廓要素的基础,导出各形状结构的位置和形状参数,从而形成参数化的产品几何模型。对产品的几何约束主要包括2个方面:拓扑约束和尺寸约束。拓扑约束指对产品结构的定性描述,它表示几何元素之间的固定联系(如对称、平等、垂直、相切等);尺寸约束则为特征-几何元素间相对位置的定量表示,如各种距离、两线夹角、圆的半径等。尺寸约束是参数化驱动的对象,其不仅可以变动,而且需要标注和显示。Pro/E中不仅充分体现拓扑约束和尺寸约束,还可加入方程式约束(即用方程式在拓扑约束之间或者尺寸约束之间建立协调关系),这些使得它的建模功能十分强大。

1.2 参数的选择

对于尺寸驱动的参数化设计技术,参数的合理选择是很重要的,选择参数的原则可以归纳为以下几条:

(1)所选的参数必须很好地体现零件的主要结构,对于标准件通常以工程设计手册上的选件参数作为设计参数;

(2)选择的参数个数尽量少:

(3)参数必须是零件主要尺寸链上的组成环;

(4)选择参数时应该考虑整体系统,考虑与其他零件之间的配合问题;

(5)参数的选择还应考虑设计、绘图、加工中的定位和测量等方面;

(6)参数的完整性:参数和其他尺寸、拓扑约束之间必须构成一个完整的封闭环,形成唯一的几何约束;

(7)参数的唯一性:尺寸参数、拓扑—几何约束及各方程式之间不能出现冲突,不能过约束。

综合以上几条原则,即可确定出驱动的主要尺寸参数。

1.3 模型的建立

依照用户个性化需求,考虑零件结构、加工等方面的因素,根据实际建模经验,现归结出以下建模思路:

(1)分析用户个性化需求,在模型特征分析的基础上结合参数选择原则,确定驱动尺寸;

(2)总体分析:分析系统中其他零件的点、线、面与这些参数之间的约束关系;

(3)方案设计:可以选择自上而下“装配骨架模型-零件”的建模顺序,也可以选择自下而上“零件-装配”的建模顺序;

(4)分析不同方案下的建模过程,选择最稳健的、更新时间最短的设计方案。

在上述建模思路下,通常能较快地建好需要的零件及装配系统。下面以深沟球轴承的参数化建模及数据管理为例进行说明。

2 实例分析

深沟球轴承是一种主要承受径向载荷,同时可以承受少量双向轴向载荷的标准外购件。轴承的参数化设计是大型参数化设计零件,装配中不可缺少的一部分。对它的受力分析、热分析结果,直接影响整个系统的性能指标。利用Pro/E强大的数据管理功能可以根据国标型号直接选择轴承。实际显示模型将是该型号下对应尺寸大小的轴承模型。Pro/E强大的参数化建模功能可以方便地通过拉伸、剪除、旋转和阵列,实现深沟球轴承的参数化设计模型。通过参数化设计,运用族表建立深沟球轴承模型库,就可以直接通过名称或轴承的参数从库中调用需要的轴承型号。

根据Pro/E建模方法,首先要分析深沟球轴承的模型特征。分析发现深沟球轴承是装配件,可以分成外圈、内圈及滚珠3个个体模型,而3个个体之间又有一定的参数联系。深沟球轴承对应工程设计手册上主要有外圈外径D、内圈内径d和宽度B3个参数。由于深沟球轴承是参数化的装配模型,进行Pro/E参数化装配建模时,就要对外圈、内圈、滚珠3种零件模型分别进行参数化建模,因此加入外圈厚度d7、滚珠球径d5、内圈厚度d6的特征参数来约束零件模型,各个模型建模通过关系式联系。

确定深沟球轴承的模型特征后,进行零件模型的参数选择,这里采用分别确定参数的方法。外圈建模时,引入内圈直径d0作为关联参数,确定出以下参数:滚珠直径d5、轴承外圈d3、轴承宽度d4、外圈厚度d7和滚珠球心位置圆直径d6。外圈、内圈、滚珠参数之间的关联,可以通过以下3个关系式联系起来:

参数和关系式建立后,通过旋转的方法进行外圈的建模,如图1所示。

参数化建模后,根据工程设计手册中的参数值建立族表,生成各种型号轴承外圈的实例库、以便装配调用。建立的参数库如图2所示。

用同样的方法,可以建立内圈参数模型和滚珠参数模型,然后进行零件参数模型装配,建立轴承装配参数模型(见图3)。装配后建立各型号轴承的零件模型对照库(见图4)。这样,就建立了深沟球轴承的参数化模型库,在以后的设计中,可以通过深沟球轴承型号或参数表方便地调用需要的模型,而不用重复建模。

3 结束语

三维软件Pro/E 篇4

关键词：斗式提升机,Pro/E,三维建模,虚拟装配

0 引言

斗式提升机是专门用于连续垂直输送散料的设备。其结构由上而下可分为3部分, 即机头、机筒和机座。斗式提升机的全部工作可分为装料、提升和卸料3个过程[1]。外部的驱动装置通过头轮带动牵引构件和料斗运行。物料从机座的进料口进入机座底部, 被运动着的料斗挖起并向上提升。到达机头后, 物料在重力和离心力的作用下脱离料斗, 从卸料口排出。斗式提升机具有结构简单、占地面积小、密封性好、生产率范围较大 (3～300t/h) 和提升高度高 (30～50m) 等显著优点, 在饲料和粮食等加工厂中使用极为广泛[2]。

传统斗式提升机的设计是以二维平面图来表示, 非常抽象, 不便于修改。本文以TD250型斗式提升机为原型, 利用三维软件Pro/E对其各个零件进行三维建模和虚拟装配。

Pro/E是美国参数科技公司 (PTC, Parametric Technology Corporation) 推出的三维造型设计系统, 它以单一数据库、参数化、基于特征、全相关性、装配管理以及工程数据再利用等改变了传统机械设计的概念, 在机械设计与加工制造领域中应用广泛[3]。

1 斗式提升机的三维建模

1.1 机头组零件建模

机头组零件主要包括机头上箱盖、机头下箱体、头轮转轴、滚筒、套筒和联轴器等零件。

1.1.1 机头上箱盖和机头下箱体三维模型

机头上箱盖和机头下箱体的建模主要采用拉伸、抽壳及切削孔命令来生成。机头下箱体上需创建电动机台和逆止器台, 其三维模型如图1所示。

1.1.2 头轮转轴三维模型

几乎所有的斗式提升机都是采用上部头轮驱动。头轮转轴是传递扭矩的部件, 为阶梯形状, 轴上加工有键槽。头轮转轴通过拉伸特征创建不同的圆柱来生成, 然后使用切削特征在轴上创建键槽, 其三维模型如图2 (a) 所示。

1.1.3 滚筒、套筒和联轴器三维模型

滚筒采用拉伸、抽壳和切削命令生成, 其三维模型如图2 (b) 所示。套筒是轴上零件装配时起定位作用的零件, 采用拉伸命令生成, 其模型如图2 (c) 所示。联轴器用于头轮转轴与电动机转轴的连接, 传递运动和转矩, 采用拉伸、切削及阵列等命令创建, 其模型如图2 (d) 所示。

(a) 头轮转轴 (b) 滚筒 (c) 套筒 (d) 联轴器

1.2 机座组零件建模

1.2.1 机座箱体建模

机座箱体与机头下箱体的创建过程类似, 采用拉伸、抽壳和切削孔命令生成, 其模型如图3所示。

1.2.2 底轮转轴建模

底轮转轴与头轮转轴的创建过程类似, 采用拉伸和切削命令生成, 其三维模型如图4所示。

1.3 机筒建模

斗式提升机的机筒一般为矩形截面。机筒的横截面尺寸应与机头外壳和机座外壳宽度一致。机筒采用拉伸和切削特征生成, 其模型如图5所示。

1.4 输送组零件建模

1.4.1 料斗建模

料斗是斗式提升机的盛料构件, 用于干燥且流动性好的粒状物料的输送[2]。料斗建模采用拉伸和切削命令生成, 其三维模型如图6 (a) 所示。

1.4.2 皮带建模

本文选择带式斗式提升机, 牵引件为皮带, 其宽度根据料斗的宽度来定。当斗宽在300mm以下时, 带宽应比料斗宽度大10～20mm。皮带的建模采用拉伸特征和切削孔特征生成, 其三维模型如图6 (b) 所示。

(a) 料斗 (b) 皮带

斗式提升机中使用的标准件较多, 其创建过程本文不再赘述。

2 零件的虚拟装配

零件装配就是将生产出来的零件通过一定设计关系将零件组装在一起, 使装配体能完成某一项功能。在Pro/E中, 零件装配是通过定义零件模型之间的装配约束关系来实现的[4]。

2.1 头轮和底轮虚拟装配

依次添加头轮转轴或底轮转轴、键、滚筒、套筒、轴承和联轴器等零件, 通过一定的约束关系来完成头轮和底轮的虚拟装配, 其装配体如图7所示。

2.2 输送组零件虚拟装配

料斗与牵引带的连接采用特制螺栓连接。依次添加皮带、料斗、小垫片、特制螺栓、大垫片和螺母等模型, 完成单个料斗的装配 (如图8所示) , 同理可完成整个输送组的装配。

2.3 斗式提升机的总装配

依次添加机座箱体组零件、底轮、机筒、机头箱体组零件、头轮和输送组等零部件, 将螺栓、垫片和螺母装配在机筒之间、机筒与机头之间和机筒与机座之间。斗式提升机的总装配如图9所示。

3 结语

本文以Pro/E为虚拟设计工具, 研究了斗式提升机的建模和虚拟装配。利用Pro/E软件进行机械三维设计, 使设计者获得了一个良好的三维空间环境, 布置设计不再需要进行艰难的空间构思与想象, 而是在很直观的三维环境下进行。同时, 避免了大量且繁琐的空间尺寸计算, 代之以直接的观察和测量, 来保证整个设计的正确性, 对于提高设计效率和设计水平具有重要的作用。

参考文献

[1]毛广卿.粮食输送机械与应用[M].北京:科学出版社, 2003.

[2]马海乐.食品机械与设备[M].北京:中国农业出版社, 2003.

[3]谭雪松, 朱金波, 岳贵友.Pro/ENGINEER机械设计实战训练[M].北京:人民邮电出版社, 2004.

三维软件Pro/E 篇5

机床夹具设计是机械制造过程中技术准备的一个重要环节。当今多品种、小批量的生产需求,使得夹具设计也由原来的平面设计向着三维化、集成化、智能化和网络化方向发展。而在夹具设计过程中标准件的数量占到30%~70%[1],因此建立夹具标准件库对快捷方便的设计夹具具有重要意义。Pro/E软件是基于特征的参数化实体建模设计工具,还提供了丰富的二次开发方法,如族表(Family Table),程序(Pro/Program),用户自定义特征(UDF),Pro/Toolkit,J-Link等,为快速设计提供了解决方案。

1 机床夹具标准件库的创建

夹具中使用的零件通常分为六大类:基础件、定位件、夹紧件、紧固件、支承件和导向件,而定位、夹紧、对刀、导向和连接元件等通常都采用标准件。

Pro/E软件中的族表功能可以方便地设计具有相同或相近结构的零件,又被称为表格驱动零件[2]。适合机床夹具标准零件具有重复性高、相似性大的设计特点和需求。

以活动V型块为例,介绍在Pro/E中创建族表的方法:1)首先通过草绘、拉伸等建立活动V型块的普通模型,分别选中关键尺寸、点击右键在名称文本框中输入将来族表各字段要显示的名称;2)选择菜单工具→族表→插入列,用鼠标依次点击各个关键尺寸,导出族表的9个参数字段N、B、H、L0、L、L1、B1、B2和B3;3)输入其他各行参数尺寸数据(也可用已有表格数据粘贴),如图1所示,单击校验按钮,显示成功,确保已输入的数据能够再生并保存;4)若存在二级控制参数可建立二级族表(如相同直径螺栓的长度控制),方法是先选中族表中的一行,然后单击菜单插入→插入实例层表→再选取二级族表参数字段并输入各行数据。这些数据也可以导出用Excel进行编辑。图2中V型块是采用族表控制各尺寸得到的。

根据以上步骤,将钻模、铣夹具和镗模等夹具所用的各种常用件、标准件建立零件族表零件库,如图2中的部分标准件实例。虽然创建零件模型库的工作量很大,但在以后做夹具设计时,只需打开调用即可,非常方便。

2 夹具体和非标准零件的建模

夹具中除各种标准件外,还通常使用少量非标准专用件,常见的有夹具体、钻模板等。夹具的通用性不同、复杂尺度不同决定了这些非标件的通用程度不一样:有些夹具所加工工件结构和工艺很特殊,此时非标件只能单独设计;有些非标件除某些局部结构不同外,总体结构在一定程度上具有较大的相似性,此时可建立典型结构夹具体库,当设计夹具体时,从库中调出相似零件,并对某些特征进行必要的修改和增删以便适用[3];另外还有一些非标件各种特征结构基本相同,只是大小和位置不同,其结构相对简单且具有通用性,故可以通过Pro/E的编程功能实现程序化设计(Pro/Program),这是因为Pro/E软件在最初建立模型时,有一个记录该模型所有特征建立过程、参数设置、尺寸及关系式等内容的记录文件,即Pro/Program,它由五部分组成:标题、输入、关系式、添加特征和质量程序。它是由类似的高级语言构成的,用户可以根据设计需要来编辑该模型的程序,系统运行该程序后,可以通过人机交互的方法来控制系统参数、特征出现与否、特征的具体尺寸等。

如图3所示某固定式钻模板为例,通常固定式钻模板通过定位销和螺钉与夹具体相连,又要安装衬套和紧钉螺钉等。图4列出了控制其结构参数的程序,包括结构尺寸、位置,尺寸之间关系,螺纹孔特征是否出现等,按设计意图输入参数,可生成与图3结构相似的钻模板。

3 夹具的装配

在Pro/E中,零件装配是通过定义参与装配的各个零件之间的装配约束来实现的,也就是先建立各个零件之间的连接关系,并对其相互位置进行约束,从而确定各零件在空间的相当位置关系,目的可以检查零件之间是否有干涉、零件模型尺寸和公差的正确性、装配体的运动情况是否合乎设计要求等。在组件装配中有自底向上和自顶向下的两种装配方式保证装配模型和零件设计完全相关。

根据夹具结构特点,在总体装配中通常可以采用自底向上装配建模方法,可按零件→组件→部件→产品的顺序完成装配操作,也可直接将组件(部件或零件)装配到零件上得到产品,不同的装配方案将影响装配效率。以图5中的钻模板为例,先新建一个总装配件,然后按照夹具体、支承板、V型块、钻模板和夹紧装置等的总体顺序结构依次插入已存在的零部件,利用匹配、对齐、相切和固定等约束类型确定各零件之间的相对位置关系,最终完成钻模的总体装配。装配完成之后,可以观看自动生成的爆炸图,也可以自己创建装配模型的爆炸图。

4 结束语

利用Pro/E自带的族表功能与程序设计功能,能够简单又方便实现夹具标准件与非标准件的设计,同时又不需要其他相关二次开发语言的背景与经验。建立的零件模型库,给机床夹具三维设计提供极大方便,避免设计员的重复劳动,节省时间,通过合理选择通用件,可迅速进行模拟装配,对不合理的装配结构及时调整更改,缩短了夹具设计周期,提高了工作效率。

摘要：针对机床夹具设计的快速化、多样化需求及Pro/E二次开发的特点,利用族表建立标准件零件库和利用程序设计功能实现非标准件结构的程序化设计,结合实例完成了三维夹具设计,表明此方法快速、简捷和方便的特点。

关键词：机床夹具,标准件,建模,Pro/E

参考文献

[1]窦岩平,吴风林.Pro/E三维技术在工装设计中的应用与开发[J].机械管理开发,2006,12:96-98.

[2]詹友刚.Pro/ENGINEER中文野火版3.0高级应用教程[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]岳陆游,胡天策,储亚峰.基于Pro/E三维夹具设计研究[J].机械工程师,2006,3:107-109.

三维软件Pro/E 篇6

随着CAD技术的不断发展, 三维设计CAD技术很好地解决了二维设计中较困难的问题, 例如复杂的投影线生成问题、漏标尺寸、漏画图线问题、机构几何关系和运行关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工程管理问题等[1]。在提高设计质量和设计效率, 降低设计成本, 促进设计管理水平等方面得到了共认。起重机行业CAD技术经历了甩图板阶段, 正在经历着专用系统开发应用, 向着基于产品数据管理PDM的一体化集成应用和网络化发展[2]。本文基于三维设计CAD技术, 以Pro/E 4.0为建模工具, 根据起重机械的结构设计特点, 结合Top_Down (自顶向下) 与Down_Top (自底向上) 装配设计特色, 建立双梁门式起重机的三维模型。对产品进行虚拟装配、尺寸分析和干涉分析, 为CAE分析做前期模型准备。

1 双梁门式起重机基本参数

建立三维模型要确定双梁门式起重机的基本参数和主要部件:基本参数主要指额定起重量Q=20 t, 跨度S=28 m, 悬臂L=10 m, 起升高度H=8m;主要零部件有主梁、支腿、下横梁、马鞍和小车架等。根据起重机设计过程中要对其确定的结构, 进行受力分析, 过程可能会反复多次。根据Top_Down的装配设计原则, 确定主梁为Master Part。其他部件以主梁为核心, 根据主梁尺寸确定自身形状与尺寸。由于为了清晰表达双梁门式起重机三维实体, 则根据Down_Top (自底向上) 装配设计思路进行叙述。

2 Pro/Engineer Wildfire4.0的系统规划与配置

Pro/Engineer的系统规划和配置决定其使用环境、使用界面、各种库文件的调用, 对Pro/Engineer的实施和应用至关重要。首先设置Pro/Engineer的工作目录, 然后在工作目录中建立Pro/Engineer的主配置文件Config.pro。在主配置文件中写入对轨迹文件Trail的存放位置、系统菜单显示语言, 设置模板文件夹的路径, 并建立自己的零件模板、组件模板, 对模板中设置缺省单位、模型精度和模型材料, 设立通用零件和标准零件的标准库。具体的配置代码如下所示:

!设置轨迹文件存放路径

trail_dir D:proeTrail

!设置系统菜单显示语言

menu_translation no

!设置模板文件夹的路径

start_model_dir D:proestart_files

!设置零件模板

template_solidpart D:proestart_filesstartpart.prt

!设置组件模板

template_designasm D:proestart_filesstartpart.asm

!保证能正确找库和catalog文件的位置, 并设定不改不往库中存新版本

pro_library_dir C:Program Filesproe Wildfire4.0Pro Libs

pro_catalog_dir C:Program Filesproe Wildfire4.0Pro Libs

!只保存那些修改过的对象

save_objects changed

3 双梁门式起重机主要零部件三维模型建立

双梁门式起重机主要零部件大部分是比较规则的几何模型, 建模时用到基本的特征命令较多, 如拉伸、旋转、打孔等。为了在装配期时快捷与准确, 在建立模型零件的时候以基准面为对称面。为提高建模效率, 还要用到镜像、复制、阵列等命令。

3.1 主梁

主梁是起重机的主要受力结构, 由腹板、盖板、大小隔板和加劲肋组成, 从外观分析双梁门式起重机主梁是横向和纵向对称的实体。根据其特征利用Pro/E的实体命令做出具体的三维模型, 如图1所示。

3.2 支腿

双梁门式起重机三维建模中, 支腿比较复杂。支腿是变截面, 下部截面小, 向上逐渐增大。在建模时支腿的四个板是一个不规则实体, 特别是为了能方便地装配, 板的上下平面需要进行拔模处理, 得到所需要的倾斜度——拔模的角度。根据分析做出的三维模型的线框图如图2所示。

3.3 马鞍、下横梁和小车架

双梁门式起重机通过马鞍 (马鞍横梁与立柱组成) 把两根主梁从上部固定, 主梁与支腿根据支腿支座进行可靠连接, 两根支腿的下部利用下横梁连接固定, 并在下横梁上安装大车运行机构。在两根主梁上安装小车轨道, 并在小车架安装起升机构和小车运行机构, 小车运行在小车轨道上。它们的三维模型几何较规则, 主要是利用拉伸, 复制, 阵列等命令。具体的线框图如图3所示。在建模过程中为了减少图形中的基准, 会利用合并的命令把一些实体组合为一个实体;通过组命令, 把几个部件组成一个组直接进行操作;通过隐藏或隐含命令使观察实体图形更方便等, 来提高建模速度。

4 双梁门式起重机装配

通过上述步骤, 双梁门式起重机主要子装配体和部件的三维模型已经建成。可以进行最后的装配模型。由于双梁门式起重机是具有空间对称的几何特征, 在进行装配时可根据特征, 利用空间坐标系来决定第一根主梁位置。在装配过程中要设置好图层, 利用模型树对零件进行重命名、保存副本和元件显示等操作。特别是组件的隐含与恢复, 组件装配顺序的更改与插入等功能, 来提高装配速度。装配总图如图4。

5 总结

通过对双梁门式起重机三维模型的建立, 阐明三维模型设计是提高起重机设计效率的方法之一, 为提高三维模型的建模效率, 要根据建模实体的特点, 选择合理的虚拟装配顺序, 熟练掌握Pro/E的操作技巧, 并为后期的动态模拟和CAE分析做全局的安排。

摘要：以Pro/Engineer 4.0为建模工具, 结合Top Down装配原则和双梁门式起重机的结构特征, 创建双梁门式起重机主要结构件和子装配件。通过虚拟装配技术组建双梁门式起重机的三维设计模型, 对双梁门式起重机进行尺寸分析与干涉分析, 为后期的CAE做模型准备。

关键词：Pro/Engineer,双梁门式起重机,装配技术

参考文献

[1]陈伯雄.三维设计是CAD技术应用发展的必然趋势[J].计算机辅助设计与制造, 2000 (8) :11-13.

[2]李振强, 张美莹.桥式起重机桥架的参数化设计[J].河南机电高等专科学校学报, 2006, 14 (5) :10-12.

三维软件Pro/E 篇7

关键词：Pro/E,小型播种机械,三维设计

0 引言

Pro/E直接采用三维设计,使设计者能够了解产品的每一个细节,并利用其参数化设计的思想,使零件的设计、修改变得简单易行。同时,还可以完成产品的系列化设计。结合当前种植业发展的新特点,播种机械的研制应向中、小型侧重;在研究内容上,重点解决劳动强度大,用工多的手工播种作业。考虑到山林地区的生产规模,研制一种超小型轻便的播种机械,可以把农民从艰苦的劳动条件下解放出来,大幅度提高劳动生产率,这对农民来说是最实惠的。本设计就是利用Pro/E软件进行设计、装配和干涉检查,使设计周期大大缩短,设计产品质量进一步提高。目前,我国播种机械主要以2BL和2BZ型为主,从型号看,以大、中型机械占主要地位,小型播种机械的发展相对滞后,且现有播种机械多适用于广大平原地区及沿海开发地区。

1 结构及工作原理

小型播种机主要由开沟器、地轮、牵引装置、施肥装置、播种装置、种肥箱、镇压轮、覆土器等组成,如图1所示。

当推动播种机时,地轮与地轮轴相对运动,地轮轴通过螺母和弹簧阻止地轮作轴向运动,同时地轮轴通过螺母使其固定于基架上,动力通过链传动带动排肥器上的轴转动。排种器、排肥器安装于种肥箱上,二者通过齿轮连接传递动力且运动方向相反,通过轻弹簧使排种器、排肥器与种肥箱紧密相连,并保证其相对运动。手推部分为了方便省力可采用与竖直方向成30°,45°,60°可调性设计,采用弹簧施加向下的力,使其完成工作。当阻力较大时,可通过牵引装置提供牵引力,使机器正常工作,能一次完成开沟、播种、覆土和镇压等作业。

1.开沟器 2.地轮轴 3.链轮 4.地轮 5.牵引装置 6.施肥装置7.播种装置 8.种肥箱 9.机架 10.镇压轮 11.下种管 12.覆土器

2 播种机主要工作部件设计

2.1 地轮的设计及安装

地轮,用以支持全机的质量,并作为排种、施肥等的动力来源,要求地轮走直性好,滑移率小。为减少传动系统的受力及播距的诸多因素,地轮周长设计成1.2m左右,同时尽可能加大摩擦力以减少滑移率。由于地轮为该播种机械的动力提供部件和重力支撑部件,材料选用铸铁,地轮轴有效直径选定为15mm,根据周长公式s=2πr,地轮有效直径选定为400mm。

该小型播种机在工作时,开沟器为主要受力部分,根据土壤对开沟器的阻力为R=250,300,350,400N,考虑到北方土地的具体特点(土质硬,颗粒含量高),选取最大受力F=400N。考虑到人体步行速度为V0=0.5～2m/s,根据农业耕作实际情况,选取工作行进速度为V=1m/s,地轮转速为n=50r/min。故地轮引入功率设为

由于轴与播种机相对静止且支撑播种机的大部分质量,故轴的材料选用40Cr,调质处理。按照地轮的设计尺寸,确定地轮轴工作段的有效直径为15mm。地轮与地轮轴相对运动,地轮轴通过螺母和弹簧阻止地轮作轴向运动,同时地轮轴通过螺母使其固定于基架上,如图2所示。

2.2 播种装置设计

由于该播种机以结构简单,携带、操作方便为主要设计原则,为简化结构,播种装置无法满足多样性的要求,故按所排种子不同,设计出不同规格的排种器。现以播种玉米为例,设计排种器规格,要求播距为400mm。通过弹簧和蝶形螺母控制器排量。该结构受力较小,为减轻质量,材料选为硬塑料,为增加其刚性,在底端增加肋板。种肥箱采用整体式结构设计,根据排种器、排肥器的外型尺寸及采用单个下种管的播种模式设计种肥箱结构,种肥箱的容积为

排种器、排肥器安装于种肥箱上,二者通过齿轮连接传递动力且运动方向相反,排肥器上安装链轮与地轮轴上链轮相连获得动力,通过轻弹簧使排种器、排肥器与种肥箱紧密相连,并保证其相对运动,如图3所示。

种肥箱与下种管采用螺钉连接。为了节省材料和减少质量、简化机构,种和肥采用单一下种器。为方便下种,下种管直径设为50mm,根据实际经验犁沟深度取为100mm。由于地轮直径为400mm,可得下种管落差为300mm,如图4所示。

2.3 开沟器的设计

开沟器是播种机上用来开沟、整理种床和导种、导肥入土的部件,具体要求为:开沟直、深浅一致、幅宽合适、沟底平整,有一定的自覆土作用。常见的开沟器主要有:双圆盘式、单圆盘式、滑刀式、靴式、芯铧式、鸭掌式、锄铲式、窄幅锄铲式。综合芯铧式、鸭掌式、锄铲式的综合特点以及下种装置的尺寸限制,设计出开沟器如图5所示。内部为空心装置以减少质量,由于开沟器受力较大且磨损快,故材料为45Cr,调质处理。

3 种肥箱虚拟装配

零件装配是通过定义零件模型之间的装配约束来实现的,也就是在各零件之间建立一定的链接关系,并对其进行约束,从而确定各零件在空间的具体位置关系。即排种器零件之间的装配关系就是实际环境中零件之间的设计关系在虚拟环境的映射,如图6所示。

装配体的分解状态对于表达各元件的相对位置十分有帮助,因而常常用于表达装配体的装配过程、装配体的构成,如图7所示。装配完成后可进行干涉检查,以确定装配情况,检查是否存在干涉。

4 结论

本设计是在Pro/E环境下设计的,强调三维实体模型,可随时计算出产品的质量、体积、表面积、重心、惯性矩等相关物理量,能够清楚地了解产品的真实性,改善了传统的面结构、线结构存在的不足,设计过程模拟真实环境。设计的播种机能一次性完成开沟、播种、施肥、覆土、镇压等工作要求,一次性操作人数为1～2人;同时,该机应具有结构简单、操作方便、成本低(动力来源于手工操作)等特点。由于该播种机以简单轻便为设计原则,致使通用性受到限制,可设计多种型号的排种器、排肥器以增加其通用性。

参考文献

[1]李世国,李强.Pro/ENGINEER wildfire中文版范例教程[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]韩玉龙.Pro/ENGINEER wildfire组件设计与运动仿真专业教程[M].北京:清华大学出版社,2004.

[3]洪立群,黄圣杰.Pro/ENGINEER Wildfire工程图制作[M].北京:中国铁道出版社,2004:35-99.

[4]朱龙根.简明机械零件设计手册(精)[K].北京:机械工业出版社,2003.

[5]成大先.机械设计手册(5版)[K].北京:化学工业出版社,2008.

[6]李宝筏.农业机械学[M].北京:中国农业出版社,2003.

三维软件Pro/E 篇8

桥式起重机箱形梁式桥架结构是国内外桥式起重机中应用最普遍的一种桥架结构型式,其主要由两根主梁和两根端梁所组成。主梁是由上盖板、下盖板和两块垂直腹板组成的箱形截面的实体板梁结构[1]。同一种结构型式的不同吨位、跨度的主梁结构基本相似,只是尺寸有所不同,因此可以对主梁应用三维参数化设计方法建立完整的装配体三维模型,并对其所有的参数进行程序控制,这样不仅避免了重复设计而且对后续的工程图设计和有限元分析也具有非常重要的意义。

Pro/E是由美国PTC公司开发的一套广泛应用于机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等领域的非常优秀的三维参数化设计软件。Pro/TOOLKIT是对Pro/E进行二次开发的专用工具包,应用此工具包的用户或者第三方可通过C程序代码对Pro/E的系统功能进行扩充,方便地开发出基于Pro/E系统的专门的应用程序模块,此应用程序可实现与Pro/E系统的无缝集成[2]。

1模块化和参数化设计

模块化设计是从系统理论的观点出发,分析产品的结构并应用分解与组合的原理来建立产品的模块体系,然后运用所建立的模块组合成新产品。它是标准化与组合化的设计,能够满足产品的多样化需求[3]。

参数化设计一般是指对形状结构相似的零部件,用参数来控制产品的形状与拓扑关系,当赋予各参数不同的值时,就可驱动该模型得到满足形状与结构尺寸要求的零部件模型。与传统方法相比,参数化设计方法存储了设计的整个过程,能够设计出结构形状相似的一族产品的模型,而不是单个的产品模型。该方法已经成为模型的初始化设计、编辑再生的有效手段[4]。

采用面向对象的程序设计方法,将设计过程封装到程序内部,用户在人机交互的界面中,只需输入相应的设计参数,即可完成对桥式起重机主梁装配体的三维模型快速设计[5]。

2桥式起重机主梁Pro/E二次开发的实现过程

2.1 装配体的参数化建模

与零部件参数化不同的是装配体中零部件较多,涉及到装配位置尺寸和隔板数目,故设计参数较多。其建模方法是:首先分别获取每个零部件的所有尺寸,然后获取零部件之间的装配位置尺寸和隔板数目,最后建立其模型。由于桥式起重机主梁涉及到的零部件较多,如果零部件的某些尺寸或装配位置发生改变,那么它在装配体中的相关尺寸必然发生改变,因此装配时要合理安排装配顺序,优化装配约束,尽量减少不必要的设计参数。

2.2 确定设计参数

创建完桥机主梁的零部件和装配体模型后,建立系统默认尺寸和自定义参数之间的关系。其方法是在工具菜单条下的参数菜单中首先添加用户自定义基本参数,然后在关系中建立起基本参数和系统设定的尺寸参数之间的函数关系。

2.3 编制相关程序

每个Pro/E二次开发的程序都需进行相关的项目设置以及添加初始化函数和终止函数,然后才可以使用VC++提供的所有类和函数来开发程序。如果在编写程序的过程中要使用Pro/TOOLKIT函数,则应添加相应的头文件。

3部分程序代码

(1) 添加用户自定义菜单:

ProMenubarMenuAdd ("QJ", "QJZL","Utilities", PRO_B_TRUE, MsgFile);

//向Pro/E中添加用户自定义菜单按钮

ProMenubarmenuPushbuttonAdd("QJ","QJZL", "QJZL", "QJZL", NULL,PRO_B_TRUE, PushButton_cmd_id1, MsgFile);

(2) 创建对话框:

CZL *ZL=NULL;

ZL= new CZL( );