PRO/E wildfire4.0 应用与实例教程

1. PRO/E wildfire4.0应用与实例教程 第十章 零件装配和分析

2. 第十章 零件装配和分析 目 录 • 10.1 零件装配的意义和装配顺序 • 10.2零件装配的工具和装配约束类型 • 10.3 装配元件的重复使用及阵列 • 10.4装配元件的切除 • 10.5 装配模型的分析和检查 • 10.6 装配爆炸视图的创建和修改 • 10.7综合举例：千斤顶的装配 、齿轮的啮合装配 • 10.8 机构的连接和运动仿真

3. 10.1 零件装配的意义和装配顺序 10.1.1 零件装配的意义 • 零件设计是产品开发过程中的一个基本操作过程，最终用户需要把若干个零件装配成一个装配体，即开发的产品。 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中，零件装配是通过定义零件模型之间的装配约束来实现的，也就是在各个零件之间建立一定的链接关系，从而确定各零件在空间的具体位置关系。零件和装配体是关联的，当修改零件或装配体上对应的零件时，在他们之间相互发生相应的变化。此外，用户可以对创建的装配体生成爆炸视图，从而可以直观地观察到各零件之间的设计关系，并且可以对装配体生成工程图。 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0装配中，使用模型分析工具，可以对装配模型进行零件间的间隙与干涉分析，辅助对产品设计的检验；还可以对机构进行运动仿真，进行运动轨迹、位移、运动干涉情况的分析，以便研究机构模型。 10.1.2 零件装配顺序 目录

4. 10.1 零件装配的意义和装配顺序 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0装配中，零件装配的顺序为：自顶向下装配（上→下）、自底向上装配（下→上）、混合装配。 • (1)自顶向下装配：由装配件的顶级向下产生子装配和元件，在装配层次上创建和编辑元件，从装配件的顶级开始自顶向下进行设计。 • (2)自底向上装配：先创建单个零件的几何模型即元件，再组装成子装配件，最后装配成装配体，自底向上逐级进行设计。 • (3)混合装配：用户根据需要混合使用“自顶向下装配”和“自底向上装配”方法。例如，一开始使用自底向上模式，随着设计过程的进展，可以转到自顶向下模式。 目录

5. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 10.2.1 装配的工具 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中，模型零件的装配主要通过【元件放置】对话框来实现的。因此，【元件放置】对话框就是Pro/ENGINEER Wildfire 4.0的装配工具。在装配模块的工作窗口中，单击主菜单中【插入】→【元件】→【装配】命令或单击工程特征工具栏中的 按钮，在【打开】对话框中选取要装配的零件，单击【打开】按钮即可打开文件。 • 再次单击主菜单中【插入】→【元件】→【装配】命令或单击工程特征工具栏中的 按钮，在【打开】对话框中选取要装配的第二个零件，单击【打开】按钮，在打开文件的同时会弹出操控板。如图10-1所示。 目录

6. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 图10-1　“装配”操控板 :该下拉框的列表中包括供用户选取的偏移类型，用于为“匹配”或“对齐”约束指定偏移类型。 ：使元件参照和组件参照彼此重合。 ：使元件参照位于同一平面上且平行于组件参照。 ：设定组件参照与元件参照的线性偏距。 ：装配件显示在分窗口中。 ：装配件显示在装配主窗口中。 目录

7. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 • 【放置】：该选项面板(如图10-2所示)可以指定装配件与被装配件间的约束条件，并显示目前装配的状况。用户可选取自动模式或用户定义模式，如图10-2 为用户定义模式。 图10-2 “放置”操控板 图10-3 “移动”操控板 目录

8. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 • 集名称：可由用户输入自定义名称或使用默认名称。 • 集类型：可单击图标,在下拉菜单中选取装配类型。 • 【移动】：使用该项面板(如图10-3所示)可移动正在装配的元件，使元件的取放更加方便。当【移动】面板处于活动状态时，将暂停所有其他元件的放置操作。要移动参与组装的元件，必须封装或用预定义约束集配置该元件。在【移动】面板中，可使用下列选项： • 运动类型：选取运动类型。默认值是“平移”。 • 定向模式：重定向视图。 • 平移：在平面范围内移动元件。 • 旋转：旋转元件。 • 调整：调整元件的位置。 • 在视图平面中相对：相对于视图平面移动元件，这是系统默认的移动方式。 • 运动参照：选取移动元件的移动参照。 • 平移：指定平移的增量值。 • 相对：显示当前位置相对于移动前位置的坐标值。 • 【挠性】：此面板仅对于具有预定义挠性的元件是可用的。 目录

9. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 • 【属性】：显示元件名称和元件信息。 • 用户定义下拉框列表中包括： • 刚性：建立刚性连接，在组件中不允许任何移动。 • 销钉：建立销钉连接，包含移动轴和移动约束。 • 滑动杆：建立滑动连接，包含移动轴和旋转约束 。 • 圆柱：建立圆柱连接，包含只允许进行360度移动的旋转轴。 • 平面：建立平面连接，包含一个平面约束，允许沿着 参照平面旋转和平移。 • 球：建立球连接，包含允许进行360度移动的点对齐约束。 • 焊接：建立焊接连接，包含一个坐标系和一个偏距值，以将元件“焊接”在相对于组件的一个固定位置上。 • 轴承：建立轴承连接，包含一个点对齐约束，允许沿轨迹旋转。 • 常规：创建有两个约束的用户定义的约束集。 • 6D0F：建立6D0F连接，包含一个坐标系和一个偏距值，允许在各个方向上移动。 • 槽：建立槽连接，包含一个点对齐约束，允许沿一条非直线轨迹旋转。 目录

10. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 10.2.2 装配约束类型 • 零件的装配过程，实际上就是一个约束限位的过程，根据不同的零件模型及设计需要，选取合适的装配约束类型，从而完成零件模型的定位。一般要完成一个零件的完全定位，可能需要同时满足几种约束条件。Pro/ENGINEER Wildfire 4.0提供了十几种约束类型，供用户选用。 • 要选取装配约束类型，只需在元件放置操控板的约束类型栏中，单击 按钮 ，在弹出的下拉列表中选取相应的约束选项即可。 • ：该下拉框的列表中包括可供用户选取的约束类型，当选取一个用户定义集时，约束类型的默认值为“自动”，用户以手动更改该值 目录

11. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 • 自动：默认的约束条件，系统会依照所选取的参照特征，自动选取适合的约束条件。 • 匹配：一般为两个平面或基准平面重合，法线方向相反。 • 对齐：一般为两个平面或基准平面重合，法线方向相同。 • 插入：两零件指定的回转面的轴线重合。 • 坐标系：使零件间的坐标系重合。 • 相切：使两零件的指定的曲面相切。 • 线上点：使零件上指定的一点在另一零件指定的一直边上。 • 曲面上的点：在曲面上定位点。 • 曲面上的边：在曲面上定位边。 • 固定：将被移动或封装的元件固定到当前位置。 • 缺省：用默认的组件坐标系对齐元件坐标系。 目录

12. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 10.2.3 零件的装配 • 用户完成各模型零件的创建后，根据设计要求可以把它们进行装配，成为一个部件（子装配）或产品。 • 零件装配的操作步骤： • 单击主菜单中【文件】→【新建】选项，出现如图10-6所示的对话框。 • 在【类型】栏中选取【组件】模块，单击【使用缺省模版】去掉默认模板复选框中对勾，在【名称】栏中输入名称（非中文），单击【确认】按钮，出现如图10-7所示的对话框。 • 选取【mmns_asm_design】公制模板，单击【确认】按钮，进入【组件】模块的工作界面。 • 单击主菜单中【插入】→【元件】→【装配】命令或单击工程特征工具栏中的按钮，选取要装配的元件，单击【打开】按钮。 目录

13. 10.2零件装配的工具和装配约束类型 • 装配第二个元件时，需重复步骤４，在打开第二个元件后，在【放置】面板中的【约束】栏中选取约束类型，然后相应选取两个零件的装配参照，使其符合约束条件，单击按钮，完成本次零件的装配或连接。 • 重复步骤4、5，可以装配下一个元件。直至全部装配完成。 图10-6 “新建”对话框 图10-7 “新文件选项”对话框 目录

14. 10.3 装配元件的重复使用及阵列 10.3.1 装配元件的重复使用 • 用户在装配模型零件时，经常遇到在装配模型中需要装配相同的元件，即重复使用元件。重复使用元件可在装配模型上完成，具体步骤如下： • 在装配模型上选取要重复使用的元件，单击主菜单中【编辑】→【重复】选项，出现如图10-20所示的重复元件对话框。 • 在【可变组件参照】栏中选取所有的约束关系，单击【添加】按钮，根据提示信息一一选取新的装配模型参照。 • 完成装配模型参照的选取，单击【确认】按钮，则完成元件的重复使用。 目录

15. 10.3 装配元件的重复使用及阵列 图10-20 “重复元件”对话框 目录

16. 10.3 装配元件的重复使用及阵列 10.3.2装配元件的阵列 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0装配模块中，元件的装配可以参照模型零件上的特征阵列方式，即装配元件的参照阵列，当模型零件上的特征阵列参数发生改变，元件的阵列也会跟着改变。装配元件参照阵列的使用，不仅提高了装配的效率，也便于装配元件的管理。 • 装配元件参照阵列的条件： • 在装配模型零件上要有阵列方式产生的阵列特征。 • 参照阵列的元件与装配模型零件上阵列的特征有“捆绑”的约束关系。 • 以上两个条件缺一不可，因此，为了使用装配元件参照阵列，在模型零件上有多个类似的特征分布时，尽可能采用阵列方式来产生；且在使用【放置】对话框选取装配约束参照时，要使参照阵列的元件与装配模型零件上阵列的特征有“捆绑”的约束关系。 目录

17. 举例 • 具体操作步骤略 目录

18. 10.4装配元件的切除 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0装配模块中，使用【去除】功能选项，可以建立装配元件之间在去除部位有“关联性”，并可在装配模块中以去除的方式进行模具设计。 • 范例操作： • 1、装配参照零件 • 步骤1：单击主菜单中【文件】→【新建】选项，选取【组件】模块，单击【使用缺省模板】选项，输入名称mold，单击【确认】按钮，选取【mmns_asm_design】模板，单击【确认】按钮。 • 步骤2：单击工程特征工具栏中的 按钮，选取本书配套光盘“源文件\10.4.1”目录下的文件mingpianhe.prt，单击【打开】按钮。如图10-29所示。 目录

19. 10.4装配元件的切除 • 2、设置收缩率 • 步骤3：在模型树窗口中选取参照零件mingpianhe.prt，单击鼠标右键菜单中的【打开】选项，打开该零件。 • 步骤4：单击主菜单中【编辑】→【设置】→【收缩】选项，选取菜单中【按尺寸】→【所有尺寸】选项，在信息区提示中输入值为0.005，按回车确认。单击【完成】选项，完成收缩率的设置。 • 3、创建毛胚零件 • 步骤5：单击工程特征工具栏中的 按钮，选取【元件创建】对话框中的【零件】→【实体】选项，输入文件名为Work-p,单击【确认】按钮。 • 步骤6：在【创建选项】对话框中的【创建方法】 栏中选取【创建特征】选项，单击【确认】按钮。 • 步骤7：单击基础特征工具栏中的 按钮，选取基准平面FRONT为草绘平面，草绘一个矩形截面。如图10-30所示。 目录

20. 10.4装配元件的切除 图10-29 名片盒模型 图10-30 草绘截面 目录

21. 10.4装配元件的切除 • 步骤8：在拉伸特征操控板中单击 按钮，输入拉伸厚度为80，单击按钮，完成拉伸特征的创建。 • 4、元件的去除 • 步骤9：激活总装配后，单击主菜单中【编辑】→【元件操作】命令，打开菜单管理器， • 选取菜单中【切除】选项，在信息区提示：“提示选取要对其执行切出处理的零件”。 • 步骤10：在模型上选取创建的毛胚零件Work-p.prt，单击【确认】按钮，完成被去除零件的选取。 • 步骤11：在信息区提示：“提示为切出处理选取参照零件”。 • 步骤12：在模型上选取参照零件mingpianhe.prt，单击【确认】按钮。单击【完成】→【完成/返回】选项，完成去除特征操作。 • 4、元件的去除 • 步骤9：激活总装配后，单击主菜单中【编辑】→【元件操作】命令，打开菜单管理器， • 选取菜单中【切除】选项，在信息区提示：“提示选取要对其执行切出处理的零件”。 目录

22. 10.4装配元件的切除 • 步骤10：在模型上选取创建的毛胚零件Work-p.prt，单击【确认】按钮，完成被去除零件的选取。 • 步骤11：在信息区提示：“提示为切出处理选取参照零件”。 • 步骤12：在模型上选取参照零件mingpianhe.prt，单击【确认】按钮。单击【完成】→【完成/返回】选项，完成去除特征操作。 • 5、分出凸模、凹模。 • 步骤13：在模型树窗口中选取去除后的毛胚零件Work-p.prt，单击鼠标右键菜单中的【隐藏】选项，隐藏该零件。 • 步骤14：选取名片盒的内表面，单击主菜单中【编辑】→【复制】→【粘贴】选项，将名片盒的内表面拷贝成一个曲面。如图10-31所示。 • 步骤15：在模型树窗口中选取被隐藏的毛坯零件Work-p.prt，单击鼠标右键菜单中的【取消隐藏】选项，取消该零件的隐藏。 • 步骤16：单击特征工具栏中的 按钮，在基准平面FRONT上拉伸一个曲面与Work_p.prt完全相交。 目录

23. 10.4装配元件的切除 图10-31 完成曲面的复制 图10-32 完成曲面的合并 • 步骤17： 选取图10-31中的拷贝面和FRONT上的曲面,单击主菜单中【编辑】→【合并】命令，完成曲面的合并。如图10-32所示。 • 步骤18：选取合并后的曲面，单击主菜单中【编辑】→【实体化】命令，用选取的曲面去除实体。设定保留方式（黄色箭头所指的方向为要去除的部分），单击 按钮，产生凸模，如图10-33所示。将Work-p.prt另存为tumo.prt。 目录

24. 10.4装配元件的切除 • 步骤19：在模型树窗口中选取“实体化”的特征操作，单击鼠标右键菜单中的【编辑定义】选项。设定保留方向（黄色箭头所指的方向为要去除的部分），单击按钮，产生凹模，如图10-34所示。将Work-p.prt另存为aomo.prt。 图10-33 凸模 图10-34 凹模 目录

25. 10.5 装配模型的分析和检查 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0装配中，使用【模型分析】工具，可以对装配模型的组件质量属性及零件间的间隙、干涉等作分析，辅助对产品设计的检验。单击主菜单中【分析】→【模型】选项，出现如图10-35所示下拉菜单。选取该对话框中相应的选项对装配模型进行分析。 图10-35 “模型”下拉菜单 目录

26. 10.5 装配模型的分析和检查 • 10.5.1 质量属性参数分析 • 在【模型】的下拉子菜单中选取【质量属性】选项，可以对装配模型进行质量属性参数分析，如图10-36所示的为进行质量属性参数分析对话框。可以计算出装配模型的质量、体积、平均密度、表面积并根据坐标系确定重心、惯性矩等数据。 • 质量属性参数分析的操作步骤： • 单击主菜单中【分析】→【模型】→【质量属性】选项，打开【质量分析】对话框。如图10-36所示。 • 在类型栏里根据需要选取方式，在定义选项中可根据需要设定密度、精度、坐标系等，单击 按钮，在结果信息框中将显示所有结果。 • 单击 按钮，完成质量分析的操作。 目录

27. 10.5 装配模型的分析和检查 图10-36“质量属性”对话框 目录

28. 10.5 装配模型的分析和检查 10.5.2 装配模型间隙分析 • 在【模型分析】下拉子菜单中选取【配合间隙】或【全局间隙】选项，可对装配模型进行间隙分析。选取【配合间隙】选项，分析两个相互配合零件之间的间隙，如图10-37所示为配合间隙分析对话框；若选取【全局间隙】选项，则对整个装配模型进行间隙分析。在使用【全局间隙】选项时，应设定一个参照间隙，系统将分析出所有不超出该设定值的间隙所在，图10-38所示为全局间隙分析对话框。 • 装配模型全局间隙分析的操作步骤： • 单击主菜单中【分析】→【模型】选项，弹出“全局间隙”分析对话框。 • 在【全局间隙】对话框中的【类型】栏选取【快速】或【已存在】选项。 • 根据需要在间隙栏输入间隙值，同时设定对话框中的其他选项，单击 按钮，在结果信息框中将显示所有结果。 • 单击 按钮，结束操作。 目录

29. 10.5 装配模型的分析和检查 图10-37 “配合间隙分析”对话框 图10-38 “全局间隙分析”对话框 目录

30. 10.5 装配模型的分析和检查 10.5.3装配模型干涉分析 • 单击主菜单中【分析】→【模型】选项中选取【全局干涉】选项，可对装配模型进行干涉分析，图10-39所示为干涉分析对话框。可分析出装配模型中零件间干涉状况。 • 图10-39“全局干涉”分析对话框 • 装配模型全局干涉分析的操作步骤： • 单击主菜单中【分析】→【模型】选项，弹出“全局干涉”对话框。 • 在【全局干涉】对话框中的【类型】栏选取【快速】或【已存在】或【特征】选项。 • 根据需要设定对话框中的其他选项，单击 按钮进行计算，在结果信息框中将显示所有结果。 • 单击 按钮，结束操作。 目录

31. 10.5 装配模型的分析和检查 图10-39“全局干涉”分析对话框 目录

32. 10.6 装配爆炸视图的创建和修改 • 用户对装配模型使用爆炸视图，可以直观地观察其零件的组成及结构关系。在Pro/ENGINEER Wildfire4.0装配模块的工作窗口中，单击主菜单中【视图】→【分解】→【分解视图】选项，图形窗口中的装配模型为爆炸状态显示，调整各零件的位置，即可完成装配模型的爆炸视图。 • 在创建的装配模型的工作窗口中，单击主菜单中【视图】→【视图管理器】选项，出现如图10-40所示的【视图管理器】对话框。单击【新建】按钮，新建爆炸视图。 • 单击主菜单中的【编辑位置】选项，出现如图10-41所示的【分解位置】对话框。该对话框中的功能选项说明如下： • 【选取的元件】：在该栏单击选取按钮，选取要修改位置的元件。 • 【运动类型】：该栏列出元件的各种移动方式。 目录

33. 10.6 装配爆炸视图的创建和修改 • 【平移】：定义平移方向后，拖动鼠标直接移动元件。 • 【复制位置】：复制选取零件的爆炸位置。 • 【缺省分解】：在系统默认的爆炸位置上，放置选取的元件。 • 【重置】：放置选取的元件到原始位置。 • 【运动参照】：在该栏可选取元件移动的参照类型。如【视图平面】、【选取平面】、【图元/边】、【平面法向】、【2点】、【坐标系】。 • 【优先选项】：设置移动元件的数量类型。如【移动一个】、【移动多个】、【随子项移动】。 • 单击菜单【编辑位置】选项，在【模型树】中选取元件或在绘图区中直接选取元件使其处于爆炸状态，如图10-42所示。单击菜单中的【确定】选项，则完成在爆炸视图中元件的爆炸状态的设置。 目录

34. 10.6 装配爆炸视图的创建和修改 图10-40 “视图管理器”对话框 图10-41 “分解位置”对话框 目录

35. 10.7综合举例实例一：千斤顶的装配 • 具体步骤略。 目录

36. 10.7综合举例二：齿轮的啮合装配 • 具体步骤略。 目录

37. 10.9 机构的连接和运动仿真 • 在Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中作机构运动仿真分析的主要要素是连接/动力驱动和运动。在动力的驱动下，使连接的机构按运动的定义产生运动。 10.9.1 机构的连接方式 • 机构运动仿真的前提条件是机构必须是可运动的装配。在装配的过程中，各运动的零部件是通过连接关系装配在一起，而不是靠约束关系装配在一起。在装配操控板中选择相应的“类型”，将约束转换为连接形式，如图10-83所示，在【类型】栏中可以指定机构中各构件之间合适的连接类型。 图10-83“连接类型”对话框 目录

38. 10.9 机构的连接和运动仿真 • 机构连接的类型： ：自由度为零，使构件完全固定不动。 ：只有1个旋转自由度，可绕指定轴旋转。 ：只有1个平移自由度，可沿指定的边或轴移动。 ：有1个旋转自由度和1个平移自由度，可沿指定的轴平移并绕轴旋转。 ：有1个旋转自由度和2个平移自由度，可在平面内平移和绕该平面的法向旋转。 ：有3个旋转自由度，如球铰链，允许两构件在连接点任意旋转。 ：自由度为零，使两个构件固定在一起。 ：有3个旋转自由度和1个平移自由度，允许两构件沿指定轴平移并在连接点任意旋转。 • 此外，还有【凸轮连接】、【滑槽连接】、【齿轮连接】3种高级连接。 目录

39. 10.9 机构的连接和运动仿真 10.9.2 定义驱动与运动 • 单击主菜单中【应用程序】→【机构】命令，进入Pro/ENGINEER Wildfire 4.0的运动仿真模块界面.在模型窗口的右侧出现运动仿真分析工具栏,该工具栏的命令解释如下: ：机构图标显示。 ：定义凸轮从动机构连接。 ：定义齿轮副连接。 ：定义伺服电动机。 ：机构分析。 ：回放以前运行的分析。 ：生成分析的测量结果。 ：定义重力。 ：定义执行电动机。 目录

40. 10.9 机构的连接和运动仿真 ：定义弹簧。 ：定义阻尼器。 ：定义力/力矩。 ：定义初始条件。 ：定义质量属性。 • 1.定义驱动 • 单击工具栏中的 按钮，定义运动仿真分析的驱动，打开如图10-84所示的“伺服电动机”对话框。在【名称】栏中输入名称Servomotorl，单击【从动图元】栏中的“运动轴”选项，并选取“销钉”连接的轴。 • 单击【轮廓】选项卡，定义驱动的大小。在【规范】栏中选取“速度”选项，在【模】栏中选取“常数”选项，输入A的值。如图10-85所示。 • 单击【确认】按钮，完成驱动的定义。 目录

41. 10.9 机构的连接和运动仿真 • 2.定义运动的分析 • 单击 按钮，打开如图10-86所示的【分析定义】对话框。 • 在【名称】栏输入名称，在【类型】栏选择运动学，在【图形显示】栏中，起始时间为0，结束时间为50秒，帖频为50，其他为系统默认设置，单击【运行】按钮，机构在驱动的作用下运动起来，在一个时间周期后停止运动。 • 单击【确定】按钮，关闭对话框。 目录

42. 10.9 机构的连接和运动仿真 图10-84、85 “伺服电动机定义”对话框 图10-86 “分析定义”对话框 目录

43. 10.9 机构的连接和运动仿真 • 3.输出运动仿真分析 • 单击 按钮，打开如图10-87所示的【回放】对话框。 • 单击“冲突检测设置”命令，打开如图10-88所示“冲突检测设置”对话框，选取“全局冲突检测”选项，单击“确定”按钮，单击按 钮，系统开始运行干涉检测。 • 检测结束后，打开如图10-89所示的运动播放窗口。可以设置播放的速度，以及循环往复播放或单击播放。 • 单击【铺获】按钮，打开如图10-90所示的铺获对话框。可以把运动仿真分析动画输出为MPEG格式的动画文件。 目录

44. 10.9 机构的连接和运动仿真 图10-87 “回放”对话框 图10-88 “冲突检测设置”对话框 目录

45. 10.9 机构的连接和运动仿真 图10-89 “动画”对话框 图10-90 “铺获”对话框 目录

46. 10.9 机构的连接和运动仿真 10.9.3 运动仿真实例（具体步骤略） 目录