大学精品课件:第11章 ProENGINEER零件装配.ppt
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1、 1Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用第11章 ProENGINEER零件装配主讲教师:大学 学院 2Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用11.1 零件装配简介零件装配简介11.2 零件装配的基本操作步骤零件装配的基本操作步骤11.3 常用的转配约束类型和偏移常用的转配约束类型和偏移11.4 爆炸图爆炸图11.5 实战练习实战练习11.6 练习练习本章节录 3Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用11.1 零件装配简介 装配过程就是在装配中建立各部件之间的链接关系。它是通过一定的配对关联条件在部件之间建立相应的约束关系,从而确定部件在整体装配中的
2、位置。在装配中,部件的几何实体是被装配引用,而不是被复制,整个装配部件都保持关联性,不管如何编辑部件,如果其中的部件被修改,则引用它的装配部件会自动更新,以反映部件的变化。在装配中可以采用自顶向下或自底向上的装配方法,或混合使用上述两种方法。11.1 零件装配简介 4Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 完成零件的造型之后,往往需要将设计出来的零件进行装配。Pro/E5.0采用单一数据库的设计,因此在完成零件的设计之后,可以利用Pro/E5.0的装配模块对零件进行组装,然后对该组件进行修改、分析或者重新定向。零件之间的装配关系实际上就是零件之间的位置约束关系,可以将零件组装成组
3、件,然后再将很多组件装配成一个产品。装配模型设计与零件模型设计的过程类似,零件模型是通过向模型中增加特征完成零件设计,而装配是通过向模型中增加零件或部件完成产品的设计。5Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用装配模式的启动方法如下:单击菜单“文件”“新建”命令,或单击工具栏中的“新建”按钮。打开“新建”对话框,在“新建”对话框的“类型”选项组中,选中“组件”单选按钮,在“子类型”选项组下选中“设计”单选按钮。在“名称”文本框中输入装配文件的名称,然后禁用“使用缺省模板”复选框,在弹出的“新文件选项”对话框中列出多个模板,选择mmns_asm_design模板,单击“确定”按钮,进
4、入“组件”模块工作环境,如图11.1所示。6Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 图11.1 新建装配文件 7Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用注意:使用模板文件可以将所有的元件均依赖于基准特征定位,特别是对于大型装配不仅方便模型的操作,而且可避免过多的父子关系。在组件模式下,系统会自动创建3个基准平面ASM-TOP、ASM-RIGHT、ASM-FRONT,与1个坐标系ASM-CSYS-DEF,使用方法与零件模式相同。在组件模式下的主要操作是添加新元件,添加新元件有两种方式:装配元件和创建元件。8Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用1装配元件在
5、组件模块工作环境中,单击按钮 或单击菜单“插入”“元件”“装配”命令,在弹出的“打开”对话框中选择要装配的零件后,单击“打开”按钮,系统显示如图11.2所示的元件放置操控板。对被装配元件设置适当的约束方式后,单击操控面板右侧的按钮,完成元件的放置。关于元件装配约束的类型及设置方法将在11.3节中介绍。9Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用图11.2“元件”放置操控面板图11.2“元件”放置操控面板图11.2“元件”放置操控面板图11.2“元件”放置操控面板图11.2“元件”放置操控面板图11.2“元件”放置操控面板 图11.2“元件”放置操控面板 10Pro/ENGINEER野
6、火5.0机械设计基础及应用 2创建元件除了插入完成的元件进行装配外,还可以在组件模式中创建元件,选择“插入”“元件”“创建”命令,或单击右侧工具栏中的“在组件模式下创建元件”按钮,弹出“元件创建”对话框,在“类型”选项组中选中“零件”单选按钮,在“子类型”选项组中选中“实体”单选按钮,在“名称”文本框中输入文件名,直接创建元件文件,如图11.3所示。单击“确定”按钮,打开“创建选取项”对话框,如图11.4所示。选择“创建特征”单选按钮,接下来就可以像在零件模式下一样进行各种特征的创建了。完成特征以及零件的创建后,仍然可以回到组件模式下,定位元件位置以及相对关系,进行装配约束设置。11Pro/E
7、NGINEER野火5.0机械设计基础及应用 图11.3“元件创建”对话框 图11.4“创建选项”对话框 12Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用11.2零件装配的基本操作步骤11.2零件装配的基本操作步骤零件装配的基本操作步骤如下。(1)按照上述方法新建一个组件类型的文件,文件名称为“11-1.asm”。进入装配环境后,在菜单栏中选择“插入”“元件”“装配”命令,或单击“工程特征”工具栏中的“装配”按钮,系统打开对话框,选择光盘中的“源文件第11章11-1.prt”,单击“打开”按钮,将元件添加到当前装配模型,如图11.5所示。13Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础
8、及应用图11.5 插入零件进行装配 14Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用(2)装配过程装配方法:配对、对齐、插入等。着色:爆炸视图(视图/分解/分解视图。调整位置:启动视图管理器,分解/缺省分解/属性,选择编辑位置/选轴线/移动,返回,保存)。15Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用11.3常用的装配约束类型和偏移11.3常用的装配约束类型和偏移装配约束用于指定新载入的元件相对于装配体指定元件的放置方式,从而确定新载入的元件在装配体中的相对位置。在元件装配过程中,控制元件之间的相对位置,通常需要设置多个约束条件。16Pro/ENGINEER野火5.0机械设计
9、基础及应用11.3.1 约束类型载入元件后,单击“元件放置”操控面板中的“放置”按钮,打开“放置”上滑面板,其中包含配对、对齐、插入等11种类型的放置约束,如图11.6所示。17Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用图11.6 装配约束的类型 18Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用在这11种约束类型中,如果使用“坐标系”类型进行元件的装配,则仅需要选择1个约束参照。如果使用“固定”或缺省”约束类型,则只需要选取对应列表项,而不需要选择约束参照。使用其他约束类型时,需要给定2个约束参照。11种约束类型的说明见表11.1所示。19Pro/ENGINEER野火5.0机
10、械设计基础及应用装 配 约 束说 明配对使两平面或基准面呈面对面,分为重合、偏距、定向、角度偏移4种类型对齐使两平面或基准面法向互相平行且方向相同,分为重合、偏距、定向、角度偏移4种类型。也可使两线共线,两点重合插入装配两个旋转曲面,使其旋转中心轴重合,类似于轴线对齐坐标系使两元件的某一坐标系彼此重合(原点、X轴、Y轴、Z轴完全对齐),达到完全约束的状态相切使两个曲面呈面面相对的相切接触状态直线上的点点在线上,使一基准点或顶点落于某一边线上,包括轴与曲线,该点可落于边线上或延伸边上曲面上的点点在曲面上,使某一基准点或顶点落于平面或基准面上,该点可落于面上或延伸面上曲面上的边边在曲面上,使某一直
11、线边落于一曲面上,该边线可以落在该面或其延伸面上固定将元件固定在当前位置缺省约束元件坐标系与组件坐标系重合自动仅选元件与组件参照,由系统猜测设计意图而自动设置适当约束表11.1装配约束说明 20Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用在设置装配约束之前,首先应当注意下列约束设置的原则。1指定元件和组件参照通常来说,建立一个装配约束时,应当选取元件参照和组件参照。元件参照和组件参照是元件和装配体中用于约束位置和方向的点、线、面。例如,通过对齐约束将一根轴放入装配体的一个孔中时,轴的中心线就是元件参照,而孔的中心线就是组件参照。2系统一次添加一个约束如果需要使用多个约束方式来限制组件的
12、自由度,则需要分别设置约束,即使是利用相同的约束方式指定不同的参照时,也是如此。例如,将一个零件上两个不同的孔与装配体中另一个零件上两个不同的孔对齐时,不能使用一个对齐约束,而必须定义两个不同的对齐约束。21Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 3多种约束方式定位元件在装配过程中,要完整地指定元件的位置和方向,即完整约束,往往需要定义整个装配约束。在Pro/E中装配元件时,可以将所需要的约束添加到元件上。从数学角度来说,即使元件的位置已被完全约束,为了确保装配件达到设计意图,仍然需要指定附加约束。系统最多允许指定50个附加约束,但建议将附加约束限制在10个以内。注意:在装配过程
13、中,元件的装配位置不确定时,移动或旋转的自由度并没有被完全限制,这叫部分约束。元件的装配位置完全确定时,移动和旋转自由度被完全限制,这叫完全定位。为了使装配位置完全达到设计要求,可以继续添加其他约束条件,这叫过度约束。22Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 1配对在Pro/E 5.0装配环境中,配对约束是使用最频繁的约束方式。利用这种约束方式,可以定位两个选定参照(实体面或基准面),使两个面相互贴合或垂直方向为反向,也可以保持一定的偏移距离和角度,如图11.7所示。图11.7 配对约束 23Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用配对约束类型种类包括重合、定向、偏
14、距和角度偏移4种。根据选择的参照,对应的列表项将有所不同,其中的“角度偏移”选项只有在指定两个倾斜角度面时才会出现。(1)偏距。面与面相距一段距离,单击重合的下拉箭头,选取中偏移距离0后,将其改为33,两个面之间将有33的一段距离,如图11.8所示。如果参考面方向相反,可单击该上滑面板中的“反向”按钮,或者在距离文本框中输入负值。注意:如果一个约束不能定位元件的特定位置,可以选择元件放置上滑面板上的新建约束选项,设置下一个约束。确定元件位置后,单击操控面板右侧的按钮,即可获得元件约束的效果。24Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用1.5 文件的管理图11.8 配对偏距约束 25
15、Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 (2)重合。面与面完全接触贴合,分别单击选中两个面后,类型自动设置为配对,单击“偏移”文本框下拉箭头选中“重合”选项,单击“预览”按钮后,选中的两个面完全接触,如图11.9所示。(3)定向。面与面相向平行,这时可以确定新添加元件的活动方向,但不能设置间隔距离,必须通过添加其他约束准确定位元件,如图11.10所示。(4)角度偏移。角度偏移是配对约束的特殊形式,只有在选取的两个参照面具有一定角度时,才会出现这个列表项。在“角度偏移”列表框的右侧可输入任意角度值,新载入的元件将根据参照面角度值旋转到指定位置,如图11.11所示。26Pro/ENG
16、INEER野火5.0机械设计基础及应用 图11.9 配对重合约束 图11.10 配对定向约束 图11.11 配对角度偏移约束 27Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用注意:(1)在设置约束集的过程中,倘若元件的放置位置或角度不利于观察,可同时按住Ctrl和Alt键并单击鼠标中键来旋转元件,或同时按住Ctrl和Alt键并单击鼠标右键来移动元件。(2)可以把“重合”看成是“偏距”为0的特例,“定向”看成是“偏距”未知的特例。2对齐使用对齐约束可以对齐两个选定的参照,使其朝向相同,并可以将两个选定的参照设置为重合、定向或者偏移,如图11.12所示。28Pro/ENGINEER野火5.
17、0机械设计基础及应用1.7 Pro/E系统模块图11.12 对齐约束 29Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用对齐约束和配对约束的设置方式很相似,而且对应的偏移选项也相同。不同之处在于对齐对象不仅可以使两个平面共面(重合并朝向相同),还可以指定两条轴线同轴或两个点重合,以及对齐旋转曲面或边等。图11.13所示的是通过轴线对齐两个元件,以限制移动自由度。无论使用配对约束还是对齐约束,两个参照必须为同一类型,例如平面对平面、旋转曲面对旋转曲面、点对点或轴线对轴线。其中,旋转曲面是指通过旋转截面或者拉伸圆弧、圆而形成的曲面。30Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用图1
18、1.13 设置对齐约束 31Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 3插入使用插入约束可将一个旋转曲面插入另一个旋转曲面中,并且可以对齐两个曲面对应的轴线。在选取轴线无效或不方便时,可以使用这种约束方式。插入约束对齐的对象主要是弧形面元件,这种约束方式只能用来定义元件方向,而无法定位元件。首先选取新载入元件上的曲面,然后选取装配体的对应曲面,便可以获得插入约束效果,如图11.14所示。32Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用1.7 Pro/E系统模块图11.14 设置对齐约束 33Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 4坐标系使用坐标系约束,可以通
19、过对齐元件坐标系与组件坐标系的方式,既可以使用组件坐标系又可以使用零件坐标系,将元件放置在组件中。这种约束可以一次完全定位指定元件,完全限制6个自由度。为了便于装配,可以在创建模型时指定坐标系位置。如果没有指定,可以在保存当前装配文件后,打开要装配的元件并指定坐标系位置,然后加以保存并关闭。这样,在重新打开的装配体中载入新文件时,便可以指定两个元件坐标系,执行约束设置,如图11.15所示。34Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用1.7 Pro/E系统模块图11.15 设置坐标系约束 35Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 5相切使用相切约束控制两个曲面在切点位
20、置的接触,也就是说新载入的元件与指定元件以对应曲面相切的方式进行装配。相切约束的功能与配对约束相似,因为这种约束只配对曲面,而不对齐曲面,如图 11.16 中本应互相啮合的两面,因没设置相切约束,因而两曲面发生了分离。设置相切约束后曲面相切,消除了分离,效果如图11.17所示。36Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用图11.16 分离的两面 图11.17 设置相切约束后的两面 37Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 6直线上的点直线上的点约束用于控制装配体上的边、轴或基准曲线与新载入元件上的点之间的接触,从而使新载入的元件只能沿直线移动或旋转,而且仅保留1个移
21、动自由度和3个旋转自由度。首先选择组件上的一条边,然后选择新载入元件上的一个点,这个点将自动约束到这条以红色显示的边上,如图11.18所示。图11.18 设置线上点约束 38Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用使用这种约束时,并非只有选取新载入元件上的点才能设置约束,同样可以指定组件上的点。此外,还可以根据设计需要,灵活调整点和边的选择顺序。7装配约束条件的增删在进行元件的装配时,若装配的位置不对,则可以增加、删除或修改约束条件。(1)增加约束条件:单击图板的“放置”页签,然后单击对话框中的新建约束即可增加约束条件。(2)删除约束条件:单击图板的“放置”页签,然后将光标移动到欲
22、删除的约束条件上,按住鼠标右键选“删除”,即删除此约束条件。(3)更改装配方向:单击图板的图标。39Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 11.3.2 装配元件显示在Pro/E 5.0的装配环境下,新载入的元件有多种显示方式,可根据设计需要将两类元件分离或放置在同一个窗口。元件的显示方式由元件放置操控面板右侧的两个按钮决定,如图11.19所示。40Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用图11.19 元件放置操控面板 41Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 1组件窗口显示元件图11.20 组件窗口显示元件载入装配元件后,系统将进入约束设置界面。默认
23、情况下,“元件放置”操控面板中的“指定元件在组件中显示”按钮处于被选择状态。也就是说,新载入的元件和装配体显示在同一个窗口中,如图11.20所示。1.9 Pro/E第一视角的修改图11.20 组件窗口显示元件 42Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 2独立窗口显示元件独立窗口显示元件的方式不同于上一种方式,新载入的元件与装配体将在不同的窗口中显示。这种显示方式有利于约束设置,从而避免设置约束时反复调整组件窗口。此外,新载入元件所在窗口的大小和位置可随意调整,装配完毕后,小窗口会自动消失。首先单击“元件放置”操控面板中的“独立窗口显示元件”按钮,然后取消在组件窗口显示元件的方式
24、。这样在设置约束时将显示如图11.21所示的独立窗口。43Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 3、两种窗口显示元件如果以上两个按钮都处于激活状态,那么新载入的文件将同时显示在独立窗口和组件窗口中,如图11.22所示。执行这样的设置后,不仅能够查看新载入元件的结构特征,而且能够在设置约束后观察元件与装配体的定位效果。44Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用1.10 定制用户界面 图11.21 独立窗口显示元件 图11.22 两种窗口同时显示元件 45Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 11.3.3 移动元件使用移动约束可移动正在装配的元件,便于
25、在装配环境中操作元件。当“移动”上滑面板处于活动状态时,将暂停所有其他元件的放置操作。要移动元件,必须封装元件或者用预定义约束集来配置元件。使用“移动”上滑面板提供的选项,可以调节元件在组件中放置的位置,其中包含4种运动类型选项,如图11.23所示。46Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用1.10 定制用户界面图11.23“移动”上滑面板 47Pro/ENGINEER野火5.0机械设计基础及应用 1定向模式使用这种运动类型,在组件窗口中可以任意位置为旋转中心旋转或移动新载入的元件。图11.24 相对视图平面在定向模式下旋转元件(1)“在视图平面中相对”表示相对于视图平面移动元件
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