机电产品零部件自动装配方法探究

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1、机电产品零部件自动装配方法探究摘要：实现零部件的三维建模与整机装配是建立产品虚拟样机的前提和基础。文章基于Pro/E.Cult3D等软件，简要介绍了利用布局、骨架模型、二次开发以及虚拟现实技术等实现机电产品零部件自动装配的基本方法和步骤，并对各种方法的特点进行了分析和比较。Abstract:Thethreedimensionalmodelingandassemblingofpartsisnecessaryinordertoestablishproductvirtualprototype.Fortherealizationofautomaticassemblyofth

2、emechanicalandelectricalproductpartswithPro/E,Cult3Dsoftwareandsoon,severalapproachesbasedonlayout,skeletonmodel,advanceddevelopmentandvirtualrealitytechnologyarebrieflydescribed,andsomecharacteristicsofthemethodsarediscussedinthepaper・关键词：机电产品；零部件；自动装配；骨架模型；二次开发Keywords:mechanicalande

3、lectricalproduct；partsandcomponents；automaticassembly；skeletonmodel；advaneeddevelopment中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1006-4311(2012)33-0025-030引言在工农业生产和日常生活中，人们所熟知的机电产品都是由一些零部件按照一定关系和要求组装而成的。为了提高机电产品零部件的设计质量和整机性能，近些年来，优化设计、虚拟设计、有限元分析、计算机仿真等一些先进的技术方法被广泛应用，而实现零部件的三维建模与整机装配是建立产品虚拟样机的前提和基础。目前市场上存

4、在的各种三维软件众多，如SolidWorks.UG、CAXA、Pro/E、Cult3D等。其中,Pro/E具有强大的实体造型、曲面造型、组件装配等功能，还提供了Pro/Toolkit开发工具包，允许用户或第三方通过C语言程序扩充Pro/E系统的功能；而Cult3D则是一款完全拖放式的虚拟现实开发软件，能够非常方便地展示产品的拆装过程和工作过程。这些都为众多设计者选择不同方法实现产品零部件的三维建模与整机装配提供了方便。1基于布局的自动装配在Pro/E中，布局是用来定义组件的基本要求和约束的,它不是精确比例的绘图，与实际的三维模型几何不相关，从而不必处理大量的或具体的

5、几何信息［1］。具体地说，布局是在“布局”模块下创建的二维概念草图，用于以概念的方式记录、注释零件和组件。例如，在布局中以二维几何图形和图表的形式概念性表示实体模型，并建立其尺寸和位置的参数和关系，便于成员的自动装配。使用布局的一般思路和操作是：①创建非参数化二维草绘。可使用几乎与“绘图”模块中相同的草绘工具创建几何。创建的几何可以简单，也可以复杂，根据需要而定。②设计球标注释。球标注释用来记录布局中设计的元件。③建立自动装配的全局参照基准。先用布局来建立基准平面、轴、坐标系和点，然后在设计和装配零件时，系统会自动识别对应于布局中所建立的参照基准的存在。④创建全局尺

6、寸和参数。在布局中创建的全局尺寸和参数，对所有引用该布局的零件、组件进行控制。⑤列表数据。将参数和关系增加到布局中，一般都使用表格来组织它们。⑥使用全局关系。通过增加关系，可进一步提高布局控制的灵活性；通过建立全局关系，可以使一个全局尺寸从一个全局值获得其自身值。⑦将零件链接到布局中。若将一个全局尺寸增加到某个布局中，它应告诉设计者这是一个关键尺寸，应当用在零件的设计中。⑧声明布局。通过将布局声明到其他布局中，以及将模型（零件和组件）声明到布局中来建立关联，从而通过全局参数和它们的值来交换信息。这样就可实现模型的自动装配，或者为在布局的图表中完成的计算传递参数值。由

7、此可以看出，布局设计的操作步骤比较繁琐，受设计者的主观意识影响较大；特别是，设计者一旦创建了控制模型几何的布局后，就不能在零件或组件中改变它了。因为在布局中包含着几何的参数、尺寸和特征，只有能够进入布局的用户才能修改这些关键参数，因此限制了这种方法的广泛应用。2基于骨架模型的自动装配在Pro/E中，骨架模型是由一些基准特征和曲面构成的,是组件里的一种特殊零件。设计者可以在不建立零件模型的情况下，先创建一个骨架模型以定义某个组件的3D布局、装配关系和连接关系；然后利用该骨架模型作为参照，将设计信息经骨架结构向下传递，就可以实现组件的快速装配，从而可避免不必要的装配