立式环缝自动焊接机虚拟设计（含全套CAD图纸）

毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专项：1、题目 立式环缝自动焊接机虚拟设计 2、专项 二、课题来源及选题根据 气电立焊是80年代发展起来的一种熔化极气体保护电弧垂直对接焊措施，采用药芯焊丝作熔化极，用能自动控制的上升系统带动焊枪进行持续焊接，在水冷滑块的强制成型作用下以CO2气体保护实现单面焊双面一次成型。 过去国内对气电立焊的设备重要依赖进口，并被广泛应用于石油天然气的储油罐建设这些设备，虽然性能良好但价格昂贵，国内某些中小公司无力购买，受进口设备和国内药芯焊丝技术但是关的制约，其应用范畴和发展受到限制。因此，开发拥有国内自主知识产权的气电立焊设备，以解决困扰国内众多公司的焊接问题，成为当务之急。 在开发气电立焊设备的过程中，如果在设计初告段落时采用计算机虚拟技术进行运动仿真，将使产品设计更为可靠。采用计算机虚拟技术，将使得设计者在产品制造出来前即能看到产品的装配信息和运营状态，并能检测装配干涉，预先测得重要的运动参数，以便与设计规定进行对比，提高了设计可靠性，缩短产品的设计周期。由此可知，采用计算机运动仿真，将对气电立焊设备的设计开发产生重要的积极影响。 三、本设计（论文或其她）应达到的规定：本课题规定根据任务书完毕立式环缝自动焊接机虚拟设计。这个课题能充足体现专业知识，对虚拟设计能力有较强锻炼。通过本课题的研究，我们需要达到的规定有：熟悉气电立焊的国内外历史及其发展前景； 对的合理分析理解气电立焊原理、特点及其工艺特点和设备知识； 理解立式环缝自动焊接机重要零部件的特点及作用； 充足理解，明白各个零部件的位置及作用； 对于虚拟设计，可以掌握各个部分的设计原则以及合理分析各因素对设计的影响； 纯熟运用Pro/ENGINEER软件。 四、接受任务学生： 机械94 班 姓名 祝 灏 五、开始及完毕日期：自11月12日 至5月25日六、设计（论文）指引（或顾问）：指引教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名11月12日摘 要气电立焊是由一般熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊措施,焊接效率及焊接质量均较高,重要应用于船舶的外壳板的中厚板焊接，也可应用于相应尺寸的桥梁箱式梁腹板及大型储罐侧板的中厚板的焊接。为了提高迅速响应能力，必须实现迅速虚拟设计。 本论文一方面简介了气电立焊机，涉及它的原理、特点、工艺特点，并简介了其设备和用途，具体简介了船体气电自动立焊机。 另一方面，我们完毕了丝杆的三维建模。此外，为了应对繁多的齿轮传动，我们专门开发了PRO/E参数化齿轮建模措施，完毕了参数化齿轮建模。综合运用PRO/ENGINEER软件、CAXA软件、AUTOCAD软件，我们完毕了轴承三维模型的创立。运用PRO/E的零件族表功能，我们完毕了大量原则件的三维建模，诸如轴承、螺栓、垫片、螺帽等等。 然后，我们在PRO/E中进行机构运动仿真，简介某些具有代表性的装配过程，这些装配过程用到了某些实用的装配技巧。我们简介了基本装配约束，多种螺栓的反复性装配，链条的阵列化妆配，装配件中的改名操作，轴组件的装配。最后，我们进行了机构运动虚拟设计。把各个零部件通过装配模块组装成一种完整的机构后，在PRO/E中直接启动机构运动分析模块，定义机构中的连接，设立伺服电机，分析运营机构，观测机构的整体运动轨迹和各零件之间的相对运动，进行运动仿真举例，最后能将机构运动录制成JPEG格式的动画。核心词：气电立焊；三维建模；虚拟设计；仿真AbstractElectro-gas welding is a kind of melting by the ordinary gas metal arc welding and electro-slag welding development and the formation of polar gas shielded arc welding method, welding efficiency and welding quality is high, thick plate welding of the shell plate is mainly applied to the ship, but also can be applied to the corresponding size of bridge box girder webs and large storage tank side welding of plate. In order to improve the rapid response capability, to achieve rapid virtual design.This paper firstly introduces the electro-gas welding machine, including the principle, characteristics, its process characteristics, and introduces the equipment and use, details of the ship body electric automatic vertical welding machine. Secondly, we completed the three-dimensional modeling of wire rod. In addition, in order to deal with various kinds of gear transmission, we specializes in the development of gear parametric modeling method of PRO/E, the parametric modeling of gear. Comprehensive use of PRO/ENGINEER software, CAXA software, AUTOCAD software, we completed the creation of three-dimensional model of bearing. With the family table function parts of PRO/E, we completed the three-dimensional modeling of many standard parts, such as bearings, bolts, gaskets, nut etc. Then, we performed the mechanism movement simulation in PRO/E, introduces some representative assembly, the assembly process to use some practical assembly skills. We introduced the basic assembly constraints, repeated assembly of a plurality of bolt, chain array assembly, assembly of renaming operation, shaft assembly. Finally, we carried out the movement of virtual design. The assembled into a complete mechanism of each parts of the assembly module, direct start mechanism motion in PRO/E analysis module, connect definition mechanism, a servo motor is arranged, analysis of the operation mechanism, the relative movement between the overall trajectory of institutions and all parts of the simulation exercise, for example, can finally mechanism motion records into JPEG format animation.Keywords：electro-gas welding; 3D modeling; virtual design; simulation目 录摘 要IVABSTRACTV目 录V1 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的规定32 气电立焊机简介42.1气电立焊的原理42.2气电立焊的特点42.3气电立焊工艺特点52.4气电立焊设备简介73 重要零部件建模93.1丝杠的三维建模93.2参数化齿轮建模113.3轴承三维模型的创立163.4垫片的创立194 零部件虚拟装配224.1基本装配约束简介224.2多种螺栓的反复性装配224.3链条的阵列化妆配244.4装配件中的改名操作254.5 轴组件的装配255 机构运动虚拟设计275.1机构运动虚拟设计功能概述275.1.1机构运动虚拟设计功能概述275.1.2机构运动虚拟设计功能的一般环节275.2连接定义275.3定义伺服电机285.4创立运动分析285.5运动仿真举例295.5.1定义链条运动295.5.2定义丝杠传动306 结论与展望33致 谢34参照文献351 绪论1.1本课题的研究内容和意义气电立焊是80年代发展起来的一种熔化极气体保护电弧垂直对接焊措施，采用药芯焊丝作熔化极，用能自动控制的上升系统带动焊枪进行持续焊接，在水冷滑块的强制成型作用下以气体保护实现单面焊双面一次成型。图1.1 气电立焊在焊接前，一方面在焊接接头的坡口背面安装固定铜滑块，坡口正面安装一块可随焊枪一起运动的水冷滑块。焊接时，药芯焊丝和母材被电弧熔化形成熔池，并被限制在前后两块水冷滑块及未熔化的母材之间，这样，熔池上部受到及熔渣的保护，药芯焊丝熔化后产生的部分熔渣渗入到熔池与两块水冷滑块的接触面之间，对熔池起保护作用，同步也避免了铜滑块被熔池熔化产生的粘连，保证了焊接接头的质量。熔池下部被水冷铜滑块冷却凝固形成焊缝。随着焊缝的形成，送丝机构的小车和正面的铜滑块沿垂直导轨自动向上移动，并保持距熔池的相对位置不变，以保证焊接过程的稳定。1.2国内外的发展概况气电立焊是由一般熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊措施。目前气电立焊焊接材料重要采用(金属芯)药芯焊丝，其特点是生产效率高、成本低。气电立焊属于窄间隙焊，与其他窄间隙焊的重要区别是焊缝一次成型，而不是多道多层焊。因此其焊接效率及焊接质量均较高，重要应用于船舶的外壳板的中厚板焊接，也可应用于相应尺寸的桥梁箱式梁腹板及大型储罐侧板的中厚板的焊接。目前通过船级社承认的气电立焊药芯焊丝所有为国外厂商，而国内研究生产的焊丝常常浮现焊接力学性能不稳定的状况，不能满足国内客户的需求。所有气电立焊药芯焊丝的使用全都依赖进口，而国内目前应用最多的是日本神钢生产的DWS-43G和DWS-1LG两种气电立焊药芯焊丝。过去国内对气电立焊的设备重要依赖进口，并被广泛应用于石油天然气的储油罐建设这些设备，虽然性能良好但价格昂贵，国内某些中小公司无力购买，受进口设备和国内药芯焊丝技术但是关的制约，其应用范畴和发展受到限制。因此，开发拥有国内自主知识产权的气电立焊设备，以解决困扰国内众多公司的焊接问题，成为当务之急。为了提高迅速响应能力，气电立焊公司一方面应能迅速捕获复杂多变的市场动态信息，并及时作出对的的预测和决策，以决定新产品的功能特性和上市时间。明确了新产品的开发项目后来，实现迅速虚拟设计就成为重要的一环。工程设计的重要性是不言而喻的。据记录，工程设计的费用虽然只占产品最后成本的一小部分(不到10)，但往往决定了它的80以上的制导致本，并且还决定性地影响产品的性能和交货期。现代机械产品由于顾客的规定越来越高，产品构造日益复杂，科技含量愈来愈高，从而使得产品的开发周期同趋延长。如何解决好产品市场寿命缩短和新产品开发周期长的锋利矛盾，已经成为决定公司成败兴衰的生死攸关问题。产品开发周期涉及设计、试制、实验和修改等一系列环节，除了设计以外的后几种环节可以统称为试制定型阶段。由此可知，实行虚拟迅速设计，至少有如下长处：及时交货，争先抢占市场，因缩短制造时间和消除多种挥霍而减少制导致本，因加快产品更新换代而向市场大量提供质量更高、价格更低的高性能产品。其成果就大大提高了公司的综合竞争力和持续发展的生命力。本文重要采用PRO/ENGINEER软件对气电立焊及进行迅速虚拟设计，该软件有如下特点：全有关：Pro/ENGINEER的所有模块都是全有关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，可以扩展到整个设计中，同步自动更新所有的工程文档，涉及装配体、设计图纸，以及制造数据。全有关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为也许，因此可以使开发后期的某些功能提前发挥其作用。 基于特性的参数化造型：Pro/ENGINEER使用顾客熟悉的特性作为产品几何模型的构造要素。这些特性是某些一般的机械对象，并且可以按预先设立很容易的进行修改。例如：设计特性有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其他学科都使用这些领域独特的特性。通过给这些特性设立参数（不仅涉及几何尺寸，还涉及非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须容许多种学科的工程师同步对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同步进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全有关功能，因而使之成为也许。 装配管理：Pro/ENGINEER的基本构造可以使您运用某些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同步保持设计意图。高档的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 易于使用：菜单以直观的方式联级浮现，提供了逻辑选项和预先选用的最一般选项，同步还提供了简短的菜单描述和完整的在线协助，这种形式使得容易学习和使用。 我们最后选择PRO/ENGINEER作为虚拟设计软件,重要是由于其在机构运动仿真功能方面强大的功能、易操作性和直观性。同步，在大型组件的创立过程中，PRO/ENGINEER的单一数据库、参数化建模和全有关性将使零部件的创立和修变化得非常容易，这对缩短建模周期将起到明显的作用。1.3本课题应达到的规定在开发气电立焊设备的过程中，如果在设计初告段落时采用计算机虚拟技术进行运动仿真，将使产品设计更为可靠。采用计算机虚拟技术，将使得设计者在产品制造出来前即能看到产品的装配信息和运营状态，并能检测装配干涉，预先测得重要的运动参数，以便与设计规定进行对比，提高了设计可靠性，缩短产品的设计周期。由此可知，采用计算机运动仿真，将对气电立焊设备的设计开发产生重要的积极影响。本课题规定根据任务书完毕立式环缝自动焊接机虚拟设计。这个课题能充足体现专业知识，对虚拟设计能力有较强锻炼。通过本课题的研究，我们需要达到的规定有：熟悉气电立焊的国内外历史及其发展前景； 对的合理分析理解气电立焊原理、特点及其工艺特点和设备知识； 理解立式环缝自动焊接机重要零部件的特点及作用； 充足理解，明白各个零部件的位置及作用； 对于虚拟设计，可以掌握各个部分的设计原则以及合理分析各因素对设计的影响； 纯熟运用Pro/ENGINEER软件。 2 气电立焊机简介气电立焊EGW(Electro-gas Welding)是20世纪80年代初由一般的熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧垂直对接焊措施，其能量密度比电渣焊高，而焊接技术基本相似，重要应用于天然气、石油化工、电力、造船等行业的大型储罐安装、容器制造、船舶制造等的纵向立焊缝的自动焊接，单面一次成形厚度最大可达46 mill，焊接工效相对于老式的焊条电弧焊可提高1020倍。2.1气电立焊的原理气电立焊机是通过焊接电弧电压信号反馈调节焊接电流，焊接电流信号反馈来控制焊丝干伸长和焊接小车自动提高的一种专用焊接设备。它运用类似于电渣焊所采用的移动式水冷铜滑块挡住焊缝正面熔融的金属，背面采用固定式水冷铜垫板封底，逼迫焊缝成形，以实现立缝向上位置的焊接，保护气体为。气电立焊在焊接电弧和熔滴过渡方面类似于一般熔化极气体保护焊，而在焊缝成形和机械系统方面又类似于电渣焊。单丝气电立焊原理如图2.1所示。 （a） （b）图2.1单丝气电立焊原理图气电立焊与电渣焊的重要区别在于熔化金属的热量是电弧热而不是熔渣的电阻热。板的厚度在1280 mm最合适。2.2气电立焊的特点工艺过程稳定、操作简便、焊缝质量优良，如图2.2所示：生产效率比焊条电弧焊高10倍以上，因此这种措施在船体焊接应用中不断发展，目前已具有单丝、双丝两种送丝方式，双丝气电立焊原理如图2.3所示。重要根据所焊船体的板厚来拟定采用单丝还是双丝，如何根据板厚范畴来拟定送丝数如图2.4所示；双丝焊时，第一根焊丝需要沿焊缝的熔深方向进行摆动。图2.2焊缝宏观组织图2.3双丝气电立焊原理2.3气电立焊工艺特点(1)焊缝背面垫板(相对焊机操作台)。焊缝背面垫板有三种形式：背面采用陶瓷衬垫，正面采用水冷铜滑块强制成形；焊缝双面均采用水冷铜滑块强制成形；无需外加气体，采用自保护药芯焊丝单面水冷铜滑块强制成形(注意：三种措施的焊接材料均有所区别)。(2)气电立焊核心参数的控制。气电立焊的焊接位置垂直或接近于垂直方向，电孤轴线方向与母材熔深方向成直角，熔化的焊丝金属堆积叠加，熔池不断水平上移形成焊缝，其熔深产生所需热量的传递方式与其她电弧焊有所不同。气电立焊焊接电弧产生的热量重要流向三个方向：熔化焊丝、熔化母材、滑块吸取。a母材坡门截面积控制。它是影响熔深的重要参数之一，熔深反映了坡口两侧母材的熔化量，直接决定焊接质量。增长坡口截面积就增长了焊接线能量，增长熔深：熔深的大小南熔池过热金属的过热度即温度梯度决定；影响熔池熔融金属过热度的因素也就是影响熔深大小的因素。b线能量控制。一般电弧焊焊接线能量；气电立焊焊接时，采用等速送丝、大电流密度、较高的电弧电压，其送丝速度等于熔化速度正比于向坡口填充金属的速度，经推导可得焊接线能量 (为焊丝熔化系数，为坡口截面积)。增长电弧电压可增长焊接线能量。c冷却速度控制。当焊接规范和坡口参数拟定后，焊丝和母材吸热可以觉得是不变的，而强制成形的铜滑块吸热，则随冷却介质水变化较大。水温度和流量对吸热影响很大，低水温和大流速带走的热量远不小于高水温低流速的状况，因此在焊接厚板时应减少水流量；焊接薄板时可增长水流量；通过调节水流量来调节熔池的冷却速度可有效控制熔深大小。由于气电立焊熔池与一般未受约束的焊接熔池状态不同，熔深的形成方式和影响熔深的因素也不同。两种厚板EGW焊接工艺如表2-1所示。表2-1典型EGW焊接工艺参数板厚焊根间隙焊丝数丝速电流电压焊速线能量35812131336037038379.617180812151540041044413.85511012151542041045413.4630(3)几种实用的焊接材料。a目前国内用量较大的是神户制钢公司生产的DWS03G和DWS一60G型药芯焊丝，具有电弧稳定、飞溅小、气渣保护好、焊缝质量稳定等特点。使用时，应在焊缝背面配用l(I御型陶瓷衬垫，在衬垫表面覆盖一层玻璃布，可使衬垫与钢材紧密相贴，避免跑渣。在衬垫的背面尚有一块钢板，便于在装配衬垫时用钢楔子将衬垫与钢板压紧，避免陶瓷衬垫破碎。b自保护自动立焊焊丝一般采用林肯(Lincoln)公司NR43l药芯焊丝。自动立焊工艺大都在露天或高空场合施工，在有大风的状况下，自保护焊可以不受风的影响而停止施工。此外，目前自保护立焊设备的价格也比气保护立焊设备的价格低得多。2.4气电立焊设备简介 (1)气电立焊设备重要构成。气电立焊设备重要由携焊机头升降的机械系统；迅速送丝系统；水冷逼迫成型系统；焊接电源及供(保护)气系统；焊枪及焊枪摆动控制系统；焊接过程自动控制系统等构成，如图2.4所示。图2.4气电立焊设备示意型号：SEG-1；输入电压：AC 38010V；行走速度O530mmmin；驱动方式i齿轮齿条；质量22 kg；最大负载50 kg；立焊；外型尺寸：360 mmx665 minx365 mm适合板厚：932 mm；单面V型坡口；19-80双面x型坡口。(2)船体气电自动立焊机的规定。气电自动焊最合用于船体总段大合拢缝的焊接，如图2.5所示，多种永磁体吸盘将铝合金齿条轨道固定在船体钢板上，其轨道可以接长数十米。焊机的整体机架内具有自动提高机构和自动锁定装置，便于船体立缝焊接时的高空作业，使操作安全可靠，使焊接熔池始终处在最佳观测状态。此外，送丝系统控制箱、焊接电源、循环冷却器等都安装在焊机整体机架内，与被焊物体较近，故各配套线管大为缩短，有助于焊前准备和设备操作，也便于安装运送；焊接控制系统中设立了电压、电流传感器，能自适应焊接坡口变化。设立了供气控制传感器和循环冷却水压批示调节器，能保证焊接质量控制。瑞典ESAB公司采用悬挂在焊缝顶部的牵引电机的动链条牵引机头上升的方案，既节省了磁力轨道和装卸工时费用，叉减轻了工人的劳动强度。图2.5油轮船侧分段大合拢焊缝3 重要零部件建模立式焊机构造设计大体完毕后，即可对重要零部件进行三维建模，为进一步的装配工作打好基本。在建模过程中有时不仅仅是单个零件的创立，而是从整个系统设计出发，综合考虑装配、制造等问题，有时甚至要用程序来解决零件的建模问题。在三维建模过程中，我们充足运用了TOP-DOWN的设计措施，以保证整机设计不出错误，同步也运用某些建模技巧，尽量缩短了建模过程所占的时间。气电立焊设备是一种复杂的装配体，仅零件建模总数就超过三百个，因此，如何对建模数据进行妥善管理，是一种非常重要的问题。我们对每个组件或部件都创立了相应的文献夹，为保证最后总装不出零件冲突问题，对名称相似的零件，如螺栓、螺冒等，背面都加上所属组件的缩写名。由于零部件总数众多，对每个零件的建模过程都作相应简介显然是不现实的。为此，我们挑选了某些具有代表性的零件，在创立这些零件时运用了相称多的技巧，因此着重简介它们的建模过程。3.1丝杠的三维建模丝杠是本次立式焊机设计中传动装置的核心零件，创立时重要运用了螺旋扫描功能。但考虑到仿真运动时需定义螺母沿螺旋线的槽机构运动，因此在螺旋扫描切材料前必须先将螺旋曲线做出，而螺旋曲线创立需要一定的技巧，因此丝杠的创立具有一定的代表性。（1）绘制丝杠二维截面，用旋转加材料做出丝杠外圆柱面如图3.1和图3.2；（2）运用螺旋扫描功能创立一螺旋曲面,必须与圆柱面相交如图3.3；（3）选择螺旋曲面和整个丝杠外圆柱面,点击“编辑”-“相交”，软件自动创立螺旋曲面和外圆柱面的交线，即螺旋线；（4）运用螺旋扫描在外圆柱面上切出牙形，同步其螺距应与螺旋曲面螺距相似；（5）倒角并隐藏螺旋面螺旋线后，丝杠零件如图3.4。图3.1 绘制丝杠外圆二维截面图3.2 丝杠外圆柱面创立图3.3 创立螺旋曲面图3.4 丝杠零件3.2参数化齿轮建模在立式焊机的构造设计中，诸多地方需要用到齿轮传动，因此，如何创立具有严格渐开线齿廓的齿轮三维模型，成了一大难题。在诸多资料中，齿轮的创立是以圆弧线替代渐开线，我们觉得这样的建模思路是不严谨且不科学的。为此，我们专门开发了PRO/E参数化齿轮建模措施，只需要创立一种原则齿轮，其他只需要输入模数、齿数、压力角等参数，软件即能自动生成新的齿轮三维模型。齿轮自身有诸多种类，由于本次自动焊接机的仿真过程中只用到直齿轮，同步也是受时间的约束，我们只对直齿轮做了参数化设计。下面用较为具体的篇幅，来阐明我们是如何创立这些齿轮模型的。在立式环缝自动焊接机的构造设计中，诸多地方需要用到齿轮传动，因此，如何创立具有严格渐开线齿廓的齿轮三维模型，成了一大难题。在诸多资料中，齿轮的创立是以圆弧线替代渐开线，我们觉得这样的建模思路是不严谨且不科学的。为此，我们专门开发了PRO/E参数化齿轮建模措施，只需要创立一种原则齿轮，其他只需要输入模数、齿数、压力角等参数，软件即能自动生成新的齿轮三维模型。齿轮自身有诸多种类，由于本次自动焊接机的仿真过程中只用到直齿轮，同步也是受时间的约束，我们只对直齿轮做了参数化设计。下面用较为具体的篇幅，来阐明我们是如何创立这些齿轮模型的。（1）一方面，在记事本中创立如下三段程序并保存：程序1：tooth_number number=20enter the number of teeth:module number=3enter the module:pressure_angle number=20enter the pressure angle:face_width number=15enter the face width:rad_fillet number=0.4enter the fillet:程序2： rad_pitch=0.5*tooth_number*modulerad_base=rad_pitch*cos(pressure_angle)circular_pitch=pi*moduletooth_thick_on_pitch=circular_pitch/2rad_addendum=rad_pitch+1*modulerad_dedendum=rad_pitch-1.157*moduleinv_phi=tan(pressure_angle)-pressure_angle*2*pi/360tooth_thick_on_base=2*rad_base*(tooth_thick_on_pitch/(2*rad_pitch)+inv_phi)ang_tooth_thick=tooth_thick_on_base/rad_base*360/(2*pi)ang_tooth_space=360/tooth_number-ang_tooth_thick程序3：todeg=180/piroll_angle=0solveroll_angle*todeg-atan(roll_angle)=trajpar*ang_tooth_thickfor roll_anglesd7=rad_base*(1+roll_angle2)0.5（2）运营PRO/ENGINEER软件，新建一种文献，命名为“CHILUN”零件，注意不要用缺省模板，运用mmns_prt_solid模板创立。（3）点击“工具”-“程序”-“编辑设计”，在弹出的程序编辑对话框中按照如下方式输入程序：VERSION REVNUM 78零件CHILUN的列表INPUT此处插入程序1END INPUTRELATIONS此处插入程序2END RELATIONS ADD FEATURE (initial number 1) 内部特性标记 1点击“文献”-“保存”，系统会询问与否将所做修改体现到目前模型中，点击“是”-“目前值”。至此，系统程序已经创立完毕。（4）创立齿轮本体。点击“插入”-“拉伸”，选择FRONT面为草绘面，TOP面为向上面。草绘一圆，直径取任意值，拉伸长度也取默认值。点击“工具”-“关系”，弹出参数关系对话框，在“查找范畴”中选择“特性”，在模型树中选择刚刚创立的拉伸特性。在关系输入框中输入“=2*rad_addendum”和“=face_width”两个关系式。点击“拟定”-“编辑”-“再生”-“目前值”。 如图3.5和图3.6。（5）通过轴线创立一基准平面，与TOP面的夹角取默认的45。创立夹角的关系，点击“工具”-“关系”，选择“特性”，点击刚刚创立的基准平面，将“=360/tooth_number”输入关系对话框，电击“拟定”-“编辑”-“再生”-“目前值”，生成与TOP面成18的一种基准平面。如图3.7。图3.5 拉伸一圆柱体图3.6 定义齿轮本体参数图3.7创立镜像基准平面（6）在齿轮本体端面上画一曲线，以端面为草绘面，DTM1为向上面。点击“工具”-“关系”，在弹出的关系设立对话框中选择“特性”，点选刚刚创立的曲线，在关系对话框中输入=ang_tooth_space/2、=ang_tooth_thick、=rad_base，其中、分别为中心线角度、圆弧弧度、及圆弧半径的参数符号。点击“拟定”-“编辑”-“再生”-“目前值”。最后，将该曲线镜像到齿轮本体的背面。（7）点击“插入”-“可变截面扫描”，按住CTRL键选择刚刚创立的两条曲线，点击草绘按纽，绘制截面如图3.8。点击“工具”-“关系”，在关系对话框中输入程序3。完毕可变截面扫描齿廓曲面创立，（8）镜像上一步创立的渐开线齿廓面，以基准平面DTM1为镜像面。（9）以齿轮本体端面为草绘面，DTM1为向下面，草绘一截面切减出第一种齿槽。同步，以关系式来控制草绘中大圆的直径，关系式的输入在此不再赘述，如果屏幕上显示大圆直径符号为，则输入关系为=rad_dedendum，表达将其值定义为基圆直径。最后齿槽如图3.9对齿廓的棱线倒圆角。（10）点击“编辑”-“特性操作”-“组”-“局部组”，设立好组的名称后，在模型树中选择从DTM1特性开始到倒圆角特性为止，点击拟定。（11）阵列刚刚的组特性，以DTM1特性的18尺寸为增量尺寸，增量18，个数为2个，点击拟定（12）点击“工具”-“关系”,弹出关系对话框。选择“特性”，选择刚刚创立的阵列特性，输入=360/tooth_number和=tooth_number两个公式，其中为增量尺寸的符号，为增量数目的符号。点击“拟定”-“编辑”-“再生”-“目前值”。（13）设立新的图层将多余的曲面、曲线隐藏掉。（14）参数化齿轮模型创立好后来,如果需要其她参数的直齿轮模型,仅需更改相应参数即可。例如，需要创立齿数为30，模数为4的直齿轮，则先打开上述过程创立的原则模型，点击“工具”-“参数”，在弹出的参数对话框中更改相应参数, 改好后,点击“拟定”-“编辑”-“再生”-“目前值”,系统立即产生相应的齿轮模型,最后,将多余来的曲面和曲线隐藏掉,即产生出新的齿轮,如图3.10。（15）由此可知,创立原则齿轮,然后以此为模板再生新的多种齿轮,是十分精确和以便的。同步，这种建模措施也为整个建模过程节省了大量的时间，以将更多的精力投向其她过程。图3.8 草绘齿廓截面图3.9 第一种齿槽成型图3.10新的齿轮模型3.3轴承三维模型的创立在产品三维建模过程中，有诸多状况下并不是依托一种软件完毕的，而是多种软件的综合运用，以充足运用这些软件的多种长处。同样，我们在气电立焊设备三维建模过程中，并不是仅仅只用PRO/ENGINEER一种软件，还用到了北航海尔开发的CAXA软件，以及AUTOCAD软件。面对设备中大量的原则件，我们充足运用了CAXA软件自带的原则件库，迅速而又精确地创立了诸如螺栓、轴承等零件。下面，简介一下如何将PRO/E和CAXA相结合来创立圆锥滚子轴承零件。（1）打开CAXA软件，点击“绘图”-“库操作”-“提取图符”，浮现提取原则件图符对话框如图3.11；（2）点选“轴承”大类，选择“圆锥滚子”小类，点击“下一步”，选择30202型圆锥滚子轴承，点击“拟定”，则30202型圆锥滚子轴承的二维图被调出如图3.12；（3）将轴承图上的中心线、剖面线、尺寸线所有删除，并将二维图平移到原点；（4）点击“另存”，保存成“IGES”格式，以利于PRO/E直接调用；（5）打开PRO/E软件，点击“插入”-“模型基准”-“曲线”-“自文献”，选择坐标系后，调入刚刚创立的轴承曲线；（6）运用旋转命令，创立轴承外圈和轴承内圈，注意草绘截面时需使用曲线；（7）运用上述措施创立第一种滚子，然后阵列如图3.13；（8）进行倒角操作、隐藏曲线后，完毕轴承的创立3.14；从轴承零件的创立过程来看，由于采用了CAXA的原则件库，因此节省了大量的查表时间，同步也使建模过程变得相称简朴，在轴承零件种类不多的状况下，这是一种非常可取的措施。图3.11 CAXA提取图符对话框图3.12 调出原则件图图3.13 创立滚子图3.14 圆锥滚子轴承创立完毕 3.4垫片的创立立式焊机的三维建模，需要用到大量的原则件，诸如轴承、螺栓、垫片、螺帽等等。如果数量不是诸多，我们可以一一创立，但是如果是一台复杂的机器，那原则件的数量是很大的，每一种都创立一次将非常耗时。如果对于多种相似的原则件，只是规格参数不同样，我们可以运用PRO/E的零件族表功能来创立，也就是说对于一组原则件，我们只要创立一种模板零件，其他零件通过零件族表直接调出，不需要再创立。此功能类似创立原则件库，每一种规格的零件都能随时呼出。下面以垫片原则件为例，讲述如何使用零件族表来创立原则件库（1）打开PRO/E软件，创立一种新零件，命名为DIANPIAN。用两侧拉伸创立垫片模板零件如图3.15；（2）双击垫片三维模型,浮现三个尺寸，点击“信息”-“切换尺寸”，三个尺寸值变为、，点击代表垫片厚度的，右键弹出属性对话框，在尺寸文本中将d0改成thick，代表厚度。点击拟定；如图3.16；（3）点击“工具”-“族表”，弹出族表对话框；（4）点击“插入”-“列”，弹出族项目对话框，点击“尺寸”，双击垫片三维模型，浮现尺寸符号；（5）按住CTRL键依次复选，thick，点击拟定，弹出族表栏；点击“插入”-“实例行”，按照自己需要的垫片尺寸在相应栏里填入尺寸，每一种实例行均代表一种垫片。完毕后点击拟定。保存并关闭窗口；（6）重新打开刚刚的垫片文献，会发现软件弹出零件选择对话框，让我们选择需要的垫片模型，如图3.17；从垫片原则件族表的创立过程和成果来看，当遇到多种相似原则件的三维建模问题时，创立族表是一种行之有效的措施。并且，我们可以运用此功能开发符合国标的原则件库，为三维建模乃至装配提供了极大的以便，并且缩小了占用硬盘的空间。图3.15垫片模板零件的创立图3.16 更改尺寸代表符号图3.17 软件规定选择打开零件4 零部件虚拟装配在PRO/E中进行机构运动仿真，必须要将创立好的零件三维模型一一组装起来，同步在装配时定义零件与零件、组件与零件、组件与组件之间的多种运动副，以便装配好后来进行机构运动仿真。由于立式焊机构造复杂，将整台机器的装配过程统统简介一遍显然是不现实的，在此，我们仅简介某些具有代表性的装配过程，这些装配过程用到了某些实用的装配技巧。不管设备多么复杂，装配过程都是由常用装配措施和某些装配技巧来完毕的。4.1基本装配约束简介 PRO/ENGINEER软件系统的装配环境提供了诸多种约束措施，一共9种，目前将其作一简朴简介。（1）匹配约束：定位两个平面，并使它们的法线正向相对。（2）对齐约束：使用该约束，能将两轴线同轴，两平面法向平行，两点重叠。（3）插入约束：使用该约束可以将一旋转曲面插入另一旋转曲面中，以使它们各自的轴线重叠。（4）坐标系约束：该约束能将元件的坐标系和组件的坐标系相重叠。（5）相切约束：使得两曲面在切点接触。（6）线上点约束：使用该约束控制边、轴线或基准曲线与点的接触。（7）曲面上的点：使用该约束控制曲面和点之间的接触。（8）曲面上的边：使用该约束来控制曲面与平面边界之间的接触。（9）自动约束：“自动”约束就是PRO/ENGINEER的默认约束，使用该约束将系统创立的元件的默认坐标系与系统创立的组件的默认坐标系对齐，系统就放置原始组件中的元件。该约束的另一种使用措施是，分别选择元件和组件中的几何元素，系统将自动为操作者选择约束，从而将元件装配好。但是，系统分派的约束往往是不对的的，这时就必须由操作者自己来进行修改。 尽管PRO/ENGINEER系统提供了相称多的约束措施，但大多数实际状况中并不能只使用一种约束就能把元件装配好，而是需要多种约束共同来完毕。例如把销放孔里，则至少需要“插入”、“对齐”或“匹配”两种约束，同步还要容许系统假设才干完全约束。因此，装配约束如何灵活使用，需要操作者自己来体会，通过一定的实践锻炼后肯定会有所提高。4.2多种螺栓的反复性装配螺栓是用的最多的一种紧固件，当数量大时，逐个装配会带来诸多麻烦，并且也挥霍大量的时间。因此，如果在装配中采用反复性装配，就可以迅速地解决此类问题。（1）运营PRO/E软件，打开相应组件，点击“插入”-“元件”，调出螺栓零件，如图4.1；（2）点击“插入”约束，选择螺纹外径和垫片孔，点击“匹配”约束，选择螺栓头底面和垫片顶面，实现第一种螺栓的装配，如图4.2；（3）点击装配好的螺栓三维模型，点击“编辑”-“反复”，系统弹出反复放置对话框；（4）选择“插入”约束，点击“舔加”，然后逐个点击其他各垫片的内孔，软件即自动调出螺栓并装配好。如图4.3；由此可知，面对大量相似螺栓的装配问题时，可以先装配第一种螺栓，然后运用软件的反复放置功能，迅速地完毕其他多种螺栓的装配。这种装配方式为装配过程节省了大量的时间，并且不容易出错。图4.1 调出螺栓零件图4.2 装配好第一种螺栓图4.3 螺栓反复放置完毕4.3链条的阵列化妆配立式焊机垂直方向的移动部件需要配重块来平衡重力，配重块和移动部件在导轨两侧，通过链条连接。链条构造并不复杂，但是链条节数多达三百余节，并且相临两节的链条构造并不同样，这就给装配带来了很大的麻烦。PRO/E中带有阵列装配功能，为解决此类问题提供了以便快捷的途径。下面，就以立式焊机中链条的装配来讲述此功能。（1）创立好链条中相邻的两节链条，由于她们的构造是不同样的。（2）新建一种装配文献，一方面根据链条的运动轨迹创立一条轨迹线。（3）点击“插入”-“模型基准”-“点”-“点”，弹出点创立对话框。（4）选择整条曲线，以“实数”方式创立第一种点，输入距离为0。以“实数”方式创立第二点，输入距离为20。（5）右击上步创立的基准点，点击“阵列”，按住CTRL键反复选择0和20两个增量尺寸，增量都输入40，个数输入300，点击完毕。（6）装配第一节链条，链条上的两个基准点分别和阵列点的一二两点对齐，同步将链条基准平面和阵列点所在平面对齐。（7）右击链条，在弹出的对话框中点击“阵列”，直接点击拟定，链条自动根据基准点的阵列参数创立自己的阵列。（8）根据创立第一对阵列点的措施创立第二对阵列点，但是实数值取20和40，阵列个数相似，增量值相似。（9）按照装配第一节链条的措施装配第二节链条，但对齐点选择第二对阵列点。（10）阵列第二节链条，完毕链条的创立。4.4装配件中的改名操作装配件的改名操作是一种非常重要的操作技巧，特别是在创立大型装配件的时候，更有掌握的必要。在创立大型装配件的时候，设计者习惯将一种组件或一种部件放在同一文献夹内。由于大型组件中零件数目众多，并且PRO/E的文献名只能取英文，因此稍有不慎就会存在零件同名的现象，但是问题只会在组件与组件装配装配时才会体现出来。当两个具有相似零件名的组件装配时，系统会报错并删除这些零件及其和其有约束关系的零件，这将导致重大错误，也许导致最后装配失败。而在文献夹里直接改零件名将导致相应组件找不到零件，也会产生严重的问题。因此，这时就要依托改名操作来实现，以避免浮现上述问题。下面以立式焊机中挠性联轴器组件中的改名操作，来讲述如何在装配环境下对零件改名。（1）运营PRO/ENGINEER软件，将工作目录改在“挠性联轴器”文献夹所在位置；（2）选择“文献”-“打开”，将挠性联轴器组件打开（3）假设挠性联轴器中的NLLUOMU.PRT零件与其她组件中的某个零件有重名的问题，目前需要将其改为NLLUOMUYY.PRT。点击“文献”-“重命名”，系统弹出“重命名”对话框。（4）点击“命令和设立”快捷键，选择“选用”，在模型树中选中NLLUOMU.PRT，在新名称中输入NLLUOMUYY.PRT,点击拟定，系统提示“已将零件从磁盘和进程中改名”。（5）点击“文献”-“打开”，从打开目录中可以发现零件NLLUOMU已经成功地改成NLLUOMUYY。由此可知，在装配件中更改零件名称还是很以便的，它避免了组件与组件装配时的零件重名问题，解决了由此引起的重大问题。4.5 轴组件的装配轴组件是机械构造中用的最多的一种，在此简介立式焊机中一种传动轴组件的装配过程。（1）运营PRO/E软件，新建一种组件，命名为“ZHOUZUJIAN”；（2）单击“插入”-“元件”，调入“ZHOU”零件，按照默认方式装配，即坐标对齐。（3）单击“插入”-“元件”，调入“JIAN”零件，用“匹配”约束使键平面与键槽地底面重叠，用“匹配”约束使键的侧面与键槽侧面重叠，用“插入“约束”使键的圆弧面和键槽圆弧面相对齐。（4）按照相似措施装配另一种键。（5）单击“插入”-“元件”，调入“CHILUN”零件，用“匹配”约束使齿轮端面和轴肩面相重叠，用“匹配”约束使齿轮键槽侧面和键的侧面相重叠，用“插入”约束使齿轮孔的轴线和轴的轴线对齐。（6）单击“插入”-“元件”，调入“SILUN”零件，用“匹配”约束使送丝轮端面和轴肩面相重叠，用“匹配”约束使送丝轮键槽侧面和键的侧面相重叠，用“插入”约束使齿送丝轮孔的轴线和轴的轴线对齐。（7）单击“插入”-“元件”，调入“TAOTONG”零件，用“匹配”约束使套筒端面和齿轮端面相重叠，用“插入”约束使套筒孔的轴线和轴的轴线对齐。（8）单击“插入”-“元件”，调入“DIANPIAN”零件，用“匹配”约束使垫片端面和送丝轮端面相重叠，用“插入”约束使垫片的轴线和轴的轴线对齐。（9）单击“插入”-“元件”，调入“LUOMAO”零件，用“匹配”约束使塑料螺帽端面和垫片端面相重叠，用“插入”约束使螺帽的轴线和轴的轴线对齐。（10）轴组件装配完毕。5 机构运动虚拟设计5.1机构运动虚拟设计功能概述5.1.1机构运动虚拟设计功能概述机构运动分析模块（MECHANISM）是PRO/ENGINEER中一种集运动仿真和机构分析于一身的、功能强大的模块。当各个零部件通过装配模块组装成一种完整的机构后，就可以在PRO/E中直接启动机构运动分析模块，根据设计者的设计意图定义机构中的连接，设立伺服电机，运营机构分析，观测机构的整体运动轨迹和各零件之间的相对运动，检测机械干涉，还可以进行多种测量，最后把分析成果保存成影片的形式。5.1.2机构运动虚拟设计功能的一般环节在PRO/ENGINEER中创立一种机械装置的机构运动仿真的一般环节如下：（1）根据设计图样进行三维建模；（2）进入装配模块，将创立好的三维模