第 12章 模型裝配

第12章模型裝配

完成零件設(shè)計后，將設(shè)計的零件按設(shè)計要求的約束條件或連接方式裝配在一起才能形成一個完整的產(chǎn)品或機構(gòu)裝置。利用Pro/E提供的“組件”模塊可實現(xiàn)模型的組裝。在Pro/E系統(tǒng)中，模型裝配的過程就是按照一定的約束條件或連接方式，將各零件組裝成一個整體并能滿足設(shè)計功能的過程。本章主要講解如下內(nèi)容：

各種裝配約束類型

裝配連接類型的概念

零件裝配與連接的基本方法

組件分解圖的建立方法

組件的裝配間隙與干涉分析2024/3/4112.1元件放置操控板模型的裝配操作是通過元件放置操控板來實現(xiàn)的。單擊菜單【文件】→【新建】命令，在打開的〖新建〗對話框中選擇“組件”，如圖12-1所示。單擊【確定】按鈕，進入“組件”模塊工作環(huán)境。2024/3/42在組件模塊工作環(huán)境中，單擊按鈕或單擊菜單【插入】→【元件】→【裝配】命令，在彈出的〖打開〗對話框中選擇要裝配的零件后，單擊【打開】按鈕，系統(tǒng)顯示如圖12-2所示的元件放置操控板。圖12-2中的圖（a）為【放置】按鈕對應(yīng)的面板，圖（b）為【移動】按鈕對應(yīng)的面板。下面對面板中各項功能及意義說明如下：圖（a）2024/3/43圖12-2元件放置操控板（b）2024/3/44

移動：使用〖移動〗面板可移動正在裝配的元件，使元件的取放更加方便。當(dāng)〖移動〗面板處于活動狀態(tài)時，將暫停所有其他元件的放置操作。要移動參與組裝的元件，必須封裝或用預(yù)定義約束集配置該元件。在〖移動〗面板中，可使用下列選項：

運動類型：選擇運動類型。默認值是“平移”。

定向模式：重定向視圖。

平移：在平面范圍內(nèi)移動元件。

旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)元件。

調(diào)整：調(diào)整元件的位置。

在視圖平面中相對：相對于視圖平面移動元件，這是系統(tǒng)默認的移動方式。

運動參照：選擇移動元件的移動參照。

平移/旋轉(zhuǎn)/調(diào)整參照：選擇相應(yīng)的運動類型出現(xiàn)對應(yīng)的選項。

相對：顯示元件相對于移動操作前位置的當(dāng)前位置。

撓性：此面板僅對于具有預(yù)定義撓性的元件是可用的。

屬性：顯示元件名稱和元件信息。2024/3/452024/3/462024/3/472024/3/482024/3/492024/3/41012.2裝配約束類型零件的裝配過程，實際上就是一個約束限位的過程，根據(jù)不同的零件模型及設(shè)計需要，選擇合適的裝配約束類型，從而完成零件模型的定位。一般要完成一個零件的完全定位，可能需要同時滿足幾種約束條件。Pro/ENGINEERWildfire提供了十幾種約束類型，供用戶選用。要選擇裝配約束類型，只需在元件放置操控板的約束類型欄中，單擊按鈕，在彈出的下拉列表中選擇相應(yīng)的約束選項即可，如圖12-3所示。2024/3/411前面已對各約束類型作了簡介，為使讀者透徹理解各約束類型的具體應(yīng)用，現(xiàn)以圖例方式說明如下。1．匹配所謂“匹配”就是指兩零件指定的平面或基準(zhǔn)面重合或平行（當(dāng)偏移值不為零時兩面平行，當(dāng)偏移值為零時兩面重合）且兩平面的法線方向相反。如圖12-4所示為使用“匹配”約束方式且偏移值為0的兩面配合情況（選擇圓臺的上端面和直角模型底座的上表面，如圖中箭頭所示）。

2024/3/412如圖12-5所示為使用“匹配”約束方式且偏移值不為0時的兩面配合情況。2024/3/4132．對齊使兩零件指定的平面、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、點或邊重合或共線。如圖12-6所示為“對齊”方式且偏移值為0時兩面配合情況。2024/3/4142024/3/4153．插入“插入”約束使兩零件指定的旋轉(zhuǎn)面共旋轉(zhuǎn)中心線，具有旋轉(zhuǎn)面的模型有圓柱、圓臺、球等。如圖12-8所示為“插入”約束方式的一個例子，在選定“插入”約束后，分別選擇直角模型中孔特征的內(nèi)表面和圓柱模型側(cè)表面即可完成“插入”約束組裝。2024/3/4164．坐標(biāo)系使零件裝配的坐標(biāo)系與其裝配零件的坐標(biāo)系對齊，從而完成裝配零件的放置，如圖12-9所示2024/3/4175．相切在兩個進行裝配的零件中，各自指定一個曲面或一個為平面，另一個為曲面，使其相切。如圖12-10所示，選中圖中箭頭指示的兩個面完成相切方式的約束。2024/3/4186．線上點在一個零件上指定一點，然后在另一零件上指定一條邊線，使該點在這條邊線上。如圖12-11所示，為兩次使用“線上點”約束方式的一個例子。具體操作：選擇左邊模型的一個角點，然后選擇右邊模型箭頭指示的邊線；選擇左邊模型的另一個角點，然后選擇右邊模型箭頭指示的邊線，結(jié)果兩點在箭頭指示的邊線上。2024/3/4197．曲面上的點在一個零件上指定一點，然后在另一個零件上指定一個面，則指定的面和點相接觸。如圖12-12所示，選擇直角模型上的基準(zhǔn)點“APNTO”，然后選擇圓柱模型中箭頭指示的面，結(jié)果如右圖所示。該選項常配合“對齊”、“匹配”等選項一起使用。2024/3/4208．曲面上的邊在一個零件上指定一條邊，然后在另一個零件上指定一個面，則指定的邊位于指定的面上。該選項常配合“對齊”、“匹配”等選項一起使用。如圖12-13所示，選擇直角模型中箭頭指示的一條邊，然后選擇圓柱模型下端面，結(jié)果如右圖所示。2024/3/421提示：

在進行“匹配”或“對齊”操作時，對于要配合的兩個零件，必須選擇相同的幾何特征，如平面對平面，旋轉(zhuǎn)曲面對旋轉(zhuǎn)曲面等。

“匹配”或“對齊”的偏移值可為正值也可為負值。若輸入負值，則表示偏移方向與模型中箭頭指示的方向相反。2024/3/42212.3裝配連接類型在Pro/E中，元件的放置還有一種裝配方式——連接裝配。使用連接裝配可方便用戶在利用Pro/Mechanism（機構(gòu)）模塊時直接執(zhí)行機構(gòu)的運動分析與仿真，它使用上一節(jié)講的各種約束條件來限定零件的運動方式及其自由度。圖12-14所示為選擇“軸承”連接時的操控面板。2024/3/423使用該面板可以選擇和設(shè)置零件間的連接類型。對選定的連接類型進行約束設(shè)定時的操作與上一節(jié)講述的相應(yīng)約束類型的操作相同，因此本節(jié)重點應(yīng)理解各連接類型的含義，以便在進行機構(gòu)模型的裝配時正確選擇連接類型。2024/3/424如圖12-15所示，單擊連接類型欄的按鈕，彈出連接類型下拉列表，選擇相應(yīng)的連接類型，在〖放置〗面板左欄中相應(yīng)顯示該連接類型的約束規(guī)則，然后選擇相應(yīng)的元件參照和組件參照即可。2024/3/425

剛性：剛性連接。自由度為零，零件裝配處于完全約束狀態(tài)。

銷釘：銷釘連接。自由度為1，零件可沿某一軸旋轉(zhuǎn)。應(yīng)滿足的約束關(guān)系如圖12-16所示。

軸對齊：軸對齊方式。有兩個自由度：繞軸旋轉(zhuǎn)和沿軸平移。

平移：以“匹配”或“對齊”方式約束裝配零件的平移，使平移自由度為零。

滑動桿：滑動連接。自由度為1，零件可沿某一軸平移，應(yīng)滿足的約束關(guān)系如圖12-17所示。

軸對齊：軸對齊方式，有兩個自由度：繞軸旋轉(zhuǎn)和沿軸平移。

旋轉(zhuǎn)：以“匹配”或“對齊”方式約束裝配零件的平移，使旋轉(zhuǎn)自由度為零。圖12-16圖12-172024/3/426

圓柱：缸連接。自由度為2，零件可沿某一軸平移或旋轉(zhuǎn)。該類型只需滿足“軸對齊”約束關(guān)系即可，如圖12-18所示。

平面：平面連接。自由度為2，零件可在某一平面內(nèi)自由移動，也可繞該平面的法線方向旋轉(zhuǎn)。該類型需滿足“平面”約束關(guān)系，如圖12-19所示。具體操作：分別選擇兩個零件的貼合面，然后輸入偏移值即可。

圖12-18“圖12-192024/3/427

球：球連接。自由度為3，零件可繞某點自由旋轉(zhuǎn)，但不能進行任何方向的平移。該類型需滿足“點對齊”約束關(guān)系，如圖12-20所示。具體操作：分別在兩個零件中選擇相應(yīng)的點，輸入偏移值即可。

焊接：焊接。自由度為零，兩零件剛性連接在一起。該類型需滿足坐標(biāo)系約束關(guān)系，如圖12-21所示。具體操作：分別在兩個零件中選擇相應(yīng)的坐標(biāo)系，輸入偏移值即可。2024/3/428

軸承：軸承連接。自由度為4，零件可自由旋轉(zhuǎn)，并可沿某軸自由移動。該類型需滿足“點對齊”約束關(guān)系，如圖12-22所示。具體操作：在一個零件中選擇一點，在另一個零件中選擇一條邊或軸線，輸入偏移值即可。

常規(guī)：選取自動類型約束的任意參照以建立連接。

6DOF：該類型需滿足“坐標(biāo)系對齊”約束關(guān)系，如圖12-23所示。圖12-22圖12-232024/3/429

槽：建立槽連接，包含一個“點對齊”約束，允許沿一條非直的軌跡旋轉(zhuǎn)。該類型需滿足的約束關(guān)系，如圖12-24所示。2024/3/43012.4零件裝配與連接

在完成各零件模型的制作之后，就可以把它們按設(shè)計要求組裝在一起，成為一個部件或產(chǎn)品。零件裝配與連接的操作步驟如下：

新建一個“組件”類型的文件，進入組件模塊工作界面。

單擊按鈕或單擊菜單【插入】→【元件】→【裝配】命令，裝載零件模型。

在元件放置操控板中，選擇約束類型或連接類型，然后相應(yīng)選擇兩個零件的裝配參照使其符合約束條件。

單擊新建約束，重復(fù)步驟

的操作，直到完成符合要求的裝配或連接定位，單擊按鈕，完成本次零件的裝配或連接。

重復(fù)步驟

~

，完成下一個零件的組裝。2024/3/431提示：

在裝配操作中，可使用按鈕、按鈕，改變裝配件與被裝配件的窗口顯示狀況，以方便在模型中選擇裝配參照對象。

在某些情況下，使用〖移動〗面板中的“平移”、“旋轉(zhuǎn)”等操作可輔助裝配操作。2024/3/432實例1

本例完成如圖12-25所示的組件模型2024/3/433實例2

本例完成如圖12-33所示的組件模型。2024/3/434提示：

在零件裝配之前將組件模型中的某些零件隱藏，可簡化裝配過程中的圖面，便于捕捉要進行約束的對象。

零件裝配時必須合理選擇第一個裝配零件，一般選擇整個模型中最為關(guān)鍵的零件。

針對不同裝配要求合理選擇約束類型，借助“自動”選項，系統(tǒng)可自動選擇合適的約束類型，有利于加快裝配操作。2024/3/435實例3

本例完成如圖12-47所示的組件模型。2024/3/43612.5組件分解圖

在一些產(chǎn)品說明書或需要進行產(chǎn)品演示的場合，為了說明產(chǎn)品的零件組成及其裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系，經(jīng)常需要使用分解圖。在Pro/ENGINEERWildfire組件工作環(huán)境中，單擊菜單【視圖】→【分解】→【分解視圖】選項，圖形窗口中的組件模型則呈分解狀態(tài)，調(diào)整各零件的位置，即可完成組件模型的分解圖。如圖12-70所示為一組件模型分解圖。2024/3/43712.5.1建立組件分解圖打開已經(jīng)建立完畢的組件模型，單擊菜單【視圖】→【分解】→【分解視圖】選項，圖形窗口中的組件模型按系統(tǒng)默認的分解位置顯示分解圖。單擊菜單【視圖】→【分解】→【編輯位置】選項，打開如圖12-55所示的〖分解位置〗對話框，使用該對話框，可實現(xiàn)對分解圖中零件位置的調(diào)整。該對話框中各功能選項的意義說明如下。2024/3/438

選取的元件：首先選擇一運動參照，然后單擊該欄中的選取對象按鈕，然后在組件模型中選擇要在參照方向上移動的零件。

運動類型：該欄下面列出零件或組件的各種移動方式。

平移：定義平移方向后，拖動鼠標(biāo)直接移動零件或組件。

復(fù)制位置：復(fù)制選擇零件的分解位置。

缺省分解：在系統(tǒng)默認的分解位置放置選擇的零件或組件。

重置：重新放置選擇的零件或組件的位置。

運動參照：該欄供用戶選擇零件或組件移動的參照類型來定義方向，有如下幾種：

視圖平面：選擇當(dāng)前視場平面作為移動參照。

選取平面：選擇一個平面作為移動參照。

圖元/邊：選擇零件或組件的邊、基準(zhǔn)軸作為移動參照。

平面法向：選擇一平面，該平面的法線方向作為移動參照。

2點：選擇兩個端點或基準(zhǔn)點，以其連線方向作為移動參照。

坐標(biāo)系：選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系的X、Y、Z軸作為移動參照。

運動增量：該欄顯示零件或組件相對移動的尺寸增量。

位置：該欄顯示零件或組件相對移動的相關(guān)尺寸變化量。2024/3/439建立組件分解圖的操作步驟如下：

打開已有的組件模型，單擊菜單【視圖】→【分解】→【分解視圖】選項，圖形窗口中的組件模型按系統(tǒng)默認的分解位置顯示分解圖。

單擊菜單【視圖】→【分解】→【編輯位置】選項，打開〖分解位置〗對話框。

選定移動參照，選擇零件并拖動調(diào)整其位置完成分解圖。2024/3/440實例

本例制作如圖12-72所示的組件模型分解圖。2024/3/441提示：

單擊【視圖】→【分解】→【取消分解視圖】可使分解圖顯示為非分解狀態(tài)。

基于一個組件模型可建立多個不同的分解圖，建立的多個分解圖文件列在〖視圖管理器〗對話框的〖名稱〗欄中，如圖12-76所示。雙擊一個分解圖文件，圖形窗口中顯示該文件名對應(yīng)的分解圖。2024/3/44212.5.2建立偏距線在分解圖中建立零件的偏距線，可清楚地表示零件間的位置關(guān)系。經(jīng)常用此方法制作產(chǎn)品說明書中的一些插圖，圖12-77為使用偏距線標(biāo)注零件安裝位置的實例。2024/3/443在建立偏距線時，會使用如圖12-78所示的菜單，各選項的意義說明如下。

創(chuàng)建：單擊該選項，建立偏距線。

修改：修改偏距線的效果。

刪除：刪除偏距線。圖12-782024/3/444

修改線體：選擇偏距線，在打開的〖線體〗對話框中重新定義偏距線的顏色及線段類型?！季€體〗對話框如圖12-79所示。

設(shè)置缺省線體：在打開的〖線體〗對話框中設(shè)置新偏距線默認的顏色及線段類型。單擊圖12-78左圖所示菜單中的【創(chuàng)建】選項，彈出〖圖元選取〗菜單，如圖12-78右圖所示。該菜單列出定義偏距線的三種方式：

軸：以基準(zhǔn)軸的軸向為偏距線延伸的方向。

曲面法向：以平面或曲面的法線方向為偏距線延伸方向。

邊/曲線：以曲線或?qū)嶓w邊的方向作為偏距線延伸方向。圖12-792024/3/445建立偏距線的操作步驟如下：

打開組件模型分解圖，單擊菜單【視圖】→【分解】→【偏距線】→【創(chuàng)建】選項，彈出〖圖元選取〗菜單。

在〖圖元選取〗菜單中選擇確定偏距線參照方向的選項。

按系統(tǒng)提示，分別選擇兩個零件的實體類型對象（如零件表面等）完成偏距線的建立。

單擊菜單【視圖】→【分解】→【偏距線】→【修改】選項，修改偏距線的位置及嚙合點數(shù)。

單擊菜單【視圖】→【分解】→【偏距線】→【修改線體】選項，在打開的〖線體〗對話框中重新定義偏距線的顏色及線段類型。2024/3/446實例

本例在圖12-80所示的組件模型中建立偏距線。圖12-802024/3/44712.6間隙與干涉分析使用模型分析工具，可對裝配模型進行零件間的間隙與干涉分析，輔助對產(chǎn)品設(shè)計的檢驗。單擊菜單【分析】→【模型】，選取合適的分析類型來分析模型屬性，如圖12-87所示2024/3/4482024/3/449可以執(zhí)行下列類型的模型分析：質(zhì)量屬性：計算零件、組件或繪圖的質(zhì)量屬性?！敖M件質(zhì)量屬性”類型的分析在組件模式和組件繪圖下可以使用；模型質(zhì)量屬性類的分析在零件和繪制模式下可以使用。剖截面質(zhì)量屬性：計算模型橫截面的質(zhì)量屬性。單側(cè)體積：計算模型在某指定平面一側(cè)的體積。在“零件”和“繪圖”模式下，可以使用“單側(cè)體積”類型分析。配合間隙：計算在模型中兩個對象或圖元（子組件、零件、曲面、纜或圖元的任意組合）間的間隙距離或干涉。在“零件”、“組件”、“繪圖”模式下，可使用類型為“配合間隙”的分析。全局間隙：計算模型的每個零件或子組件間的間隙。在“組件”和“繪圖”模式下可以使用類型為“全局間隙”的分析。注意：組件中的分解視圖是裝飾性的，對間隙計算沒有影響。體積干涉：驗證所選封閉面組不受任何干涉。在“組件”和“繪圖”模式下可以使用“體積干涉”類型的分析。全局干涉—顯示模型中每個零件或子組件之間干涉的有關(guān)信息（在一個繪圖或組件中）。在“組件”和“繪圖”模式下可以使用類型為“全局干涉”的分析。短邊：計算所選零件或元件中的最短邊的長度，并確定模型中有多少邊比指定長度短?！岸踢叀鳖愋头治鲈凇傲慵焙汀敖M件”模式下可用。邊類型：確定用于創(chuàng)建所選邊的幾何類型。在“零件”、“組件”和“繪圖”模式下可用“邊類型”分析。厚度：檢測零件的厚度是否大于最大值或小于最小值，并計算厚度檢測的面積。在“零件”和“組件”模式下可使用類型為“”厚度的分析。2024/3/450注意：對于間隙和干涉檢測，其計算精度由零件精度決定。間隙度量或干涉體積的精度由配置選項measure_sig_figures

控制。如果所選對象不干涉，最小間隙在圖上用紅色表示。一個紅色圓出現(xiàn)在線段的一端來指定間隙的測量位置，間隙值出現(xiàn)在消息窗口中。如果在選定對象間有干涉，系統(tǒng)會在圖形窗口中加亮干涉體積和相交的曲線或