基于proe的玩具汽車結構設計及虛擬裝配設計(論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 基于特征 Pro/ENGINEER 使用用戶 熟悉的特征作為產品幾何模型的構造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設置很容易的進行修改。例如 ： 設計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用，并以這些簡單特征為基礎來進行更為復雜的幾何形體的構造。裝配、加工、制造以及其他學科都使用這些領域獨特的特征。通過給這些特征設置參數 (不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性 )，然后修改參數很容易的進行多次設計疊代，實現產品開發。 全尺寸約束 在 Pro/ENGINEER 的設計過程中，將零件的尺寸和形狀結合起來考慮， 通過尺寸約束實現對幾何形狀的控制。幾何造型必須以完整的尺寸參數為出發點 (全約束 )，不能漏標尺寸 (欠約束 )，課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 也不能多標尺寸 (過約束 )。 尺寸驅動設計修改 Pro/ENGINEER 設計過程中是通過編輯尺寸數值來驅動幾何形狀的改變。 Pro/ENGINEER 提供了獨特的 Pro/GRAMME，讓設計者可以通過簡單的編程，來實現設計模型尺寸修改的程序化，從而實現程序化修改產品的幾何形狀，并可以利用此功能實現產品設計的系列化，建立產品的標準零件等。 全數據相關 為加速投放市場，需要 在較短的時間內開發更多的產品。為了實現這種效率，必須允許多個學科的工程師對同一產品進行開發。數據管理模塊的開發研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使 Pro/ENGINEER 獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。 Pro/ENGINEER 是建立在統一的數據庫上的，不像一些傳統的 CAD/CAM 系統建立在多個數據庫上。所謂單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個數據庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發生改動，亦可以前后反應在整個設 計過程的相關環節上。這種獨特的數據結構與工程設計的完整的結合，使得一件產品的設計開發全過程統一起來。這一優點，使得設計更優化，產品質量更高，產品能更好地推向市場。 Pro/ENGINEER 的全相關性保證在開發周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 發后期的一些功能提前發揮其作用。 裝配管理 Pro/ENGINEER 的基本結構能夠使設計者使用一些直觀的命令，例如“嚙合”、 “插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設計意圖。高級的功能支持大型復雜裝配 體的構造和管理，這些裝配體中零件的數量不受限制。作為世界一流的三維 CAD/CAM 軟件， Pro/ENGINEER 不僅提供了復雜的功能而且還為用戶提供了開發接口，同時 Pro/ENGINEER 還自帶一個PROGRAM 模塊。 制造加工 現今加工制造業所面臨的加工目標要求多，如工件復雜性、精度要求及生產效率等的門檻越來越高，同行業的競爭也越來越激烈。在眾多強勁對手中，需要更進一步提高加工技術的水平，才能在同行業競爭中脫穎而出。在 PRO/E 的 CAD/CAM 系列模塊中，除 了提供用于建立計算機幾何模型的輔助工具 (CAD),還提供了在設計產品加工制造工藝時所需要的輔助工具 (CAM)，使用戶在產品的設計上更得心應手，加工制造技術更快速，生產程序更具有效率，上市時間更加領先，質量更加可靠。讓用戶的產品設計、制造、生產流程連貫化，因此更具有競爭力。 在產品加工制造的環節上， PRO/E 在設計 NC 加工制造程序上提供了功能強大的輔助工具一 PRO/NC 加工制造模塊 。 使用戶可以利用 PRO/NC 將產品的計算機幾何模型與計算機輔助制造課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 進行整合，配合 NC 加工制造技術上所需要的各項加工參數 ： 加工所需要 的模型、加工坯料、夾具、加工刀具、加工機床及各種加工參數等等，來設計產品的各種加工工藝。 PRO/NC 多樣化的加工輔助制造程序設計工具，可以分別針對各類型加工機床 (兩軸半至五軸各型加工中心、兩軸及四軸車床、兩軸及四軸電火花線切割機等 )及各種加工方式 (銑、車、鉆、電火花加工等等 )，自動產生適用于加工機床及加工刀具與控制器所需要的加工控制數據。利用輸出的加工控制數據可進行實際加工，制造出所設計的產品及零件模型。工程師利用 PRO/NC 設計好加工程序后，產生的加工刀具相對于加工坐標的路徑數據稱為 CL DATA (CUTTER LOCATION DATA)。所得到的 CL DATA 可以利用PRO/NCCHECK 在計算機中模擬所設計的加工程序切削材料時的狀況，由此觀察廢料的產生及避免加工失敗。還可以協助制造工程師達到制造流程最佳化的目的，并檢驗產品在進行切削時的狀況。設計加工制造程序所產生的 CL DATA ，可經由PRO/NCPOST 進行數據的轉換，得到適用于實際加工所需要的機械控制碼 (NCCODE)。所產生的 NC CODE 配合適當的工具及加工機床，可以實際應用 PRO/NC 所設計的產品加工制造工藝。 CATIA 軟件介 紹 CATIA 簡介 CATIA 應該說是最高檔的 CAD/CAM 軟件，由法國 Dassault公司開發，后 Dassault 被美國的 IBM 公司收購。該軟件原運行課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 于 IBM 的工作站上，驅動系統為 VM/CMS，現已成移植至個人PC，這又使這一 功 能強大的軟件的使用者更加廣泛。與 UG、EUCLID、 PRO/E 等相比，該軟件在曲面造型方面具有獨特的優勢，應該說是任何一個 CAD 三維軟件所不能比的，因而廣泛應用于航空、航天、汽車、船舶等行業的復雜曲面造型設計中（據信現在國內幾乎所有的飛機設計研究院所都用 CATIA）。 CATIA軟件的曲面造型技術為這些行業的產品設計提供了先進、方便、快捷的手段，使設計更趨完美，周期越來越短，極大地提高了開發效率。通過其豐富的產品線提供一個集成的產品開發環境。為了保證其最大的靈活性， CATIA 在提供了面對復雜設計與仿真的CATIA P P3 平臺軟件的同時，還配備了面對相對簡單建模需求的 CATIA P1 平臺 [2] 。 CATIA 是 CAD/CAM 業界的領導者，其作為全球 CAD/CAM市場的領袖，有 20 年以上豐富的經驗，擁有大大小小 9000 多家客戶， IBM 的 CATIA 解決方案極大的提高了企業的競爭能力。 從概念設計到最終的產品， CATIA 廣泛的集成解決方案加快了產品開發的全過程。 CATIA 涵蓋的范圍是一個跨行業的解決方案，包括汽車、航空航天、消費品、制造與裝配、工廠設計、火車及重型機械等，比其它任何 CAD/CAM 的產品都廣泛，它提供了一套全面的解決方案，可以建設一個完善而無縫的產品開發環境； （ 1） CATIA 的解決方案是一個可信賴的、經過實踐檢驗的、課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 先進的解決方案，具有象 IBM 等這樣幾十家工業巨頭將 CATIA作為核心設計和制造系統，更重要的是 CATIA 可以根據不同規模、不同應用的企業定制完全適合本企業的 最佳解決方案； （ 2） CATIA 特有的并行工程能力，可使所有的設計者、制造廠及供應商等都能共享相同的數據庫，大幅度降低生產改變時及修改零部件所需的費用。 （ 3） CATIA 已成為世界工業的事實標準，主流軟件。近年來，應用于 CATIA 解決方案在商業應用方面碩果累累，豐富的應用軟件支持整個產品周期，從構想、設計直到制造維護。并且CATIA 已成為工業界的事實標準，是歐洲、北美和亞洲頂尖制造商所用的核心系統。 （ 4） CATIA 在造型風格、設計等方面具有獨特長處，為各種產品的設計和制造提供了端對端（ endtoend)的解決方案。CATIA 涉及生產、加工和人員三個關鍵領域。 （ 5） CATIA 的可伸縮性和并行工程的能力可顯著縮短產品上市時間。 CATIA 軟件已成為世界各地設計師和工程師的設計最佳工具。 應用 CATIA 軟件從事設計的技術人員前景： 由于 CATIA 軟件的強大 功 能，其已為越來越多的行業帶來巨大利潤，因此從事設計的人員薪水也極為可觀（目前特別是外企或私企的汽車行業），對個人而言，其發展前景遠遠超過軟件業（眾所周知，除極少數人外，大多從事軟件業者很難逃脫其年齡課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 瓶頸），是絕對金領。這也是眾多大專院校學生面對 日益激烈的就業競爭，可以增強競爭實力，把握自己未來的發展的一個強大工具。 本課題的意義和內容 本文的選題背景是探討利用逆向工程這一先進的制造技術手段來解決玩具汽車覆蓋件成形技術中的一些難題，縮短覆蓋件模具的制造周期，加速玩具汽車工業的發展。 本課題的工作主要有五個部分 ： 第一章介紹逆向工程的相關概念，及發展現狀； 第二章首先介紹逆向工程的測量技術，著重敘述三維激光掃描儀的測量原理； 第三章主要論述了基于 CATIA 的后處理技術； 第四章主要介紹了基于 Pro/E 的實設計及虛擬裝配； 第五章是總結部分，對全文進行總的論述。 第二章 逆向工程中的測量技術 在產品開發中，以逆向方式處理的產品往往具有尺寸不易掌握的特性，這包括外觀的造型以結構上的各種機構的位置。也就是說，該產品數據不是以直接的繪制的方式就可獲得的。因此，逆向工程的第一任務就是如何獲得工程技術人員所要的點數據，以用于后繼的模型建構。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 測量方式 逆向工程所需要的測量按其特性及應用，一般可分為兩大類 ：接觸式測量與非接觸式測量，下表列出它們的技術特點。 表 21 非接觸式與接觸式測量的比較表 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 測量方式 非接觸式 接觸式 測量精度 傳感器 測量速度 前置作業 工件材料 測量死角 誤差 10 100 P71 光電接收器件 100012020 點 /秒 需噴漆，無基準點 無限定 光學陰影處及光學焦距變化處 隨曲面變化大 1 um 開關器件 人工控制 設定坐標系統，校正基準面 硬質材料 工件內部不易測量 部分失真 優勢 ，曲面獲取容易 ； ； 、易碎、不可接觸 薄件、皮毛、變形細小等工作 ； ，不會傷害精密表面 ； 特定幾何 缺點 ，無法判別特定的 幾何形狀 ； ，激光無法照到 的地方不易測量 ； 直， 則測量的誤差較大 ； ，速度慢 ； ； 度 ； 面磨損，影響光滑度 ； ，不易補償半徑 , 精度難以保證； ，形狀會影 響測量值 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 總上所述可知非接觸式測量用于表面不規則的曲面測測量，而接觸式用于規則的幾何體的測量。由于本課題研究的是屬于曲面形狀零件的汽車覆蓋件，經比較選用非接觸式測量方式的激光測量。 非接觸式測量一般是基于三角法測量原理，可分為點接觸式、線 接觸式、面接觸式三種。非接觸式探頭一般用于不規則曲面的測量，因不規則曲面對于接觸式探頭的半徑補償相當不易，而且測量速度相當慢。 零件掃描過程 ATOS 掃描儀類型選用 ATOS 掃描儀有 4 種型號 ： ATOS STD 型、 ATOS II 型、 ATOS III型、 ATOS1 四種。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 21 ATOS 掃描儀類型圖 顯然欲提高測量精度一定要減小儀器到被測物體之間的距離，但由于到儀器盲區的限制，不能無限縮小。這里選用 ATOS I。 ATOS 掃描儀掃描儀使用特點 該掃描儀體積小、重量輕尺寸 ： 寬 245mm、長 250mm、高