Pro/ENGINEER参数化设计在玻璃钢化炉生产中的应用

    一、引言
    福建某厂生产的水平钢化炉用于生产汽车及建筑用的圆柱面弯曲钢化玻璃。其中的主要部件——弯曲钢化成型区——的作用是使玻璃弯曲钢化成型。它的主要结构是将丝杆螺母副安装于弯曲机构内。其工作原理为两侧的丝杆螺母副的旋向相反，每个螺母可在其铰链套内滑动，通过链传动，每个丝杆螺母副的位移量一致，从而使得弯曲机构形成一个圆柱面，如图1所示。在生产中主要通过测量下铰链A和B间的距离，来判断是否达到所需的弯曲半径。由于玻璃品种繁多，它们的弯曲半径也不相同，因此需要事先计算出许多不同的弯曲半径R所对应的铰链间的距离L。
    工作中的计算方法有公式法和作图法，这两种方法费时费力，要多次重复相同的工作。笔者利用PRO/ENGINEER的骨架模型skeleton这个概念，将整个活动范围绘制成skeleton零件，并加上数学关系式，然后在模型中模拟它的运动。只要修改其中的半径参数R，对于不同的弯曲半径，模型就会自动重新生成，并通过工具栏上的分析功能自动测得间距L，既直观、省时又精确。

二、设计准备
    1．分析绞链座的活动方式
    如图1所示，弯曲机构形成了一个圆柱面，因此各铰链座间张开的角度是一样的。在建立skeleton模型时，我们可以简化该装配模型，只需取其中的两个铰链座即可。取固定在机架上的中间铰链座Z1及相邻的Z2。通过分析整个装配件的运动关系可知，各相邻的铰链座都是绕着它们所联接的轴转动的，如P、Q、R或S。铰链座Z1不动，Z2和Z3分别绕R和Q转动。同时P、Q、R以及S又是处在同一个圆弧中。通过这个构思我们可以建立一个skeleton文件。
    2．建立活动铰链座的骨架模型文件
    (1) 启动Pro/ENGINEER Wildfire.依次选择“File”和“New”，在名称中键入：jiaol_skeleton，然后单击“OK”按钮。
    (2) 建立组合铰链座的基准特征。依次选择“Datum”和“Sketch”，然后选择FRONT为草绘平面，绘制图2中(1)所示的任一半径的圆弧。该圆弧表示弯曲区工作时所形成的圆柱面。

图2 组合铰链座的基准特征

    接着在圆弧上建立三个基准点Q、R和S ，如图2中的（2）所示，并且使QR=RS=80（80由该铰链座具体结构尺寸而定）。
    最后通过圆心O和基准点Q建立一基准轴OQ，如图2中的（3）所示。该基准轴可用来控制铰链座装配后的运动。通过修改它的长度数值，就能控制铰链座的弯曲半径。
    3. 组装一个活动的弯曲区装配件
    (1) 依次选择“File”、“New”和“Assemble”，然后输入文件名：wanqu.asm。在菜单栏中选择“插入”→“元件”→“装配”，选取己建立好的骨架文件“jiaol_skeleton”。约束类型为“自动”，最后单击“确定”，如图3中的（1）所示。
    (2) 加入零件jiaol_1.prt(事先己做好)。通过约束使铰链座的铰接点与圆弧上的Q和R点对齐，如图3中的（2）所示。
    (3) 加入零件jiaol_2.prt 。通过约束使两铰链座安装在一起，并使铰接点与R和S点对齐，如图3中的（3）所示。

图3 组装模型
现在我们就完成了该模型的组装，利用骨架模型将零件的相互关系以关系式的形式进行表示，我们只需修改R值，就可驱动零件运动了。选择菜单上的“分析”，再选取“测量”功能，我们就可得到A、B间距的值L。
我测得的一些数据如下表1所示

弯曲半径R 500 600 700  800 900 1000 … 间距L 245 238 233 229 226 223 …
     表1
    经检验，结果完全可符合生产中的要求。
    三、结论
    Pro/ENGINEER中提供的骨架模型功能允许使用者在加入零组件之前，先设计好运动的相对位置结构图。我们可利用这个结构把需要的相关零件装配进去，而不需要装配所有的零件，避免了由于零件繁杂而引起彼此间限制条件的冲突。同时它还具有分析整个装配件关键性尺寸和检查运动干涉状态的功能。这就使我们的产品开发过程更顺畅，设计工作更方便。

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