Pro/E虛擬仿真在車床拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

王 倩 葉安英 李穎芝

(邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，河北邢臺(tái) 054035)

車床是企業(yè)生產(chǎn)車間中應(yīng)用最多的一類機(jī)床，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)形式錯(cuò)綜復(fù)雜，內(nèi)容涉及的知識(shí)面廣而深，且實(shí)踐性很強(qiáng)，車床的認(rèn)知水平在很大程度上依賴于實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟮默F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)模式常常由于實(shí)訓(xùn)資源不足、場(chǎng)地有限等原因不能滿足學(xué)生獨(dú)立操作的需求，從而影響了學(xué)生動(dòng)手能力的提高和對(duì)實(shí)訓(xùn)效果評(píng)價(jià)的真實(shí)性，并且難以避免拆裝過程中對(duì)設(shè)備的損傷。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用軟件的發(fā)展，利用Pro/E軟件提供的仿真功能，掌握各部件空間結(jié)構(gòu)及內(nèi)部關(guān)聯(lián)，虛擬仿真拆裝任務(wù)，為實(shí)物拆裝訓(xùn)練積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 構(gòu)建三維模型

車床主要組成包括:主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、床身、床鞍及尾座［1］，每個(gè)組成部分包含若干機(jī)構(gòu)，本文以主軸箱為例，介紹虛擬仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程。

1.1 典型機(jī)構(gòu)建模

車床主軸箱內(nèi)典型機(jī)構(gòu)包括:卸荷帶輪機(jī)構(gòu)、雙向多片式摩擦離合器、變速操縱機(jī)構(gòu)等。對(duì)于簡(jiǎn)單零件，可直接借助Pro/E的Part模塊建模，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件，可通過Pro/E的組建模塊完成裝配體模型構(gòu)造［2］，如表1所示。

1.2 主軸箱總裝建模

主軸箱固定在床身左側(cè)，內(nèi)部裝有主軸和變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)V帶、變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給主軸，實(shí)現(xiàn)車削主運(yùn)動(dòng)，主軸箱三維模型如圖1所示。

2 實(shí)現(xiàn)虛擬仿真

2.1 內(nèi)嵌eDrawings

eDrawings是Pro/E程序中的插件，通過它可以把三維模型保存為.exe格式，.exe可執(zhí)行文件能脫離Pro/E軟件對(duì)模型進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)角度，多方向平移、自動(dòng)播放等操作，因此內(nèi)嵌eDrawings是Pro/E功能的升級(jí)與擴(kuò)展。內(nèi)嵌eDrawings時(shí)，先指向Pro/E的目錄，安裝并破解eDrawings，完成后將protk.dat文件拷貝到Pro/E下的text目錄即可，此時(shí)Pro/E菜單欄中新增eDrawings菜單，如圖2所示。

2.2 動(dòng)態(tài)仿真

2.2.1 文件發(fā)布

通過eDrawings下拉菜單Publish進(jìn)行文件發(fā)布，將Pro/E文件轉(zhuǎn)換成.exe可執(zhí)行文件，以雙向多片式摩擦離合器為例，如圖3、圖4所示。

2.2.2 動(dòng)態(tài)拆裝

利用eDrawings可實(shí)現(xiàn)零部件平移、旋轉(zhuǎn)、爆炸/解除爆炸、標(biāo)注、測(cè)量、剖切、視圖隱藏或高亮顯示和透明等功能，如圖5所示菜單及工具欄。此功能可實(shí)現(xiàn)整個(gè)拆裝實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的完全可視化操作過程，使操作者仿佛置身于真實(shí)的拆裝情境中，便于學(xué)生快速熟練掌握車床內(nèi)部構(gòu)造及各傳動(dòng)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、理實(shí)結(jié)合的綜合能力，延伸了拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的深度。

動(dòng)態(tài)仿真借助eDrawings技術(shù)，通過點(diǎn)擊相應(yīng)菜單即可實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單，因其脫離了Pro/E軟件，所以響應(yīng)快，運(yùn)行流暢，便于在有限的課堂時(shí)間內(nèi)多次模擬訓(xùn)練，動(dòng)態(tài)仿真時(shí)，點(diǎn)擊圖5工具欄中“零部件”，選擇“移動(dòng)”圖標(biāo)，手動(dòng)拆卸、安裝部件上各零件，如圖6所示;選擇“爆炸”將對(duì)部件進(jìn)行爆炸效果處理，如圖7所示;點(diǎn)擊“標(biāo)注”、“戳記”完成對(duì)各零部件文字標(biāo)注及蓋戳標(biāo)記，如圖8所示;通過“剖切”實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件重要橫斷面剖視，且通過鼠標(biāo)可移動(dòng)剖面位置，如圖9所示［3］。

3 結(jié)語

通過Pro/E軟件及其內(nèi)嵌的eDrawings技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)的虛擬仿真拆裝過程，可使學(xué)生更感性地認(rèn)知機(jī)床內(nèi)部關(guān)聯(lián)關(guān)系，為后續(xù)的實(shí)物拆裝實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)提供一定的知識(shí)貯備，并累積相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，虛擬仿真作為實(shí)物拆裝實(shí)訓(xùn)課程的輔助教學(xué)手段，能更加有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和樂趣，動(dòng)態(tài)仿真教學(xué)模式可降低拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)中固定資產(chǎn)的成本投入，優(yōu)化了教學(xué)資源，使學(xué)生逐步從虛擬環(huán)境過渡到實(shí)物拆裝中，提高實(shí)物拆裝的效率和拆裝成功率。

［1］張普禮.機(jī)械加工設(shè)備［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010:62－66.

［2］姜媛媛.基于Pro/E的并聯(lián)機(jī)床實(shí)體建模［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，2009，26(4):72－73.

［3］李斌.Pro/E 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真［M］.北京:人民郵電出版社，2008:35－36.