基于pro/E的模具拆裝動畫制作

李春玲，周娟利

0 引言

隨著三維CAD技術的發展以及信息技術的普及，通過動畫的形式展現裝配體內部構造，無論是在產品研發階段，還是在日常的專業教學中，都得到了廣泛的應用。這種新的展現方式克服了二維圖樣在展現裝配體結構方面的局限，給觀看者的感受更為形象和直觀。在專業教學資源庫建設中，動畫已經成為不可或缺的部分。本文以冷沖壓模具為例說明模具拆裝動態模擬在Pro/E5.0中的實現過程。

1 零件三維建模

該模具是一副典型的沖孔落料復合模，制件如圖1所示。模具主要零件包括凸凹模、落料凹模、小凸模、凸凹模固定板、卸料板等零件。在Pro/E5.0中分別建立各個零件的三維模型，圖2分別是其成型零件的凸凹模及落料凹模的實體模型。

圖1 制件模型

圖2 模具零件實體模型

在零件建模過程中，充分發揮Pro/E的參數化建模功能，尤其是對于螺釘、導柱及導套等零件，使用參數化建模的方法，可以大大減少建模工作量，提高工作效率［2］。

2 三維實體裝配

模具零件建模完成后，緊接著就可以開始創建裝配模型，通過“Assembly”模塊進行零部件的組合裝配時，要按照實際的模具零件裝配過程進行，通過裝配約束將各個零件聯系在一起。零件間的裝配約束主要包括匹配、對齊、坐標系及定向等幾種，通過人機交互的方式來指定，起到確定零件之間的幾何約束和裝配順序的作用。模具裝配可以分為組件裝配和整體裝配。先分別進行上、下模裝配，建立兩個子裝配體，下模子裝配體如圖3(a)，然后進行合模裝配，完成裝配如圖3(b)。

圖3 模具三維實體裝配

3 模具拆裝動畫的制作

進入Pro/E5.0的裝配環境后，在應用程序菜單下，單擊“動畫”子菜單，進入動畫(Animation)模塊工作界面。考慮模具實際拆裝的順序，充分發揮子動畫的功能，子動畫的應用使得整個動畫制作過程的修改變得比較容易。首先制作模具子組件的拆卸動畫，把拆卸動畫反轉過來就可以生成裝配動畫，然后制作分模動畫，關鍵幀反轉后即可生成合模動畫，按照這個思路制作冷沖壓模具拆裝動畫。下面以上模拆分子動畫制作為例，說明Pro/E中動畫制作的基本流程。

3.1 制作上模拆分子動畫

1)打開上模子裝配體，進入動畫模塊工作界面；2)單擊動畫工具欄中的創建一個新動畫，并命名；3)單擊工具欄圖標，定義主體；4)在“視圖”菜單中選擇“方向”子菜單，單擊圖標，彈出“拖動”對話框，單擊圖標，配合高級拖動選項，拖動主體到特定位置，單擊圖標進行快照捕捉，重復操作后生成一連串快照；5)單擊動畫工具欄圖標，彈出關鍵幀序列對話框，設置好間隔時間，依次把所有快照添加到關鍵幀序列中；6)調整和編輯時間域；7)啟動動畫查看；8)回放動畫，并保存。按照上面所述的步驟，同樣可以生成下模拆分子動畫［1-3］。

3.2 上下模拆分動畫制作

制作上下模拆分動畫的基本步驟如上所述，與之不同的是在打開模具總裝配體進入動畫模塊，建立新動畫命名后，單擊動畫菜單中的子動畫菜單，將建立的子動畫包括進來。定義主體時，要分別將上模子組件及下模子組件各自作為整體定義為兩個主體。生成關鍵幀序列后，調整時間域，編輯各個動畫的出現順序，然后建立時間與視圖、顯示及透明之間的關系，如圖4所示，捕獲動畫生成最終的視頻文件，視頻文件播放如圖5所示。

圖4 動畫時間域

圖5 視頻播放文件

4 動畫制作中的要點

制作一個完整流暢的模具拆裝動畫，需要注意以下問題:

1)掌握好關鍵幀序列的時間間隔。關鍵幀序列的時間間隔決定了動畫演示的快慢，影響著整個動畫過程的節奏。在拖動創建快照之后，創建關鍵幀序列時，兩張快照之間的時間間隔一般掌握在2～3s，但具體時間還要根據關鍵幀演示的內容所決定，為取得更好的演示效果，必要時可將間隔時間適當延長。

2)靈活運用定時視圖、定時顯示及定時透明等功能。模具動畫制作在展示拆裝順序的同時還要展示其內部結構，一般需要從多個角度對模具進行觀察。定時視圖可以實現在特定時間從特定方向觀看模型，定時顯示及定時透明功能可以控制組件元件在動畫運行過程中的可見、不可見以及透明程度，三者的有機結合，不僅可以使動畫展現的角度更加多樣，而且有利于清楚地表達整個模具的內部構造［4］。

3)一副模具上往往有很多的螺紋連接件，為了使動畫制作更逼真形象，其中模板連接螺釘的旋轉且平移運動的動畫制作是一個關鍵點。在裝配和拆卸時，螺釘的旋轉運動需添加旋轉伺服電動機，其平移運動需要添加平移伺服電動機，根據需要可以對其速度及方向分別進行定義，最后將其添加到動畫時間線中，并編輯即可。

同時還要注意，在創建快照的過程中，對于同一模板上起相同作用的同一規格螺釘，可以將其鎖定，鎖定的多個主體將同時進行平移或旋轉，這時它們的行為和一個主體是一樣的［4-5］。

5 結語

模具拆裝動畫的制作在模具產品演示及模具專業教學資源庫制作中，都是必不可少的內容。利用三維軟件實現典型模具拆裝的動態模擬，可以更感性地認識模具內部結構，為后續模具實物拆裝實訓環節提供一定的知識儲備，而且激發學生的學習興趣，減少模具實物拆裝的次數，降低實訓教學成本。

［1］詹友剛.Pro/ENGINEER高級應用教程(中文野火版5.0)［M］.北京:機械工業出版社，2010.

［2］閆俊霞，劉初升，冀連權，等.基于Pro/E大型馳張篩設計和裝配動畫的制作［J］.煤礦機械，2008，29(6):190-191.

［3］馬光峰，張彪.Pro/E在機械爆炸圖中的應用［J］.機械設計與制造，2004(9):70-71.

［4］謝曉華.Pro/E在齒輪泵拆裝動畫中的應用［J］.機械與電子，2011(6):74-76.

［5］馮櫻，劉加華，劉成武.基于Pro/E的汽車變速器裝配及運動仿真的動畫實現［J］.機械工程師，2007(3):63-65.