Pro/E建模與裝配在鞋面定型機(jī)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (新余 338015) 曹春宜 丁宇寧

溫州某機(jī)械制造公司是一家鞋機(jī)制造公司，該公司主要采用Pro/E軟件來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)鞋面定型機(jī)，公司采用Pro/E軟件同時(shí)對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)修改和生產(chǎn)，大大縮短了研發(fā)和生產(chǎn)周期。

鞋面定型機(jī)束緊機(jī)構(gòu)由束緊環(huán)、三角撐、心軸、束緊滑板、限位塊、左右束緊座六個(gè)基本零件組裝而成。其中束緊環(huán)是束緊機(jī)構(gòu)的重要部位，它形狀與楦頭座相配合，跟隨壓頭往下壓貼在楦頭座表面皮革，使皮革面壓成鞋面的形狀。

1.鞋面成型機(jī)束緊機(jī)構(gòu)零件三維建模過(guò)程

(1)束緊環(huán)的三維建模方法與步驟 束緊環(huán)的設(shè)計(jì)工程圖如圖1所示。

圖1

根據(jù)給定的零件特征為三維曲面體，由于實(shí)體分為上部不規(guī)則曲面體和下部規(guī)則實(shí)體，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在Pro/E中很難直接用“拉伸”命令繪制出。這里上部曲面體可先采用生成薄壁曲面方法，再用Pro/E實(shí)體特征工具里“實(shí)體化”命令生成實(shí)體模型。具體軟件操作步驟如下。

第一步:在軟件“草繪”環(huán)境中以“TOP”平面為基準(zhǔn)面繪制出要拉伸曲線，再采用軟件實(shí)體特征“拉伸”命令生成下部規(guī)則實(shí)體 (見(jiàn)圖2)。

第二步:用“草繪”命令和“造型”命令中的空間曲線繪出曲面的輪廓線和內(nèi)部曲線，再用邊界混合造出曲面 (見(jiàn)圖3)。

圖2

圖3

第三步:將以上造好的曲面以“RIGHT”面為對(duì)稱中心鏡像到右邊，端平面和上端面都要留余量(見(jiàn)圖4)。

第四步:采用“合并”命令將兩個(gè)相互面進(jìn)行合并，全部合并成封閉的面殼后用“實(shí)體化”命令生成實(shí)體 (見(jiàn)圖5)。

圖4

圖5

第五步:拉伸一邊的固定座，并用“插入孔”命令插入階梯孔，再將一邊所有的固定板和階梯孔鏡像到另一邊，完成束緊環(huán)的三維造型設(shè)計(jì)，具體(見(jiàn)圖6)。

(2)三角撐的三維建模 三角撐作用是固定座落在束緊座零件，同時(shí)它也有限制束緊環(huán)位置的作用。三角撐的工程設(shè)計(jì)圖如圖7所示。

以最佳硼鎂添加量為基礎(chǔ)，通過(guò)加入H3PO4改性聚乙烯醇（占砂量10%）改善抗吸濕性，測(cè)試樣塊24h時(shí)強(qiáng)度及稀釋率，結(jié)果見(jiàn)表2。

圖6

圖7

根據(jù)此零件的特征，該零件可拉伸一個(gè)類似直角梯形塊，再在側(cè)面繪制兩個(gè)螺紋孔即可生成零件模型。

(3)限位塊的三維建模 限位塊 (見(jiàn)圖8)是固定在束緊滑板上，此零件是用來(lái)固定束緊座的。根據(jù)此零件的特征，該零件可用左視圖的外輪廓線作為對(duì)稱拉伸的草繪進(jìn)行拉伸，接著插入一個(gè)階梯孔，另一個(gè)則可用拉伸，鏡像或陣列。

(4)心軸的三維建模 心軸的主要作用是連接束緊滑板，并同時(shí)穿過(guò)左右束緊座。根據(jù)軸類零件特征和具體尺寸，可以利用實(shí)體特征的“旋轉(zhuǎn)”命令旋轉(zhuǎn)成實(shí)體，再使用“倒角”命令可以得到心軸的三維實(shí)體。

(5)束緊滑板的三維建模 束緊滑板作用是固定限位塊和固定左、右束緊座。束緊滑板的設(shè)計(jì)圖如圖9所示。根據(jù)零件的特征可以先畫(huà)出俯視圖的線框，再拉伸成厚度為9mm的板，然后用“拉伸切除”命令繪出左右兩邊的U形階梯孔。

圖8

圖9

(6)左、右束緊座的三維建模 左、右束緊座是固定三角撐，束緊環(huán)和束緊撐的，而此零件又是通過(guò)限位塊和心軸來(lái)固定，限位在束緊滑板上的。左束緊座的設(shè)計(jì)圖如圖10所示。

圖10

左、右束緊座實(shí)體的生成，可以先繪出左視圖的輪廓線 (先不到直角)拉伸成實(shí)體板，再在板上插入階梯孔普通孔和螺紋孔，最后倒直角。

2.束緊機(jī)構(gòu)的裝配方法

對(duì)束緊機(jī)構(gòu)裝配的主要是按下列步驟進(jìn)行:

(1)新建組件 打開(kāi)組件，裝配束緊滑板，確定約束類型為缺省。

(2)裝配左右束緊座 先將束緊座上孔的軸線和束緊滑板上孔的軸線對(duì)齊，然后用束緊滑板的上表面 (U形階梯孔的大孔面)和束緊座的下表面配對(duì)，且偏移為重合。接著將束緊座旋轉(zhuǎn)到合適的位置。這里不可以完全約束。

(3)裝配左右限位塊 選擇限位塊上兩孔的軸線與束緊滑板兩側(cè)的兩孔軸線對(duì)齊，接著選擇限位塊的底面 (U形階梯孔的小孔面)和緊滑板的上表面配對(duì)。

(4)裝配三角撐 選擇三角撐兩孔的軸線與左右限位塊兩側(cè)的兩孔軸線對(duì)齊，接著選擇三角撐的底面和三角撐的上表面配對(duì)。

(5)同上 裝配束緊撐。

(6)裝配束緊環(huán) 選擇束緊環(huán)上固定板的底面與束緊座的上表面配對(duì)，再選擇任意兩階梯孔的軸線與左右束緊座兩孔軸線分別對(duì)齊。

(7)裝配心軸 選擇心軸的軸線與束緊滑板中間孔的軸線對(duì)齊，再選擇束緊滑板底面與心軸大小相接的平面配對(duì)。

最后束緊機(jī)構(gòu)總裝配效果如圖11所示。

3.總結(jié)

圖11

經(jīng)過(guò)筆者此次利用Pro/E對(duì)鞋面定型機(jī)束緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)和裝配，在使用Pro/E軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)虛擬裝配中發(fā)現(xiàn)工廠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題，比如直接按零件設(shè)計(jì)圖樣尺寸進(jìn)行建模后，在裝配時(shí)有些零件裝配不上，軟件提示機(jī)構(gòu)間出現(xiàn)干涉。這就說(shuō)明在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員忽略了一些細(xì)節(jié)，零件尺寸需要修改。在有了使用軟件虛擬裝配基礎(chǔ)后，筆者對(duì)工程圖零件設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行了小部分修改，使之能順利裝配，這也為工廠實(shí)踐生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。