基于proe的玩具汽车结构设计及虚拟装配设计(论文

基于proe的玩具汽车结构设计及虚拟装配设计(论文内容摘要：

基于特征 Pro/ENGINEER 使用用户 熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。 这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。 例如 ： 设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用，并以这些简单特征为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。 装配、加工、制造以及其他学科都使用这些领域独特的特征。 通过给这些特征设置参数 (不但包括几何尺寸，还包括非几何属性 )，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 全尺寸约束 在 Pro/ENGINEER 的设计过程中，将零件的尺寸和形状结合起来考虑， 通过尺寸约束实现对几何形状的控制。 几何造型必须以完整的尺寸参数为出发点 (全约束 )，不能漏标尺寸 (欠约束 )，课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 也不能多标尺寸 (过约束 )。 尺寸驱动设计修改 Pro/ENGINEER 设计过程中是通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变。 Pro/ENGINEER 提供了独特的 Pro/GRAMME，让设计者可以通过简单的编程，来实现设计模型尺寸修改的程序化，从而实现程序化修改产品的几何形状，并可以利用此功能实现产品设计的系列化，建立产品的标准零件等。 全数据相关 为加速投放市场，需要 在较短的时间内开发更多的产品。 为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师对同一产品进行开发。 数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使 Pro/ENGINEER 独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 Pro/ENGINEER 是建立在统一的数据库上的，不像一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。 所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个数据库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。 换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设 计过程的相关环节上。 这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计开发全过程统一起来。 这一优点，使得设计更优化，产品质量更高，产品能更好地推向市场。 Pro/ENGINEER 的全相关性保证在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 发后期的一些功能提前发挥其作用。 装配管理 Pro/ENGINEER 的基本结构能够使设计者使用一些直观的命令，例如“啮合”、 “插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。 高级的功能支持大型复杂装配 体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 作为世界一流的三维 CAD/CAM 软件， Pro/ENGINEER 不仅提供了复杂的功能而且还为用户提供了开发接口，同时 Pro/ENGINEER 还自带一个PROGRAM 模块。 制造加工 现今加工制造业所面临的加工目标要求多，如工件复杂性、精度要求及生产效率等的门槛越来越高，同行业的竞争也越来越激烈。 在众多强劲对手中，需要更进一步提高加工技术的水平，才能在同行业竞争中脱颖而出。 在 PRO/E 的 CAD/CAM 系列模块中，除 了提供用于建立计算机几何模型的辅助工具 (CAD),还提供了在设计产品加工制造工艺时所需要的辅助工具 (CAM)，使用户在产品的设计上更得心应手，加工制造技术更快速，生产程序更具有效率，上市时间更加领先，质量更加可靠。 让用户的产品设计、制造、生产流程连贯化，因此更具有竞争力。 在产品加工制造的环节上， PRO/E 在设计 NC 加工制造程序上提供了功能强大的辅助工具一 PRO/NC 加工制造模块。 使用户可以利用 PRO/NC 将产品的计算机几何模型与计算机辅助制造课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 进行整合，配合 NC 加工制造技术上所需要的各项加工参数 ： 加工所需要 的模型、加工坯料、夹具、加工刀具、加工机床及各种加工参数等等，来设计产品的各种加工工艺。 PRO/NC 多样化的加工辅助制造程序设计工具，可以分别针对各类型加工机床 (两轴半至五轴各型加工中心、两轴及四轴车床、两轴及四轴电火花线切割机等 )及各种加工方式 (铣、车、钻、电火花加工等等 )，自动产生适用于加工机床及加工刀具与控制器所需要的加工控制数据。 利用输出的加工控制数据可进行实际加工，制造出所设计的产品及零件模型。 工程师利用 PRO/NC 设计好加工程序后，产生的加工刀具相对于加工坐标的路径数据称为 CL DATA (CUTTER LOCATION DATA)。 所得到的 CL DATA 可以利用PRO/NCCHECK 在计算机中模拟所设计的加工程序切削材料时的状况，由此观察废料的产生及避免加工失败。 还可以协助制造工程师达到制造流程最佳化的目的，并检验产品在进行切削时的状况。 设计加工制造程序所产生的 CL DATA ，可经由PRO/NCPOST 进行数据的转换，得到适用于实际加工所需要的机械控制码 (NCCODE)。 所产生的 NC CODE 配合适当的工具及加工机床，可以实际应用 PRO/NC 所设计的产品加工制造工艺。 CATIA 软件介 绍 CATIA 简介 CATIA 应该说是最高档的 CAD/CAM 软件，由法国 Dassault公司开发，后 Dassault 被美国的 IBM 公司收购。 该软件原运行课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 于 IBM 的工作站上，驱动系统为 VM/CMS，现已成移植至个人PC，这又使这一 功 能强大的软件的使用者更加广泛。 与 UG、EUCLID、 PRO/E 等相比，该软件在曲面造型方面具有独特的优势，应该说是任何一个 CAD 三维软件所不能比的，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业的复杂曲面造型设计中（据信现在国内几乎所有的飞机设计研究院所都用 CATIA）。 CATIA软件的曲面造型技术为这些行业的产品设计提供了先进、方便、快捷的手段，使设计更趋完美，周期越来越短，极大地提高了开发效率。 通过其丰富的产品线提供一个集成的产品开发环境。 为了保证其最大的灵活性， CATIA 在提供了面对复杂设计与仿真的CATIA P P3 平台软件的同时，还配备了面对相对简单建模需求的 CATIA P1 平台 [2]。 CATIA 是 CAD/CAM 业界的领导者，其作为全球 CAD/CAM市场的领袖，有 20 年以上丰富的经验，拥有大大小小 9000 多家客户， IBM 的 CATIA 解决方案极大的提高了企业的竞争能力。 从概念设计到最终的产品， CATIA 广泛的集成解决方案加快了产品开发的全过程。 CATIA 涵盖的范围是一个跨行业的解决方案，包括汽车、航空航天、消费品、制造与装配、工厂设计、火车及重型机械等，比其它任何 CAD/CAM 的产品都广泛，它提供了一套全面的解决方案，可以建设一个完善而无缝的产品开发环境； （ 1） CATIA 的解决方案是一个可信赖的、经过实践检验的、课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 先进的解决方案，具有象 IBM 等这样几十家工业巨头将 CATIA作为核心设计和制造系统，更重要的是 CATIA 可以根据不同规模、不同应用的企业定制完全适合本企业的 最佳解决方案； （ 2） CATIA 特有的并行工程能力，可使所有的设计者、制造厂及供应商等都能共享相同的数据库，大幅度降低生产改变时及修改零部件所需的费用。 （ 3） CATIA 已成为世界工业的事实标准，主流软件。 近年来，应用于 CATIA 解决方案在商业应用方面硕果累累，丰富的应用软件支持整个产品周期，从构想、设计直到制造维护。 并且CATIA 已成为工业界的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖制造商所用的核心系统。 （ 4） CATIA 在造型风格、设计等方面具有独特长处，为各种产品的设计和制造提供了端对端（ endtoend)的解决方案。 CATIA 涉及生产、加工和人员三个关键领域。 （ 5） CATIA 的可伸缩性和并行工程的能力可显著缩短产品上市时间。 CATIA 软件已成为世界各地设计师和工程师的设计最佳工具。 应用 CATIA 软件从事设计的技术人员前景： 由于 CATIA 软件的强大 功 能，其已为越来越多的行业带来巨大利润，因此从事设计的人员薪水也极为可观（目前特别是外企或私企的汽车行业），对个人而言，其发展前景远远超过软件业（众所周知，除极少数人外，大多从事软件业者很难逃脱其年龄课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 瓶颈），是绝对金领。 这也是众多大专院校学生面对 日益激烈的就业竞争，可以增强竞争实力，把握自己未来的发展的一个强大工具。 本课题的意义和内容 本文的选题背景是探讨利用逆向工程这一先进的制造技术手段来解决玩具汽车覆盖件成形技术中的一些难题，缩短覆盖件模具的制造周期，加速玩具汽车工业的发展。 本课题的工作主要有五个部分 ： 第一章介绍逆向工程的相关概念，及发展现状； 第二章首先介绍逆向工程的测量技术，着重叙述三维激光扫描仪的测量原理； 第三章主要论述了基于 CATIA 的后处理技术； 第四章主要介绍了基于 Pro/E 的实设计及虚拟装配； 第五章是总结部分，对全文进行总的论述。 第二章 逆向工程中的测量技术 在产品开发中，以逆向方式处理的产品往往具有尺寸不易掌握的特性，这包括外观的造型以结构上的各种机构的位置。 也就是说，该产品数据不是以直接的绘制的方式就可获得的。 因此，逆向工程的第一任务就是如何获得工程技术人员所要的点数据，以用于后继的模型建构。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 测量方式 逆向工程所需要的测量按其特性及应用，一般可分为两大类 ：接触式测量与非接触式测量，下表列出它们的技术特点。 表 21 非接触式与接触式测量的比较表 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 测量方式 非接触式 接触式 测量精度 传感器 测量速度 前置作业 工件材料 测量死角 误差 10 100 P71 光电接收器件 100012020 点 /秒 需喷漆，无基准点 无限定 光学阴影处及光学焦距变化处 随曲面变化大 1 um 开关器件 人工控制 设定坐标系统，校正基准面 硬质材料 工件内部不易测量 部分失真 优势 ，曲面获取容易 ； ； 、易碎、不可接触 薄件、皮毛、变形细小等工作 ； ，不会伤害精密表面 ； 特定几何 缺点 ，无法判别特定的 几何形状 ； ，激光无法照到 的地方不易测量 ； 直， 则测量的误差较大 ； ，速度慢 ； ； 度 ； 面磨损，影响光滑度 ； ，不易补偿半径 , 精度难以保证； ，形状会影 响测量值 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 总上所述可知非接触式测量用于表面不规则的曲面测测量，而接触式用于规则的几何体的测量。 由于本课题研究的是属于曲面形状零件的汽车覆盖件，经比较选用非接触式测量方式的激光测量。 非接触式测量一般是基于三角法测量原理，可分为点接触式、线 接触式、面接触式三种。 非接触式探头一般用于不规则曲面的测量，因不规则曲面对于接触式探头的半径补偿相当不易，而且测量速度相当慢。 零件扫描过程 ATOS 扫描仪类型选用 ATOS 扫描仪有 4 种型号 ： ATOS STD 型、 ATOS II 型、 ATOS III型、 ATOS1 四种。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 图 21 ATOS 扫描仪类型图 显然欲提高测量精度一定要减小仪器到被测物体之间的距离，但由于到仪器盲区的限制，不能无限缩小。 这里选用 ATOS I。 ATOS 扫描仪扫描仪使用特点 该扫描仪体积小、重量轻尺寸 ： 宽 245mm、长 250mm、高。