proe的串并聯機床幾何建模和運動仿真

2013-08-10 by:ProE/Croe培訓中心來源:仿真在線

proe的串并聯機床幾何建模和運動仿真

proe(proengineer)是由PTC(Parametric Tech.nology corporation)公司推出的參數化設計三維cAD/CAM軟件包,是當今世界上擁有用戶最多的三維CAD軟件,被廣泛應用于機械、電子、航天、紡織、軍工等行業。

近年來隨著個人計算機的發展,人們運用各種軟件及其開發工具對并聯、串并聯機床進行三維實體的幾何建模和仿真。用AutocAD進行二維模型的建立相對比較容易,而對三維實體建模則較麻煩;OpenGL(Open graphic 1ibrary)提供了一些基本的圖元,僅能完成簡單的形體繪制,而復雜形體的建模是比較復雜的工作,如果采用匯編語言(如VB++、VC++等)編程進行實體建模和仿真,不僅要求工作人員技術高,而且工作量也很大。本文運用proe對串并聯機床進行參數化設計,對其中的零部件進行分析,并分別建立模型,最后以一定的裝配關系和約束條件來完成對串并聯機床的建模,并應用Animation功能實現了運動平臺的仿真。

1 串并聯機床

三自由度的串并聯機床結構簡單,它基于stewart原理,主要由1個三自由度的主軸平臺和1個傳統的兩自由度X-Y,工作臺組成,被加工工件裝夾在工作臺上以獲得二維平面運動。主軸安裝于平臺中央,主軸平臺通過圓周均布的3個球鉸(ball joint)或萬向鉸分別與3個連桿連接,每個連桿的另一端通過圓柱鉸(rotational ioint)分別連接于相應的滑座上,每個滑座可沿各自所在立柱導軌作垂直運動,3個立柱空間均布。通過結構分析,不難發現串并聯機床具有很多相似的部件和零件,如它的3根立柱、連桿和動、定平臺的球鉸和圓柱鉸等,特別適合采用參數化的設計思想。

2 串并聯機床幾何模型的建立

(1)零件建模

分析串并聯機床的結構,主要由立柱、連桿和動、定平臺組成,可對它們進行建模,如圖1所示是串并聯機床的建模過程框圖。

(2)零件裝配

零件裝配形成組件的過程,其實是一個通過proe指定零件間約束的過程,通過指定零件問的約束,確定零件的裝配位置關系來完成裝配圖,因此在裝配時不僅要考慮相連零件問裝配的8種連接類型,還要考慮零件裝配的先后次序及組合關系。可見零件的裝配有不同的方式,串并聯機床裝配過程框圖。

(3)幾何建模的完成

立柱和定平臺用固定(Rigid)約束裝配;連桿連接滑塊并繞滑塊的一軸線旋轉,因此連桿和滑塊間用銷釘(Pin)方式連接;滑塊在立柱上面做直線平移運動,只要求有一個平移自由度,則選擇滑塊(Solid)連接方式連接;連桿與動平臺之間是用具有三個自由度的球鉸進行連接的,因此選擇球(Ball)連接方式進行連接,最后生成所需的3-DOF串并聯機床。

3 串并聯機床主軸平臺仿真

在proe軟件中,有兩大方法可以讓組件“動起來”:

一是利用Mechanism功能,它可以讓用戶通過設定運動副——“連接”(connection),使機器組件實現模擬運動(虛擬運動);

二是利用Animation功能,它可以讓用戶不設定電機而用鼠標直接拖曳組件,仿照動畫影片的制作過程,一步一步快拍(Snapshot),最后連接播映便成動畫。在此不考慮伺服電機的驅動等方面的因素,只要求依照構件之間所連接的運動副而運動,因此第二種方法比較方便,且能滿足所需運動的要求。

其中使用【play】-【capture】功能,可以輸出一個影像文件,通過播放器能夠看到主軸運動平臺的運動情況。

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