第 12章 模型装配

第12章模型装配

完成零件设计后，将设计的零件按设计要求的约束条件或连接方式装配在一起才能形成一个完整的产品或机构装置。利用Pro/E提供的“组件”模块可实现模型的组装。在Pro/E系统中，模型装配的过程就是按照一定的约束条件或连接方式，将各零件组装成一个整体并能满足设计功能的过程。本章主要讲解如下内容：

各种装配约束类型

装配连接类型的概念

零件装配与连接的基本方法

组件分解图的建立方法

组件的装配间隙与干涉分析2024/3/4112.1元件放置操控板模型的装配操作是通过元件放置操控板来实现的。单击菜单【文件】→【新建】命令，在打开的〖新建〗对话框中选择“组件”，如图12-1所示。单击【确定】按钮，进入“组件”模块工作环境。2024/3/42在组件模块工作环境中，单击按钮或单击菜单【插入】→【元件】→【装配】命令，在弹出的〖打开〗对话框中选择要装配的零件后，单击【打开】按钮，系统显示如图12-2所示的元件放置操控板。图12-2中的图（a）为【放置】按钮对应的面板，图（b）为【移动】按钮对应的面板。下面对面板中各项功能及意义说明如下：图（a）2024/3/43图12-2元件放置操控板（b）2024/3/44

移动：使用〖移动〗面板可移动正在装配的元件，使元件的取放更加方便。当〖移动〗面板处于活动状态时，将暂停所有其他元件的放置操作。要移动参与组装的元件，必须封装或用预定义约束集配置该元件。在〖移动〗面板中，可使用下列选项：

运动类型：选择运动类型。默认值是“平移”。

定向模式：重定向视图。

平移：在平面范围内移动元件。

旋转：旋转元件。

调整：调整元件的位置。

在视图平面中相对：相对于视图平面移动元件，这是系统默认的移动方式。

运动参照：选择移动元件的移动参照。

平移/旋转/调整参照：选择相应的运动类型出现对应的选项。

相对：显示元件相对于移动操作前位置的当前位置。

挠性：此面板仅对于具有预定义挠性的元件是可用的。

属性：显示元件名称和元件信息。2024/3/452024/3/462024/3/472024/3/482024/3/492024/3/41012.2装配约束类型零件的装配过程，实际上就是一个约束限位的过程，根据不同的零件模型及设计需要，选择合适的装配约束类型，从而完成零件模型的定位。一般要完成一个零件的完全定位，可能需要同时满足几种约束条件。Pro/ENGINEERWildfire提供了十几种约束类型，供用户选用。要选择装配约束类型，只需在元件放置操控板的约束类型栏中，单击按钮，在弹出的下拉列表中选择相应的约束选项即可，如图12-3所示。2024/3/411前面已对各约束类型作了简介，为使读者透彻理解各约束类型的具体应用，现以图例方式说明如下。1．匹配所谓“匹配”就是指两零件指定的平面或基准面重合或平行（当偏移值不为零时两面平行，当偏移值为零时两面重合）且两平面的法线方向相反。如图12-4所示为使用“匹配”约束方式且偏移值为0的两面配合情况（选择圆台的上端面和直角模型底座的上表面，如图中箭头所示）。

2024/3/412如图12-5所示为使用“匹配”约束方式且偏移值不为0时的两面配合情况。2024/3/4132．对齐使两零件指定的平面、基准面、基准轴、点或边重合或共线。如图12-6所示为“对齐”方式且偏移值为0时两面配合情况。2024/3/4142024/3/4153．插入“插入”约束使两零件指定的旋转面共旋转中心线，具有旋转面的模型有圆柱、圆台、球等。如图12-8所示为“插入”约束方式的一个例子，在选定“插入”约束后，分别选择直角模型中孔特征的内表面和圆柱模型侧表面即可完成“插入”约束组装。2024/3/4164．坐标系使零件装配的坐标系与其装配零件的坐标系对齐，从而完成装配零件的放置，如图12-9所示2024/3/4175．相切在两个进行装配的零件中，各自指定一个曲面或一个为平面，另一个为曲面，使其相切。如图12-10所示，选中图中箭头指示的两个面完成相切方式的约束。2024/3/4186．线上点在一个零件上指定一点，然后在另一零件上指定一条边线，使该点在这条边线上。如图12-11所示，为两次使用“线上点”约束方式的一个例子。具体操作：选择左边模型的一个角点，然后选择右边模型箭头指示的边线；选择左边模型的另一个角点，然后选择右边模型箭头指示的边线，结果两点在箭头指示的边线上。2024/3/4197．曲面上的点在一个零件上指定一点，然后在另一个零件上指定一个面，则指定的面和点相接触。如图12-12所示，选择直角模型上的基准点“APNTO”，然后选择圆柱模型中箭头指示的面，结果如右图所示。该选项常配合“对齐”、“匹配”等选项一起使用。2024/3/4208．曲面上的边在一个零件上指定一条边，然后在另一个零件上指定一个面，则指定的边位于指定的面上。该选项常配合“对齐”、“匹配”等选项一起使用。如图12-13所示，选择直角模型中箭头指示的一条边，然后选择圆柱模型下端面，结果如右图所示。2024/3/421提示：

在进行“匹配”或“对齐”操作时，对于要配合的两个零件，必须选择相同的几何特征，如平面对平面，旋转曲面对旋转曲面等。

“匹配”或“对齐”的偏移值可为正值也可为负值。若输入负值，则表示偏移方向与模型中箭头指示的方向相反。2024/3/42212.3装配连接类型在Pro/E中，元件的放置还有一种装配方式——连接装配。使用连接装配可方便用户在利用Pro/Mechanism（机构）模块时直接执行机构的运动分析与仿真，它使用上一节讲的各种约束条件来限定零件的运动方式及其自由度。图12-14所示为选择“轴承”连接时的操控面板。2024/3/423使用该面板可以选择和设置零件间的连接类型。对选定的连接类型进行约束设定时的操作与上一节讲述的相应约束类型的操作相同，因此本节重点应理解各连接类型的含义，以便在进行机构模型的装配时正确选择连接类型。2024/3/424如图12-15所示，单击连接类型栏的按钮，弹出连接类型下拉列表，选择相应的连接类型，在〖放置〗面板左栏中相应显示该连接类型的约束规则，然后选择相应的元件参照和组件参照即可。2024/3/425

刚性：刚性连接。自由度为零，零件装配处于完全约束状态。

销钉：销钉连接。自由度为1，零件可沿某一轴旋转。应满足的约束关系如图12-16所示。

轴对齐：轴对齐方式。有两个自由度：绕轴旋转和沿轴平移。

平移：以“匹配”或“对齐”方式约束装配零件的平移，使平移自由度为零。

滑动杆：滑动连接。自由度为1，零件可沿某一轴平移，应满足的约束关系如图12-17所示。

轴对齐：轴对齐方式，有两个自由度：绕轴旋转和沿轴平移。

旋转：以“匹配”或“对齐”方式约束装配零件的平移，使旋转自由度为零。图12-16图12-172024/3/426

圆柱：缸连接。自由度为2，零件可沿某一轴平移或旋转。该类型只需满足“轴对齐”约束关系即可，如图12-18所示。

平面：平面连接。自由度为2，零件可在某一平面内自由移动，也可绕该平面的法线方向旋转。该类型需满足“平面”约束关系，如图12-19所示。具体操作：分别选择两个零件的贴合面，然后输入偏移值即可。

图12-18“图12-192024/3/427

球：球连接。自由度为3，零件可绕某点自由旋转，但不能进行任何方向的平移。该类型需满足“点对齐”约束关系，如图12-20所示。具体操作：分别在两个零件中选择相应的点，输入偏移值即可。

焊接：焊接。自由度为零，两零件刚性连接在一起。该类型需满足坐标系约束关系，如图12-21所示。具体操作：分别在两个零件中选择相应的坐标系，输入偏移值即可。2024/3/428

轴承：轴承连接。自由度为4，零件可自由旋转，并可沿某轴自由移动。该类型需满足“点对齐”约束关系，如图12-22所示。具体操作：在一个零件中选择一点，在另一个零件中选择一条边或轴线，输入偏移值即可。

常规：选取自动类型约束的任意参照以建立连接。

6DOF：该类型需满足“坐标系对齐”约束关系，如图12-23所示。图12-22图12-232024/3/429

槽：建立槽连接，包含一个“点对齐”约束，允许沿一条非直的轨迹旋转。该类型需满足的约束关系，如图12-24所示。2024/3/43012.4零件装配与连接

在完成各零件模型的制作之后，就可以把它们按设计要求组装在一起，成为一个部件或产品。零件装配与连接的操作步骤如下：

新建一个“组件”类型的文件，进入组件模块工作界面。

单击按钮或单击菜单【插入】→【元件】→【装配】命令，装载零件模型。

在元件放置操控板中，选择约束类型或连接类型，然后相应选择两个零件的装配参照使其符合约束条件。

单击新建约束，重复步骤

的操作，直到完成符合要求的装配或连接定位，单击按钮，完成本次零件的装配或连接。

重复步骤

~

，完成下一个零件的组装。2024/3/431提示：

在装配操作中，可使用按钮、按钮，改变装配件与被装配件的窗口显示状况，以方便在模型中选择装配参照对象。

在某些情况下，使用〖移动〗面板中的“平移”、“旋转”等操作可辅助装配操作。2024/3/432实例1

本例完成如图12-25所示的组件模型2024/3/433实例2

本例完成如图12-33所示的组件模型。2024/3/434提示：

在零件装配之前将组件模型中的某些零件隐藏，可简化装配过程中的图面，便于捕捉要进行约束的对象。

零件装配时必须合理选择第一个装配零件，一般选择整个模型中最为关键的零件。

针对不同装配要求合理选择约束类型，借助“自动”选项，系统可自动选择合适的约束类型，有利于加快装配操作。2024/3/435实例3

本例完成如图12-47所示的组件模型。2024/3/43612.5组件分解图

在一些产品说明书或需要进行产品演示的场合，为了说明产品的零件组成及其装配结构关系，经常需要使用分解图。在Pro/ENGINEERWildfire组件工作环境中，单击菜单【视图】→【分解】→【分解视图】选项，图形窗口中的组件模型则呈分解状态，调整各零件的位置，即可完成组件模型的分解图。如图12-70所示为一组件模型分解图。2024/3/43712.5.1建立组件分解图打开已经建立完毕的组件模型，单击菜单【视图】→【分解】→【分解视图】选项，图形窗口中的组件模型按系统默认的分解位置显示分解图。单击菜单【视图】→【分解】→【编辑位置】选项，打开如图12-55所示的〖分解位置〗对话框，使用该对话框，可实现对分解图中零件位置的调整。该对话框中各功能选项的意义说明如下。2024/3/438

选取的元件：首先选择一运动参照，然后单击该栏中的选取对象按钮，然后在组件模型中选择要在参照方向上移动的零件。

运动类型：该栏下面列出零件或组件的各种移动方式。

平移：定义平移方向后，拖动鼠标直接移动零件或组件。

复制位置：复制选择零件的分解位置。

缺省分解：在系统默认的分解位置放置选择的零件或组件。

重置：重新放置选择的零件或组件的位置。

运动参照：该栏供用户选择零件或组件移动的参照类型来定义方向，有如下几种：

视图平面：选择当前视场平面作为移动参照。

选取平面：选择一个平面作为移动参照。

图元/边：选择零件或组件的边、基准轴作为移动参照。

平面法向：选择一平面，该平面的法线方向作为移动参照。

2点：选择两个端点或基准点，以其连线方向作为移动参照。

坐标系：选择基准坐标系的X、Y、Z轴作为移动参照。

运动增量：该栏显示零件或组件相对移动的尺寸增量。

位置：该栏显示零件或组件相对移动的相关尺寸变化量。2024/3/439建立组件分解图的操作步骤如下：

打开已有的组件模型，单击菜单【视图】→【分解】→【分解视图】选项，图形窗口中的组件模型按系统默认的分解位置显示分解图。

单击菜单【视图】→【分解】→【编辑位置】选项，打开〖分解位置〗对话框。

选定移动参照，选择零件并拖动调整其位置完成分解图。2024/3/440实例

本例制作如图12-72所示的组件模型分解图。2024/3/441提示：

单击【视图】→【分解】→【取消分解视图】可使分解图显示为非分解状态。

基于一个组件模型可建立多个不同的分解图，建立的多个分解图文件列在〖视图管理器〗对话框的〖名称〗栏中，如图12-76所示。双击一个分解图文件，图形窗口中显示该文件名对应的分解图。2024/3/44212.5.2建立偏距线在分解图中建立零件的偏距线，可清楚地表示零件间的位置关系。经常用此方法制作产品说明书中的一些插图，图12-77为使用偏距线标注零件安装位置的实例。2024/3/443在建立偏距线时，会使用如图12-78所示的菜单，各选项的意义说明如下。

创建：单击该选项，建立偏距线。

修改：修改偏距线的效果。

删除：删除偏距线。图12-782024/3/444

修改线体：选择偏距线，在打开的〖线体〗对话框中重新定义偏距线的颜色及线段类型。〖线体〗对话框如图12-79所示。

设置缺省线体：在打开的〖线体〗对话框中设置新偏距线默认的颜色及线段类型。单击图12-78左图所示菜单中的【创建】选项，弹出〖图元选取〗菜单，如图12-78右图所示。该菜单列出定义偏距线的三种方式：

轴：以基准轴的轴向为偏距线延伸的方向。

曲面法向：以平面或曲面的法线方向为偏距线延伸方向。

边/曲线：以曲线或实体边的方向作为偏距线延伸方向。图12-792024/3/445建立偏距线的操作步骤如下：

打开组件模型分解图，单击菜单【视图】→【分解】→【偏距线】→【创建】选项，弹出〖图元选取〗菜单。

在〖图元选取〗菜单中选择确定偏距线参照方向的选项。

按系统提示，分别选择两个零件的实体类型对象（如零件表面等）完成偏距线的建立。

单击菜单【视图】→【分解】→【偏距线】→【修改】选项，修改偏距线的位置及啮合点数。

单击菜单【视图】→【分解】→【偏距线】→【修改线体】选项，在打开的〖线体〗对话框中重新定义偏距线的颜色及线段类型。2024/3/446实例

本例在图12-80所示的组件模型中建立偏距线。图12-802024/3/44712.6间隙与干涉分析使用模型分析工具，可对装配模型进行零件间的间隙与干涉分析，辅助对产品设计的检验。单击菜单【分析】→【模型】，选取合适的分析类型来分析模型属性，如图12-87所示2024/3/4482024/3/449可以执行下列类型的模型分析：质量属性：计算零件、组件或绘图的质量属性。“组件质量属性”类型的分析在组件模式和组件绘图下可以使用；模型质量属性类的分析在零件和绘制模式下可以使用。剖截面质量属性：计算模型横截面的质量属性。单侧体积：计算模型在某指定平面一侧的体积。在“零件”和“绘图”模式下，可以使用“单侧体积”类型分析。配合间隙：计算在模型中两个对象或图元（子组件、零件、曲面、缆或图元的任意组合）间的间隙距离或干涉。在“零件”、“组件”、“绘图”模式下，可使用类型为“配合间隙”的分析。全局间隙：计算模型的每个零件或子组件间的间隙。在“组件”和“绘图”模式下可以使用类型为“全局间隙”的分析。注意：组件中的分解视图是装饰性的，对间隙计算没有影响。体积干涉：验证所选封闭面组不受任何干涉。在“组件”和“绘图”模式下可以使用“体积干涉”类型的分析。全局干涉—显示模型中每个零件或子组件之间干涉的有关信息（在一个绘图或组件中）。在“组件”和“绘图”模式下可以使用类型为“全局干涉”的分析。短边：计算所选零件或元件中的最短边的长度，并确定模型中有多少边比指定长度短。“短边”类型分析在“零件”和“组件”模式下可用。边类型：确定用于创建所选边的几何类型。在“零件”、“组件”和“绘图”模式下可用“边类型”分析。厚度：检测零件的厚度是否大于最大值或小于最小值，并计算厚度检测的面积。在“零件”和“组件”模式下可使用类型为“”厚度的分析。2024/3/450注意：对于间隙和干涉检测，其计算精度由零件精度决定。间隙度量或干涉体积的精度由配置选项measure_sig_figures

控制。如果所选对象不干涉，最小间隙在图上用红色表示。一个红色圆出现在线段的一端来指定间隙的测量位置，间隙值出现在消息窗口中。如果在选定对象间有干涉，系统会在图形窗口中加亮干涉体积和相交的曲线或