一、引言

福建某廠生產(chǎn)的水平鋼化爐用于生產(chǎn)汽車及建筑用的圓柱面彎曲鋼化玻璃。其中的主要部件——彎曲鋼化成型區(qū)——的作用是使玻璃彎曲鋼化成型。它的主要結(jié)構(gòu)是將絲桿螺母副安裝于彎曲機(jī)構(gòu)內(nèi)。其工作原理為兩側(cè)的絲桿螺母副的旋向相反，每個(gè)螺母可在其鉸鏈套內(nèi)滑動(dòng)，通過鏈傳動(dòng)，每個(gè)絲桿螺母副的位移量一致，從而使得彎曲機(jī)構(gòu)形成一個(gè)圓柱面，如圖1所示。在生產(chǎn)中主要通過測量下鉸鏈A和B間的距離，來判斷是否達(dá)到所需的彎曲半徑。由于玻璃品種繁多，它們的彎曲半徑也不相同，因此需要事先計(jì)算出許多不同的彎曲半徑R所對應(yīng)的鉸鏈間的距離L。

工作中的計(jì)算方法有公式法和作圖法，這兩種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，要多次重復(fù)相同的工作。筆者利用PRO/ENGINEER的骨架模型skeleton這個(gè)概念，將整個(gè)活動(dòng)范圍繪制成skeleton零件，并加上數(shù)學(xué)關(guān)系式，然后在模型中模擬它的運(yùn)動(dòng)。只要修改其中的半徑參數(shù)R，對于不同的彎曲半徑，模型就會(huì)自動(dòng)重新生成，并通過工具欄上的分析功能自動(dòng)測得間距L，既直觀、省時(shí)又精確。

二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備

1． 分析絞鏈座的活動(dòng)方式

如圖1所示，彎曲機(jī)構(gòu)形成了一個(gè)圓柱面，因此各鉸鏈座間張開的角度是一樣的。在建立skeleton模型時(shí)，我們可以簡化該裝配模型，只需取其中的兩個(gè)鉸鏈座即可。取固定在機(jī)架上的中間鉸鏈座Z1及相鄰的Z2。通過分析整個(gè)裝配件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系可知，各相鄰的鉸鏈座都是繞著它們所聯(lián)接的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，如P、Q、R或S。鉸鏈座Z1不動(dòng)，Z2和Z3分別繞R和Q轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)P、Q、R以及S又是處在同一個(gè)圓弧中。通過這個(gè)構(gòu)思我們可以建立一個(gè)skeleton文件。

2． 建立活動(dòng)鉸鏈座的骨架模型文件

(1) 啟動(dòng)Pro/ENGINEER Wildfire.依次選擇“File”和“New”，在名稱中鍵入：jiaol_skeleton，然后單擊“OK”按鈕。

(2) 建立組合鉸鏈座的基準(zhǔn)特征。依次選擇“Datum”和“Sketch”，然后選擇FRONT為草繪平面，繪制圖2中(1)所示的任一半徑的圓弧。該圓弧表示彎曲區(qū)工作時(shí)所形成的圓柱面。

圖2 組合鉸鏈座的基準(zhǔn)特征

接著在圓弧上建立三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)Q、R和S ，如圖2中的（2）所示，并且使QR=RS=80（80由該鉸鏈座具體結(jié)構(gòu)尺寸而定）。

最后通過圓心O和基準(zhǔn)點(diǎn)Q建立一基準(zhǔn)軸OQ，如圖2中的（3）所示。該基準(zhǔn)軸可用來控制鉸鏈座裝配后的運(yùn)動(dòng)。通過修改它的長度數(shù)值，就能控制鉸鏈座的彎曲半徑。

3. 組裝一個(gè)活動(dòng)的彎曲區(qū)裝配件

(1) 依次選擇“File”、“New”和“Assemble”，然后輸入文件名：wanqu.asm。在菜單欄中選擇“插入”→“元件”→“裝配”，選取己建立好的骨架文件“jiaol_skeleton”。約束類型為“自動(dòng)”，最后單擊“確定”，如圖3中的（1）所示。

(2) 加入零件jiaol_1.prt(事先己做好)。通過約束使鉸鏈座的鉸接點(diǎn)與圓弧上的Q和R點(diǎn)對齊，如圖3中的（2）所示。

(3) 加入零件jiaol_2.prt 。通過約束使兩鉸鏈座安裝在一起，并使鉸接點(diǎn)與R和S點(diǎn)對齊，如圖3中的（3）所示。

圖3 組裝模型

現(xiàn)在我們就完成了該模型的組裝，利用骨架模型將零件的相互關(guān)系以關(guān)系式的形式進(jìn)行表示，我們只需修改R值，就可驅(qū)動(dòng)零件運(yùn)動(dòng)了。選擇菜單上的“分析”，再選取“測量”功能，我們就可得到A、B間距的值L。

我測得的一些數(shù)據(jù)如下表所示

彎曲半徑R 500 600 700 800 900 1000 ...
間距L 　　245 238 233 229 226 223 ...

經(jīng)檢驗(yàn)，結(jié)果完全可符合生產(chǎn)中的要求。

三、 結(jié)論

Pro/ENGINEER中提供的骨架模型功能允許使用者在加入零組件之前，先設(shè)計(jì)好運(yùn)動(dòng)的相對位置結(jié)構(gòu)圖。我們可利用這個(gè)結(jié)構(gòu)把需要的相關(guān)零件裝配進(jìn)去，而不需要裝配所有的零件，避免了由于零件繁雜而引起彼此間限制條件的沖突。同時(shí)它還具有分析整個(gè)裝配件關(guān)鍵性尺寸和檢查運(yùn)動(dòng)干涉狀態(tài)的功能。這就使我們的產(chǎn)品開發(fā)過程更順暢，設(shè)計(jì)工作更方便。