以參數(shù)化為核心的設(shè)計(jì)軟件Pro/ENGINEER提供了三維實(shí)體設(shè)計(jì)功能。其中的Animate和Mechanism模塊可以在Pro/ENGINEER裝配環(huán)境中把零件的現(xiàn)實(shí)情景以動(dòng)畫的形式演示出來，即使交流的對(duì)方?jīng)]有CAD工作站，仍然可以從Animate和Mechanism輸出的MPG或JPG文件了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，大大豐富了信息交流傳遞的內(nèi)容和方式。本文利用Pro/ ENGINEER 3.0建立截止閥的三維模型，并利用其中的animation模塊制作出截止閥的裝配過程動(dòng)畫，從中探討制作裝配動(dòng)畫的方法和技巧。

　　一、截止閥三維模型的建立及裝配原理

　　1.創(chuàng)建零件模型

　　首先根據(jù)整個(gè)截止閥的裝配圖畫出每個(gè)零件的零件圖，截止閥裝配圖如圖1所示。然后利用Pro/ENGINEER軟件創(chuàng)建每個(gè)零件的三維模型，主要零件有閥體、填料盒、手輪、推桿和泄壓閥，如圖2所示。

　　2.分析截止閥工作原理

　　通過觀察截止閥裝配圖可以知道它的裝配順序：放置填料盒墊圈→將推桿旋入填料盒→將填料盒旋入閥體上面的大螺孔→放置手輪→放置螺母墊圈→ 旋入螺母→把泄壓閥旋入閥體下面的螺孔。截止閥的工作原理是通過旋轉(zhuǎn)手輪使得推桿上下移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)閥門的開度，控制流量的大小。

　　二、截止閥裝配動(dòng)畫的制作過程

　　1.在組件模式下裝配截止閥

　　在進(jìn)行裝配時(shí)，首先要裝配閥體，且要在缺省模式下放置閥體。然后依次裝配泄壓閥、閥體墊圈、推桿、填料盒、手輪、螺母墊圈和螺母。此時(shí)要注意，因?yàn)樵诤竺娴难b配動(dòng)畫中，泄壓閥、推 桿、填料盒和螺母是要求一邊旋轉(zhuǎn)一邊直線運(yùn)動(dòng)，所以在放置這四個(gè)零件時(shí)應(yīng)該以圓柱約束來定義裝配，這樣才能在變換到animation模式下時(shí)，成功加入伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)零件的旋轉(zhuǎn)和平移復(fù)合運(yùn)動(dòng)。如果沒有設(shè)置為圓柱約束(或其他旋轉(zhuǎn)類的約束)，那么在建立伺服電機(jī)時(shí)就不能為伺服電機(jī)選轉(zhuǎn)動(dòng)軸。裝配好的截止閥三維模型及爆炸試圖如圖3所示。

　　2.在Animation模式下制作動(dòng)畫

　　(1)定義主體(Body)。把每個(gè)零件定義為一個(gè)主體，閥體定義為Ground。Ground(中文直譯為：地面) 的意思就是裝配中不會(huì)發(fā)生位置變化的零件或組件組合，其他的主體都可以相對(duì)Ground發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

　　(2)拖動(dòng)封裝元件并拍快照。拍快照實(shí)質(zhì)就是拍下拆卸零件的過程，每拆卸一個(gè)零件拍下一個(gè)Snapshot，拖動(dòng)和拍照對(duì)話框如圖4所示。在后面建立關(guān)鍵幀時(shí)只要把這些快照按反順序排列，那么顯示的動(dòng)畫過程就是裝配過程。

　　在拍快照過程中要用到拖動(dòng)工具，此過程中往往要用到拖動(dòng)的一些功能，如約束，按某坐標(biāo)軸直線移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)等。又如，在拆卸填料盒時(shí)，同時(shí)把推桿和兩個(gè)密封圈一起拖動(dòng)，此時(shí)要用到約束中的主體鎖定。相反，如果拖動(dòng)某個(gè)零件時(shí)另外一個(gè)零件也跟著動(dòng)，而目的是只要一個(gè)零件動(dòng)，這時(shí)可以把固定的零件和Ground鎖定，然后就可以拖動(dòng)想要移動(dòng)的零件了。鎖定對(duì)話框如圖5所示。

　　另外，在拖動(dòng)時(shí)還要經(jīng)常用到的一個(gè)小技巧，就是利用Pro/ENGINEER模型樹上的隱藏功能。同樣以上面提到的拆卸填料盒為例，在選擇約束中的主體鎖定后，必須要同時(shí)選中填料盒、推桿和兩個(gè)密封圈，但是由于閥體擋住了密封圈，使得選取不了密封圈而只能選中閥體，且當(dāng)前模式下模型樹是非活動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)有一個(gè)方法，先退出拖動(dòng)模式，在模型樹上把閥體先隱藏起來，然后再進(jìn)入拖動(dòng)模式，那么就可以同時(shí)選中填料盒、推桿和兩個(gè)密封，拖動(dòng)完后取消閥體隱藏，再拍快照就可以了。

　　(3)創(chuàng)建關(guān)鍵幀序列。在“創(chuàng)建關(guān)鍵幀序列”對(duì)話框上添加剛才所拍的所有Snapshot，注意順序一定要反過來。至于時(shí)間可以根據(jù)需要來設(shè)置，一般系統(tǒng)默認(rèn)的動(dòng)畫都是10s，如果默認(rèn)的時(shí)間域小于運(yùn)行所有Snapshot所需的時(shí)間，可以選擇“工具”→“時(shí)間域”，進(jìn)行動(dòng)畫開始時(shí)間和終止時(shí)間的設(shè)置，達(dá)到動(dòng)畫所需的時(shí)間長(zhǎng)度。創(chuàng)建后的關(guān)鍵幀序列將會(huì)出現(xiàn)在時(shí)間線上，如圖6所示。

　　(4)添加伺服電機(jī)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)裝配的零件要添加伺服電機(jī)，如截止閥中的泄壓閥和填料盒等有螺紋特征的零件都需要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)裝配。下面以為泄壓閥添加伺服電機(jī)為例，來說明添加伺服電機(jī)的一般方法。在“伺服電動(dòng)機(jī)定義”→“類型”→“運(yùn)動(dòng)軸”中，選中泄壓閥和閥體圓柱約束的軸線(如果在裝配組件時(shí)沒有定義這個(gè)連接約束，那么將不能定義伺服電機(jī)，可見在裝配組件時(shí)定義連接約束非常重要)，然后在“伺服電動(dòng)機(jī)定義”→“輪廓”→“規(guī)范”中選中“速度”，至于模數(shù)的大小可隨意設(shè)置，之后點(diǎn)擊“確定”，此時(shí)伺服電機(jī)便會(huì)出現(xiàn)在時(shí)間線上。

　　伺服電機(jī)定義對(duì)話框如圖7所示。最后就是調(diào)整伺服電機(jī)的時(shí)間長(zhǎng)度，并且把它拖放到泄壓閥裝配前和裝配后的兩個(gè)快照之間，最好放在后半段，因?yàn)檠b配螺母等零件是一般是先直線運(yùn)動(dòng)，接觸螺釘后再邊旋轉(zhuǎn)邊做直線運(yùn)動(dòng)。

　　(5)創(chuàng)建定時(shí)視圖。視圖影響著物體大小和視角的變化。在Pro/ENGINEER標(biāo)準(zhǔn)模塊下，通過依次選擇“View”→“View manage”→“Orient”→“N-ew”→“Edit”，可先完成各種小、方位的視圖創(chuàng)建，視圖大小和方位的設(shè)置要符合物體的顯示規(guī)律，可由小及大、由遠(yuǎn)及近或相反，并注意漸進(jìn)性。創(chuàng)建視圖時(shí)，如果要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)只顯示兩個(gè)零件裝配過程的視圖，可以在時(shí)間線上點(diǎn)擊表示兩個(gè)零件裝配的快照三角符號(hào)，也即關(guān)鍵幀，然后創(chuàng)建視圖;再把視圖應(yīng)用到動(dòng)畫即可。通過不同的視圖顯示正在裝配的零件，可以讓我們更加清楚地看出零件的裝配過程。

　　(6)啟動(dòng)和回放動(dòng)畫。啟動(dòng)動(dòng)畫，觀察需要修改的地方，如通過調(diào)整各個(gè)零件裝配的時(shí)間和視圖轉(zhuǎn)換的時(shí)間，來增強(qiáng)裝配動(dòng)畫的顯示效果。如果需要修改關(guān)鍵幀序列、伺服電機(jī)或視圖，可以選中動(dòng)畫的時(shí)間線，同時(shí)按右鍵就可以激活菜單，在這個(gè)菜單中可以對(duì)所選的動(dòng)畫序列或伺服電機(jī)等進(jìn)行編輯以達(dá)到所需效果。確定無誤后便可回放動(dòng)畫，捕獲生成視頻格式。

　　三、結(jié)語

　　本文以截止閥為例說明了制作裝配截止閥動(dòng)畫的基本步驟，雖然它并沒有用上Pro/ENGINEER動(dòng)畫模塊的所有功能，但是展示了用該軟件制作裝配動(dòng)畫的一般過程，任何復(fù)雜的裝配動(dòng)畫都可以在此基礎(chǔ)上通過完善此過程來完成，如創(chuàng)建主體鎖定、創(chuàng)建定時(shí)透明、利用定時(shí)顯示和定義子動(dòng)畫等來完善動(dòng)畫界面，那么就可以制作出更加復(fù)雜多變的動(dòng)畫視頻。