3.3 装配原理简介与装配模型的建立

3.3.1 Pro/E仿真装配原理介绍

（1）装配模型的配合联接信息

装配体的配合联接信息即为构成装配体的所有零部件间的互相关联的信息，它包括三维几何约束和拓扑联接关系。

三维几何约束就是装配体内各零部件的几何配合关系，它把零部件约束在某个三维几何空间中，使这些零部件只能在此特定的三维空间中或固定或运动。装配体中的各个零件是不可能孤立存在的，它总是和周围的零件有联系，各个零部件是有机的统一在一起的。只有这样，装配体才能完成人们赋予它的预期功能。零部件间的这种关联性和有机统一性体现于各个零部件间的约束之中。这些约束包括设计变量约束和三维几何约束，设计变量约束控制装配体中零件的实体，三维几何约束确定零件的位置。

部件和部件之间的几何空间关系笼统来说是一种拓扑联接关系，它描述的是一个零件在另一个零件的内部、外部、上面、下面等的定性关系和它们相互之间的距离、角度等定量关系。这种关系可以通过约束关系来描述，这种约束关系最终反映到零件的最基本的元素上：一个装配约束作用于两个零件，实质上就是约束分属于两个零件上的两个几何元素，这些几何元素主要有点、直线、二次曲线、平面、二次曲面等，它可以是零件上实际存在的元素，也可以是零件的延伸或扩展，或者说是零件的虚拟部分，如基准和参考元素等。对这些虚拟元素的约束其实也就是对实体零件的约束。

上面我们论述过，点、线、面等几何元素之间的关系又存在着定性关系和定量关系两种，所以我们又把约束分为定性约束和定量约束。定性约束表示零件间的一种配合性质，如两平面共面，两轴同线等，是一种零件接触的关系，不能用数量来描述；定量约束表示零件之间的一种配合量。如两平面的距离、两线间的夹角等，能用数量来表达。定量约束有时也隐含着定性约束，如两平面间的距离约束首先必须要求两平面平行，才可能有平面之间的距离，这种平行约束就是一种定性约束。定性约束不能修改(Modify)，只能重新定义（Redefine)；定量约束的量可以修改，这种定量约束的可变性就是三维几何约束的动态性。

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表3—1 面向工程的约束分类 约束类型 同向共面（Mate） 非接触共面（Mate Offset） 同向对齐（Align） 同向距离对齐（Align Offset） 坐标系对齐（Coord Sys） 插入（Insert） 同向（Orient） 相切（Tangent） 点在线上（Pnt on Line） 点在面上（Pnt on Srt） 点在边上（Edge on Srt） 约束量 无 有 无 有 无 无 无 无 无 无 无 约束元素 平面，基准面 平面，基准面 平面，基准面，边，轴线 平面，基准面，边，轴线 坐标系 回转面 平面，基准面 平面，基准面，边，轴线，回转面 顶点，边，轴线 顶点，平面，基准面 边，平面，基准面 定性约束包括下面几种：同向共面、反向共面、共线、共点、线在面内、点在线上、点在面上、线面相切；定量约束包括面间距离、面间夹角、线间距离、线间夹角、点点距离、线面距离及夹角、点线距离。我们可以看出，定量约束的量为零时，定量约束就转化为定性约束，这种性质使约束可以替代、简化、分解。综合了以上几种定性和定量的约束，可以将它们归纳成如表所示的面向工程的约束形式，即为Pro/E中提供的装配约束形式，零部件之间的三维几何约束信息的总和。三维几何约束是维系装配体中各零部件间的空间位置和相对运动的纽带。

一般来说，一个部件的定位必须由两个或两个以上的三维约束完成。这些约束在建立装配模型，确定零部件在装配体中的相对空间位置时就建立起来了。它们是装配模型的重要组成信息之一。

（2）装配模型中的语义信息

装配模型中的语义信息即附加于装配模型的一些辅助语义信息，它在装配模型中也同样具有比较重要的作用。如：把每个零部件分类，并冠以不同的类别名称，这样便于对不同类别零部件采取不同的处理方法。装配工艺路径规划模块可依据该语义信息按照一定的判别使序列规划更合理更具智能型，如遇到的子装配体是标准件(如轴承)或作为整体的外购装配体，则当作不可拆分的零件处理直接拆卸；如遇到联接件、紧固件则应当首先拆卸。这些分类在实现装配规划时有利于提高各个模块的运算效率。还有零件的材料、重量、体积、重心与热处理方法等，也是属于装配模型中的语义信息。这些信息对零件的装配特性有一定的影响，如体积或重量很大的零件其装配性能差；同样，体积很小的零件装配性能也差。

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（3）装配规则

装配规划即装配工艺规划形象的描述，就是指装配过程中按要求制定的装配计划，它研究产品装配体是用什么工具、沿怎样的路径、按照怎样的次序装配起来的。

装配规划研究的重点是装配过程设计。装配过程设计相当复杂，它不但要受零部件设计的几何和功能的影响，而且受制造、装配过程以及经济性的影响。由于装配设计是一个创造性相当强的过程，而目前计算机的创造能力仍无法与人的创造能力相比拟，所以，目前的装配规划基本上都是以自动装配规划为辅、以计算机辅助装配规划为主。用户在进行装配规划时，可以随意的调入任意装配模型进行零部件的拆卸与路径的调整，并可以根据个人的意愿任意的选择所要拆卸的零部件数目，如果用户不想继承建模者所建立的装配模型，也可以很方便的打破原有模型的子装配体等框架进行装配。同时也可以通过实时仿真功能可视化的验证规划的合理性与可行性，由于在这个模块中采用了一种特殊的动画生成模式，所以在整个仿真过程中，整个界面保持了激活状态，便于用户随时调整视角进行观察。 3.3.2 装配模型建立

（1）设置工作目录

依次单击主菜单中的“文件（File）”→“设置工作目录（Set Working Directory...）”命令,在弹出“选取工作目录（Select Working Directory）”对话框中选择*：\\…\\结果，单击

（2） 建立新的装配文件

单击工具栏中的（新建）工具，弹出“新建（New）”对话框，在“类型（Type）”栏选择“组件（Assembly）”，在“子类型（Sub-type）”栏选择 “设计（Design）”，在“名称（Name）”处接受默认名称“asm0001”，取消对“使用缺省模板（Use default template）”复选框的勾选，单击单击

按钮。在出现“新

文件选项（New File Options）”对话框中选择“mmns_asm_design”作为模板，

按钮，即进入装配环境，此时工作区显示坐标系ASM_DEF_CSYS

及基准平面ASM_FRONT、ASM_RIGHT、ASM_TOP。

（3）装配零件 ○1单击工具栏中的

（装配）工具，在弹出的“打开（Open）”对话框中

按钮。在“元件放置（Component

选择*：\\…\\结果→jijia.prt，单击

按钮。

Placement）”操控板的对话栏中单击“约束（Constraint）”列表，在列表中选择“缺省（Default）”项，单击（确认）按钮，完成主体零件的放置，如图3—6所示。

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图3—6 主题零件的放置

○2单击工具栏中的（装配）工具，在弹出的“打开（Open）”对话框中选择*：\\…\\结果→cam.prt，单击

按钮。在“元件放置（Component

Placement）”操控板的对话栏中单击“预定义集（Predefine Set）” 列表，在列表中选择“销钉（Pin）”选项，设置如图3—7所示的约束。

图3—7 销钉约束

单击（确认）按钮，完成凸轮的放置，如图3—8所示。

图3—8 凸轮的放置

○3单击工具栏中的（装配）工具，在弹出的“打开（Open）”对话框中选择*：\\…\\结果→baigan.prt，单击

按钮。在“元件放置（Component

Placement）”操控板的对话栏中单击“预定义集（Predefine Set）”列表，在列表中选择“销钉（Pin）”选项，设置如图3—9所示的约束。

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图3—9 销钉约束

单击（确认）按钮，完成摆杆的放置，如图3—10所示。

图3—10 摆杆的放置

○4单击工具栏中的（装配）工具，在弹出的“打开（Open）”对话框中选择*：\\…\\结果→liangan.prt，单击

按钮。在“元件放置（Component

Placement）”操控板的对话栏中单击“预定义集（Predefine Set）”列表，在列表中选择“销钉（Pin）”选项，设置如图3—11所示的约束。单击（确认）按钮，完成连杆的放置，如图3—12所示。

图3—11 销钉约束图 3—12 连杆的放置

○5单击工具栏中的（装配）工具，在弹出的“打开（Open）”对话框中

按钮。在“元件放置（Component

选择*：\\…\\结果→huakuai.prt，单击

Placement）”操控板的对话栏中单击“预定义集（Predefine Set）”列表，在列表中选择“销钉（Pin）”选项，设置如图3—13所示的约束。

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