一、引言

福建某廠生產的水平鋼化爐用于生產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——的作用是使玻璃彎曲鋼化成型。它的主要結構是將絲桿螺母副安裝于彎曲機構內。其工作原理為兩側的絲桿螺母副的旋向相反，每個螺母可在其鉸鏈套內滑動，通過鏈傳動，每個絲桿螺母副的位移量一致，從而使得彎曲機構形成一個圓柱面，如圖1所示。在生產中主要通過測量下鉸鏈A和B間的距離，來判斷是否達到所需的彎曲半徑。由于玻璃品種繁多，它們的彎曲半徑也不相同，因此需要事先計算出許多不同的彎曲半徑R所對應的鉸鏈間的距離L。

工作中的計算方法有公式法和作圖法，這兩種方法費時費力，要多次重復相同的工作。筆者利用PRO/ENGINEER的骨架模型skeleton這個概念，將整個活動范圍繪制成skeleton零件，并加上數學關系式，然后在模型中模擬它的運動。只要修改其中的半徑參數R，對于不同的彎曲半徑，模型就會自動重新生成，并通過工具欄上的分析功能自動測得間距L，既直觀、省時又精確。

二、設計準備

1． 分析絞鏈座的活動方式

如圖1所示，彎曲機構形成了一個圓柱面，因此各鉸鏈座間張開的角度是一樣的。在建立skeleton模型時，我們可以簡化該裝配模型，只需取其中的兩個鉸鏈座即可。取固定在機架上的中間鉸鏈座Z1及相鄰的Z2。通過分析整個裝配件的運動關系可知，各相鄰的鉸鏈座都是繞著它們所聯接的軸轉動的，如P、Q、R或S。鉸鏈座Z1不動，Z2和Z3分別繞R和Q轉動。同時P、Q、R以及S又是處在同一個圓弧中。通過這個構思我們可以建立一個skeleton文件。

2． 建立活動鉸鏈座的骨架模型文件

(1) 啟動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。該圓弧表示彎曲區工作時所形成的圓柱面。

圖2 組合鉸鏈座的基準特征

接著在圓弧上建立三個基準點Q、R和S ，如圖2中的（2）所示，并且使QR=RS=80（80由該鉸鏈座具體結構尺寸而定）。

最后通過圓心O和基準點Q建立一基準軸OQ，如圖2中的（3）所示。該基準軸可用來控制鉸鏈座裝配后的運動。通過修改它的長度數值，就能控制鉸鏈座的彎曲半徑。

3. 組裝一個活動的彎曲區裝配件

(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”，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與圓弧上的Q和R點對齊，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，并使鉸接點與R和S點對齊，如圖3中的（3）所示。

圖3 組裝模型

現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系以關系式的形式進行表示，我們只需修改R值，就可驅動零件運動了。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。

我測得的一些數據如下表所示

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

經檢驗，結果完全可符合生產中的要求。

三、 結論

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，先設計好運動的相對位置結構圖。我們可利用這個結構把需要的相關零件裝配進去，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。同時它還具有分析整個裝配件關鍵性尺寸和檢查運動干涉狀態的功能。這就使我們的產品開發過程更順暢，設計工作更方便。