畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于proe的糖果包裝機(jī)機(jī)械手產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于Pro/E的糖果包裝機(jī)機(jī)械手產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】采用Pro/E三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行糖果包裝機(jī)機(jī)械手產(chǎn)品造型總體設(shè)計(jì)，完成機(jī)械手零部件的3D造型、裝配與運(yùn)動(dòng)仿真，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供可靠的前提條件。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】Pro/E 機(jī)械手 3D造型 裝配 運(yùn)動(dòng)仿真</p><p><b>　　1．

2、引言</b></p><p>　　Pro/E 軟件是目前國(guó)內(nèi)外三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域使用最為廣泛的CAD/CAM應(yīng)用軟件之一，具有強(qiáng)大的曲面和實(shí)體參數(shù)化造型功能，在產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)方面有很大優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　本文擬采用Pro/E 軟件，進(jìn)行糖果包裝機(jī)機(jī)械手零部件的3D造型、裝配與運(yùn)動(dòng)仿真，為機(jī)械手的成功研發(fā)提供重要的平臺(tái)，大大縮短研發(fā)周期，從而切實(shí)增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。</

3、p><p>　　2．糖果包裝機(jī)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1機(jī)械手裝置的工作原理</p><p>　　機(jī)械手裝置通過(guò)齒條軸軸向移動(dòng)，使一對(duì)鉗爪閉合或張開(kāi)，可以抓緊或松開(kāi)糖紙?；瑒?dòng)齒輪與扭結(jié)軸是鍵鏈接，滑動(dòng)齒輪在另外的齒輪帶動(dòng)下會(huì)旋轉(zhuǎn)，因而帶動(dòng)扭結(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，于是鉗爪轉(zhuǎn)動(dòng)致使糖紙扭結(jié)。因在扭結(jié)過(guò)程中紙的長(zhǎng)度縮小，所以滑動(dòng)齒輪須有軸向位移，補(bǔ)償在扭結(jié)過(guò)程中紙的長(zhǎng)度

4、變化。</p><p>　　2.2機(jī)械手裝置的總體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　機(jī)械手裝置的總體設(shè)計(jì)圖，如圖1所示。</p><p>　　機(jī)械手裝置的零件明細(xì)表，如表1所示。</p><p>　　表1 機(jī)械手裝置的零件明細(xì)表</p><p>　　3．機(jī)械手主要零件3D造型</p><p>　　3.

5、1件2-鉗爪3D造型</p><p>　　件2-鉗爪的造型設(shè)計(jì)最為復(fù)雜，包含不完整齒輪、夾持面和連接部位。</p><p>　　由于齒輪是標(biāo)準(zhǔn)件，所以可直接在標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選用，修改其參數(shù)即可，也可以采用參數(shù)化方法創(chuàng)建齒輪，后者難度稍大；然后采用拉伸特征工具，完成夾持面和連接部位的造型；最后在夾持面上采用孔特征工具，開(kāi)設(shè)2個(gè)螺紋孔。件2-鉗爪3D造型，如圖2所示。</p><

6、;p>　　3.2件4-齒條軸3D造型</p><p>　　使用拉伸、旋轉(zhuǎn)等特征工具完成件4-齒條軸的整體造型，再利用參數(shù)化方法創(chuàng)建齒條造型。件4-齒條軸3D造型，如圖3所示。</p><p>　　3.3件5-扭結(jié)軸3D造型</p><p>　　使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、修飾螺紋等特征工具完成件5-扭結(jié)軸的整體造型。件5-扭結(jié)軸3D造型，如圖4所示。</p&g

7、t;<p>　　3.4件6-滑動(dòng)齒輪3D造型</p><p>　　利用參數(shù)化方法創(chuàng)建齒輪造型，再使用拉伸等特征工具完成件6-滑動(dòng)齒輪其他部位的造型。件6-滑動(dòng)齒輪3D造型，如圖5所示。</p><p>　　3.5其他零件3D造型</p><p>　　使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、螺旋掃描、陣列、鏡像等工具，完成除標(biāo)準(zhǔn)件以外的其他零件3D造型。如圖6所示。<

8、;/p><p>　　4．機(jī)械手的仿真裝配</p><p>　　4.1裝配件10-銅套</p><p>　　根據(jù)糖果包裝機(jī)機(jī)械手的工作原理可以得出件10-銅套是相對(duì)固定的，所以最先導(dǎo)入件10-銅套，設(shè)置其屬性為“缺省”。</p><p>　　4.2裝配件5-扭結(jié)軸</p><p>　　裝配件5-扭結(jié)軸采用“圓柱”約束。如圖7

9、所示。</p><p>　　件5-扭結(jié)軸與件10-銅套的中心軸重合；件5與件10之間存在平移，設(shè)置平移的距離為32mm；件5與件10之間存在旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.3裝配件6-滑動(dòng)齒輪</p><p>　　裝配件6-滑動(dòng)齒輪的約束關(guān)系為“插入、對(duì)齊、配對(duì)”。如圖8所示。</p><p>　　4.4裝配件12-六角螺母、件13-平鍵&l

10、t;/p><p>　　依次裝配件12-六角螺母和件13-平鍵。</p><p>　　4.5裝配件2-鉗爪</p><p>　　件2-鉗爪與件5-扭結(jié)軸之間是通過(guò)一個(gè)銷鏈接來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取與松開(kāi)的，在建立約束的時(shí)候需要把銷釘?shù)淖饔靡岂{到鉗爪與扭結(jié)軸之間。所以件2-鉗爪的裝配采用“銷釘”約束。如圖9所示。</p><p>　　件2-鉗爪的旋轉(zhuǎn)角度要設(shè)置合理

11、，防止產(chǎn)生干涉。相同方法完成另一個(gè)鉗爪的裝配。</p><p>　　4.6裝配件4-齒條軸</p><p>　　裝配件4-齒條軸采用“滑動(dòng)桿”約束。如圖10所示。</p><p>　　件4-齒條軸的中心軸與件5-扭結(jié)軸的中心軸重合；件4的上端面與件5的上端面平行；件4的前端面與件5的前端面的移動(dòng)距離是0～20mm。</p><p>　　4.7

12、裝配其他零部件</p><p>　　完成件1-橡膠墊、件7-滑輪、件8-彈簧、件9-彈簧座、件3-小軸、件11-開(kāi)口銷、件14-開(kāi)槽沉頭螺釘?shù)难b配。</p><p>　　糖果包裝機(jī)機(jī)械手的最終裝配效果圖，如圖11所示。</p><p>　　5. 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)畫(huà)</p><p>　　機(jī)械手裝配完成后，進(jìn)入機(jī)構(gòu)模式，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)畫(huà)制作。

13、</p><p>　　5.1創(chuàng)建齒輪副連接</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)齒條軸軸向移動(dòng)，一對(duì)鉗爪閉合或張開(kāi)，從而可以抓緊或松開(kāi)糖紙，需要?jiǎng)?chuàng)建2對(duì)齒輪副連接。</p><p>　　在2個(gè)鉗爪之間建立第1對(duì)齒輪副連接，使用連接類型為“一般”，如圖12所示；在鉗爪和齒條之間建立第2對(duì)齒輪副連接，使用連接類型為“齒條與小齒輪”，如圖13所示。 </p><

14、p>　　5.2創(chuàng)建伺服電動(dòng)機(jī)</p><p>　　機(jī)械手總共需要5個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條運(yùn)動(dòng)去控制其整個(gè)運(yùn)動(dòng)。定義5個(gè)電動(dòng)機(jī)的功能如下所示：</p><p>　?。?）電機(jī)1驅(qū)動(dòng)機(jī)械手向前運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行時(shí)間為2s?？傂谐虨?2mm，故設(shè)置A=16mm/sec。具體設(shè)置如圖14所示。</p><p>　?。?）電機(jī)2驅(qū)動(dòng)機(jī)械手閉合，夾緊糖果包裝紙，運(yùn)行時(shí)間1.5s。單

15、爪張開(kāi)角度為30°，故設(shè)置A=20deg/sec。</p><p>　　（3）電機(jī)3驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)糖果包裝紙，運(yùn)行時(shí)間4s。旋轉(zhuǎn)角度為360°，故設(shè)置A=90 deg/sec。</p><p>　?。?）電機(jī)4驅(qū)動(dòng)機(jī)械手張開(kāi)，松開(kāi)糖果包裝紙，運(yùn)行時(shí)間為1.5s。具體設(shè)置與電動(dòng)機(jī)2相同，注意運(yùn)動(dòng)軸方向相反。</p><p>　?。?）電機(jī)5驅(qū)

16、動(dòng)機(jī)械手收回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行時(shí)間為2s。具體設(shè)置與電動(dòng)機(jī)1相同，注意運(yùn)動(dòng)軸方向相反。</p><p><b>　　5.3創(chuàng)建彈簧</b></p><p>　　機(jī)械手實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真還需創(chuàng)建彈簧，設(shè)置彈簧參數(shù)如圖15所示。</p><p>　　5.4分析并運(yùn)行，保存動(dòng)畫(huà)</p><p>　　單擊“機(jī)構(gòu)分析”按鈕，將機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的初始位

17、置進(jìn)行快照截圖snapshot1，設(shè)置終止時(shí)間為11.4s，再逐一設(shè)置每個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的開(kāi)始和終止時(shí)間，具體設(shè)置如圖16所示。</p><p>　　單擊“運(yùn)行”按鈕，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真。單擊“回放”按鈕，進(jìn)行動(dòng)畫(huà)捕獲，格式設(shè)置為MPEG，保存動(dòng)畫(huà)。如圖17所示。</p><p><b>　　6. 結(jié)論</b></p><p>　　本文對(duì)糖果包裝機(jī)機(jī)械手

18、產(chǎn)品造型進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，完成了機(jī)械手零部件的3D設(shè)計(jì)、裝配與運(yùn)動(dòng)仿真，從而為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了可靠的前提條件。</p><p>　　用Pro/E軟件全局為先的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，先確定產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)再詳細(xì)設(shè)計(jì)零部件，使設(shè)計(jì)過(guò)程更趨于合理化。</p><p>　　設(shè)計(jì)直接從三維角度觀察、分析問(wèn)題，避免了二維設(shè)計(jì)的一些弊端（如裝配干涉檢測(cè)不直觀，空間想象不夠等），大大提高了設(shè)計(jì)效率。</

19、p><p>　　利用虛擬裝配模型來(lái)表現(xiàn)物理樣機(jī)，縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，也大幅度降低了成本。</p><p>　　雖然利用Pro/E軟件給設(shè)計(jì)帶來(lái)方便，但加工精度、裝配順序等與實(shí)際操作并不完全相同，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要結(jié)合實(shí)際操作來(lái)考慮，這樣才能使設(shè)計(jì)過(guò)程更順利、更合理。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p

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