基于pro/E的模具拆装动画制作

2014-09-12李春玲周娟利

机械制造与自动化 2014年4期

李春玲，周娟利

0 引言

随着三维CAD技术的发展以及信息技术的普及，通过动画的形式展现装配体内部构造，无论是在产品研发阶段，还是在日常的专业教学中，都得到了广泛的应用。这种新的展现方式克服了二维图样在展现装配体结构方面的局限，给观看者的感受更为形象和直观。在专业教学资源库建设中，动画已经成为不可或缺的部分。本文以冷冲压模具为例说明模具拆装动态模拟在Pro/E5.0中的实现过程。

1 零件三维建模

该模具是一副典型的冲孔落料复合模，制件如图1所示。模具主要零件包括凸凹模、落料凹模、小凸模、凸凹模固定板、卸料板等零件。在Pro/E5.0中分别建立各个零件的三维模型，图2分别是其成型零件的凸凹模及落料凹模的实体模型。

图1 制件模型

图2 模具零件实体模型

在零件建模过程中，充分发挥Pro/E的参数化建模功能，尤其是对于螺钉、导柱及导套等零件，使用参数化建模的方法，可以大大减少建模工作量，提高工作效率［2］。

2 三维实体装配

模具零件建模完成后，紧接着就可以开始创建装配模型，通过“Assembly”模块进行零部件的组合装配时，要按照实际的模具零件装配过程进行，通过装配约束将各个零件联系在一起。零件间的装配约束主要包括匹配、对齐、坐标系及定向等几种，通过人机交互的方式来指定，起到确定零件之间的几何约束和装配顺序的作用。模具装配可以分为组件装配和整体装配。先分别进行上、下模装配，建立两个子装配体，下模子装配体如图3(a)，然后进行合模装配，完成装配如图3(b)。

图3 模具三维实体装配

3 模具拆装动画的制作

进入Pro/E5.0的装配环境后，在应用程序菜单下，单击“动画”子菜单，进入动画(Animation)模块工作界面。考虑模具实际拆装的顺序，充分发挥子动画的功能，子动画的应用使得整个动画制作过程的修改变得比较容易。首先制作模具子组件的拆卸动画，把拆卸动画反转过来就可以生成装配动画，然后制作分模动画，关键帧反转后即可生成合模动画，按照这个思路制作冷冲压模具拆装动画。下面以上模拆分子动画制作为例，说明Pro/E中动画制作的基本流程。

3.1 制作上模拆分子动画

1)打开上模子装配体，进入动画模块工作界面；2)单击动画工具栏中的创建一个新动画，并命名；3)单击工具栏图标，定义主体；4)在“视图”菜单中选择“方向”子菜单，单击图标，弹出“拖动”对话框，单击图标，配合高级拖动选项，拖动主体到特定位置，单击图标进行快照捕捉，重复操作后生成一连串快照；5)单击动画工具栏图标，弹出关键帧序列对话框，设置好间隔时间，依次把所有快照添加到关键帧序列中；6)调整和编辑时间域；7)启动动画查看；8)回放动画，并保存。按照上面所述的步骤，同样可以生成下模拆分子动画［1-3］。

3.2 上下模拆分动画制作

制作上下模拆分动画的基本步骤如上所述，与之不同的是在打开模具总装配体进入动画模块，建立新动画命名后，单击动画菜单中的子动画菜单，将建立的子动画包括进来。定义主体时，要分别将上模子组件及下模子组件各自作为整体定义为两个主体。生成关键帧序列后，调整时间域，编辑各个动画的出现顺序，然后建立时间与视图、显示及透明之间的关系，如图4所示，捕获动画生成最终的视频文件，视频文件播放如图5所示。

图4 动画时间域

图5 视频播放文件

4 动画制作中的要点

制作一个完整流畅的模具拆装动画，需要注意以下问题:

1)掌握好关键帧序列的时间间隔。关键帧序列的时间间隔决定了动画演示的快慢，影响着整个动画过程的节奏。在拖动创建快照之后，创建关键帧序列时，两张快照之间的时间间隔一般掌握在2～3s，但具体时间还要根据关键帧演示的内容所决定，为取得更好的演示效果，必要时可将间隔时间适当延长。

2)灵活运用定时视图、定时显示及定时透明等功能。模具动画制作在展示拆装顺序的同时还要展示其内部结构，一般需要从多个角度对模具进行观察。定时视图可以实现在特定时间从特定方向观看模型，定时显示及定时透明功能可以控制组件元件在动画运行过程中的可见、不可见以及透明程度，三者的有机结合，不仅可以使动画展现的角度更加多样，而且有利于清楚地表达整个模具的内部构造［4］。

3)一副模具上往往有很多的螺纹连接件，为了使动画制作更逼真形象，其中模板连接螺钉的旋转且平移运动的动画制作是一个关键点。在装配和拆卸时，螺钉的旋转运动需添加旋转伺服电动机，其平移运动需要添加平移伺服电动机，根据需要可以对其速度及方向分别进行定义，最后将其添加到动画时间线中，并编辑即可。

同时还要注意，在创建快照的过程中，对于同一模板上起相同作用的同一规格螺钉，可以将其锁定，锁定的多个主体将同时进行平移或旋转，这时它们的行为和一个主体是一样的［4-5］。