Pro/E建模与装配在鞋面定型机机构中的应用

江西冶金职业技术学院 (新余 338015) 曹春宜 丁宇宁

温州某机械制造公司是一家鞋机制造公司，该公司主要采用Pro/E软件来设计和生产鞋面定型机，公司采用Pro/E软件同时对零件进行设计修改和生产，大大缩短了研发和生产周期。

鞋面定型机束紧机构由束紧环、三角撑、心轴、束紧滑板、限位块、左右束紧座六个基本零件组装而成。其中束紧环是束紧机构的重要部位，它形状与楦头座相配合，跟随压头往下压贴在楦头座表面皮革，使皮革面压成鞋面的形状。

1.鞋面成型机束紧机构零件三维建模过程

(1)束紧环的三维建模方法与步骤 束紧环的设计工程图如图1所示。

图1

根据给定的零件特征为三维曲面体，由于实体分为上部不规则曲面体和下部规则实体，结构较为复杂，在Pro/E中很难直接用“拉伸”命令绘制出。这里上部曲面体可先采用生成薄壁曲面方法，再用Pro/E实体特征工具里“实体化”命令生成实体模型。具体软件操作步骤如下。

第一步:在软件“草绘”环境中以“TOP”平面为基准面绘制出要拉伸曲线，再采用软件实体特征“拉伸”命令生成下部规则实体 (见图2)。

第二步:用“草绘”命令和“造型”命令中的空间曲线绘出曲面的轮廓线和内部曲线，再用边界混合造出曲面 (见图3)。

图2

图3

第三步:将以上造好的曲面以“RIGHT”面为对称中心镜像到右边，端平面和上端面都要留余量(见图4)。

第四步:采用“合并”命令将两个相互面进行合并，全部合并成封闭的面壳后用“实体化”命令生成实体 (见图5)。

图4

图5

第五步:拉伸一边的固定座，并用“插入孔”命令插入阶梯孔，再将一边所有的固定板和阶梯孔镜像到另一边，完成束紧环的三维造型设计，具体(见图6)。

(2)三角撑的三维建模 三角撑作用是固定座落在束紧座零件，同时它也有限制束紧环位置的作用。三角撑的工程设计图如图7所示。

以最佳硼镁添加量为基础，通过加入H3PO4改性聚乙烯醇（占砂量10%）改善抗吸湿性，测试样块24h时强度及稀释率，结果见表2。

图6

图7

根据此零件的特征，该零件可拉伸一个类似直角梯形块，再在侧面绘制两个螺纹孔即可生成零件模型。

(3)限位块的三维建模 限位块 (见图8)是固定在束紧滑板上，此零件是用来固定束紧座的。根据此零件的特征，该零件可用左视图的外轮廓线作为对称拉伸的草绘进行拉伸，接着插入一个阶梯孔，另一个则可用拉伸，镜像或阵列。

(4)心轴的三维建模 心轴的主要作用是连接束紧滑板，并同时穿过左右束紧座。根据轴类零件特征和具体尺寸，可以利用实体特征的“旋转”命令旋转成实体，再使用“倒角”命令可以得到心轴的三维实体。

(5)束紧滑板的三维建模 束紧滑板作用是固定限位块和固定左、右束紧座。束紧滑板的设计图如图9所示。根据零件的特征可以先画出俯视图的线框，再拉伸成厚度为9mm的板，然后用“拉伸切除”命令绘出左右两边的U形阶梯孔。

图8

图9

(6)左、右束紧座的三维建模 左、右束紧座是固定三角撑，束紧环和束紧撑的，而此零件又是通过限位块和心轴来固定，限位在束紧滑板上的。左束紧座的设计图如图10所示。

图10

左、右束紧座实体的生成，可以先绘出左视图的轮廓线 (先不到直角)拉伸成实体板，再在板上插入阶梯孔普通孔和螺纹孔，最后倒直角。

2.束紧机构的装配方法

对束紧机构装配的主要是按下列步骤进行:

(1)新建组件 打开组件，装配束紧滑板，确定约束类型为缺省。

(2)装配左右束紧座 先将束紧座上孔的轴线和束紧滑板上孔的轴线对齐，然后用束紧滑板的上表面 (U形阶梯孔的大孔面)和束紧座的下表面配对，且偏移为重合。接着将束紧座旋转到合适的位置。这里不可以完全约束。

(3)装配左右限位块 选择限位块上两孔的轴线与束紧滑板两侧的两孔轴线对齐，接着选择限位块的底面 (U形阶梯孔的小孔面)和紧滑板的上表面配对。

(4)装配三角撑 选择三角撑两孔的轴线与左右限位块两侧的两孔轴线对齐，接着选择三角撑的底面和三角撑的上表面配对。

(5)同上 装配束紧撑。

(6)装配束紧环 选择束紧环上固定板的底面与束紧座的上表面配对，再选择任意两阶梯孔的轴线与左右束紧座两孔轴线分别对齐。

(7)装配心轴 选择心轴的轴线与束紧滑板中间孔的轴线对齐，再选择束紧滑板底面与心轴大小相接的平面配对。

最后束紧机构总装配效果如图11所示。

3.总结

图11

经过笔者此次利用Pro/E对鞋面定型机束紧机构进行三维实体设计和装配，在使用Pro/E软件进行机构虚拟装配中发现工厂在产品设计中存在的一些问题，比如直接按零件设计图样尺寸进行建模后，在装配时有些零件装配不上，软件提示机构间出现干涉。这就说明在生产设计时设计人员忽略了一些细节，零件尺寸需要修改。在有了使用软件虚拟装配基础后，笔者对工程图零件设计尺寸进行了小部分修改，使之能顺利装配，这也为工厂实践生产提供了理论依据。