江西冶金職業(yè)技術(shù)學院 (新余 338015) 曹春宜 丁宇寧

溫州某機械制造公司是一家鞋機制造公司，該公司主要采用Pro/E軟件來設(shè)計和生產(chǎn)鞋面定型機，公司采用Pro/E軟件同時對零件進行設(shè)計修改和生產(chǎn)，大大縮短了研發(fā)和生產(chǎn)周期。

鞋面定型機束緊機構(gòu)由束緊環(huán)、三角撐、心軸、束緊滑板、限位塊、左右束緊座六個基本零件組裝而成。其中束緊環(huán)是束緊機構(gòu)的重要部位，它形狀與楦頭座相配合，跟隨壓頭往下壓貼在楦頭座表面皮革，使皮革面壓成鞋面的形狀。

1.鞋面成型機束緊機構(gòu)零件三維建模過程

(1)束緊環(huán)的三維建模方法與步驟 束緊環(huán)的設(shè)計工程圖如圖1所示。

圖1

根據(jù)給定的零件特征為三維曲面體，由于實體分為上部不規(guī)則曲面體和下部規(guī)則實體，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在Pro/E中很難直接用“拉伸”命令繪制出。這里上部曲面體可先采用生成薄壁曲面方法，再用Pro/E實體特征工具里“實體化”命令生成實體模型。具體軟件操作步驟如下。

第一步:在軟件“草繪”環(huán)境中以“TOP”平面為基準面繪制出要拉伸曲線，再采用軟件實體特征“拉伸”命令生成下部規(guī)則實體 (見圖2)。

第二步:用“草繪”命令和“造型”命令中的空間曲線繪出曲面的輪廓線和內(nèi)部曲線，再用邊界混合造出曲面 (見圖3)。

圖2

圖3

第三步:將以上造好的曲面以“RIGHT”面為對稱中心鏡像到右邊，端平面和上端面都要留余量(見圖4)。

第四步:采用“合并”命令將兩個相互面進行合并，全部合并成封閉的面殼后用“實體化”命令生成實體 (見圖5)。

圖4

圖5

第五步:拉伸一邊的固定座，并用“插入孔”命令插入階梯孔，再將一邊所有的固定板和階梯孔鏡像到另一邊，完成束緊環(huán)的三維造型設(shè)計，具體(見圖6)。

(2)三角撐的三維建模 三角撐作用是固定座落在束緊座零件，同時它也有限制束緊環(huán)位置的作用。三角撐的工程設(shè)計圖如圖7所示。

以最佳硼鎂添加量為基礎(chǔ)，通過加入H3PO4改性聚乙烯醇（占砂量10%）改善抗吸濕性，測試樣塊24h時強度及稀釋率，結(jié)果見表2。

圖6

圖7

根據(jù)此零件的特征，該零件可拉伸一個類似直角梯形塊，再在側(cè)面繪制兩個螺紋孔即可生成零件模型。

(3)限位塊的三維建模 限位塊 (見圖8)是固定在束緊滑板上，此零件是用來固定束緊座的。根據(jù)此零件的特征，該零件可用左視圖的外輪廓線作為對稱拉伸的草繪進行拉伸，接著插入一個階梯孔，另一個則可用拉伸，鏡像或陣列。

(4)心軸的三維建模 心軸的主要作用是連接束緊滑板，并同時穿過左右束緊座。根據(jù)軸類零件特征和具體尺寸，可以利用實體特征的“旋轉(zhuǎn)”命令旋轉(zhuǎn)成實體，再使用“倒角”命令可以得到心軸的三維實體。

(5)束緊滑板的三維建模 束緊滑板作用是固定限位塊和固定左、右束緊座。束緊滑板的設(shè)計圖如圖9所示。根據(jù)零件的特征可以先畫出俯視圖的線框，再拉伸成厚度為9mm的板，然后用“拉伸切除”命令繪出左右兩邊的U形階梯孔。

圖8

圖9

(6)左、右束緊座的三維建模 左、右束緊座是固定三角撐，束緊環(huán)和束緊撐的，而此零件又是通過限位塊和心軸來固定，限位在束緊滑板上的。左束緊座的設(shè)計圖如圖10所示。

圖10

左、右束緊座實體的生成，可以先繪出左視圖的輪廓線 (先不到直角)拉伸成實體板，再在板上插入階梯孔普通孔和螺紋孔，最后倒直角。

2.束緊機構(gòu)的裝配方法

對束緊機構(gòu)裝配的主要是按下列步驟進行:

(1)新建組件 打開組件，裝配束緊滑板，確定約束類型為缺省。

(2)裝配左右束緊座 先將束緊座上孔的軸線和束緊滑板上孔的軸線對齊，然后用束緊滑板的上表面 (U形階梯孔的大孔面)和束緊座的下表面配對，且偏移為重合。接著將束緊座旋轉(zhuǎn)到合適的位置。這里不可以完全約束。

(3)裝配左右限位塊 選擇限位塊上兩孔的軸線與束緊滑板兩側(cè)的兩孔軸線對齊，接著選擇限位塊的底面 (U形階梯孔的小孔面)和緊滑板的上表面配對。

(4)裝配三角撐 選擇三角撐兩孔的軸線與左右限位塊兩側(cè)的兩孔軸線對齊，接著選擇三角撐的底面和三角撐的上表面配對。

(5)同上 裝配束緊撐。

(6)裝配束緊環(huán) 選擇束緊環(huán)上固定板的底面與束緊座的上表面配對，再選擇任意兩階梯孔的軸線與左右束緊座兩孔軸線分別對齊。

(7)裝配心軸 選擇心軸的軸線與束緊滑板中間孔的軸線對齊，再選擇束緊滑板底面與心軸大小相接的平面配對。

最后束緊機構(gòu)總裝配效果如圖11所示。

3.總結(jié)

圖11

經(jīng)過筆者此次利用Pro/E對鞋面定型機束緊機構(gòu)進行三維實體設(shè)計和裝配，在使用Pro/E軟件進行機構(gòu)虛擬裝配中發(fā)現(xiàn)工廠在產(chǎn)品設(shè)計中存在的一些問題，比如直接按零件設(shè)計圖樣尺寸進行建模后，在裝配時有些零件裝配不上，軟件提示機構(gòu)間出現(xiàn)干涉。這就說明在生產(chǎn)設(shè)計時設(shè)計人員忽略了一些細節(jié)，零件尺寸需要修改。在有了使用軟件虛擬裝配基礎(chǔ)后，筆者對工程圖零件設(shè)計尺寸進行了小部分修改，使之能順利裝配，這也為工廠實踐生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。