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【摘 要】主要对基于Pro/Engineer的CQ6132机床虚拟实验进行探索和研究，采用Pro/Engineer软件进行CQ6132机床各机构三维实体建模和各机构零/部件装配，然后再对主轴箱、进给箱、溜板箱机构实体模型进行运动仿真，达到研究结果满足教学实验要求的需要。
【关键词】CQ6132机床；虚拟实验；虚拟装配；运动仿真；Pro/Engineer
一、引言
虚拟实验是指利用开放的互联网或者广泛的局域网开展各种教学实验，以调动学生学习兴趣，提高学习效率，培养创新能力为目标的学习活动。
本研究所述的“虚拟实验”是指利用计算机软件技术实验平台，通过鼠标和键盘的操作，完成整个虚拟实验过程的。虚拟实验以现代教育思想为依据，以现代教育技术手段为支撑，以计算机实时仿真为核心，在教学实践中表现出以下几个特点：自主性、开放性和高效性。
在国内，虚拟实验的建设得到了应有的重视。目前，已有部分高校初步建立了虚拟实验室。
在国外，目前，虚拟实验室在发达国家已十分普及。美国作为当今的科技强国，为继续保持其在科学技术领域的领先地位，尤其重视信息技术的研究，并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划。美国一些政府部门，如能源部，正在制定计划将其所属的科研机构过渡到虚拟实验室环境中。
二、相关软件技术
Pro/Engineer软件起源于PTC美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，PTC公司），1985年成立，1989年上市即引起机械CAD/CAM/CAE界的极大振动。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关性及工程数据再利用等概念改变了传统MDA的观念，成为MDA领域的新业界标准。利用此概念写成的第三代产品Pro/ENGINEER软件能将设计至生产的过程集成在一起，让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作，即并行工程。
PTC公司自1993年进入中国开设办事处以来，以其先进的技术和完备的服务赢得了广大客户的信赖，PTC公司集成的计算机系统已经帮助众多的用户提高了生产率，缩短了从概念设计到制造的周期，提高了产品的质量，加速了新产品的上市，PTC公司目前在国内拥有客户近1500家，广泛应用于通用机械、模具、工业设计、玩具、家用电器等领域。许多著名公司均选用Pro/Engineer软件作为企业计算机辅助设计、分析和制造的标准。Pro/Engineer软件在我国得到了越来越广泛的应用，已成为我国工业主要使用的大型CAD/CAE/CAM软件之一。
三、CQ6132机床结构及功能
机床是加工零件的母机，机床在工作过程中，主轴能产生旋转运动，刀架通过主轴箱、进给箱、溜板箱能自动产生横向运动，刀架也能通过溜板箱能手动产生经向、横向运动。不同类型和用途的普通车床，其结构和系统的形式不同，但其功用和原理是完全一致的，普通车床结构包括床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、启动装置。
四、CQ6132机床各零/部件的建模
Pro/Engineer软件模型模块特征建模和显示几何建模方法紧密地结合成一体，使用户可充分运用集成于特征环境中的传统的实体、表面和线框造型的优势，方便地建立二维和三维线框造型、扫描和旋转实体及参数化编辑。它还提供用于快速、有效的概念设计的变量草图工具和用于一般建模和编辑任务的工具。对于机床而言，其組成部件就是各个零/部件，电机的动力作用在主轴上使其产生旋转运动，及动力通过主轴箱、进给箱、溜板箱、作用在刀架上使其产生横向运动，也可直接手动形式使刀架通过溜板箱产生经向、横向运动。而机床零/部件建模的关键也在于箱体、轴、齿轮、轴承、蜗轮、蜗杠实体模型的建立。采用Pro/Engineer建立机床各个零/部件的模型如图1所示。
五、发动机各零/部件的虚拟装配
装配模块Pro/Engineer/Assembly是Pro/Engineer集成环境中的一个模块，用于实现将零件（或部件）的模型装配成一个最终的产品模型，或者从装配开始产品的设计。与产品的实际装配过程不同，Pro/Engineer的装配模块是一种虚拟装配。将一个零件（或部件）模型引入到一个装配模型时，并不是将该零件（或部件）模型的所有数据“复制”或“移动”过来，而只是建立装配模型与被引用零件（或部件）模型文件之问的引用（或链接）关系，即有一个指针从模型指向被引用的每一个零件（或部件）。一旦被引用的零件（或部件）模型被修改，其装配模型也会随之更新。
机床各影部件模型建立后，需要对机构影部件模型进行虚拟装配，包括主轴传动中个滑移齿轮，溜板箱丛横向移动，刀架丛横向移动等，使各个零/部件不再是一个个的小的零件，而是要建立起机床各机构系统的整体模型，使其成为一个整体，为所要进行的运动仿真搭好平台。
最终形成的主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、机床总体结构装配图如图2、图3所示。
六、CQ6132机床运动仿真
虽然建立了机床各机构的装配模型，但是却不能将CQ6132机床的运动清晰地表现出来，这就需要建立CQ6132机床各机构的运动仿真，使各机构工作原理和过程清晰地表现出来。
运动分析方案的建立是进行运动仿真的关键。在Pro/Engineer中，运动分析方案的创建在Assembly模块的机构中进行。
CQ6132机床各机构运动分析方案已经设置好，如图3所示，这时可以进行运动仿真，在对话框中单击运行按钮，即可看到机构运动情况。
七、结束语
该系统在Pro/Engineer平台上建立了CQ6132机床专用CAD系统，本课题首先应用Pro/Engineer软件对CQ6132机床实体零/部件进行建模；在保证装配关系正确的情况下，对Pro/Engineer建立起来的实体装配模型通过调入Pro/Engineer运动分析模块，对CQ6132机床各机构进行运动仿真，从而将各机构的工作原理清楚地表现出来。
由于系统是建立在Pro/Engineer平台上的，从而使建立起来的CQ6132机床虚拟实验促进了实践教学效率和水平的提高，并为其他虚拟实验研究提供切实可行的经验与方法。
参考文献：
[1]孙江宏、黄小龙、罗珅编著.《Pro/ENGINEER Wildfire虚拟设计与装配 》.中国铁道出版社出版，2004.
[2]孙进平编著.《ProENGINEER基础建模与运动仿真教程》.清华大学出版社，2007.
[3]隋冬杰 谢亚青编著.《机械基础》.复旦大学出版社，2010.
[4]晏初宏编著.《数控机床与机械结构》.机械工业出版社，2011.
【关键词】CQ6132机床；虚拟实验；虚拟装配；运动仿真；Pro/Engineer
一、引言
虚拟实验是指利用开放的互联网或者广泛的局域网开展各种教学实验，以调动学生学习兴趣，提高学习效率，培养创新能力为目标的学习活动。
本研究所述的“虚拟实验”是指利用计算机软件技术实验平台，通过鼠标和键盘的操作，完成整个虚拟实验过程的。虚拟实验以现代教育思想为依据，以现代教育技术手段为支撑，以计算机实时仿真为核心，在教学实践中表现出以下几个特点：自主性、开放性和高效性。
在国内，虚拟实验的建设得到了应有的重视。目前，已有部分高校初步建立了虚拟实验室。
在国外，目前，虚拟实验室在发达国家已十分普及。美国作为当今的科技强国，为继续保持其在科学技术领域的领先地位，尤其重视信息技术的研究，并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划。美国一些政府部门，如能源部，正在制定计划将其所属的科研机构过渡到虚拟实验室环境中。
二、相关软件技术
Pro/Engineer软件起源于PTC美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，PTC公司），1985年成立，1989年上市即引起机械CAD/CAM/CAE界的极大振动。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关性及工程数据再利用等概念改变了传统MDA的观念，成为MDA领域的新业界标准。利用此概念写成的第三代产品Pro/ENGINEER软件能将设计至生产的过程集成在一起，让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作，即并行工程。
PTC公司自1993年进入中国开设办事处以来，以其先进的技术和完备的服务赢得了广大客户的信赖，PTC公司集成的计算机系统已经帮助众多的用户提高了生产率，缩短了从概念设计到制造的周期，提高了产品的质量，加速了新产品的上市，PTC公司目前在国内拥有客户近1500家，广泛应用于通用机械、模具、工业设计、玩具、家用电器等领域。许多著名公司均选用Pro/Engineer软件作为企业计算机辅助设计、分析和制造的标准。Pro/Engineer软件在我国得到了越来越广泛的应用，已成为我国工业主要使用的大型CAD/CAE/CAM软件之一。
三、CQ6132机床结构及功能
机床是加工零件的母机，机床在工作过程中，主轴能产生旋转运动，刀架通过主轴箱、进给箱、溜板箱能自动产生横向运动，刀架也能通过溜板箱能手动产生经向、横向运动。不同类型和用途的普通车床，其结构和系统的形式不同，但其功用和原理是完全一致的，普通车床结构包括床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、启动装置。
四、CQ6132机床各零/部件的建模
Pro/Engineer软件模型模块特征建模和显示几何建模方法紧密地结合成一体，使用户可充分运用集成于特征环境中的传统的实体、表面和线框造型的优势，方便地建立二维和三维线框造型、扫描和旋转实体及参数化编辑。它还提供用于快速、有效的概念设计的变量草图工具和用于一般建模和编辑任务的工具。对于机床而言，其組成部件就是各个零/部件，电机的动力作用在主轴上使其产生旋转运动，及动力通过主轴箱、进给箱、溜板箱、作用在刀架上使其产生横向运动，也可直接手动形式使刀架通过溜板箱产生经向、横向运动。而机床零/部件建模的关键也在于箱体、轴、齿轮、轴承、蜗轮、蜗杠实体模型的建立。采用Pro/Engineer建立机床各个零/部件的模型如图1所示。
五、发动机各零/部件的虚拟装配
装配模块Pro/Engineer/Assembly是Pro/Engineer集成环境中的一个模块，用于实现将零件（或部件）的模型装配成一个最终的产品模型，或者从装配开始产品的设计。与产品的实际装配过程不同，Pro/Engineer的装配模块是一种虚拟装配。将一个零件（或部件）模型引入到一个装配模型时，并不是将该零件（或部件）模型的所有数据“复制”或“移动”过来，而只是建立装配模型与被引用零件（或部件）模型文件之问的引用（或链接）关系，即有一个指针从模型指向被引用的每一个零件（或部件）。一旦被引用的零件（或部件）模型被修改，其装配模型也会随之更新。
机床各影部件模型建立后，需要对机构影部件模型进行虚拟装配，包括主轴传动中个滑移齿轮，溜板箱丛横向移动，刀架丛横向移动等，使各个零/部件不再是一个个的小的零件，而是要建立起机床各机构系统的整体模型，使其成为一个整体，为所要进行的运动仿真搭好平台。
最终形成的主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、机床总体结构装配图如图2、图3所示。
六、CQ6132机床运动仿真
虽然建立了机床各机构的装配模型，但是却不能将CQ6132机床的运动清晰地表现出来，这就需要建立CQ6132机床各机构的运动仿真，使各机构工作原理和过程清晰地表现出来。
运动分析方案的建立是进行运动仿真的关键。在Pro/Engineer中，运动分析方案的创建在Assembly模块的机构中进行。
CQ6132机床各机构运动分析方案已经设置好，如图3所示，这时可以进行运动仿真，在对话框中单击运行按钮，即可看到机构运动情况。
七、结束语
该系统在Pro/Engineer平台上建立了CQ6132机床专用CAD系统，本课题首先应用Pro/Engineer软件对CQ6132机床实体零/部件进行建模；在保证装配关系正确的情况下，对Pro/Engineer建立起来的实体装配模型通过调入Pro/Engineer运动分析模块，对CQ6132机床各机构进行运动仿真，从而将各机构的工作原理清楚地表现出来。
由于系统是建立在Pro/Engineer平台上的，从而使建立起来的CQ6132机床虚拟实验促进了实践教学效率和水平的提高，并为其他虚拟实验研究提供切实可行的经验与方法。
参考文献：
[1]孙江宏、黄小龙、罗珅编著.《Pro/ENGINEER Wildfire虚拟设计与装配 》.中国铁道出版社出版，2004.
[2]孙进平编著.《ProENGINEER基础建模与运动仿真教程》.清华大学出版社，2007.
[3]隋冬杰 谢亚青编著.《机械基础》.复旦大学出版社，2010.
[4]晏初宏编著.《数控机床与机械结构》.机械工业出版社，2011.