ProE结构力学分析教程

任务一：设计项目方案分析

任务二：设计开关外壳的成型零件

要求：将本产品合理分型，并设计出成型零件。

设计参照如下

设计流程1----加载参照模型

加载参照模型，一定要使开模方向指向坐标系的Z轴方向。

步骤01 建立工作目录

打开pro/E软件，接着在菜单栏中依次选择【文件】/【设置工作目录】选项，弹出【选取工作目录】对话框，然后选择指定一个自已建的目标文件夹，单击确定按钮完成工作目录的设置，并将任务立的“kgwk.prt”模型复制到工作目录中。

步骤02 新建文件

在菜单栏中依次选择【文件】/【新建】选项或在【文件】工具条中单击【新建】按钮，弹出【新建】对话框。接着选中【制造】单选按钮，在“子类型”选项区中选择“模具型腔”单选按钮，在【名称】文本框中输入“gjt”，接着选择mmns-mfg-mold（公制）模板，然后单击按钮进入模具设计界面，如图所示。

图

步骤03 打开参照零件

在【模具/铸件制造】工具条中单击【选取零件】按钮，弹出【打开】对话框，选取工作目录中的 “kgwk.prt”文件，单击，打开【布局】对话框，然后单击“参照模型起点与定向”下方的箭头，打开【菜单管理器】，选择“动态”，打开【参照模型方向】对话框，根据图-所示进行操作。

图

参照零件布局如图所示。

图

步骤04 保存文件

执行菜单栏中的“文件>保存”命令，保存文件。

设计流程2---应用收缩

在【模具/铸件制造】工具栏中单击【按尺寸收缩】按钮，弹出【按尺寸收缩】对话框，在绘图区域中选取参照模型和坐标系PRT_CSYS_DEF，再在弹出的“按比例收缩”对话框中输入收缩比率为“0.01”，单击确定按钮完成设置。如图-所示。 图- 设置收缩

设计流程3---创建模具工件

用手动方法创建模具工件。

步骤01 打开拉伸操作窗口

操作方法如图所示。

图

步骤02 创建拉伸特征

设置如图所示草绘平面。

图

设置如图所示草绘参照。

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第1章 运动仿真

本章重点

应力分析的一般步骤

边界条件的创建

查看分析结果

报告的生成和分析

本章典型效果图

1.1机构模块简介

在进行机械设计时，建立模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，在电脑上模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的。对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/ engineer中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!

PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括Mechanism design（机械设计） 和Mechanism dynamics（机械动态）两个方面的分析功能。

使用“机械设计”分析功能相当于进行机械运动仿真，使用“机械设计”分析功能来创建某种机构，定义特定运动副，创建能使其运动起来的伺服电动机，来实现机构的运动模拟。并可以观察并记录分析，可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量量。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。

使用“机械动态”分析功能可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等等特征。可以设置机构的材料，密度等特征，使其更加接近现实中的结构，到达真实的模拟现实的目的。

如果单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需要使用“机械设计”分析功能即可，即进行运动分析，如果还需要更进一步分析机构受重力，外界输入的力和力矩，阻尼等等的影响，则必须使用“机械设计”来进行静态分析，动态分析等等。

1.2总体界面及使用环境

在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏菜单“应用程序”→“机构”，如图1-1所示。系统进入机构模块环境，呈现图1-2所示的机构模块主界面：菜单栏增加如图1-3所示的“机构”下拉菜单，模型树增加了如图1-4所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图1-5所示的工具栏图标。下拉菜单的每一个选项与工具栏每一个图标相对应。用户既可以通过菜单选择进行相关操作。也可以直接点击快捷工具栏图标进行操作。

PROE机构仿真之运动分析

关键词：PROE 仿真 运动分析 重复组件分析 连接 回放 运动包络 轨迹曲线

术语

创建机构前，应熟悉下列术语在PROE中的定义:

主体 （Body) - 一个元件或彼此无相对运动的一组元件，主体内DOF=0.

连接 (Connections) — 定义并约束相对运动的主体之间的关系。

自由度 （Degrees of Freedom） - 允许的机械系统运动。连接的作用是约束主体之间的相对运动,减少系统可能的总自由度。

拖动 (Dragging） - 在屏幕上用鼠标拾取并移动机构.

动态 (Dynamics) — 研究机构在受力后的运动。

执行电动机 （Force Motor) - 作用于旋转轴或平移轴上(引起运动）的力.

齿轮副连接 （Gear Pair Connection) - 应用到两连接轴的速度约束。

基础 (Ground) - 不移动的主体。其它主体相对于基础运动。

接头 （Joints) - 特定的连接类型（例如销钉接头、滑块接头和球接头）.

运动 （Kinematics） - 研究机构的运动，而不考虑移动机构所需的力.

环连接 (Loop Connection) - 添加到运动环中的最后一个连接。

运动 (Motion) - 主体受电动机或负荷作用时的移动方式。

放置约束 （Placement Constraint) - 组件中放置元件并限制该元件在组件中运动的图元。

回放 （Playback） — 记录并重放分析运行的结果。

伺服电动机 (Servo Motor） - 定义一个主体相对于另一个主体运动的方式.可在接头或几何图元上放置电动机,并可指定主体间的位置、速度或加速度运动。

LCS — 与主体相关的局部坐标系。LCS 是与主体中定义的第一个零件相关的缺省坐标系。

UCS - 用户坐标系.

WCS — 全局坐标系。组件的全局坐标系，它包括用于组件及该组件内所有主体的全局坐标系.

【国立勤益技术学院CAE实验室】讲义

《模流分析基础入门》 谢庆雄博士 编着

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第七章 收缩与翘曲

塑料射出成形先天上就会发生收缩，因为从制程温度降到室温，会造成聚合物的密度变化，造成收缩。整个塑件和剖面的收缩差异会造成内部残留应力，其效应与外力完全相同。在射出成形时假如残留应力高于塑件结构的强度，塑件就会于脱模后翘曲，或是受外力而产生破裂。

7-1 残留应力

残留应力(residual stress)是塑件成形时，熔胶流动所引发(flow-induced)或者热效应所引发(thermal-induced)，而且冻结在塑件内的应力。假如残留应力高过于塑件的结构强度，塑件可能在射出时翘曲，或者稍后承受负荷而破裂。残留应力是塑件收缩和翘曲的主因，可以减低充填模穴造成之剪应力的良好成形条件与设计，可以降低熔胶流动所引发的残留应力。同样地，充足的保压和均匀的冷却可以降低热效应引发的残留应力。对于添加纤维的材料而言，提升均匀机械性质的成形条件可以降低热效应所引发的残留应力。

7-1-1 熔胶流动引发的残留应力

在无应力下，长链高分子聚合物处在高于熔点温度呈现任意卷曲的平衡状态。于成形程中，高分子被剪切与拉伸，分子链沿着流动方向配向。假如分子链在完全松弛平衡之前就凝固，分子链配向性就冻结在塑件内，这种应力冻结状态称为流动引发的残留应力，其于流动方向和垂直于流动方向会造成不均匀的机械性质和收缩。一般而言，流动引发的残留应力比热效应引发的残留应力小一个次方。

塑件在接近模壁部份因为承受高剪应力和高冷却速率的交互作用，其表面的高配向性会立即冻结，如图7-1所示。假如将此塑件存放于高温环境下，塑件将会释放部份应力，导致.的收缩与翘曲。凝固层的隔热效应使聚合物中心层维持较高温度，能够释放较多应力，所以中心层分子链具有较低的配向性。

可以降低熔胶剪应力的成形条件也会降低因流动引发的残留应力，包括有：