基于Creo Elements/Pro5.0的產(chǎn)品拆裝動(dòng)畫制作

梁健林

（中山市櫻雪集團(tuán)有限公司，廣東 中山 528427）

0 引言

機(jī)械、電子等產(chǎn)品零件繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工藝有著嚴(yán)格的要求，通過計(jì)算機(jī)輔助制作MPG或AVI格式的虛擬拆裝動(dòng)畫，可以將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、拆裝順序等一系列在工藝文件中難以表達(dá)的事物以動(dòng)態(tài)視頻的形式演示出來。拆裝動(dòng)畫在產(chǎn)品科研開發(fā)、生產(chǎn)、銷售等各環(huán)節(jié)中的主要作用為：（1）作為科研、教學(xué)項(xiàng)目的輔助材料，MPG或AVI格式的動(dòng)畫可讓科研、教學(xué)人員沒有CAD工作平臺(tái)的情況下，同樣輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的展示；（2）對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到輔助作用，方便設(shè)計(jì)、工藝人員以產(chǎn)品拆裝順序?yàn)橐罁?jù)優(yōu)化產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)和裝配工藝，同時(shí)對(duì)裝配操作者的操作起良好的拆裝示范作用；（3）在銷售過程中和售后取代樣機(jī)給客戶直觀的產(chǎn)品展示和使用指導(dǎo)，節(jié)約成本且便于攜帶和展示。

本文運(yùn)用美國PTC公司開發(fā)的三維CAD軟件Creo Elements/Pro5.0中的動(dòng)畫 (Animation)模塊，制作換向閥的拆裝過程動(dòng)畫，從中探討制作產(chǎn)品拆裝動(dòng)畫的方法和技巧。

1 Creo Elements/Pro5.0動(dòng)畫(Animation)模塊概述

Creo Elements/Pro5.0是由美國PTC公司開發(fā)的CAD軟件Pro/Engineer Wildfire的升級(jí)版，按功能分為零件設(shè)計(jì)、組件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、工程圖、動(dòng)畫仿真等功能。Creo Elements/Pro5.0為工程人員提供了一個(gè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬實(shí)體設(shè)計(jì)與模擬仿真，并通過分析校驗(yàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝方案，對(duì)產(chǎn)品潛在的問題進(jìn)行可行性預(yù)測(cè)的多功能CAD平臺(tái)。Creo Elements/Pro5.0軟件中的動(dòng)畫(Animation)模塊，可以根據(jù)建立的數(shù)字模型來分析、預(yù)測(cè)產(chǎn)品的各類屬性，對(duì)產(chǎn)品的各類屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)話描述和可視化表現(xiàn)，做出關(guān)于裝配的工藝決策，并生成可視的動(dòng)畫視頻，這一過程是不需要產(chǎn)品實(shí)物模型作支持的。動(dòng)畫(Animation)模塊是許多技術(shù)的綜合利用，這些技術(shù)包括三維建模技術(shù)、虛擬裝配技術(shù)、動(dòng)畫仿真技術(shù)、工藝?yán)碚摷夹g(shù)、可視化技術(shù)等。產(chǎn)品拆裝動(dòng)畫的制作過程，也就是在Creo Elements/Pro5.0軟件中綜合運(yùn)用這些技術(shù)的過程。

2 基于Creo Elements/Pro5.0的拆裝動(dòng)畫制作

2.1 零件的三維建模

根據(jù)換向閥閥的零件圖，利用Creo Elements/Pro5.0軟件的零件模式建立每個(gè)零件的三維模型，并賦予材料屬性及著色。換向閥主要零件包括1閥體、2閥門、3緊鎖螺母、4手柄、5螺母、6墊圈、7填料、8接頭，如圖1所示。

圖1

2.2 裝配體工作原理及拆裝順序分析

通過觀察換向閥裝配圖，如圖1所示，分析它的工作原理及拆裝順序。

換向閥的工作原理：撥轉(zhuǎn)4手柄帶動(dòng)閥門，利用閥門和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。

換向閥的拆裝順序：（1）裝配順序：1閥體為裝配基礎(chǔ)零件，以它為基準(zhǔn)裝配其他零件。放置2閥門→放置7填料→將3緊鎖螺母旋入1閥體左側(cè)的大螺孔→放置4手柄→放置6墊圈→將5螺母旋入2閥門左側(cè)的螺桿→將兩個(gè)8接頭旋入1閥體上下方的螺孔。（2）拆卸順序：換向閥的拆卸順序與裝配順序相反，即后裝先拆。

2.3 裝配體的虛擬裝配

虛擬裝配是在建立零件三維模型的基礎(chǔ)上，在CAD工作平臺(tái)中將各零部通過相互關(guān)系組裝在一起。在進(jìn)行零件裝配時(shí)最重要的步驟就是對(duì)零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束。

在Creo Elements/Pro5.0軟件的“組件”模式進(jìn)行虛擬裝配的操作如下：選擇“組件”模式新建一個(gè)裝配文件，進(jìn)入裝配環(huán)境后啟動(dòng)“將元件添加到組件”命令，在 “放置”選項(xiàng)中通過“匹配”、“對(duì)齊”、“插入”等約束方式按裝配順序?qū)Q向閥各個(gè)零件組裝起來。換向閥的裝配過程主要是先要裝配1閥體，1閥體在裝配空間里的放置方式選擇 “缺省”，然后依次裝配2閥門、7填料、3緊鎖螺母、4手柄、6墊圈、5螺母、8接頭。完成虛擬裝配后的換向閥如圖1所示。

2.4 裝配體拆裝動(dòng)畫的制作過程

打開在“組件”模式中完成虛擬裝配的換向閥文件，通過【菜單】→【應(yīng)用程序】→【動(dòng)畫】啟動(dòng)命令“動(dòng)畫”，進(jìn)入動(dòng)畫設(shè)計(jì)操作界面進(jìn)行動(dòng)畫制作，效果見圖2（以裝配動(dòng)畫為例）。

圖2

第一步：新建動(dòng)畫。點(diǎn)擊工具欄【動(dòng)畫】按鈕，新建裝配體動(dòng)畫，缺省名稱為“Animation1”，可通過單擊【編輯】按鈕根據(jù)用戶需要更改名稱。

第二步：定義主體。點(diǎn)擊工具欄【主體定義】按鈕，打開“主體”定義編輯器，將1閥體定義為Ground，選擇“每個(gè)主體一個(gè)零件”將換向閥中的各零件定義為獨(dú)立的主體Body。定義為Ground的零件是動(dòng)畫中不會(huì)發(fā)生位置變化的零件，其他的主體都可以相對(duì)Ground產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

第三步：拖動(dòng)元件，拍取快照。點(diǎn)擊工具欄【關(guān)鍵幀序列】按鈕，打開“關(guān)鍵幀序列”編輯器，使用缺省關(guān)鍵幀序列名稱“Kfs1”，開始進(jìn)行快照拍取與編輯。在“關(guān)鍵幀”欄點(diǎn)擊【編輯或創(chuàng)建快照】按鈕打開“拖動(dòng)”編輯器，使用“點(diǎn)拖動(dòng)”工具配合“高級(jí)拖動(dòng)選項(xiàng)”中坐標(biāo)軸平移及旋轉(zhuǎn)工具，將主體拖動(dòng)到合適的位置，然后點(diǎn)擊【拍照】按鈕快照，將換向閥按照裝配的倒序逐個(gè)將零件移開，并逐個(gè)拍下快照，完整記錄裝配體的拆卸過程。

第四步：編輯快照順序。接上一步，點(diǎn)擊【關(guān)閉】按鈕，退出“拖動(dòng)”編輯器并返回“關(guān)鍵幀序列”編輯器，“關(guān)鍵幀”欄保存了上剛才所拍快照“Snapshot1～Snapshot8”，此時(shí)快照的順序是裝配體拆卸的順序，如生成的是裝配動(dòng)畫，則單擊【反轉(zhuǎn)】按鈕將快照順序調(diào)轉(zhuǎn)即快照順序變?yōu)檠b配體裝配順序。點(diǎn)擊【確定】按鈕，退出“關(guān)鍵幀序列”編輯器，對(duì)剛才建立的關(guān)鍵幀序列的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)默認(rèn)的關(guān)鍵幀序列的時(shí)間域?yàn)?0s，如果默認(rèn)的時(shí)間域小于動(dòng)畫運(yùn)行所有Snapshot所需的時(shí)間，可以通過【菜單】→【工具】→【時(shí)域】打開“動(dòng)畫時(shí)域”編輯欄，對(duì)動(dòng)畫開始時(shí)間和終止時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，以滿足動(dòng)畫運(yùn)行所需的時(shí)長要求。

第五步：導(dǎo)出動(dòng)畫。點(diǎn)擊工具欄【啟動(dòng)】按鈕，啟動(dòng)完成編輯的動(dòng)畫，觀察動(dòng)畫整體的運(yùn)行過程，修改調(diào)整不合理的裝配方式、順序和增加視圖轉(zhuǎn)換的時(shí)間，以增強(qiáng)裝配動(dòng)畫的顯示效果，完成修改后再次點(diǎn)擊【啟動(dòng)】按鈕重新運(yùn)行編輯后的動(dòng)畫，直到得到用戶滿意的動(dòng)畫效果。點(diǎn)擊工具欄【回放】按鈕，回放并捕獲生成視頻格式的動(dòng)畫。

3 結(jié)束語

運(yùn)用Creo Elements/Pro5.0動(dòng)畫(Animation)模塊制作產(chǎn)品的拆裝動(dòng)畫，令整個(gè)裝配、拆卸過程實(shí)現(xiàn)可視化，是一種形象直觀的表達(dá)方式，豐富了工藝信息的交流傳遞方式。本文以換向閥為例闡述了使用Creo Elements/Pro5.0動(dòng)畫(Animation)模塊制作拆裝動(dòng)畫的一般思路與操作過程，僅使用的該模塊的其中一部分功能，如需制作復(fù)雜的拆裝動(dòng)畫，可以在此基礎(chǔ)上通過如主體鎖定、定時(shí)透明、定時(shí)顯示和伺服電機(jī)等工具來完善動(dòng)畫要素和表現(xiàn)方式，以制作更完整、完美的產(chǎn)品仿真動(dòng)畫。

［1］孫進(jìn)平.Pro/Engineer基礎(chǔ)建模與運(yùn)動(dòng)仿真教程[M].清華大學(xué)出版社,2007.

［2］胡仁喜,李琳,王淵峰.Pro／Engineer Wildfire 3.0機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)尚百例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

［3］范大偉.Creo Elements/Pro5.0產(chǎn)品設(shè)計(jì)與KeyShot渲染表現(xiàn)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2013（8）.

［4］趙學(xué)躍,等.ProE Wildfire 5.0立體詞典-產(chǎn)品建模[M].浙江大學(xué)出版社,2010（8）.

［5］溫建民,任倩,于廣濱.Pro／E wildfire 3.0三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與工程范例[M].清華大學(xué)出版社,2008.