基于Pro/E的茶叶双锅曲毫炒干机的虚拟装配设计

　　随着计算机辅助设计技术的不断发展，传统低效率的设计方法已逐渐被计算机辅助设计所取代，特别是三维设计软件，它能够帮助设计人员更加快速有效地设计和制造产品。Pro/Engineer是目前最流行的三维设计软件之一，广泛应用于机械、工业设计等相关行业，具有概念设计与渲染、零件设计、虚拟装配、功能模拟和生产制造等多方面的功能，为产品的计算机辅助设计与制造提供了完整的解决方案[1]。为此，介绍了采用Pro/E的三维软件对茶叶双锅曲毫炒干机的虚拟装配设计。

　　引言

　　中国是茶叶的故乡，也是世界上最早发现、利用茶叶的国家。传统的手工制茶，劳动强度大、功效低。随着现代化茶叶加工技术、现代科学技术的发展，这两方面的结合愈来愈密切，它们相互渗透促进，相互制约。目前，新情况、新变化、新问题的产生已发现传统的手工制茶完全跟不上了时代的进步。与手工制茶相比，机械化制茶劳动强度低，是发展的方向。为此，以6CCQ-50型茶叶双锅曲毫炒干机为设计对象，利用Pro/Engineer软件对其各个零部件进行三维建模以及虚拟装配。

1、参数化三维实体建模

　　1.1、设计环境

　　Pro/Engineer是美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation，PTC)开发的机械产品设计软件，是一个能够完全满足虚拟样机十分复杂结构的、实体建模功能强大的三维参数化特征设计软件。特征是Pro/E软件的核心要素，是其建模不可拆分的基本单位，它具有预定义的结构形式(拓扑结构一定)，可通过参数改变其外观(参数化)，是以完成某个特征为目的来创建所需实体参数的。

　　Pro/E中特征有很多，大致可以分为草绘特征、放置特征、基准特征、曲面特征和复杂的三维实体特征等。草绘特征主要包括拉伸、旋转、扫描以及混合等;放置特征包括孔、壳、筋、拔模、倒圆角及倒角等;基准特征包括基准轴、基准点、基准坐标等。在零件的设计过程中，可以随时更改所需特征的几何形状与尺寸大小。这些参数可能是独立的，更有可能是具有某种特定关系的。如果参数中某一个发生了变化，则特征中的形状和大小均有可能发生变化。

　　1.2、参数化实体建模方法

　　Pro/E为现代计算机辅助设计过程中首个采用参数化建模的软件。在Pro/E里建立实体模型，首先需要先分析实体的结构特征，确定各零部件间的装配关系(对部件也要进一步进行分析，直到全部分解成零件);然后，对各零件的特征组成进行分析，明确各特征形状及相互间关系，按特征主次关系及一定顺序进行建模;最后，根据零部件组成中得出的关系对所建零件模型进行装配，如图1所示。

　　下面以双锅曲毫炒干机的关键部件—推炒装置以及拨叉定位机构为例，简要介绍其建模过程。

　　1.2.1、推炒机构参数化建模

　　人工炒制珠茶是将炒锅斜放，双手向前推炒，使茶叶逐渐开始收缩;反复进行推炒，茶叶卷曲成圆珠状至炒干。茶叶双锅曲毫炒干机是用一块弧形的炒板(如图2所示)代替双手作为推炒茶叶的主要工作部件，对于茶叶的质量会产生很大影响，特别是茶叶的形状。

　　推炒机构由球形锅体(如图3所示)、弧形炒板和曲轴等组成。弧形炒板通过螺栓固定在曲轴上，曲轴的另一头连接着曲柄摇杆机构的摇杆，通过曲柄的整周转动，曲轴上固定的弧形炒板和摇杆做相同的动作，从而推炒茶叶。曲柄摇杆机构带动弧形炒板运动简图如图4所示。

图1 虚拟装配流程图

图2 弧形炒板

4、结束语

　　基于三维设计软件Pro/E的强大建模功能，主要对茶叶双锅曲毫炒干机进行了参数化建模以及虚拟装配。茶叶双锅曲毫干炒机装配的整个过程与实际生产中的程序是一致的。为了完成设计任务以及实现茶叶双锅曲毫干炒机的三维参数化设计，在设计过程中，设计人员可以根据具体实际的需要来修改相应的特征参数，对机器的加工工艺进行优化和调整，使机器可以更好地达到所需要的技术要求。