以參數(shù)化為核心的設(shè)計軟件Pro/ENGINEER提供了三維實體設(shè)計功能。其中的Animate和Mechanism模塊可以在Pro/ENGINEER裝配環(huán)境中把零件的現(xiàn)實情景以動畫的形式演示出來，即使交流的對方?jīng)]有CAD工作站，仍然可以從Animate和Mechanism輸出的MPG或JPG文件了解機構(gòu)的運動情況，大大豐富了信息交流傳遞的內(nèi)容和方式。本文利用Pro/ ENGINEER 3.0建立截止閥的三維模型，并利用其中的animation模塊制作出截止閥的裝配過程動畫，從中探討制作裝配動畫的方法和技巧。

　　一、截止閥三維模型的建立及裝配原理

　　1.創(chuàng)建零件模型

　　首先根據(jù)整個截止閥的裝配圖畫出每個零件的零件圖，截止閥裝配圖如圖1所示。然后利用Pro/ENGINEER軟件創(chuàng)建每個零件的三維模型，主要零件有閥體、填料盒、手輪、推桿和泄壓閥，如圖2所示。

　　2.分析截止閥工作原理

　　通過觀察截止閥裝配圖可以知道它的裝配順序：放置填料盒墊圈→將推桿旋入填料盒→將填料盒旋入閥體上面的大螺孔→放置手輪→放置螺母墊圈→ 旋入螺母→把泄壓閥旋入閥體下面的螺孔。截止閥的工作原理是通過旋轉(zhuǎn)手輪使得推桿上下移動，從而調(diào)節(jié)閥門的開度，控制流量的大小。

　　二、截止閥裝配動畫的制作過程

　　1.在組件模式下裝配截止閥

　　在進行裝配時，首先要裝配閥體，且要在缺省模式下放置閥體。然后依次裝配泄壓閥、閥體墊圈、推桿、填料盒、手輪、螺母墊圈和螺母。此時要注意，因為在后面的裝配動畫中，泄壓閥、推 桿、填料盒和螺母是要求一邊旋轉(zhuǎn)一邊直線運動，所以在放置這四個零件時應(yīng)該以圓柱約束來定義裝配，這樣才能在變換到animation模式下時，成功加入伺服電機，實現(xiàn)零件的旋轉(zhuǎn)和平移復(fù)合運動。如果沒有設(shè)置為圓柱約束(或其他旋轉(zhuǎn)類的約束)，那么在建立伺服電機時就不能為伺服電機選轉(zhuǎn)動軸。裝配好的截止閥三維模型及爆炸試圖如圖3所示。

　　2.在Animation模式下制作動畫

　　(1)定義主體(Body)。把每個零件定義為一個主體，閥體定義為Ground。Ground(中文直譯為：地面) 的意思就是裝配中不會發(fā)生位置變化的零件或組件組合，其他的主體都可以相對Ground發(fā)生相對運動。

　　(2)拖動封裝元件并拍快照。拍快照實質(zhì)就是拍下拆卸零件的過程，每拆卸一個零件拍下一個Snapshot，拖動和拍照對話框如圖4所示。在后面建立關(guān)鍵幀時只要把這些快照按反順序排列，那么顯示的動畫過程就是裝配過程。

　　在拍快照過程中要用到拖動工具，此過程中往往要用到拖動的一些功能，如約束，按某坐標(biāo)軸直線移動或轉(zhuǎn)動等。又如，在拆卸填料盒時，同時把推桿和兩個密封圈一起拖動，此時要用到約束中的主體鎖定。相反，如果拖動某個零件時另外一個零件也跟著動，而目的是只要一個零件動，這時可以把固定的零件和Ground鎖定，然后就可以拖動想要移動的零件了。鎖定對話框如圖5所示。

　　另外，在拖動時還要經(jīng)常用到的一個小技巧，就是利用Pro/ENGINEER模型樹上的隱藏功能。同樣以上面提到的拆卸填料盒為例，在選擇約束中的主體鎖定后，必須要同時選中填料盒、推桿和兩個密封圈，但是由于閥體擋住了密封圈，使得選取不了密封圈而只能選中閥體，且當(dāng)前模式下模型樹是非活動狀態(tài)。此時有一個方法，先退出拖動模式，在模型樹上把閥體先隱藏起來，然后再進入拖動模式，那么就可以同時選中填料盒、推桿和兩個密封，拖動完后取消閥體隱藏，再拍快照就可以了。

　　(3)創(chuàng)建關(guān)鍵幀序列。在“創(chuàng)建關(guān)鍵幀序列”對話框上添加剛才所拍的所有Snapshot，注意順序一定要反過來。至于時間可以根據(jù)需要來設(shè)置，一般系統(tǒng)默認(rèn)的動畫都是10s，如果默認(rèn)的時間域小于運行所有Snapshot所需的時間，可以選擇“工具”→“時間域”，進行動畫開始時間和終止時間的設(shè)置，達到動畫所需的時間長度。創(chuàng)建后的關(guān)鍵幀序列將會出現(xiàn)在時間線上，如圖6所示。

　　(4)添加伺服電機。對于實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)裝配的零件要添加伺服電機，如截止閥中的泄壓閥和填料盒等有螺紋特征的零件都需要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)裝配。下面以為泄壓閥添加伺服電機為例，來說明添加伺服電機的一般方法。在“伺服電動機定義”→“類型”→“運動軸”中，選中泄壓閥和閥體圓柱約束的軸線(如果在裝配組件時沒有定義這個連接約束，那么將不能定義伺服電機，可見在裝配組件時定義連接約束非常重要)，然后在“伺服電動機定義”→“輪廓”→“規(guī)范”中選中“速度”，至于模數(shù)的大小可隨意設(shè)置，之后點擊“確定”，此時伺服電機便會出現(xiàn)在時間線上。

　　伺服電機定義對話框如圖7所示。最后就是調(diào)整伺服電機的時間長度，并且把它拖放到泄壓閥裝配前和裝配后的兩個快照之間，最好放在后半段，因為裝配螺母等零件是一般是先直線運動，接觸螺釘后再邊旋轉(zhuǎn)邊做直線運動。

　　(5)創(chuàng)建定時視圖。視圖影響著物體大小和視角的變化。在Pro/ENGINEER標(biāo)準(zhǔn)模塊下，通過依次選擇“View”→“View manage”→“Orient”→“N-ew”→“Edit”，可先完成各種小、方位的視圖創(chuàng)建，視圖大小和方位的設(shè)置要符合物體的顯示規(guī)律，可由小及大、由遠及近或相反，并注意漸進性。創(chuàng)建視圖時，如果要創(chuàng)建一個只顯示兩個零件裝配過程的視圖，可以在時間線上點擊表示兩個零件裝配的快照三角符號，也即關(guān)鍵幀，然后創(chuàng)建視圖;再把視圖應(yīng)用到動畫即可。通過不同的視圖顯示正在裝配的零件，可以讓我們更加清楚地看出零件的裝配過程。

　　(6)啟動和回放動畫。啟動動畫，觀察需要修改的地方，如通過調(diào)整各個零件裝配的時間和視圖轉(zhuǎn)換的時間，來增強裝配動畫的顯示效果。如果需要修改關(guān)鍵幀序列、伺服電機或視圖，可以選中動畫的時間線，同時按右鍵就可以激活菜單，在這個菜單中可以對所選的動畫序列或伺服電機等進行編輯以達到所需效果。確定無誤后便可回放動畫，捕獲生成視頻格式。

　　三、結(jié)語

　　本文以截止閥為例說明了制作裝配截止閥動畫的基本步驟，雖然它并沒有用上Pro/ENGINEER動畫模塊的所有功能，但是展示了用該軟件制作裝配動畫的一般過程，任何復(fù)雜的裝配動畫都可以在此基礎(chǔ)上通過完善此過程來完成，如創(chuàng)建主體鎖定、創(chuàng)建定時透明、利用定時顯示和定義子動畫等來完善動畫界面，那么就可以制作出更加復(fù)雜多變的動畫視頻。