基于Creo Elements/Pro5.0的产品拆装动画制作

【摘 要】在生产实践中，机械、电子等产品零件繁多、结构复杂，设计人员、工艺人员、装配工、客户等需要了解整个产品结构和装配顺序，单凭死板的工程图纸、工艺文件是无法实现的。本文以换向阀为例，介绍Creo Elements/Pro5.0的动画（Animation）模块在产品开发过程中创建拆装动画的过程，使得整个装配过程更直观，对操作者、使用者起到很好的示范作用，并成为产品演示的有效手段。所创建的动画，广泛应用于产品宣传、客户演示、生产指导及科研教学等途径。

【关键词】Creo Elements/Pro5.0；动画（Animation）模块；拆装动画；换向阀

0 引言

机械、电子等产品零件繁多、结构复杂，装配工艺有着严格的要求，通过计算机辅助制作MPG或AVI格式的虚拟拆装动画，可以将产品的结构、拆装顺序等一系列在工艺文件中难以表达的事物以动态视频的形式演示出来。拆装动画在产品科研开发、生产、销售等各环节中的主要作用为：（1）作为科研、教学项目的辅助材料，MPG或AVI格式的动画可让科研、教学人员没有CAD工作平台的情况下，同样轻松实现产品的展示；（2）对产品设计起到辅助作用，方便设计、工艺人员以产品拆装顺序为依据优化产品的机构和装配工艺，同时对装配操作者的操作起良好的拆装示范作用；（3）在销售过程中和售后取代样机给客户直观的产品展示和使用指导，节约成本且便于携带和展示。

本文运用美国PTC公司开发的三维CAD软件Creo Elements/Pro5.0中的动画 （Animation）模块，制作换向阀的拆装过程动画，从中探讨制作产品拆装动画的方法和技巧。

1 Creo Elements/Pro5.0动画（Animation）模块概述

Creo Elements/Pro5.0是由美国PTC公司开发的CAD软件Pro/Engineer Wildfire的升级版，按功能分为零件设计、组件设计、模具设计、工程图、动画仿真等功能。Creo Elements/Pro5.0为工程人员提供了一个实现产品的虚拟实体设计与模拟仿真，并通过分析校验优化结构设计和工艺方案，对产品潜在的问题进行可行性预测的多功能CAD平台。Creo Elements/Pro5.0软件中的动画（Animation）模块，可以根据建立的数字模型来分析、预测产品的各类属性，对产品的各类属性进行数据话描述和可视化表现，做出关于装配的工艺决策，并生成可视的动画视频，这一过程是不需要产品实物模型作支持的。动画（Animation）模块是许多技术的综合利用，这些技术包括三维建模技术、虚拟装配技术、动画仿真技术、工艺理论技术、可视化技术等。产品拆装动画的制作过程，也就是在Creo Elements/Pro5.0软件中综合运用这些技术的过程。

2 基于creo elements/pro5.0的拆装动画制作

2.1 零件的三维建模

根据换向阀阀的零件图，利用Creo Elements/Pro5.0软件的零件模式建立每个零件的三维模型，并赋予材料属性及着色。换向阀主要零件包括1阀体、2阀门、3紧锁螺母、4手柄、5螺母、6垫圈、7填料、8接头，如图1所示。

图1

2.2 装配体工作原理及拆装顺序分析

通过观察换向阀装配图，如图1所示，分析它的工作原理及拆装顺序。

换向阀的工作原理：拨转4手柄带动阀门，利用阀门和阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。

换向阀的拆装顺序：（1）装配顺序：1阀体为装配基础零件，以它为基准装配其他零件。放置2阀门放置7填料将3紧锁螺母旋入1阀体左侧的大螺孔放置4手柄放置6垫圈将5螺母旋入2阀门左侧的螺杆将两个8接头旋入1阀体上下方的螺孔。（2）拆卸顺序：换向阀的拆卸顺序与装配顺序相反，即后装先拆。

2.3 装配体的虚拟装配

虚拟装配是在建立零件三维模型的基础上，在CAD工作平台中将各零部通过相互关系组装在一起。在进行零件装配时最重要的步骤就是对零部件进行适当的约束。

在Creo Elements/Pro5.0软件的“组件”模式进行虚拟装配的操作如下：选择“组件”模式新建一个装配文件，进入装配环境后启动“将元件添加到组件”命令，在 “放置”选项中通过“匹配”、“对齐”、“插入”等约束方式按装配顺序将换向阀各个零件组装起来。换向阀的装配过程主要是先要装配1阀体，1阀体在装配空间里的放置方式选择“缺省”，然后依次装配2阀门、7填料、3紧锁螺母、4手柄、6垫圈、5螺母、8接头。完成虚拟装配后的换向阀如图1所示。

2.4 装配体拆装动画的制作过程

打开在“组件”模式中完成虚拟装配的换向阀文件，通过【菜单】【应用程序】【动画】启动命令“动画”，进入动画设计操作界面进行动画制作，效果见图2（以装配动画为例）。

图2

第一步：新建动画。点击工具栏【动画】按钮，新建装配体动画，缺省名称为“Animation1”，可通过单击【编辑】按钮根据用户需要更改名称。

第二步：定义主体。点击工具栏【主体定义】按钮，打开“主体”定义编辑器，将1阀体定义为Ground，选择“每个主体一个零件”将换向阀中的各零件定义为独立的主体Body。定义为Ground的零件是动画中不会发生位置变化的零件，其他的主体都可以相对Ground产生相对运动。

第三步：拖动元件，拍取快照。点击工具栏【关键帧序列】按钮，打开“关键帧序列”编辑器，使用缺省关键帧序列名称“Kfs1”，开始进行快照拍取与编辑。在“关键帧”栏点击【编辑或创建快照】按钮打开“拖动”编辑器，使用“点拖动”工具配合“高级拖动选项”中坐标轴平移及旋转工具，将主体拖动到合适的位置，然后点击【拍照】按钮快照，将换向阀按照装配的倒序逐个将零件移开，并逐个拍下快照，完整记录装配体的拆卸过程。

第四步：编辑快照顺序。接上一步，点击【关闭】按钮，退出“拖动”编辑器并返回“关键帧序列”编辑器，“关键帧”栏保存了上刚才所拍快照“Snapshot1～Snapshot8”，此时快照的顺序是装配体拆卸的顺序，如生成的是装配动画，则单击【反转】按钮将快照顺序调转即快照顺序变为装配体装配顺序。点击【确定】按钮，退出“关键帧序列”编辑器，对刚才建立的关键帧序列的时间进行调整。系统默认的关键帧序列的时间域为10s，如果默认的时间域小于动画运行所有Snapshot所需的时间，可以通过【菜单】【工具】【时域】打开“动画时域”编辑栏，对动画开始时间和终止时间进行设置，以满足动画运行所需的时长要求。

第五步：导出动画。点击工具栏【启动】按钮，启动完成编辑的动画，观察动画整体的运行过程，修改调整不合理的装配方式、顺序和增加视图转换的时间，以增强装配动画的显示效果，完成修改后再次点击【启动】按钮重新运行编辑后的动画，直到得到用户满意的动画效果。点击工具栏【回放】按钮，回放并捕获生成视频格式的动画。

3 结束语

运用Creo Elements/Pro5.0动画（Animation）模块制作产品的拆装动画，令整个装配、拆卸过程实现可视化，是一种形象直观的表达方式，丰富了工艺信息的交流传递方式。本文以换向阀为例阐述了使用Creo Elements/Pro5.0动画（Animation）模块制作拆装动画的一般思路与操作过程，仅使用的该模块的其中一部分功能，如需制作复杂的拆装动画，可以在此基础上通过如主体锁定、定时透明、定时显示和伺服电机等工具来完善动画要素和表现方式，以制作更完整、完美的产品仿真动画。

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