摘要：介紹了基于Wildfire Pro/E特征造型的三維參數(shù)化造型技術(shù)，并以軸為例，以Pro/E為平臺(tái)詳細(xì)闡述了參數(shù)化設(shè)計(jì)的過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)械工程論文范文,核心期刊論文發(fā)表,參數(shù)化設(shè)計(jì),參數(shù)化造型,Pro/E

　　1、前言

　　軸(shaft)是組成機(jī)器的重要零件之一，是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件，但也有少部分是方型的。軸是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。用傳統(tǒng)的方法對(duì)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于計(jì)算繁瑣，設(shè)計(jì)效率低且易出錯(cuò)。目前各類CAD軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法來(lái)研究機(jī)械零件的設(shè)計(jì)問(wèn)題成為十分流行的研究方法。在現(xiàn)代CAD技術(shù)特征中，參數(shù)化技術(shù)和特征技術(shù)都是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。基于特征的參數(shù)化建模方法是CAD技術(shù)中先進(jìn)的造型方法，其基本思路是為各零件的基本尺寸建立相應(yīng)的參變量,在實(shí)際的幾何和拓?fù)浠�礎(chǔ)上建立各零件要素之間的相互關(guān)系。對(duì)于軸類零件而言，每一特征的基本尺寸都設(shè)置為參變量，結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致零件尺寸發(fā)生變化時(shí)，改變參數(shù)文件中有關(guān)變量的取值，則與之相關(guān)的零件模型中的相應(yīng)尺寸跟著發(fā)生變化，重新驅(qū)動(dòng)造型模塊，從而完成零件的參數(shù)化造型設(shè)計(jì)。

　　2 、軸特征分析

　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。

　　從CAD/CAM角度出發(fā)，軸類零件特征通常可以劃分為以下幾類：

　　(1)形狀特征 用于構(gòu)造軸類零件的幾何形狀，軸類零件的基本形狀結(jié)構(gòu)(如圓柱體、圓錐體等)，可以單獨(dú)存在。對(duì)局部修飾(如倒角、鍵槽和中心孔等)，反映了軸類零件幾何形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)，它不能單獨(dú)存在。

　　(2)精度特征 用于描述軸類零件的幾何形狀和尺寸的誤差信息。大致有尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度。

　　(3)技術(shù)特征 用于描述軸類零件的材料、熱處理方式、零件性能、工藝、配合情況息。

　　(4)管理特征 用于描述軸類零件的的管理信息，例如標(biāo)題欄中的零件名稱、圖號(hào)、設(shè)計(jì)者、日期、批量和質(zhì)量等信息。

　　一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：

　　1、節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀;

　　2、易于軸上零件精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整;

　　3、采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施;

　　4、便于加工制造和保證精度。

　　本文采用特征參數(shù)化處理時(shí)，可采用參數(shù)代替形狀特征的幾何尺寸，包括獨(dú)立參數(shù)和關(guān)聯(lián)參數(shù)。獨(dú)立參數(shù)需要根據(jù)具體設(shè)計(jì)情況賦值，關(guān)聯(lián)參數(shù)不需要賦值，它與獨(dú)立參數(shù)間保持特定的關(guān)系，當(dāng)獨(dú)立參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，關(guān)聯(lián)參數(shù)隨之發(fā)生變化(如鍵槽尺寸隨軸徑的變化而變化)。

　　3、以Pro/E為平臺(tái)的參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式及實(shí)例

　　軸類零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)通常分兩大功能模塊：參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊、參數(shù)化造型模塊。參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊采用面向?qū)ο蟮某绦蛘Z(yǔ)言(如VB、VC++等)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其功能包括作用在軸上的力、力矩計(jì)算、設(shè)計(jì)資料的檢索、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸強(qiáng)度校核及設(shè)計(jì)結(jié)果的存儲(chǔ)。參數(shù)化造型模塊采用當(dāng)前的主流三維CAD軟件(如pro/E、UG、solidworks等)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，其主要功能是生成零件的三維實(shí)體圖，通過(guò)設(shè)計(jì)變量實(shí)現(xiàn)造型自動(dòng)化。本文就以Pro/E為平臺(tái)探討參數(shù)化造型的實(shí)現(xiàn)方式。

　　Pro/E提供了可程序化工具—Pro/program。Pro/program主要包含三大部分：①加入變量或提示句的地方;②加入關(guān)系的地方;③加入特征的地方。應(yīng)用Pro /program，可以將經(jīng)常要更改的步驟和尺寸值事先設(shè)定，一旦模型建立后，系統(tǒng)就已記錄了整個(gè)模型的建立過(guò)程，通過(guò)“程序”菜單中的“顯示設(shè)計(jì)”選項(xiàng)可以顯示Pro /E產(chǎn)生的程序內(nèi)容。保存并關(guān)閉程序，系統(tǒng)會(huì)在信息區(qū)出現(xiàn)輸入框，提示是否要將修改體現(xiàn)到模型中，點(diǎn)擊“是”按鈕，在菜單管理器中會(huì)出現(xiàn)“得到輸入”選項(xiàng)。“當(dāng)前值”表示采用模型中的現(xiàn)有參數(shù);“輸入”表示要求輸入?yún)��?shù)值，以改變模型中的造型。選取“輸入”選項(xiàng)后，會(huì)出現(xiàn)INPUT SEL對(duì)話框，選中要改變的參數(shù)值，點(diǎn)擊確定，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)對(duì)零件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在系統(tǒng)的信息區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)表示零件再生成功的信息。通過(guò)上面的操作即可對(duì)零件進(jìn)行參數(shù)化驅(qū)動(dòng)。

　　利用Pro/program程序模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)產(chǎn)生的program程序可看作一個(gè)記錄文件，它記錄著模型產(chǎn)生的步驟和條件，包括所有特征的建立過(guò)程、參數(shù)、尺寸和關(guān)系式等信息，用戶只需在打開(kāi)的記事本窗口中找到要更改的設(shè)計(jì)參數(shù)和關(guān)系式進(jìn)行修改，便可再生出新的模型。

　　下面就以7段階梯軸為例介紹Pro/E中軸類零件參數(shù)化模型的建立。

　　(一)首先創(chuàng)建通用模型 模型創(chuàng)建步驟如下：

　　(1)新建模型文件，取名為SpeedShaft7。

　　(2)利用 Program編輯程序，以使用戶稍后能輸入已知條件：直徑，長(zhǎng)度。

　　(3)以拉伸方式創(chuàng)建Protrusion特征，作為階梯軸第一段;加入關(guān)系式，以控制拉伸實(shí)體特征的尺寸。以同樣方式創(chuàng)建階梯軸第二段至第七段。

　　(4)做階梯軸第一段上的鍵槽，加入關(guān)系式，以控制鍵槽特征的尺寸。

　　(5)做階梯軸第四段上的鍵槽，加入關(guān)系式，以控制鍵槽特征的尺寸。

　　(6)兩端面倒角。

　　(7)保存文件。

　　(二)模型的應(yīng)用

　　用戶啟動(dòng)Pro/E后，打開(kāi)模板文件speedshaft7，點(diǎn)擊輸入，完成選取后按屏幕提示輸入下列相應(yīng)參數(shù)：(括號(hào)內(nèi)為原有數(shù)值)

　　Enter the number of D1： [50]; Enter the number of L1： [82];

　　Enter the number of D2： [55]; Enter the number of L2： [50];

　　Enter the number of D3： [60]; Enter the number of L3： [52];

　　Enter the number of D4： [65]; Enter the number of L4： [76];

　　Enter the number of D5： [77]; Enter the number of L5： [8];

　　Enter the number of D6： [72]; Enter the number of L6： [24];

　　Enter the number of D7： [60]; Enter the number of L7： [24];

　　Enter the number of JCB1：[14]; Enter the number of JCH1：[9];

　　Enter the number of JCL1：[70]; Enter the number of JCB2：[18];

　　Enter the number of JCH2：[11]; Enter the number of JCL2：[63];

　　輸入完參數(shù)后，自動(dòng)按照參數(shù)生成。輸入?yún)��?shù)為：D1=100;L1=180;D2=105;L2=100;D3=110;L3=110;D4=115;L4=160;D5=136;L5=15;D6=130;L5=50;D7=110;L5=50;JCB1=30;JCH1=20;JCL1=170;JCB2=40;JCH2=20;JCL2=146;

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　本文分析了利用Pro/E軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的方法，通過(guò)實(shí)例展現(xiàn)了Pro/E的開(kāi)發(fā)功能，對(duì)其它零件利用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。但Pro/E是大型CAD/CAE/CAM一體化集成軟件平臺(tái)，作者僅僅在其二次開(kāi)發(fā)方面作了一些初步工作，由于時(shí)間和水平上的局限，還存在許多不足之處。

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