基于Pro/E族表功能的參數化模型庫設計

趙之鐵　陳彥　劉國花　何永慧　王森　褚洪森

[摘要]基于Pro/E特征造型的三維參數化模型庫的建立技術，介紹了Pro/E的族表功能及簡單關系式創建相似零件實例庫。利用Pro/e族表功能管理參數化圖庫，不僅能大大減少數據錄入量，降低錯誤發生率，還能為查找實例提供一個清晰明朗的指引，便于檢索實例與修改數據。

[關鍵詞]Pro/Engineer；三維圖庫；族表；參數化建模

[DOI]1013939/jcnkizgsc201550057

1引言

隨著項目的積累，產品設計部門圖紙的數量會不斷增加，不但占用了很多磁盤存儲空間，也不利于圖庫的管理。本文利用3D軟件Pro/E對零件進行特征造型，形成可用于參數化設計的模型庫，通過設置參數關系式，利用族表功能設置可變尺寸，就可以直接生成所需零件的三維模型，由于在繪制過程中不需要逐一創建模型，可大幅提高設計速度，節約磁盤存儲空間。

Pro/Engineer操作軟件是美國參數技術公司（PTC）旗下的三維軟件。Pro/Engineer軟件是參數化技術的最早應用者，采用它的參數化設計理念，能用單一數據庫來解決特征的相關性問題。

2參數化模型

21參數化設計

參數化設計是指用參數來驅動零件或裝配圖的尺寸和屬性，只要改變驅動尺寸的參數值就能改變零件的大小和形狀。它的主要特點是全尺寸約束、全數據相關、通過改動已定義好的零件參數對設計進行修改，自動生成新的幾何模型，實現對圖形的驅動。

22族表

族表是很多相似零件（組件/特征）的集合，這些零件（組件/特征）從結構上看很相似，并且具有相同的功能。族表本質上是用電子表格來管理模型數據，它的外觀體現也是一個由行和列組成的電子表格。在族表創建之前需要首先創建原始模型即母零件，然后在族表中定義各個控制參數來控制模型的形狀及大小。

控制參數可以包括dimension（尺寸）、feature（特征）、groups（組）、reference models（參照模型）、pattern table（陣列表）和system parameters（系統參數）。其中每一對象都看作為可變量，族表中常用的變量為：dimensions、system parameters、feature。

如圖1、圖2所示，族表的人機對話表格中，表中所列就是母零件的各參數的數值。在族表內通過電子表格來管理衍生零件的參照尺寸（參照尺寸的名稱可通過修改母尺寸的屬性來自定義）。

23關系式

Pro/E關系式是用戶使用尺寸符號和各種參數定義的一種數學方程式，通過關系建立特征與特征之間，零件與零件之間的函數方程式，使它們的尺寸相互關聯。關系實際上也是一種捕捉設計意圖的方式，用戶可以將自己的設計意圖體現在零件模型的設計中。族表中的設計變量作為三維模型的參數，通過添加關系使相關尺寸形成約束，從而實現用戶交互操作層次上的參數化設計。

如圖3所示，選擇菜單[工具]/[關系]命令即可打開[關系]對話框。可以用簡單的關系式來創建法蘭軸套的鍵，這樣只要改變軸套的內徑，鍵槽就能根據內徑數值自動生成。

具體關系式如下：

3族表參數驅動的裝配圖

裝配圖是由多個零件圖裝配而成，相應的零件圖可以用族表功能衍生出用戶需要的模型。在使用族表建立各子模型的基礎上，利用族表功能可調用子零件族表中的衍生零件（即多層族表）。但前提是在總圖的母模型建立時，選取參照和約束要兼顧子模型的特征。如果在選定參照時零件的子模型中沒有相應母模型的該特征尺寸，那生成對應的總裝圖時將會報錯。簡言之就是缺少參照，無法進行裝配。

需要特別注意星號（*）的使用，星號表示所選實例的這個項的取值與原始模型的值相同，如果原始模型變化，實例也跟著變化，如果不想實例跟著原始模型變化，就不要使用星號。族表里的數值型項的取值，必須是一個確定的數值或星號（*），不能是一個范圍或變量名；特征、元件、組、參照元件、合并零件、UDF等項的取值，可以是“Y”、“N”、“*”或這個元素（無件、參照元件、合并零件、UDF）所包含的子族表中的各個實例的實例名。

如圖4、圖5所示的裝配總圖中，運用組、陣列以及在多層族表中設置尺寸、元件、組的參數，可以實現用族表中的表格驅動裝配圖的自動衍生。當族表中設置的參數為元件時，不選表格中提示的Y或N，而是直接鍵入對應零件模型衍生零件的圖號（衍生的零件圖是由二級族表通過對該零件模型的參數設置而得）。族表就能自動將母模型中的零件圖替換成所需要的零件圖，在裝配圖中也能通過裝配約束實現自動裝配。

4結論

在建立三維參數化模型的基礎上，利用Pro/e族表功能結合關系式及裝配過程中的約束條件，可以實現相對較復雜模型的參數化設計。因裝配圖及零件圖采用多層族表功能實現，在模型的裝配過程中，族表的應用使得裝配中的零件和子裝配更加容易互換，當有必要對裝配圖做出修改時，只需改變零件圖的驅動尺寸就能達到預期目的。

參考文獻：

[1]Louis Gary LamitPro/Engineer 2000i 實用教程[M].李世國，譯北京：機械工業出版社，2001

[2]詹友剛Pro/Engineer 英文野火版教程——零件設計范例[M].北京：清華大學出版社，2005