利用參數(shù)化設(shè)計(jì)在Pro/E中建立零件庫的方法

吳慧敏 楊 燦

（河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州451450）

在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，要使用大量的標(biāo)準(zhǔn)件,如螺栓、螺釘、螺母、墊圈、軸承、銷釘?shù)取Ｍ愋偷臉?biāo)準(zhǔn)件通常具有類似的結(jié)構(gòu)特征，只是數(shù)量和尺寸的大小有所不同。在利用Pro/E進(jìn)行裝配圖繪制時(shí)，這些零件使用頻率高，如果逐一制圖設(shè)計(jì)，既浪費(fèi)人力又浪費(fèi)時(shí)間。不僅如此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系列化過程中也會(huì)遇到這樣的問題。對于標(biāo)準(zhǔn)件和通用件或者某種系列產(chǎn)品，在Pro/E中可以通過參數(shù)化設(shè)計(jì)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件或通用件的參數(shù)化模型即零件庫。這樣可以直接調(diào)用零件或通過設(shè)置參數(shù)變量值來獲得所需的零件,零件庫的建立使Pro/E在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)更加靈活、方便、快捷。

參數(shù)化設(shè)計(jì)是Pro/E的重要功能，參數(shù)化設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)中通過修改參數(shù)來實(shí)現(xiàn)模型的修改或重生的設(shè)計(jì)方法[1]。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。下面以GB/T5782-2000六角頭螺栓的參數(shù)化建模方法為例，介紹在Pro/E中建立各種標(biāo)準(zhǔn)件和通用件參數(shù)化模型的方法。

GB/T5782-2000六角頭螺栓是機(jī)械產(chǎn)品中常用的聯(lián)接件。六角頭螺栓在使用中按其尺寸“d、k、s、e”的不同分為M3、M4，M5、M6等規(guī)格，不同規(guī)格的六角頭螺栓按螺距p的不同又分為粗牙和細(xì)牙螺栓，同時(shí)不同規(guī)格的六角頭螺栓長度尺寸“L”也可不同。在Pro/E中可以利用其簇表和參數(shù)功能建立六角頭螺栓的參數(shù)化模型，通過簇表的調(diào)用和參數(shù)的設(shè)置可以得到不同規(guī)格、不同長度的粗牙或細(xì)牙螺栓。具體過程如下。

1 參數(shù)化模型的建立

在Pro/E中要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化模型的建立是關(guān)鍵。參數(shù)化模型表示零件圖形的幾何約束和工程約束，當(dāng)各參數(shù)或尺寸數(shù)值變化時(shí)約束關(guān)系不變化，才能實(shí)現(xiàn)以參數(shù)化模型為基礎(chǔ)生成系列模型的目的。GB/T5782-2000六角頭螺栓參數(shù)化模型的建立需要四個(gè)特征，即旋轉(zhuǎn)、拉伸、螺旋掃描、倒角。各個(gè)特征建立時(shí)，應(yīng)注意運(yùn)用合理的約束關(guān)系。例如，在六角頭造型時(shí)，用拉伸去除材料的方法生成，拉伸的截面為六邊形。考慮到不同規(guī)格的螺栓六邊形的尺寸不同，在成型六邊形的時(shí)候引入圓柱頭的邊圓為參照生成內(nèi)接六邊形，同時(shí)拉伸深度通過“拉深至指定平面”來指定，保證螺紋頭高度變化時(shí)也能得到六角頭。又例如，在利用螺紋掃描工具生成螺紋時(shí)，螺紋軌跡的繪制要以圓柱坯的母線為參照[2]，這樣才能保證在改變螺栓直徑時(shí)也能生成螺紋。

圖1 GB/T5782-2000六角頭螺栓簇表(部分)

2 簇表的建立

Pro/E中簇表的功能是實(shí)現(xiàn)零件系列化的保證。在簇表中通過輸入不同規(guī)格零件的尺寸便可生成不同尺寸的零件模型。GB/T5782-2000六角頭螺栓的簇表如圖3所示。

在簇表建立時(shí)以決定螺栓規(guī)格的尺寸“d、k、s、e”為三項(xiàng)目，按不同規(guī)格分別賦予相應(yīng)的值，通過校驗(yàn)，即可生成不同規(guī)格的螺栓。

3 參數(shù)的確定

簇表確定了螺栓的規(guī)格，而螺栓的長度“L”、粗牙和細(xì)牙特征則需要通過參數(shù)確定。GB/T5782-2000六角頭螺栓的參數(shù)表如圖2所示。

圖2 GB/T5782-2000六角頭螺栓的參數(shù)表

在參數(shù)表里設(shè)置兩個(gè)參數(shù):螺距P和長度B。在進(jìn)行參數(shù)化造型時(shí)，兩個(gè)參數(shù)可以輸入任意實(shí)數(shù)。當(dāng)調(diào)用模型時(shí)，在參數(shù)項(xiàng)輸入不同的數(shù)值即可獲得不同長度、不同螺距的螺栓模型，得到螺栓長度“L”、粗牙和細(xì)牙特征的參數(shù)化造型。

4 參數(shù)關(guān)系的建立

在螺栓參數(shù)化造型過程中，只通過簇表和參數(shù)的設(shè)置還不能達(dá)到目的。在造型過程中必須建立合理的關(guān)系，使各參數(shù)之間建立起數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系。

在建立關(guān)系后，GB/T5782-2000六角頭螺栓各尺寸之間的參數(shù)關(guān)系才成立，當(dāng)改變其中一個(gè)參數(shù)時(shí)其他參數(shù)才能隨之改變。例如，當(dāng)調(diào)用模型時(shí)，賦予螺距P不同的值，則螺紋掃描時(shí)的螺距及牙型截面尺寸都會(huì)隨之改變；賦予螺栓長L不同的值，則螺栓總長和螺紋有效長度也會(huì)隨之改變。模型重生后，一個(gè)我們所需要的螺栓模型就生成了。

通過以上操作過程即可建立GB/T5782-2000六角頭螺栓這個(gè)零件的標(biāo)準(zhǔn)件庫。在調(diào)用螺栓時(shí)，按需求調(diào)用不同規(guī)格的螺紋得到相應(yīng)尺寸外形的螺紋模型，再根據(jù)需要輸入?yún)?shù)螺紋和長度，模型重生后即可得到需要的螺栓，而不需重新建模，可大大提高設(shè)計(jì)的效率。

機(jī)械設(shè)計(jì)中的其他標(biāo)準(zhǔn)件或通用件均可采用這種方法建立參數(shù)化模型，在建模的過程中可以結(jié)合自己工作的需要，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)對參數(shù)加以細(xì)化，建立更加合理的參數(shù)關(guān)系，建立更加完整、多樣化的零件庫。在建立參數(shù)化模型時(shí)，關(guān)鍵是根據(jù)各零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇正確的參數(shù)，在參數(shù)之間建立合理的關(guān)系，這樣才可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)參數(shù)化模型得到結(jié)構(gòu)相同尺寸不同的零件模型，即實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立。

5 結(jié)語

參數(shù)化設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械CAD技術(shù)中的應(yīng)用起來越多，其技術(shù)核心就是參數(shù)化建模。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型生成和修改的速度，使設(shè)計(jì)更加快捷、靈活，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。

［1］胡仁喜.Pro/ENGINEER實(shí)例教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［2］武晨光，蔡曉光.機(jī)械制圖［M］.長沙:國防科技大學(xué)出版社，2009.