Pro/E在玉米免耕精量播種機設計中的應用

摘要：用傳統方法設計玉米免耕精量播種機周期長，效率低。利用Pro/E軟件對玉米免耕精量播種機進行三維參數化設計、虛擬裝配、仿真分析，能有效的縮短研制周期，提高工程設計人員的設計水平和效率，為玉米免耕精量播種機改型設計和系列化打下基礎，為三維設計軟件在農業機械領域的應用提供參考和借鑒。

關鍵詞：Pro/E;玉米播種機;農業機械 ;三維建模

基金項目：吉林省2008年全程農業機械化示范區建設項目《玉米免耕精量播種機》

中圖分類號： ?S223.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.02.018

21世紀以來，CAD技術經歷了兩次技術革命，第一次革命是繪圖員利用軟件進行平面圖形的設計，進而再由生產者將平面圖紙的生產加工為實體;第二次革命是使用三維軟件進行三維實體建模、虛擬裝配、干涉檢查、生成二維圖等步驟的設計，經過技術革命后，CAD技術為農業機械設計提供了一個省時高效的設計新途徑。玉米免耕精量播種機是農業機械的重要組成部分。使用三維CAD軟件Pro/E設計玉米免耕精量播種機，可以使設計者利用參數化設計的思想直接把握設計的每一個細節，將零件設計及修改變得簡單易行，并對播種機進行系統化設計，使用這種方法設計玉米免耕精量播種機，可以大大降低設計的成本，提高設計效率，使農業機械設計進入了一個全新的領域。

1 Pro/E簡介

Pro/E軟件是美國參數化技術公司推出的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，是現今用戶最多的三維CAD軟件，使用該軟件可以進行機械的設計、分析和加工。Pro/E提供了拉伸、掃描、混合、旋轉等特征生成方法;復制、陣列、鏡像等特征編輯方法;規則曲面、自由曲面等多種曲面造型方法。此軟件功能十分強大，可以完成復雜的零件設計和模具設計。該軟件具有如下特點：

1.1 參數化設計

Pro/E最大的特點就是參數化，它是一個“參數驅動”的軟件，在設計過程中只要修改零件的尺寸，就可以對其特性進行修改，簡單方便。

1.2 單一數據庫

Pro/E采用單一數據庫，在設計和制造的環節可以隨時對修改數據進行自動更新，實時反映到相關的各個環節，從而保證了設計和制造的統一性。

1.3 基于特征的實體建模

Pro/E的設計單元是各個特征，實體建模是基于特征創建的，建模的過程就是工程師的設計過程，增強了軟件的通用性。

2基于Pro/E的玉米免耕精量播種機的設計過程

2.1零件三維建模

玉米免耕精量播種機由仿形機構、排種器、機架、種箱、開溝器等機構組成，根據零件的不同結構特點，使用Pro/E軟件的Part模塊通過拉伸、掃描、混合、旋轉等方法建立零件實體，并建立約束條件和父子關系，進而形成玉米免耕精量播種機零件庫，在設計過程中還可以利用Pro/E的參數化特點通過修改尺寸隨時對錯誤進行修改。工程師在設計時通過Model Tree可以了解設計過程，可以隨時修改零件特性和設計思路，大大增加了設計的靈活性和設計的效率。

2.2 虛擬裝配

在零件建模完成的基礎上，利用Pro/E軟件的Assembly模塊對玉米免耕精量播種機進行裝配，可以使用對齊、插入、匹配、坐標系等約束類型進行零件的約束，確定零件適合的位置。在裝配設計的過程中，可以對裝配體和零件進行修改，基于Pro/E軟件的完全相關性，修改的結果會自動保存到零件特征中，避免因疏忽而遺漏的現象發生。虛擬裝配采用分層設計思維，使用自下而上的倒樹狀層次結構，先生成子裝配體，再將子裝配體裝配成總體，這樣設計層次分明，便于從整體上把握全局。

2.3 干涉檢查

在傳統的設計方法中，檢查玉米免耕精量播種機各個零件之間的干涉難度非常大，有時直至產品調試階段才可發現，如無法修改則會導致整個設計的失敗。而使用Pro/E軟件的Model Analysis模塊可以迅速找出整機的所有干涉，可以直觀的在虛擬裝配體中獲得干涉情況，清晰地顯示出所有干涉點位置，這樣就可以對產生干涉的零件進行修改，直到無干涉為止，進而保證設計結果的準確性。

2.4 運動仿真分析

使用Pro/E軟件的Mechanism模塊可以對玉米免耕精量播種機進行運動學仿真和運動學分析。運動仿真和運動分析的流程大致一樣：創建模型→添加建模圖元→創建分析模型→獲得結果。根據玉米免耕精量播種機的部件運動特點選擇合適的連接方式（包括銷釘、滑動桿、圓柱、平面等方式），添加驅動器后就可以進行運動仿真。通過回放可以檢查播種機的各種零件的干涉情況，分析的結果可以組合成一段影片，還可以顯示力和扭矩對播種機各個機構的影響并跟蹤分析時的測量值，檢測播種機可能出現的各種問題，降低制造樣機的成本。

2.5 生成工程圖

三維設計的目標是實現無紙化生產，經過上述步驟設計的播種機利用CAM軟件處理，可以在數控機床上直接加工。但實際生產加工由于一些條件的限制，仍然需要生成二維工程圖。利用Pro/E軟件的Drawing模塊可以直接生成零件和裝配體的二維工程圖，可以生成如三視圖、全剖圖、半剖圖、局部放大圖、軸測圖等各種工程圖，還可自動標注各種尺寸，標注形位公差，輸入粗糙度等，明細表和標題欄也可以繪制。工程圖和零件圖、裝配圖都是相關的，在工程圖中修改尺寸，三維模型也會變化，這樣就確保了數據的統一性，避免人為改圖出現的錯漏現象。

3 結語

利用三維設計軟件Pro/E進行玉米免耕精量播種機的設計，包括零件三維建模、虛擬裝配、干涉檢查、運動仿真分析、生成工程圖等步驟。這種設計方法直觀形象，使設計過程合理，大大提高了設計的質量。

Pro/E軟件的參數化設計特性，在設計修改的過程中優勢凸顯，通過修改尺寸就可以修改相關的零件特性、裝配特性，提高了設計的效率，避免人為錯漏現象發生。

虛擬裝配和運動仿真分析，縮短了產品的研制周期，大大節約了設計的成本，更符合現代設計理念。

參考文獻

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作者簡介：石晨迪，碩士，吉林工程職業學院，講師，研究方向：計算機輔助設計與制造技術及應用。