Pro/E的三維往復(fù)壓縮機(jī)參數(shù)化模型庫的建立

李強(qiáng)++王智勇++曲豐

摘 要：利用C#實(shí)現(xiàn)對Pro/E系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模型庫的二次開發(fā)，通過對往復(fù)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)發(fā)展，建立適應(yīng)本國企業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的高效率和個性化的標(biāo)準(zhǔn)模型庫，用C#設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模型選型，做到模型所有組件具有獨(dú)立參數(shù)化和變形化，從而使得模型庫的應(yīng)用更加廣泛。該系統(tǒng)使用方便，不僅為用戶直觀的了解往復(fù)壓縮機(jī)的功能結(jié)構(gòu)，而且大大簡化了設(shè)計(jì)過程，節(jié)約了大量設(shè)計(jì)時間。

關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機(jī)；ro/Engineer；參數(shù)化；模型庫

中圖分類號：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0070-02

1 前言

為適應(yīng)市場的需要，目前遠(yuǎn)大往復(fù)壓縮機(jī)對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有一定的程序化、參數(shù)化，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)的建立，到二維CAD圖紙的完成，重復(fù)性工作比較多，浪費(fèi)了很多時間，為此利用Pro/E建立一套專門的往復(fù)壓縮機(jī)模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)更加簡單、方便，使用C#建立數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化和人機(jī)交互，使設(shè)計(jì)人員更加簡單、靈活操作軟件。

Pro/Engineer三維實(shí)體建模設(shè)計(jì)軟件是由美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC公司）的產(chǎn)品，它在三維實(shí)體模型、完全關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)管理、尺寸參數(shù)化具有別的軟件所不具有的優(yōu)勢，在國內(nèi)的汽車、機(jī)電、模具等多個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。研究以pro/E為平臺，圍繞三維往復(fù)壓縮機(jī)參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模型庫的構(gòu)建及功能的實(shí)現(xiàn)展開。

2 往復(fù)壓縮機(jī)的組成及設(shè)定

根據(jù)API618標(biāo)準(zhǔn)《石油、化學(xué)和氣體工業(yè)設(shè)施用往復(fù)往復(fù)壓縮機(jī)》的設(shè)計(jì)要求，往復(fù)壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式分為以下部分：基礎(chǔ)部件（包含機(jī)身、曲軸、連桿、十字頭、中體、軸頭泵等）、活塞部件、接筒部件、填料部件、氣缸部件等。其中基礎(chǔ)件按氣體活塞力劃分包含035～80共10個系列，活塞部件按氣體活塞力劃分包含035～80共10個系列，接筒部件按連接配合基礎(chǔ)部件和氣缸部件的形式包含035～80共10個系列94種，填料部件按氣體活塞力及設(shè)計(jì)壓力劃分包含035～80共10個系列60種，氣缸部件按氣體活塞力、氣缸直徑、閥口中心距等包含130～1230共40個系列1574種。每個部件按工作介質(zhì)及產(chǎn)品本身的要求還要增加或替換不同的功能孔及元件。在建立往復(fù)壓縮機(jī)模型時，建立的模型必須擁有所有往復(fù)壓縮機(jī)所具有的零件，然后通過程序控制零件的特征及尺寸，這樣才能完成所有零件的變形。

3 模型庫的建立

三維往復(fù)壓縮機(jī)參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模型庫是通過在Pro/E中建立一個零件完備的往復(fù)壓縮機(jī)模型，利用程序獲取各個組件的尺寸和組合件ID，調(diào)用C#選型軟件控制往復(fù)壓縮機(jī)的特征和再生尺寸來實(shí)現(xiàn)的。

模型庫的建立采用以下幾個步驟：

（1）往復(fù)壓縮機(jī)參數(shù)模型的建立及參數(shù)關(guān)系的設(shè)定；Parameter參數(shù)和Relation關(guān)系模塊對有規(guī)則變化的模型能帶來設(shè)計(jì)上很大的便利，在組件設(shè)計(jì)中，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)可以更好的控制組件中各元件的相關(guān)聯(lián)度。將往復(fù)壓縮機(jī)每個零件分別建模，然后按產(chǎn)品的實(shí)際要求在Relation模塊中設(shè)置特定的尺寸關(guān)系，并將其中需要的變量在Parameter模塊中設(shè)為需要的參數(shù)，以方便后面利用C#選型調(diào)用，只要輸入零件產(chǎn)品的參數(shù)，就可以生成任意的零件。如圖1，圖2。

（2）組建標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫；利用Pro/E有自帶的Family table模塊來建立族表，對結(jié)構(gòu)相似，尺寸不同的零件模型按照種類名稱分層放置。Family table可以產(chǎn)生和儲存大量簡單而細(xì)致的對象，把零件的生成標(biāo)準(zhǔn)化，即省時又省力，從零件文件中生成各種零件，而無需重新構(gòu)造，可以對零件產(chǎn)生尺寸結(jié)構(gòu)的變化而無需用Relation關(guān)系模塊，而且使得來自同一族的實(shí)例之間可以自動互換，無需重定義裝配約束。

（3）Program程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)壓縮機(jī)模型中各個分組件裝配對接；Pro/E中自帶的Parameters、Relation、Program是方便用戶建立常用模型的模塊，它們之間相互關(guān)聯(lián)，控制著整個往復(fù)壓縮機(jī)所能夠完成的變形變量，即在Program中設(shè)定參數(shù)和關(guān)系，Parameters、Relation中可以直接體現(xiàn)。Program程序設(shè)計(jì)與其他計(jì)算機(jī)語言程序設(shè)計(jì)不同，其大部分代碼由Pro/E系統(tǒng)產(chǎn)生，設(shè)計(jì)人員只需要根據(jù)具體的要求對其中部分進(jìn)行修改和添加程序。如圖3。

（4）設(shè)計(jì)對話框，根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)模型庫本身具有的特點(diǎn)，為了便于模型的選取，用C#來設(shè)定選擇選型范圍，來建立各參數(shù)之間的顯示關(guān)系，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)模型自動裝配。如圖4。

4 三維往復(fù)壓縮機(jī)參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模型庫的特點(diǎn)

（1）能夠直觀的展現(xiàn)往復(fù)壓縮機(jī)復(fù)雜的零件圖形結(jié)構(gòu)，并能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動仿真模擬，使人們對產(chǎn)品的工作狀態(tài)，功能結(jié)構(gòu)一目了然。而且能對產(chǎn)品及其各個分零部件進(jìn)行重量、體積、轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)快速分析，這是二維CAD軟件功能所沒有的。

（2）對往復(fù)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度地避免了往復(fù)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的重復(fù)工作，提高往復(fù)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)效率，利用往復(fù)壓縮機(jī)模型來直接出CAD二維圖紙，簡化了直接使用二維設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)過程，同時也減輕了校對人員的壓力，減少了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，節(jié)約了大量設(shè)計(jì)時間。

（3）減少人為出錯的概率，目前主流的工程圖紙都是使用CAD二維圖紙，但是要求制圖者對機(jī)械制圖的原理有比較深的理解，此外對大型的復(fù)雜的裝配圖比較難以表達(dá)，圖紙修改也相對比較麻煩，復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)中容易出錯，這會直接導(dǎo)致工作流程中產(chǎn)品零件生產(chǎn)加工的錯誤。往復(fù)壓縮機(jī)模型導(dǎo)出的工程圖是以實(shí)際的零件尺寸而投影出來的圖形，大大減少了因人為失誤而產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)，節(jié)約成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》編寫組.活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械加工出版社，1973.

[2]韓玉龍，Pro/Engineer Wildfire4.0零件設(shè)計(jì)高級教程[M].北京科海電子出版社，2009.

[3]《石油、化學(xué)和氣體工業(yè)設(shè)施用往復(fù)壓縮機(jī)API618標(biāo)準(zhǔn)》[M].美國石油學(xué)會，2007.