兩種參數化設計方法在機械裝配設計中的應用

易凡

摘 要：隨著計算機3D建模技術的不斷發展，參數化設計理念正被越來越廣泛地應用于機械設計中，在序列化產品設計，產品數據管理，產品互換性設計等工作中發揮著重要作用。本文主要討論了兩種參數化設計方法在機械裝配設計中的應用，闡述了參數化設計的原理，通過實例論述了參數化設計在提高設計效率，簡化設計流程等方面所起到的重要作用。

關鍵詞：參數化設計 機械設計

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0101-02

參數化設計是隨著3D建模軟件的發展而逐漸興起的一種全新的設計理念。其特點是通過參數來控制整個零部件或裝配體的外形尺寸，通過幾個關鍵參數的修改來實現整個設計的更新。

以往為實現零部件尺寸的修改、更新，設計人員需要手動修改圖紙，對于紙版圖紙，手動修改影響圖面美觀整潔。對于復雜裝配體的尺寸更新，設計人員還需要重新進行尺寸鏈計算，對各個零部件及裝配體重新制圖。特別是對于結構相似的機械設備的序列化設計，如壓力容器設備，電梯等，設計人員還需要對每種不同型號尺寸的設備逐一設計制圖。

參數化設計理念的出現大大地簡化了設計流程，提高了設計人員的工作效率。只需使用3D軟件建立一個參數化模型，再將模型中的各個尺寸定義為不同的參數，參數之間建立公式關系，通過參數的修改可以得到不同外形尺寸的產品設計。對于設計更新或序列化的產品設計，每次只需輸入所需要的參數即可得到符合要求的設計。

參數化設計應用于零部件層面，即將零部件的各個外形尺寸定義為不同的參數，通過不同的參數輸入來修改零部件的尺寸設計，此類應用較為基本和常見，是3D軟件最為常用的功能。

本文要論述的參數化設計方法為參數化設計在裝配中的應用，即通過參數控制整個裝配體的設計，通過參數的更新使裝配體中的各個零部件尺寸實現更新，而不需要逐一修改零部件尺寸。

下面舉例論述兩種參數化設計方法在裝配設計中的應用。

1 通過核心部件來實現整個裝配體的參數化設計

核心部件參數化設計方法為設置裝配體中的某一個零部件為核心部件，其他部件外形尺寸與核心部件外形尺寸建立幾何約束關系，通過核心部件外形尺寸的修改來實現其他部件尺寸的修改，從而實現整個裝配的外形更新。

1.1 模型基本構成及參數設置

圖1是機械設備中常見的一種橡膠減振器，通過橡膠塊的軟連接來實現減震目的。其中件1為橡膠塊，件2為金屬嵌件。橡膠塊直徑為D1，其中鉆兩個直徑為D2的圓孔嵌入金屬嵌件，金屬嵌件外徑尺寸d3與圓孔直徑D2相同。橡膠塊厚度為T2，金屬嵌件長度為t2。

1.2 參數化設計方法

設置橡膠塊為核心部件，只需在3D軟件中設置幾何約束及函數關系，即將金屬嵌件外圓與橡膠塊開孔設置為重合，將金屬嵌件長度t2與橡膠塊厚度T1設置為函數關系t2=T1-10。那么當更改橡膠塊尺寸時，只需在裝配中刷新模型，嵌件外形尺寸將自動更新。

2 通過全局變量來控制裝配體的尺寸設計

全局變量參數化設計即自頂向下設計（TOP DOWN DESIGN）。通過對裝配體設置全局變量參數，控制裝配體外形尺寸及其中各個零部件的外形尺寸。將裝配中各個零部件的尺寸與全局變量建立函數關系，通過更新全局變量即可實現整個裝配體的設計更新。

2.1 模型基本構成及參數設置

圖2為壓力容器的主體結構，由一個筒體和兩個封頭焊接而成。其中件1為筒體，件2為封頭。設置壓力容器直徑為全局變量D，總長為L1，筒體長度為L2，容器厚度為t。

2.2 參數化設計方法

設置封頭內徑為D1，筒體內徑為D2，封頭高度為h。那么D1=D2=D-2t，h=（L1-L2）/2。通過對全局變量D，L1，L2，t的數值錄入，即可得到不同尺寸規格的容器設計。

3 結語

綜上，參數化的意義在于通過建立某一規格的模型并建立相應的變量，就可以通過少數關鍵參數的數值控制生成擁有多個系列化產品模型，可以極大地節約工時、縮短開發周期，減少設計開發成本，對于提高產品開發的科學性與準確性有著重要的意義。

參考文獻

[1] 張容.Solid Edge建模技術應用實例[M].天津：天津大學出版社，2010.

[2] 徐堯潤，王有倫.輕化工與食品設備[M].北京：中國輕工業出版社，1980.