基于Creo的航模發(fā)動機三維造型與裝配

摘 要：本論文對常見的CAD/CAM應用軟件進行了對比，更進一步了解了各種軟件的不同特性。運用Creo軟件對某航模發(fā)動機進行三維造型、裝配及干涉檢查，實現(xiàn)了對航模發(fā)動機的設計工作。

關(guān)鍵詞：CAD/CAM;Creo;三維造型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.002

1 CAD/CAM技術(shù)概述

20世紀90年代初，American Academy of Engineering Sciences評選20世紀最優(yōu)秀的工程技術(shù)，計算機輔助設計與制造（簡稱CAD/CAM）順利入選，該技術(shù)的發(fā)展水平，體現(xiàn)出一個國家的制造業(yè)發(fā)展水平和智能制造能力。

在現(xiàn)代制造業(yè)中，CAD技術(shù)應用十分廣泛，該技術(shù)的應用場合有零部件的設計、三維實體造型、有限元分析、受力分析、運動仿真等。該技術(shù)擁有以下特點：

（1）擁有強大的零部件造型能力和工程分析功能;

（2）擁有豐富的圖形編輯能力;

（3）支持用戶進行二次開發(fā)，拓展軟件功能模塊;

（4）文件格式多樣化，但主流軟件均可實現(xiàn)通用接口的文件導入;

（5）實現(xiàn)對主流硬件的支持;

（6）對多種操作平臺的無縫對接[1]。

隨著時代的迅速發(fā)展，用戶對機電產(chǎn)品的要求越來越高，零件加工精度不斷提高，零件設計形狀越來越復雜，這就要求大部分零部件需要在數(shù)控機床上加工，但手工編程無法完成復雜零件的數(shù)控加工程序的編制，這就催生了CAM技術(shù)的誕生。設計方案修改越來越頻繁，手工編程已無法完成復雜零件加工程序的編制，CAM技術(shù)的優(yōu)越性愈發(fā)明顯。在一個零部件的整個生產(chǎn)周期看，很容易看出，計算機輔助貫穿始終。CAM的定義有多種，從不同的角度得出不同的結(jié)論，如果縮小定義范圍，則可認為CAM就是在數(shù)控加工過程中應用相應CAM軟件，使用了輔助完成數(shù)控編程的過程。

在實際生產(chǎn)過程中，CAD/CAM技術(shù)是以系統(tǒng)化的形式呈現(xiàn)出來的，有標準化的CAD/CAM系統(tǒng)和用戶根據(jù)自己的實際需求訂制的CAD/CAM系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由三個主要環(huán)節(jié)構(gòu)成，貫穿到了零件設計和數(shù)控加工的全部環(huán)節(jié)。三個環(huán)節(jié)中，可以歸納到計算機輔助制造的環(huán)節(jié)有兩個，一個是計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP），一個是數(shù)控程序。完整的CAD/CAM系統(tǒng)通常包含三維產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)分析、工藝過程規(guī)劃、自動編程、模擬仿真加工等部分。系統(tǒng)的各部分組合、集成即可實現(xiàn)不同類型系統(tǒng)的創(chuàng)建。

2 常用CAD/CAM軟件簡介

通過對國內(nèi)外不同CAD/CAM軟件的對比，我們不難發(fā)現(xiàn)，無論哪種軟件，都有自身明顯的特點。比如UG這一典型軟件，它由美國通用公司旗下的EDS分部的一家獨立子公司UnigraphicsSolutions編制出的一款優(yōu)秀軟件，功能強大，不僅有CAD/CAM模塊，而且集成了CAPP模塊，航天航空零件設計可以使用，汽車制造也可使用，實現(xiàn)分析及制造。該軟件可以靈活實現(xiàn)參數(shù)化和非參數(shù)化設計，還能夠輕松應對二維繪圖、三維實體造型、三維曲面設計等產(chǎn)品設計問題。UG還將CAM部分的數(shù)控自動編程與數(shù)控仿真加工模塊集成到一起，從簡單的數(shù)控車削軸類零件、數(shù)控加工中心加工異形曲面都是可以實現(xiàn)的，還為客戶量身定做了非常逼真的仿真功能。在進行加工仿真的過程中，客戶可以方便的對刀路實現(xiàn)操作，可以實現(xiàn)對刀具路徑的復制、修剪等操作。UG是目前市面流行的CAD/CAM軟件中，自動編程功能最全面的軟件之一。

美國CAD/CAM公司開發(fā)的另外一款優(yōu)秀軟件是Creo軟件，該軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）公司的拳頭產(chǎn)品，應用領(lǐng)域廣泛，其集3C于一身，模塊眾多，功能齊全。其最大的特點是三維設計能力強大，創(chuàng)造性的提出了參數(shù)化設計的理念，并采用單一數(shù)據(jù)庫，用來對三維建模中出現(xiàn)的各部分實體相關(guān)性問題進行聯(lián)系與整合。同時，該軟件采用模塊化的構(gòu)建方式，企業(yè)可以根據(jù)自身需求選購模塊，可大大節(jié)省企業(yè)采購軟件的費用。Creo優(yōu)秀的特征設計理念，將設計至生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)全部整合到一起，該軟件設計理念新穎，對原有的設計理念大膽創(chuàng)新，單機、工作站都可應用。Creo的優(yōu)秀表現(xiàn)使得該軟件在國際上非常受歡迎，它所指定的3C標準在業(yè)界得到了普遍認可，是目前常見的3C軟件之一。

3 航模發(fā)動機用途及分類

航空模型發(fā)動機的主要功能是為航空模型、小型飛行器、無人機等提供飛行動力的發(fā)動機。

航模發(fā)動機結(jié)構(gòu)種類眾多，按照結(jié)構(gòu)形式及點火方式可分為不同的種類。有活塞式、脈動式;還有固體火箭、二氧化碳式;壓燃式、半壓燃式和電火花式。

4 航模發(fā)動機Creo三維建模

本課題采用Creo野火版5.0對航模發(fā)動機進行三維建模、裝配、干涉檢查。

（1）參數(shù)化設計。初步將零部件進行分解，分成若干個小結(jié)構(gòu)，再應用該零件完善的約束功能，實現(xiàn)零件的特征化造型。

（2）特征建模。運用Creo軟件的特征建模功能，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、抽殼、倒角、陣列等，逐步完成航模發(fā)動機各零部件的三維造型。

再運用Creo軟件的裝配功能，對各零部件進行裝配，最后得到如圖1所示的三維裝配圖。

（3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)）。運用Creo軟件的干涉檢查功能，檢查各零部件之間是否存在相互干涉的現(xiàn)象，如有干涉，重新修改參數(shù)、建模、裝配。

5 結(jié)語

通過對航模發(fā)動機的設計，進一步了解了Pro/E軟件在機械產(chǎn)品設計過程中的便捷性及其功能的強大性。在本次設計中仍存在參數(shù)不能確定、運動機構(gòu)的運動軌跡難以準確定位等問題，需進一步改進。

參考文獻：

[1]王隆太.機械CAD/CAM技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012（08）.

[2]葛正浩，楊芙蓮.Pro/E機構(gòu)設計與運動仿真實例教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007（08）.

作者簡介：張宏樂（1984-），男，甘肅武山人，工程碩士，講師，主要研究方向：CAD/CAM、數(shù)控技術(shù)。