基于Pro/E族表功能的參數(shù)化模型庫(kù)設(shè)計(jì)

趙之鐵　陳彥　劉國(guó)花　何永慧　王森　褚洪森

[摘要]基于Pro/E特征造型的三維參數(shù)化模型庫(kù)的建立技術(shù)，介紹了Pro/E的族表功能及簡(jiǎn)單關(guān)系式創(chuàng)建相似零件實(shí)例庫(kù)。利用Pro/e族表功能管理參數(shù)化圖庫(kù)，不僅能大大減少數(shù)據(jù)錄入量，降低錯(cuò)誤發(fā)生率，還能為查找實(shí)例提供一個(gè)清晰明朗的指引，便于檢索實(shí)例與修改數(shù)據(jù)。

[關(guān)鍵詞]Pro/Engineer；三維圖庫(kù)；族表；參數(shù)化建模

[DOI]1013939/jcnkizgsc201550057

1引言

隨著項(xiàng)目的積累，產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門圖紙的數(shù)量會(huì)不斷增加，不但占用了很多磁盤存儲(chǔ)空間，也不利于圖庫(kù)的管理。本文利用3D軟件Pro/E對(duì)零件進(jìn)行特征造型，形成可用于參數(shù)化設(shè)計(jì)的模型庫(kù)，通過(guò)設(shè)置參數(shù)關(guān)系式，利用族表功能設(shè)置可變尺寸，就可以直接生成所需零件的三維模型，由于在繪制過(guò)程中不需要逐一創(chuàng)建模型，可大幅提高設(shè)計(jì)速度，節(jié)約磁盤存儲(chǔ)空間。

Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的三維軟件。Pro/Engineer軟件是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，采用它的參數(shù)化設(shè)計(jì)理念，能用單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。

2參數(shù)化模型

21參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是指用參數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)零件或裝配圖的尺寸和屬性，只要改變驅(qū)動(dòng)尺寸的參數(shù)值就能改變零件的大小和形狀。它的主要特點(diǎn)是全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、通過(guò)改動(dòng)已定義好的零件參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，自動(dòng)生成新的幾何模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。

22族表

族表是很多相似零件（組件/特征）的集合，這些零件（組件/特征）從結(jié)構(gòu)上看很相似，并且具有相同的功能。族表本質(zhì)上是用電子表格來(lái)管理模型數(shù)據(jù)，它的外觀體現(xiàn)也是一個(gè)由行和列組成的電子表格。在族表創(chuàng)建之前需要首先創(chuàng)建原始模型即母零件，然后在族表中定義各個(gè)控制參數(shù)來(lái)控制模型的形狀及大小。

控制參數(shù)可以包括dimension（尺寸）、feature（特征）、groups（組）、reference models（參照模型）、pattern table（陣列表）和system parameters（系統(tǒng)參數(shù)）。其中每一對(duì)象都看作為可變量，族表中常用的變量為：dimensions、system parameters、feature。

如圖1、圖2所示，族表的人機(jī)對(duì)話表格中，表中所列就是母零件的各參數(shù)的數(shù)值。在族表內(nèi)通過(guò)電子表格來(lái)管理衍生零件的參照尺寸（參照尺寸的名稱可通過(guò)修改母尺寸的屬性來(lái)自定義）。

23關(guān)系式

Pro/E關(guān)系式是用戶使用尺寸符號(hào)和各種參數(shù)定義的一種數(shù)學(xué)方程式，通過(guò)關(guān)系建立特征與特征之間，零件與零件之間的函數(shù)方程式，使它們的尺寸相互關(guān)聯(lián)。關(guān)系實(shí)際上也是一種捕捉設(shè)計(jì)意圖的方式，用戶可以將自己的設(shè)計(jì)意圖體現(xiàn)在零件模型的設(shè)計(jì)中。族表中的設(shè)計(jì)變量作為三維模型的參數(shù)，通過(guò)添加關(guān)系使相關(guān)尺寸形成約束，從而實(shí)現(xiàn)用戶交互操作層次上的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

如圖3所示，選擇菜單[工具]/[關(guān)系]命令即可打開(kāi)[關(guān)系]對(duì)話框。可以用簡(jiǎn)單的關(guān)系式來(lái)創(chuàng)建法蘭軸套的鍵，這樣只要改變軸套的內(nèi)徑，鍵槽就能根據(jù)內(nèi)徑數(shù)值自動(dòng)生成。

具體關(guān)系式如下：

3族表參數(shù)驅(qū)動(dòng)的裝配圖

裝配圖是由多個(gè)零件圖裝配而成，相應(yīng)的零件圖可以用族表功能衍生出用戶需要的模型。在使用族表建立各子模型的基礎(chǔ)上，利用族表功能可調(diào)用子零件族表中的衍生零件（即多層族表）。但前提是在總圖的母模型建立時(shí)，選取參照和約束要兼顧子模型的特征。如果在選定參照時(shí)零件的子模型中沒(méi)有相應(yīng)母模型的該特征尺寸，那生成對(duì)應(yīng)的總裝圖時(shí)將會(huì)報(bào)錯(cuò)。簡(jiǎn)言之就是缺少參照，無(wú)法進(jìn)行裝配。

需要特別注意星號(hào)（*）的使用，星號(hào)表示所選實(shí)例的這個(gè)項(xiàng)的取值與原始模型的值相同，如果原始模型變化，實(shí)例也跟著變化，如果不想實(shí)例跟著原始模型變化，就不要使用星號(hào)。族表里的數(shù)值型項(xiàng)的取值，必須是一個(gè)確定的數(shù)值或星號(hào)（*），不能是一個(gè)范圍或變量名；特征、元件、組、參照元件、合并零件、UDF等項(xiàng)的取值，可以是“Y”、“N”、“*”或這個(gè)元素（無(wú)件、參照元件、合并零件、UDF）所包含的子族表中的各個(gè)實(shí)例的實(shí)例名。

如圖4、圖5所示的裝配總圖中，運(yùn)用組、陣列以及在多層族表中設(shè)置尺寸、元件、組的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)用族表中的表格驅(qū)動(dòng)裝配圖的自動(dòng)衍生。當(dāng)族表中設(shè)置的參數(shù)為元件時(shí)，不選表格中提示的Y或N，而是直接鍵入對(duì)應(yīng)零件模型衍生零件的圖號(hào)（衍生的零件圖是由二級(jí)族表通過(guò)對(duì)該零件模型的參數(shù)設(shè)置而得）。族表就能自動(dòng)將母模型中的零件圖替換成所需要的零件圖，在裝配圖中也能通過(guò)裝配約束實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配。

4結(jié)論

在建立三維參數(shù)化模型的基礎(chǔ)上，利用Pro/e族表功能結(jié)合關(guān)系式及裝配過(guò)程中的約束條件，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較復(fù)雜模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)。因裝配圖及零件圖采用多層族表功能實(shí)現(xiàn)，在模型的裝配過(guò)程中，族表的應(yīng)用使得裝配中的零件和子裝配更加容易互換，當(dāng)有必要對(duì)裝配圖做出修改時(shí)，只需改變零件圖的驅(qū)動(dòng)尺寸就能達(dá)到預(yù)期目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]Louis Gary LamitPro/Engineer 2000i 實(shí)用教程[M].李世國(guó)，譯北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001

[2]詹友剛Pro/Engineer 英文野火版教程——零件設(shè)計(jì)范例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005