利用參數化設計在Pro/E中建立零件庫的方法

吳慧敏 楊 燦

（河南農業職業學院，河南 鄭州451450）

在機械設計生產中，要使用大量的標準件,如螺栓、螺釘、螺母、墊圈、軸承、銷釘等。同類型的標準件通常具有類似的結構特征，只是數量和尺寸的大小有所不同。在利用Pro/E進行裝配圖繪制時，這些零件使用頻率高，如果逐一制圖設計，既浪費人力又浪費時間。不僅如此，在產品設計的系列化過程中也會遇到這樣的問題。對于標準件和通用件或者某種系列產品，在Pro/E中可以通過參數化設計建立相應的標準件或通用件的參數化模型即零件庫。這樣可以直接調用零件或通過設置參數變量值來獲得所需的零件,零件庫的建立使Pro/E在進行機械設計時更加靈活、方便、快捷。

參數化設計是Pro/E的重要功能，參數化設計是指在設計中通過修改參數來實現模型的修改或重生的設計方法[1]。參數化設計可以大大提高模型生成和修改的速度，在產品的系列設計、相似設計方面都具有較大的應用價值。下面以GB/T5782-2000六角頭螺栓的參數化建模方法為例，介紹在Pro/E中建立各種標準件和通用件參數化模型的方法。

GB/T5782-2000六角頭螺栓是機械產品中常用的聯接件。六角頭螺栓在使用中按其尺寸“d、k、s、e”的不同分為M3、M4，M5、M6等規格，不同規格的六角頭螺栓按螺距p的不同又分為粗牙和細牙螺栓，同時不同規格的六角頭螺栓長度尺寸“L”也可不同。在Pro/E中可以利用其簇表和參數功能建立六角頭螺栓的參數化模型，通過簇表的調用和參數的設置可以得到不同規格、不同長度的粗牙或細牙螺栓。具體過程如下。

1 參數化模型的建立

在Pro/E中要實現參數化設計，參數化模型的建立是關鍵。參數化模型表示零件圖形的幾何約束和工程約束，當各參數或尺寸數值變化時約束關系不變化，才能實現以參數化模型為基礎生成系列模型的目的。GB/T5782-2000六角頭螺栓參數化模型的建立需要四個特征，即旋轉、拉伸、螺旋掃描、倒角。各個特征建立時，應注意運用合理的約束關系。例如，在六角頭造型時，用拉伸去除材料的方法生成，拉伸的截面為六邊形。考慮到不同規格的螺栓六邊形的尺寸不同，在成型六邊形的時候引入圓柱頭的邊圓為參照生成內接六邊形，同時拉伸深度通過“拉深至指定平面”來指定，保證螺紋頭高度變化時也能得到六角頭。又例如，在利用螺紋掃描工具生成螺紋時，螺紋軌跡的繪制要以圓柱坯的母線為參照[2]，這樣才能保證在改變螺栓直徑時也能生成螺紋。

圖1 GB/T5782-2000六角頭螺栓簇表(部分)

2 簇表的建立

Pro/E中簇表的功能是實現零件系列化的保證。在簇表中通過輸入不同規格零件的尺寸便可生成不同尺寸的零件模型。GB/T5782-2000六角頭螺栓的簇表如圖3所示。

在簇表建立時以決定螺栓規格的尺寸“d、k、s、e”為三項目，按不同規格分別賦予相應的值，通過校驗，即可生成不同規格的螺栓。

3 參數的確定

簇表確定了螺栓的規格，而螺栓的長度“L”、粗牙和細牙特征則需要通過參數確定。GB/T5782-2000六角頭螺栓的參數表如圖2所示。

圖2 GB/T5782-2000六角頭螺栓的參數表

在參數表里設置兩個參數:螺距P和長度B。在進行參數化造型時，兩個參數可以輸入任意實數。當調用模型時，在參數項輸入不同的數值即可獲得不同長度、不同螺距的螺栓模型，得到螺栓長度“L”、粗牙和細牙特征的參數化造型。

4 參數關系的建立

在螺栓參數化造型過程中，只通過簇表和參數的設置還不能達到目的。在造型過程中必須建立合理的關系，使各參數之間建立起數值上和邏輯上的關系。

在建立關系后，GB/T5782-2000六角頭螺栓各尺寸之間的參數關系才成立，當改變其中一個參數時其他參數才能隨之改變。例如，當調用模型時，賦予螺距P不同的值，則螺紋掃描時的螺距及牙型截面尺寸都會隨之改變；賦予螺栓長L不同的值，則螺栓總長和螺紋有效長度也會隨之改變。模型重生后，一個我們所需要的螺栓模型就生成了。

通過以上操作過程即可建立GB/T5782-2000六角頭螺栓這個零件的標準件庫。在調用螺栓時，按需求調用不同規格的螺紋得到相應尺寸外形的螺紋模型，再根據需要輸入參數螺紋和長度，模型重生后即可得到需要的螺栓，而不需重新建模，可大大提高設計的效率。

機械設計中的其他標準件或通用件均可采用這種方法建立參數化模型，在建模的過程中可以結合自己工作的需要，根據零件的結構對參數加以細化，建立更加合理的參數關系，建立更加完整、多樣化的零件庫。在建立參數化模型時，關鍵是根據各零件的結構特點選擇正確的參數，在參數之間建立合理的關系，這樣才可以實現從一個參數化模型得到結構相同尺寸不同的零件模型，即實現標準件庫的建立。

5 結語

參數化設計在現代機械CAD技術中的應用起來越多，其技術核心就是參數化建模。參數化設計可以大大提高模型生成和修改的速度，使設計更加快捷、靈活，在產品的系列設計、相似設計方面都具有較大的應用價值。

［1］胡仁喜.Pro/ENGINEER實例教程［M］.北京：機械工業出版社，2012.

［2］武晨光，蔡曉光.機械制圖［M］.長沙:國防科技大學出版社，2009.