基于PRO/E自頂向下的垃圾壓縮機(jī)設(shè)計(jì)

龐金才

（廣西玉柴專(zhuān)用汽車(chē)有限公司，廣西南寧530007）

基于PRO/E自頂向下的垃圾壓縮機(jī)設(shè)計(jì)

龐金才

（廣西玉柴專(zhuān)用汽車(chē)有限公司，廣西南寧530007）

在P RO/E環(huán)境下，闡述了自頂向下設(shè)計(jì)方法的基本原理，介紹自頂向下設(shè)計(jì)方法在垃圾壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。自頂向下設(shè)計(jì)是一種將產(chǎn)品最頂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范傳遞到所有下級(jí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，選擇主控零件、建立骨架模型是實(shí)現(xiàn)自頂向下設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。通過(guò)垃圾壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)論述，采用自頂向下設(shè)計(jì)方法能夠控制和傳遞設(shè)計(jì)意圖，實(shí)現(xiàn)信息共享及并行設(shè)計(jì)，減少裝配工作提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。

P RO/E；自頂向下設(shè)計(jì)；骨架模型；垃圾壓縮機(jī)

垃圾壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)壓縮機(jī)）是環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品垃圾壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站的一個(gè)重要部件，主要用于將收集來(lái)的垃圾進(jìn)行壓縮達(dá)到脫水、減容的目的后壓縮進(jìn)入車(chē)箱后由環(huán)衛(wèi)車(chē)輛從城鎮(zhèn)市區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)到垃圾處理中心。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用自底向上的方法，設(shè)計(jì)人員分析每個(gè)零件的結(jié)構(gòu)和功能，首先創(chuàng)建零件模型，然后按照裝配關(guān)系將零件裝配成部件，所有部件裝配完成后再進(jìn)行總成的裝配，如不合格則需要對(duì)零件進(jìn)行一次甚至多次修改，如此逐步地完成整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)存在較多弊端：不適應(yīng)現(xiàn)代化機(jī)械產(chǎn)品小批量多批次生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)人員無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息共享，無(wú)法進(jìn)行并行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)意圖不易傳遞，裝配精度不易保證，產(chǎn)品的整體品質(zhì)、研發(fā)周期以及數(shù)據(jù)管理都會(huì)受到影響；而采用PRO/E自頂向下設(shè)計(jì)方法，從產(chǎn)品整體布局及最頂層結(jié)構(gòu)考慮，選擇合適的主控零件，以骨架模型為數(shù)據(jù)傳遞載體，將設(shè)計(jì)意圖通過(guò)骨架模型傳遞下去，對(duì)大型、復(fù)雜的產(chǎn)品分成不同的部件，由不同的設(shè)計(jì)人員同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同部件的同步設(shè)計(jì)，可提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期[1-2]。

1 自頂向下的設(shè)計(jì)方法

自頂向下設(shè)計(jì)是一種將產(chǎn)品最頂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范傳遞到所有下級(jí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。PRO/E軟件下的自頂向下設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）完全控制和傳遞設(shè)計(jì)意圖，防止建立不正確的參考；

（2）實(shí)現(xiàn)信息共享，確保公用信息與設(shè)計(jì)的一致性；

（3）有效減少重復(fù)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率；

（4）傳遞設(shè)計(jì)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)；

（5）設(shè)計(jì)框架簡(jiǎn)單，便于復(fù)雜組件的設(shè)計(jì)管理；

（6）實(shí)現(xiàn)精確定位，有效減少組件裝配工作。

PRO/E自頂向下的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)將產(chǎn)品模型創(chuàng)建從頂層結(jié)構(gòu)傳遞到底層結(jié)構(gòu)的過(guò)程，通過(guò)選取主控零件建立骨架模型把頂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)意圖傳遞到底層結(jié)構(gòu)中去，修改控制骨架模型的主要參數(shù)后PRO/E系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更新所創(chuàng)建的三維模型。

2 自頂向下設(shè)計(jì)主要流程

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析

對(duì)產(chǎn)品的整體布局進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析可提高設(shè)計(jì)人員規(guī)劃設(shè)計(jì)意圖的意識(shí)，便于數(shù)據(jù)管理和任務(wù)分配，利于設(shè)計(jì)人員溝通交流。Pro/E除通過(guò)將設(shè)計(jì)好的零部件裝配到上級(jí)組件中外也可以通過(guò)在組件狀態(tài)下創(chuàng)建不含零件的空部件或不含特征的空零件來(lái)傳遞設(shè)計(jì)意圖。

2.2 頂層結(jié)構(gòu)模型的建立

頂層結(jié)構(gòu)模型的建立需要從產(chǎn)品整體布局考慮，通過(guò)選擇合適的主控零件用其尺寸參數(shù)創(chuàng)建骨架模型，骨架模型控制裝配結(jié)構(gòu)和尺寸，創(chuàng)建后再參照骨架模型創(chuàng)建各級(jí)零部件，在裝配體中零部件間的位置關(guān)系參照骨架模型并以其為設(shè)計(jì)規(guī)范自動(dòng)進(jìn)行裝配，設(shè)計(jì)過(guò)程如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)流程圖

2.3 各級(jí)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息的傳遞

頂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)信息如重要的位置信息及空間信息通過(guò)復(fù)制幾何特征的方法傳遞到下一層結(jié)構(gòu)中，這樣每個(gè)下層結(jié)構(gòu)都包含有屬于本層的相關(guān)裝配信息，設(shè)計(jì)信息就這樣一層又一層地傳遞下去，直至最低一層結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)人員根據(jù)每層裝配信息開(kāi)展相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)工作，不同的結(jié)構(gòu)由不同的設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)，使不同的結(jié)構(gòu)得以同步進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.4 零部件的具體設(shè)計(jì)

在PRO/E自頂向下設(shè)計(jì)中可以直接在組件狀態(tài)中進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)，也允許修改已創(chuàng)建的零件。設(shè)計(jì)時(shí)可以用拉伸、旋轉(zhuǎn)及掃描等命令來(lái)直接生成零件，也可以用合并、陣列及鏡像等操作進(jìn)行零件的復(fù)制，還可以用孔、殼及加強(qiáng)筋等命令來(lái)設(shè)計(jì)配合件。

2.5 零部件修改的變更

每當(dāng)完成一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)，Pro/E系統(tǒng)即可參照骨架模型傳遞下來(lái)的設(shè)計(jì)傳信息將零部件自動(dòng)裝配在既定位置，不需要一個(gè)一個(gè)去裝配，減少裝配工作量。當(dāng)有零件尺寸不符合設(shè)計(jì)意圖出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可按照作為參考的骨架模型進(jìn)行修改，完成后三維模型即時(shí)顯示修改后的形狀及位置。

3 自頂向下設(shè)計(jì)實(shí)例

本文所用的建模對(duì)象是某型號(hào)的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)由機(jī)體、破碎板、擠壓板、壓縮板、鎖鉤及液壓油缸等子組件組成。與傳統(tǒng)自底向上設(shè)計(jì)零件不符合設(shè)計(jì)意圖時(shí)需要進(jìn)行一次甚至多次修改的方法相比，自頂向下的設(shè)計(jì)方法更加容易實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的修改和重建，且可方便實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)，大大減少修改工作量，提高設(shè)計(jì)效率?，F(xiàn)結(jié)合垃圾壓縮機(jī)總成的設(shè)計(jì)來(lái)表述Pro/E自頂向下設(shè)計(jì)方法的工作步驟。

3.1 分析自頂向下設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選擇主控零件

破碎板、擠壓板、壓縮板、鎖鉤及液壓油缸等子組件通過(guò)銷(xiāo)軸裝配到機(jī)體相應(yīng)的銷(xiāo)軸孔上，彼此之間的間距由銷(xiāo)軸孔距決定，而機(jī)體由左、右邊板通過(guò)加強(qiáng)筋焊接成整體，左、右邊板上的銷(xiāo)軸孔是相同的，孔中心線即是各子組件的裝配軸線，根據(jù)分析結(jié)果將邊板選為主控零件。

3.2 建立頂級(jí)骨架模型

建立頂級(jí)骨架模型的具體步驟如下：

（1）在PRO/E環(huán)境下選擇標(biāo)準(zhǔn)模板創(chuàng)建壓縮機(jī)組件，開(kāi)始進(jìn)行三維建模；

（2）在組件中創(chuàng)建骨架模型：在組件模塊中，點(diǎn)擊“組件模式下創(chuàng)建元件”，選擇“骨架模型”進(jìn)行創(chuàng)建；

（3）打開(kāi)骨架模型：選擇骨架模型文件點(diǎn)擊鼠標(biāo)右健，選擇下拉菜單中的“打開(kāi)”選項(xiàng)；

（4）繪制骨架模型：在出現(xiàn)的界面中選擇標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系繪制骨架圖，如圖2所示。

圖2 主控零件骨架模型

（5）發(fā)布幾何：完成骨架模型后進(jìn)行保存、發(fā)布幾何。

3.3 傳遞各級(jí)裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)信息

傳遞各級(jí)裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)信息步驟如下：

（1）創(chuàng)建子組件：組件模塊中，點(diǎn)擊“組件模式下創(chuàng)建元件”，選擇“子組件”，定義好子組件名稱(chēng)；

（2）子組件復(fù)制幾何：組件模塊中，點(diǎn)擊“選取發(fā)布幾何界面”中點(diǎn)選“將參照類(lèi)型設(shè)置為外部”、“打開(kāi)幾何形狀將被復(fù)制的模型”選項(xiàng)，點(diǎn)選上述步驟5保存的模型。

3.4 設(shè)計(jì)詳細(xì)零件

設(shè)計(jì)詳細(xì)零件的步驟如下：

（1）創(chuàng)建零件：在組件模塊中，點(diǎn)擊“組件模式下創(chuàng)建元件”，選擇第一項(xiàng)“零件”，定義好零件名稱(chēng)；

（2）零件復(fù)制幾何：組件模塊中，點(diǎn)擊“選取發(fā)布幾何界面”中點(diǎn)選“將參照類(lèi)型設(shè)置為外部”、“打開(kāi)幾何形狀將被復(fù)制的模型”選項(xiàng)，點(diǎn)選上述步驟5保存的模型。

（3）進(jìn)行第一個(gè)零件具體尺寸的建模，如圖3所示。

圖3 主控零件三維模型

3.5 變更零件設(shè)計(jì)的修改

若零件完成后尺寸出現(xiàn)錯(cuò)誤，可按照作為參考的骨架模型進(jìn)行修改，完成后三維模型即時(shí)顯示形狀，因自頂向下設(shè)計(jì)是按零部件裝配位置建模，不需要重新裝配，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所想的目的，可即時(shí)檢查設(shè)計(jì)出來(lái)的零件是否符合設(shè)計(jì)意圖。

由此可見(jiàn)，通過(guò)選擇主控零件創(chuàng)建骨架模型，用骨架模型將設(shè)計(jì)意圖傳遞給各子組件來(lái)控制各組件間的裝配關(guān)系，完全省略了零部件裝配工作，節(jié)省了產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。

重復(fù)以上步驟完成其它零部件直至整個(gè)壓縮機(jī)自頂向下設(shè)計(jì)建模工作，如圖4所示。

圖4 壓縮機(jī)三維模型

4 結(jié)束語(yǔ)

采用自頂向下設(shè)計(jì)方法進(jìn)行垃圾壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇主控零件、建立骨架模型來(lái)控制和傳遞設(shè)計(jì)意圖，整體設(shè)計(jì)方案得到嚴(yán)格貫徹并始終保證一致，可減少大量裝配工作，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，達(dá)到降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

[1]王慶安.基于Pro/E骨架模型的100m2轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械，2008，（12）：37-40.

[2]林清安.Pro/Engineer零件裝配與產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

Top-down Design of Product Based on PRO/E

PANG Jin-cai
（Guangxi Yuchai Special Purpose Vehicle Co.，Ltd.，Nanning 530007，China）

In PRO/E environment，this paper expounds the basic principle of the top -down design method，introduces top-down design method in the application of the garbage compressor design. Top-down design is a kind of the product at the top of the structure of the design specification to all the lower structure design method，choose the master control parts，to set up the skeleton model is the key to implement the top-down design steps. This paper through garbage compressor design example，adopt the top-down design method to control and pass design intent，realize information sharing and parallel design，reduce the assembly work improve the design efficiency and shorten the design cycle.

pro/e；top-down design；skeleton model design；garbage compressor

T H45

A

1672-545X（2016）09-0032-03

2016-06-01

龐金才（1976-），男，廣西玉林人，工程師，本科，主要從事垃圾壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站的研發(fā)與設(shè)計(jì)工作。