淺談參數化設計在煙草機械設計中的應用

王旭峰

摘 要：參數化設計對于有著特殊設計要求的煙草機械設計來說，有著良好的應用前景。文中重點對兩種典型的參數化設計方法：機械CAD的參數化設計和Pro/E的參數化設計的應用進行了分析。

關鍵詞：參數化設計；煙草機械設計；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.207

為了實現煙草機械設計的成本降低，使用參數化的設計就尤為重要。所謂的參數化設計就是用對應的關系表示參數化的模型尺寸，是一種具有靈活性的方法，可以用不確定的數值，而一旦其中一個參數值發生變化，而與它相關的尺寸也會隨之發生改變。所以，參數化設計就是一種通過修改參數和幾何形狀控制，用參數化模型實現精確的原件造型。

1 參數化設計的功能介紹

參數化設計主要有以下幾方面的功能：①參數化模型能夠實現自動導出幾何模型，輸入的圖形只要一個草圖，沒有必要是精確的圖形，但是需要對一些幾何要素進行約束，再通過約束條件的改變來確保精確的幾何模型自動導出；②通過對局部參數進行修改即可實現集合模型的修改，對于機械設計中形狀比較類似的一系列零件，對相關參數進行修改就能實現滿足需求的新的設計；③將設計的全部過程信息存儲下來，不僅能實現單一的產品模型設計，主要的是還能實現一族的設計，如此產品系列化設計即可得以實現。

2 參數化設計在煙草機械設計中應用的可能性

參數化設計在煙草機械設計中可以應用主要有以下幾方面的原因：①參數化設計具有強大的尺寸修改圖形功能和優良的草圖設計能力，這對于多方案快速比較和開展動態設計的實現至關重要，對于全面做到優化煙機產品設計，實現變革產品設計方法意義重大；②在產品設計開發的初期，設計者對于下一步的需求和約束難免考慮不周，這樣很容易出現設計圖紙修改過大甚至導致圖紙完全不可用，而參數化設計的協同工作環境，有效的改善了設計人員的產品設計過程，避免了設計人員進行串行設計過程的缺陷，而采用并行設計，通過參數化設計實現隨時調整；③對于完全相同或者比較相近的零部件，參數化設計實現工作簡化，避免重復勞動，節省了勞動時間；④應用參數化設計，提高了企業的自動化程度，利于企業人才培養，增強企業發展活力；⑤應用參數化設計對于設計人員工作效率的提高至關重要，同時能夠設計出性能和質量更有優良的產品，同時縮短開發周期，降低成本，實現企業市場競爭力的增強。

3 兩種典型的參數化設計方法在煙草機械設計中的應用分析

3.1 機械CAD的參數化設計

將計算機技術應用于設計領域，引起了設計技術的大變革，同樣，也深深影響了煙草機械設計手段。如今，機械CAD在煙草機械行業的應用已經相當的普遍，而人們對CAD支持軟件的使用已不只是滿足于用其進行一點一線的畫圖和圖形修改。接下來的這場變革，徹底結束了過去煙草機械設計人員在的圖版中反復畫圖、修改的徒勞工作。CAD的參數化設計便是引起這場變革關鍵，它可以采用計算機輔助，實現整個產品生命周期的設計與制造，實現了產品的快速更新換代。另一方面，它利用友好的用戶界面可以實現結構參數的改變，最終完成設計工作。在這個過程中，參數化設計系統不僅具有參數化設計功能、繪圖以及裝配功能，同時還能提供給用戶參數化圖庫生成工具，這種工具能夠讓使用者建立自己的參數化圖庫。總而言之，CAD的參數化設計對于煙草機械設計來說具有非常關鍵的優勢，能夠實現煙草行業的快速、個性化設計需求。

3.2 Pro/E的參數化設計

Pro/E能夠實現參數化設計，同時還能夠與CAD進行數據交換，它的使用對于煙草機械設計行業的發展影響重大。Pro/E環境中，用戶自定義特征（UDF）能通過Create Local Group 生成，同時gph 文件也能生成，然后就可以在Pro/E 中隨時調用文件造型。相關變量賦值也可以通過調用簇表形式實現，然后根據輸入的參數得到新的模型；在Pro/program的Input 模塊中有用戶放入的參數，用戶需要更新時，系統會提示輸入參數，然后系統會自動生成新模型，重新使其模數化。煙草機械設計中比較有特點是鏈傳動和齒輪傳動的裝置比較多，比如煙草機械中應用范圍比較廣的直齒圓柱齒輪，在Pro/E系統中，可以用Pro/program 方法來進行參數化設計。設計的步驟是：首先打開Pro/E，選擇新建零件，在“工具”欄中選擇命令“參數”，定義齒輪參數。然后選擇“關系”命令，定義齒輪參數關系式：Z 設置成齒輪齒數；M設置成齒輪模數； HAX設置成齒頂高因數；X 設置成變位系數；D 設置成分度圓直徑；CX設置成徑向間隙系數；DF 設置成齒根圓；HA 設置成齒頂高；HF 設置成齒根高；DB設置成基圓直徑；DA設置成齒頂圓直徑；A設置設置成壓力角。漸開線的生成是齒形生成關鍵點，可以用笛卡兒坐標系實現直齒輪齒漸開線的生成。第一個齒形的完成可以利用切割法，生成的漸開線命名為1，然后通過鏡像功能得到漸開線2；將后將漸開線2圍繞中心線旋轉，可以自定義旋轉的角度；再選擇得到的漸開線3，以同樣的旋轉角度旋轉，即可以生成漸開線4；然后用“拉伸”、“切除”命令在漸開線1和4 ，以及這兩條漸開線與齒頂圓和齒根圓所形成的齒槽截面輪廓上開出齒槽，最后根據“陣列”命令實現固定齒數的齒輪生成，運用這種方法就能設計出任何類型的齒輪。

4 結語

作為一種新型的設計方法，參數化設計具有非常強大的優越性，近些年來已經受到工程設計人員的廣泛好評，并得到了很好的推廣和應用效果。作為高級精密技術產品的煙草機械，同時又具有種類繁多，個性化要求較多的特點，因此將參數化設計應用在煙草機械設計中，不僅能夠實現勞動時間的節省和勞動成本的降低，同時工程技術人員還能將節省的時間用于新產品的研發。但是參數化設計方法的廣泛應用還需要廣大技術人員繼續努力，同時，將參數化設計的功能發展的更為全面也還需要一定的時間。

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