基于Pro/E ngineer的SC型氣缸參數化設計

何法文

（扶綏縣扶貧開發辦公室信息管理中心，廣西 崇左532100）

0 引言

SC型氣缸是精密儀器，采用人工設計的方法將不可避免的存在著很多的不足之處。比如，難以實現優化設計，設計周期長，材料消耗大。憑個人經驗設計，只能停留在靠估算等來代替設計計算的階段，而且人工設計使產品設計的精確性和可靠性受到限制。此外，采用人工設計時，設計人員不得不花費大量的時間和精力，用于繁瑣、重復的手工計算、繪圖和編制表格。再就，人工設計時，由于難以進行精確的計算，不得不取較大的安全系數。

隨著經濟、技術和社會的迅速發展，市場對產品不斷提出各種各樣的要求，產品的更新換代非常快，生產正向著多品種小批量方向發展。企業必須努力追求最短的開發時間、質量最好的產品、最小的生產成本、為用戶提供最佳的售后服務以及不斷進行新產品的研發，通過運用高新技術才能在國內外市場的激烈的競爭中求得生存和發展[1]。CAD技術的應用，是實現這一目標必不可少的條件。因此，SC型氣缸的外形結構的設計必須借助CAD工具。

1 SC型氣缸的參數化設計思路

由于SC型氣缸是通用件，它的特征尺寸是變化的，在不同的地方就需要不同的尺寸特征。為了便于參數驅動，采用控制特征顯示的設計方式，建立不同的尺寸的氣缸器件，然后進行參數驅動，以達到在某種產品上實現SC型氣缸的參數化設計。參數化設計大體上可以分為以下五個步驟：

（1）創建實體模型：按照尺寸和形狀要求，創建三維實體模型。

（2）將零件拆分并找出各部分特征尺寸：按照零件本身的功能和建立模型的特點，將零件拆分[2]。為了使所建立的模型盡量反映零件的基本特征，需將特征典型化、概念化。

（3）定義特征參數 ：模型建立好后，PROGRAM設計列表自動列出模型上的所有元素。所定義的零件尺寸由系統自動按照建立的先后順序起名為D1，D2，D3……等標識尺寸。

（4）輸入特征參數：將已經定義好的參數輸入零件設計列表的“輸入部分”，之后在“關系定義部分”定義出和零件各部分尺寸之間的對應關系。此外，還需在“關系定義部分”定義同一零件的相互約束關系。

（5）修改特征參數：有兩種方法可用來修改參數[3]：一種是根據軟件中特有程序的提示選擇每項參數的名稱，之后，逐項修改參數；另一種是將需要修改的參數制成數據文件，再通過讀入文件的方式一次性全部修改。

2 基于P ro/E的SC型標準氣缸參數化設計的過程

在設計開始之前，先來描述一下基本作法。基本作法是用交互方式創建三維模型[4]，之后利用Pro/E的參數功能建立設計參數，然后由Pro/E自帶的應用程序檢索出模型的參數符號，并提供參數的編輯功能和根據新的設計參數再生三維模型的功能。其流程圖如圖1所示。

圖1 參數變化流程圖

2.1 定義特征參數

SC型氣缸的外形結構主要由兩個端蓋、四根螺栓和一個缸筒組成。建立氣缸的實體模型可以先繪制兩個端蓋，再繪制其它部件。氣缸的兩個端蓋的實體模型的繪制很簡單，只需經過拉伸鏡像就可得到。最終，SC型標準氣缸的實體建模完成如圖2所示。

圖2 SC型標準氣缸的實體建模

之后，將氣缸上一些不重要的或一些不具有普遍性的細節（如倒角、退刀槽之類）略去，以免加大參數化的工作量，從而提高設計效率。也就是將零件拆分，并找關鍵部分的特征尺寸[5]。基于本論文研究的內容，我們必須要獲得SC型氣缸的各種參數的數據，然后根據這些數據進行設計。表1是獲得的各種數據，接下來就依據這些數據來完成本課題的參數化設計。

表1 SC型標準氣缸的各項尺寸數據

為了給接下來的尺寸參數化做好準備，必須獲得各項特征的尺寸參數化符號。具體操作如下：點擊相應實體→模型特征樹對應項呈高亮顯示→點擊右鍵→編輯→圖中顯示尺寸值→信息→切換尺寸→尺寸值變為參數符號[6]。如圖3所示，在圖中顯示的是尺寸長度而不是圖4中顯示的B字母，因此必須按上述的方法把它變為參數符號，之后修改它的名稱。

圖3 數字標注尺寸

圖4 參數標注尺寸

2.2 創建SC型氣缸的參數化程序

SC型氣缸主要是由缸徑和行程來確定型號，也就是說在接下來要創建的參數化程序中的輸入參數就是氣缸的缸徑和行程。在程序創建完成并運行起來后，當輸入確定值的輸入參數時整個氣缸的型號就能確定下來。下面是添加輸入參數的具體操作：點擊【工具】菜單→【程序】選項→在彈出的程序對話框中選【程序】選項中的【編輯程序】子選項→在彈出的記事本中的INPUT和ENDINPUT之間添加輸入參數[7]。

INPUT

ID NUMBER ；氣缸缸徑

TRAVEL NUMBER ；氣缸行程

D NUMBER

E NUMBER

F NUMBER

G NUMBER

N NUMBER

T NUMBER

SNUMBER

V NUMBER ；小圓柱直徑

END INPUT

主程序部分，需要考慮到設計要求中給出的每個參數，因此以下各未知參數均來自上述圖表中。添加參數化設計關系式跟添加輸入參數的操作大體相同[8]，只是前者是在打開的記事本中的RELATIONS與END RELATIONS之間添加的，具體程序如下：

RELATIONS

D25=ID

D24=TRAVEL

D27=D

D295=E

D26=F

D0=G

D296=N

D5=S

D293=T

D10=V

D27=0.7*D25

AD297=D24

D9=D24

D295=0.4*D24

D26=0.15*D24

D0=0.5*D25

D15=0.5*D25

D296=0.25*D25

D5=1.5*D25

D293=1.2*D25

D10=0.15*D25

END RELATIONS

以上程序便是本課題所需編的程序，運行程序后，分別輸入不同的ID和TRAVEL數值，便可得到不同型號的SC型標準氣缸。如圖5所示，這是新實體模型生成的流程圖。

圖5 程序催生新實體流程圖

3 結束語

本論文課題對現代化建設是有所幫助的，它緊跟著時代科技進步的步伐走，不僅對SC型氣缸制造業有所幫助，也為熟悉運用現代新技術獻上微薄之力。