基于Pro/E ngineer的SC型氣缸參數(shù)化設(shè)計

何法文

（扶綏縣扶貧開發(fā)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(shè)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(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計周期長，材料消耗大。憑個人經(jīng)驗設(shè)計，只能停留在靠估算等來代替設(shè)計計算的階段，而且人工設(shè)計使產(chǎn)品設(shè)計的精確性和可靠性受到限制。此外，采用人工設(shè)計時，設(shè)計人員不得不花費大量的時間和精力，用于繁瑣、重復(fù)的手工計算、繪圖和編制表格。再就，人工設(shè)計時，由于難以進(jìn)行精確的計算，不得不取較大的安全系數(shù)。

隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會的迅速發(fā)展，市場對產(chǎn)品不斷提出各種各樣的要求，產(chǎn)品的更新?lián)Q代非?？欤a(chǎn)正向著多品種小批量方向發(fā)展。企業(yè)必須努力追求最短的開發(fā)時間、質(zhì)量最好的產(chǎn)品、最小的生產(chǎn)成本、為用戶提供最佳的售后服務(wù)以及不斷進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，通過運用高新技術(shù)才能在國內(nèi)外市場的激烈的競爭中求得生存和發(fā)展[1]。CAD技術(shù)的應(yīng)用，是實現(xiàn)這一目標(biāo)必不可少的條件。因此，SC型氣缸的外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須借助CAD工具。

1 SC型氣缸的參數(shù)化設(shè)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(shù)驅(qū)動，采用控制特征顯示的設(shè)計方式，建立不同的尺寸的氣缸器件，然后進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動，以達(dá)到在某種產(chǎn)品上實現(xiàn)SC型氣缸的參數(shù)化設(shè)計。參數(shù)化設(shè)計大體上可以分為以下五個步驟：

（1）創(chuàng)建實體模型：按照尺寸和形狀要求，創(chuàng)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(shù) ：模型建立好后，PROGRAM設(shè)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(tǒng)自動按照建立的先后順序起名為D1，D2，D3……等標(biāo)識尺寸。

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

（5）修改特征參數(shù)：有兩種方法可用來修改參數(shù)[3]：一種是根據(jù)軟件中特有程序的提示選擇每項參數(shù)的名稱，之后，逐項修改參數(shù)；另一種是將需要修改的參數(shù)制成數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)氣缸參數(shù)化設(shè)計的過程

在設(shè)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(chuàng)建三維模型[4]，之后利用Pro/E的參數(shù)功能建立設(shè)計參數(shù)，然后由Pro/E自帶的應(yīng)用程序檢索出模型的參數(shù)符號，并提供參數(shù)的編輯功能和根據(jù)新的設(shè)計參數(shù)再生三維模型的功能。其流程圖如圖1所示。

圖1 參數(shù)變化流程圖

2.1 定義特征參數(shù)

SC型氣缸的外形結(jié)構(gòu)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(jīng)過拉伸鏡像就可得到。最終，SC型標(biāo)準(zhǔn)氣缸的實體建模完成如圖2所示。

圖2 SC型標(biāo)準(zhǔn)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(xì)節(jié)（如倒角、退刀槽之類）略去，以免加大參數(shù)化的工作量，從而提高設(shè)計效率。也就是將零件拆分，并找關(guān)鍵部分的特征尺寸[5]?；诒菊撐难芯康膬?nèi)容，我們必須要獲得SC型氣缸的各種參數(shù)的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計。表1是獲得的各種數(shù)據(jù)，接下來就依據(jù)這些數(shù)據(jù)來完成本課題的參數(shù)化設(shè)計。

表1 SC型標(biāo)準(zhǔn)氣缸的各項尺寸數(shù)據(jù)

為了給接下來的尺寸參數(shù)化做好準(zhǔn)備，必須獲得各項特征的尺寸參數(shù)化符號。具體操作如下：點擊相應(yīng)實體→模型特征樹對應(yīng)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?yōu)閰?shù)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?yōu)閰?shù)符號，之后修改它的名稱。

圖3 數(shù)字標(biāo)注尺寸

圖4 參數(shù)標(biāo)注尺寸

2.2 創(chuàng)建SC型氣缸的參數(shù)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(chuàng)建的參數(shù)化程序中的輸入?yún)?shù)就是氣缸的缸徑和行程。在程序創(chuàng)建完成并運行起來后，當(dāng)輸入確定值的輸入?yún)?shù)時整個氣缸的型號就能確定下來。下面是添加輸入?yún)?shù)的具體操作：點擊【工具】菜單→【程序】選項→在彈出的程序?qū)υ捒蛑羞x【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?yún)?shù)[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(shè)計要求中給出的每個參數(shù)，因此以下各未知參數(shù)均來自上述圖表中。添加參數(shù)化設(shè)計關(guān)系式跟添加輸入?yún)?shù)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(shù)值，便可得到不同型號的SC型標(biāo)準(zhǔn)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(jié)束語

本論文課題對現(xiàn)代化建設(shè)是有所幫助的，它緊跟著時代科技進(jìn)步的步伐走，不僅對SC型氣缸制造業(yè)有所幫助，也為熟悉運用現(xiàn)代新技術(shù)獻(xiàn)上微薄之力。