基于pro／e骨架模型的可搬移式机箱参数化设计

基于 ProE 骨架模型的可搬移式机箱参数化设计摘 要：在ProE环境下，介绍了运用ProE面向层次结构的自顶向下的设计功能，从产品的结构层次入手，以骨架模型为传递载体，结合独立零件的参数关系完成可搬移机箱的三维模型设计。实践证明采用ProE自顶向下的设计方法提了设计效率和设计的准确性并为以后的变形设计提供了方便。0 引 言可搬移式机箱是电子设备的移动载体，具有结构紧凑，质量轻巧，携带方便等特点，广泛应用于各类指挥测试系统中。可搬移机箱的传统设计采用自底向上的装配方法，存在着许多弊端：不符合产品的设计过程，设计意图更改困难；原有的资源与设计数据利用率低，设计工作量大，设计周期长，不适应现代化敏捷设计的要求；零件干涉不宜检查，产品的设计质量难以保证。本文采用自顶向下的设计方法，运用ProE面向层次结构的自顶向下的设计功能，从产品的结构层次人手，以骨架模型为传递载体，结合独立零件的参数关系完成可搬移式机箱的三维参数化模型设计。1 ProE自顶向下的设计方法自顶向下(Topdown)的设计即设计由总体布局、总体结构、部件结构到底层零件的一种自上而下、逐步细化的设计过程。自顶向下的设计具有如下优点：1)符合大部分产品设计的实际设计流程。在产品设计的初期首先考虑的是产品实现的功能，其次是产品的结构层次，最后是零部件的详细设计。在复杂产品的设计过程中这种方法尤其奏效。2)产品的修改性强，设计准确性高，便于产品快速变形设计。顶层的设计信息可以传递到子装配和底层零件，当顶层设计信息发生变更时，变更信息可以一层层的传递给子装配和底层零件。3)便于实现多个子系统的协同，实现并行设计。在产品的概念设计阶段将产品的主要功能，关键约束、配合关系等重要信息确定下来，在后续的详细设计中将这些关键约束传递给各子系统，从而各子系统件能够更好的配合，避免发生干涉冲突。自顶向下的设计过程其实是一个数据与结构关系从顶部模型传递给底部模型的传递过程。在ProE中通过Layout定义产品的总体布局与结构约束关系，再将这些约束传递到产品的骨架模型与装配设计中，最终完成整个产品的参数化设计。2 可搬移式机箱自顶向下的设计过程21 可搬移式机箱的布局设计本文所设计的可搬移式机箱用于某无人机指挥控制项目，根据总体布局与整个系统的设备量，可搬移式机箱的净载尺寸5334mm(宽)x66675mm(高)X510mm(深)，结构如图1所示。在产品设计的初期即概念设计阶段首先草绘或输入产品的大致结构图，确定关键尺寸和设计主要参数，创建变量并编辑各变量间的相互关系。修改这些参数或关系，整个系统将自动更新。将可搬移机箱中骨架的净尺寸作为一级系统的输人参数，各一级子系统继续分解，由顶级传递下来的参数和其子系统本身设计方案定义的参数再传递到下一级系统，如此往下传递到底层的零件。这样就实现了频繁的设计变更，保证了设计意图的贯切性和一致性 。22 可搬移式机箱的结构层次设计产品的装配结构分为总装配和子系统装配，总装配包含总布局图(1ayout)和总骨架(ske1)模型，形成总体约束条件。子系统装配包含子系统骨架，受总骨架模型的控制。依据上述原理，充分考虑可搬移式机箱的安装与设计条件，整机的结构层次如图2所示。在ProE中建立的可搬移式机箱模型树如图3所示。23 创建整机顶级装配的骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划，可以用来分析产品的设计、规划基本的空问设计需求、决定重要的尺寸参数和零组件的位置装配关系 J。骨架模型一由基准特征点、线、坐标系、曲面等组成。根据可搬移式机箱的整机设计要求与层次规划，建立顶级骨架模型。在骨架模型中建立各子装配所需要的共享数据，针对子系统的设计需求，把所有一级子装配所需要的曲面、基准面、坐标系等发布几何以作为下一个设计阶段的子系统设计的基本参照。在本项目中，在建立下一级骨架模型时，位置关系用上一级骨架模型为基本参照，而基本数据关系使用数值约束关系来定义，这样不仅简化了顶级骨架模型，而且子架模型与顶级骨架模型相互关系更加明了，修改更加简便。24 各级装配结构的设计参数传递可搬移式机箱一级子装配的安装位置和空间位置由顶级装配的骨架模型控制，经发布几何复制到一级子装配中的骨架模型文件。通过下列方法实现：新建一级子装配文件，加载顶级骨架模型，该一级子装配以坐标系重合默认的方式装配到装配文件中。激活或打开该子装配的骨架模型文件，插人复制几何，选中顶级骨架模型对应的发布几何，这样顶级骨架模型的发布几何数据传递到机箱，机笼中。由于整机总装及零部件性质与位置的复杂性，在进行各级装配设计时采用2种装配方式：骨架装配与约束装配。骨架装配以坐标系重合默认的方式进行，零件的细化建模要在子装配中进行。而通用件、外购件、标准件其本身的结构形状已确定，则以约束的方式装入子装配。3 可搬移式机箱整体设计实现按照上述设计思路，完成机箱，箱盖、机笼、堆码器等的设计。图4为更改骨架模型后，可搬移式机箱的模型对比。4 结束语应用自顶向下的设计方法进行可搬移式机箱的设计，建立各级装配的