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基于Pro_E的自顶向下的产品参数化设计.pdf基于Pro_E的自顶向下的产品参数化设计.pdf -- 3 元

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基于Pro/E的自顶向下的产品参数化设计3毛君,陈洪月,谢苗辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新123000摘要介绍在Pro/E的环境下,采用自顶向下的设计方法设计产品时的设计流程,并结合钻杆动力钳减速器的设计实例来加以论述,设计结果表明,采用自顶向下设计方法能够提高设计效率,实现团队间的并行工作。关键词Pro/E参数化建模自顶向下中图分类号TP39117文献标识码A文章编号10074414200704010202TopdownandparametricdesignofproductbasedonPro/EMaoJun,ChenHongyue,XieMiaoMechanicaldepartmentofLiaoningtechnicaluniversity,FuxinLiaoning123000,ChinaAbstractThepaperintroducedthedesignflowoftheproductwithtopdowndesignbasedonPro/E,andelaborateditwithdesigningthereducerofthedrillpipetong,thedesignresultindicatedthatthetopdowndesigncanimprovedesignefficien2cyandrealizedparallelworkofworkgroup.KeywordsPro/Eparametricmodelingtopdown1自顶向下设计产品的设计是一个渐进的过程,一般经过概念设计、参数化设计和详细设计3个阶段,这种渐进的设计过程称为自顶向下TopDown设计1。自顶向下设计过程具有如下优点①符合产品设计过程和设计人员的思维过程。②便于实现多个子系统的协同,实现并行设计。③为面向装配的设计和面向制造的设计提供条件。PTC公司的Pro/E是一个功能十分强大的三维建模软件,它拥有自己的面向层次的自顶向下设计系统,先通过Pro/Layout模块在二维环境下预先定义产品架构,并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系,再将这些约束传递到产品三维装配设计及分析中,是一个非常实用的产品。2基于Pro/E的自顶向下的设计过程2.1产品的方案设计在产品设计初期,用简单的2D线条来描述零组件的位置和装配关系,以明确设计意图,Pro/E中提供了一个叫布局的模块,专门用来实现这个功能。在布局中可以定义关键的设计参数,并为这些参数建立关系,再将这些参数与零件中的参数尺寸连接或关联,便可利用布局来控制多个零件的尺寸。根据布局图,使用者可进一步进行细部的3D零件设计。2.2定义产品结构定义产品结构可帮助设计人员组织规划装配设计,便于管理和分配任务到项目组成员,有利于设计者之间进行更好的沟通。Pro/E允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何特征的空零件,己经存在的子装配或零件也可以添加到产品结构中。2.3骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划,用来帮助处理大型组件的重要工具。它可以用来分析产品的设计、规划基本的空间设计需求、决定重要的长度,也可定出产品中各零组件的位置关系,并利用骨架进行装配。除此之外,通过修改骨架模型还可以驱动零件的运动,来检测零件间是否存在干涉。2.4传递设计信息顶层的设计信息,如重要的安装位置和空间位置需求等,可以通过布局中的声明将信息传递到子装配或子骨架和零件中。这样每个子装配都包含与该子装配的相关信息,从而使每个子装配的设计团队可以相对独立的进行设计工作2。子骨架的信息也可以通过复制几何特征功能将自身的信息传递到下一级的子骨架或零件中,信息就这样一级一级的传递下去。2.5零件的详细设计在后续设计中,可以直接在装配体中进行零件设计,设计时可以运用useedge或relation等方法建立与装配体的依赖关系,以确定必要的外部参考关系。也可以在组件中修改现有的零件,设计时可以利用复制、阵列进行零组件的复制,或以合并及切除来设计配合件。2.6设计自动化程序设计是自动化产品设计的一项重要工具,用户可以通过编程或建立一些必要的关系式来控制零件和装配件的设计,通过程序可以控制零件特征的出现与否、尺寸的大小、装配件中零件的出现与否及零件的个数等,当零件或组件的程序设计完成后,以后在读取该零件或组件时,其各种变化情况即可利用问答的方式得到不同的几何形状,达到产品的设计要求,方便地设计一系列产品3。2.7设计的变更当完成零组件的设计后,Pro/E系统即可依据布局图的规划,将所有零组件自动装配在一起,而后当进行产品设计变更时,若设计变更的部位仅涉及单个零件,则可直接在3D零件201Vol20No42007208机械研究与应用MECHANICALRESEARCHAPPLICATION第20卷第4期2007年8月3收稿日期20070514作者简介毛君1961,辽宁岫岩人,教授,研究方向机械设计与动态仿真。上进行变更若设计变更涉及多个零件的相对位置或整个组件的布局规划时,则可在布局上进行必要的修改。当布局变动后,则组件也会自动更新,这种由布局图驱动产品自动装配及更新的功能使产品设计者能着眼于整体产品结构的规划与更新,而不只是单一零件的设计与零件间的装配关系。3自顶向下设计实例减速器是常见的变速装置,其用途十分广泛,下面结合Pro/E对钻杆动力钳装置中的减速器进行设计,表述Pro/E的自顶向下设计系统的工作流程。减速器主要由箱体、输入轴、传动轴、传动部件、拨叉及附件等子装配体组成。首先进行布局图设计,布局中的二维结构图可以直接在Pro/E的布局模块中绘制,也可以在二维软件CAD中绘制,然后导入到布局模块中。布局图中集中体现了各子装配及零部件的装配关系,如图1所示。图1减速器布局图在布局中可以定义关键参数,关键参数可以作为主控参数来控制与其相关零件的尺寸,比如这里把输入轴的轴径作为关键尺寸,并用它来控制齿轮的安装孔径和轴承的内径。同时在布局中还可以建立关系式来建立约束,比如实例中输入轴与传动轴的间距和齿轮之间存在关系zhoujian_lenmz1z2/2zhoujian_len表示轴间距,m、z分别表示齿轮的模数与齿数。这里一张布局图并不能完全把整个装置的位置和装配关系完全表达清楚,这时可以再插入表达下一级子装配的布局图,如图2所示就是表达传动轴这一级子装配的布局图。图2子装配布局图布局建立完毕后就开始定义产品的结构,产品的结构包含了一系列的子装配和元件,在定义设计时,许多的子装配将会被决定,包括子装配、子装配骨架、零件等。产品定义结束后,将布局中定义的关键参数等信息声明放置到各子装配中,各子装配的团队根据传递下来的信息进行各自的设计,而各个团队之间并没有联系,这就实现了设计的并行,提高设计效率。在进行各零件的详细设计时,利用传递下来的信息作为控制尺寸来设计具体部件,还有一些标准件可直接在标准图库中调入。齿轮是减速器中的重要零件,这里对齿轮直接进行参数化建模,并用程序加以控制,使其更改更加方便。设计完成后利用三维模型对关键部件进行强度计算、运动仿真、动力学仿真等来检验产品的质量。如发现问题则应更改有问题的零部件,然后再进行检验直道产品合格。例如在对本例的输入轴进行强度校核时,如果发现轴的强度不够,就应该加大这根轴的直径。由于轴的直径已在布局中定义为关键参数,并通过声明将关键参数传递到各个零件中,并把它作为控制尺寸,所以与轴配合的齿轮孔径及轴承的内径都随之变化,而不需要对它们进行修改,这就减少了大量的更改时间。图3为传动轴装配图,图4为设计完成后的减速器三维模型。图3传动轴子装配图4减速器三维模型4结语Pro/E是一个功能强大的参数化建模软件,利用其进行自顶向下的参数化设计可以从产品设计初期就控制产品的整体设计目标和性能状况。在设计过程中可以根据各种因素或需要对设计进行调整,从而提高设计效率,并减少因设计原因造成的更改或返工,显著减低研制成本、缩短研制周期、提高竞争力。参考文献1刘文剑,金天国.产品自顶向下设计的研究现状及发展方向J.计算机集成制造CIMS,2002117.2常凤海.Topdown设计技术在铁路货车产品开发中的应用J.CAD/CAM制造业信息化,200226366.3林清安.Pro/Engineer零件装配与产品设计M.北京电子工业出版社,2005.301第20卷第4期2007年8月机械研究与应用MECHANICALRESEARCHAPPLICATIONVol20No42007208
编号:201312150005448447    大小:289.01KB    格式:PDF    上传时间:2013-12-15
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