液压缸参数化设计参考

基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 1 第三章 液压缸参数化设计 3 2液压缸的参数化设计 3 2 1零件的三维模型设计 零件的建模是参数化设计的前提和基础 Pro ENGINEER 是基于特征的实体模型化系 统 工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型 如腔 壳 倒角及 圆角等完全符合工程设计人员的思维方式 这是区别于以往线框三维造型的最大特点 下面 以设计中的端盖模型来说明 Pro ENGINEER 的实体建模过程 步骤一 开启 Pro E 系统 建立一名为 duangai prt 文件 如图 3 1 所示 步骤二 Creat Protrusion Revolve 如图 3 2 所示 建立端盖胚体 步骤三 Creat Hole 如图 3 3 所示 建立光孔 步骤四 Pattern 如图 3 4 所示 阵列孔 步骤五 Creat Round Simple Edge Chain 输入半径 3 建立圆角 步骤六 Creat Chamfer Solid Edge 45 x 2 建立倒角 图 3 1 New 对话框 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 2 步骤七 保存 效果图如图 3 6 所示 至此 零件图就建立完成了 法兰联接液压缸的零件模型包括带衬套的缸头 法兰式缸体 活塞杆 衬套的耳环 端盖 A 型活塞 卡键帽 挡圈 密封圈等 方法均与上例相同 Pro ENGINEER 的基本建模命令差不多就能把液压缸中的零件建立完成了 另外有 图 3 2 Revolve 菜单 图 3 3 Hole菜单 图 3 4 Pattern菜单 图 3 5 端盖效果图 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 3 一些零部件 存在着外型之外的差异 需要加入一些关系式或程序 这些将在下一章具 体介绍 3 2 2零件族表的建立 零件模型建立完成之后 就要在零件模型的基础上建立零件库 装配能否实现参数 化或参数化程度有多高很大程度上受制于零件库的参数化程度 零件库的参数化程度不 能满足装配参数化所需的要求 装配参数化也无法实现 所以 要实现液压缸的参数化 就要先打好零部件参数化的基础 在机械设计中常常会用到很多标准件 标准件的一个重要特点是外型特征类似性大 且利用率高 对于这些零件 Pro ENGINEER 引入了 Family Table 模式 这样 在制作标 准件或具有标准件特征的一些零部件时 工程师就不用再逐一创建每一个零件了 只要 明了该零件群的异同处事先创建一个具有代表性的零件原型 以编辑族表 Family Table 的方式 将相异的尺寸 特征 参数等变化性项目填入此表内 系统就会自动 读取此表内容再一一产生每一个零件 这就相当于建立了一个零件库 其流程如图 3 6 所示 执行 Family Table 功能 再生成功 建立族表最重要的一个步骤是将上一步建模时尺寸的类型由数值型转变为字符型 这里需要说明的一点是 在建模时 我们采用了 Modify 这个命令来实现尺寸驱动 但 在这个模式下 尺寸仍然是属于数值型的 要建立能由族表驱动的实体模型必须选取字 符型的参数 可以通过 Modify Dimcosmetics 赋予尺寸变量名 然后才能将这些尺寸 图 3 6 建立零件库流程图 建造普通零件或组件 填入例证零件名称 决定欲变化之对象 如尺寸 特征等 校验 完成 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 4 加入到族表中进行编辑 实际上 每一个尺寸生成时都具有两个类型 只是数值型的值 是用户在进行 Modify 操作时输入的 而字符型的参数名则是尺寸在生成时 系统随机 赋予的 这样 很不利于用户的识别 也不利于将来程序的调用 给变量起名时 最好能按照工程上的习惯起名 或以易识别为原则起名 方便零件 库的共享和分工合作的实现 下面 以液压缸中的缸头为例说明建立族表的方法 步骤一 打开已建好的零件模型 gt prt 步骤二 Modify Dim Cosmetics Symbol 如图 3 7 所示 选取任一尺寸 在提示 行中输入要赋予该尺寸的变量名 回车后 继续下一个尺寸的选取 命名 直到相异的尺 寸 特征 参数等变化性项目全部命名为止 步骤三 进入Family Tab 界面如图 3 8 所示 点击 选取相异的尺寸 特征 参 数等变化性项目 也就是上一步命名的变量 这里 可以不用把上一步命名的所有尺寸 都选中 因为一些尺寸之间可以通过关系式控制 这一步是将这些项目加入到族表里 使它们成为驱动零部件库尺寸改变的项目 图 3 7 Symbol菜单 图 3 8 Family Tab界面 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 5 步骤四 进入 Pro TABLE 中记录入缸头尺寸系列 点击 添加新项 随后 按着参数 名输入不同零件对应的数值 完成零件族表的建立 步骤五 保存 其余零件库的建立步骤相同 缸头 如图 3 9 是液压缸中比较复杂的零件之一 在这个例子里 Pro ENGINEER 的 参 数化功能将可以体现在将复杂建模简单化上 3 2 3参数化装配 装配参数化是通过用 Pro ENGINEER 的自身程序模式 Pro Program 实现接受缸径这 一驱动参数并自动搜索相应的族表找到相应子零部件按照参数装配关系装配出相应的法 兰联接液压缸 Pro ENGINEER 中的装配思想是以相互配合的两个零件的位置关系确定的 包括配合 对齐 插入 点在线上 点在面上 坐标对齐 相切和边界在面上等八种关 系 与相互间的距离没有数值上的固定关系 因此 可以实现全部零件更换后的准确装 配 下面 将本设计中用到的命令简单介绍一下 1 定义变量的命令 在 Pro ENGINEER 中有三种变量 数值型 NUMBER 字符型 STRING 是非型 YES NO 型 格式是 变量名 变量类型 如 GANGJING NUMBER 就是定义了 GANGJING 为数值型变量 GANGJING STRING 就是定义了 GANGJING 为字符型变量 图 3 9 缸头效果图 图 3 9 缸头效果图 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 6 GANGJING YES NO 就是定义了 GANGJING 为是非型变量 2 输入给定数值的命令 INPUT 在 Pro ENGINEER 中引号包含的字符将会出现在提示行中 在提示行中的字符系统 不但不会区分大小写 甚至连语法也不会检查 除开这种情况 Pro ENGINEER 就不再区 分大小写 而语法一旦出错系统则会自动提示 让用户从提示行输入数值的格式为 INPUT END INPUT 省略号处是提示行将显示的内容 变量定义和提示行字符将在此输入 如 INPUT GANGJING NUMBER PLEASE EHTER THE GANGJING 100 160 220 END INPUT 将来执行带该程序段的程序时 信息提示区中将会出现 如图 3 10 所示 可以看见 引号内的字符出现在了信息提示区的提示行上 需要输入的值就是程序中 提 示行上定义的变量 3 条件命令 IF 这个语法的逻辑和 C 语言等高级语言的条件语句相似 其格式为 IF ELSE ENDIF 省略号间为执行条件和执行内容 理论上说只要语法没有错误 使用者想嵌套几层 IF ELSE 语句都可以 要嵌套几层 ELSE 语句也都可以 不过嵌套越多维护起来越复 杂复杂 且容易发生错误 这个命令除了具有 C 语言等高级语言的条件语句具有的功能外还可以用来更改特征 或选择某个特征是否出现 让整个设计更具有弹性 图 3 10 信息提示框 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 7 如设计中 IF TYPE CT ELSE ENDIF 4 函数间传递参数命令 EXECUTE 这个命令只能在装配模式 Assemble 中能使用 在零件模式下则不能使用 这是 使用者在使用之前必须先记得的 EXECUTE 命令的功能在于为装配件中的输入变量与零 件中的变量或是子装配中的变量提供一个连接的桥梁 对于 EXECUTE 命令中所传递的变 量只能是相邻一层的关系 不能跳过相邻的关系而传递 如图 3 11 所示 在使用 EXECUTE 命令时 装配文件中所设置的变量 在想改变的零文件一样要有相 对应的变量名称 因此 在设置时 最后都要设置成相同的变量名称 这仅是出于 EXECUTE 这个命令的要求 但如果在装配文件中设置的变量和需调用的 零件文件中的对应变量有相同的变量名称 会使装配文件和零件文件之间传递参数的效 果更好 这个命令让我产生这么一个设想 当我们将几个参数作为驱动参数时 我们可以把 一些参数作为用户给定值而非标准值 这些值则可以由 EXECUTE 命令传递给零件文件 这个命令的格式是 在装配文件中 EXECUTE PART 零件文件名 A1 零件文件的变量名 A1 装配文件的变量名 END EXECUTE 在零件文件中 接受装配文件过来的参数的对应部分 INPUT A1 装配文件子装配文件 I 子装配文件 II 零件文件 I 零件文件 II 可以传递参数 不能传递参数 图 3 11 EXECUTE 命令 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 8 END INPUT 在这里 零件文件中就不再出现提示行语句的输入 5 搜索自动适当的零件装配命令 LOOKUP INST 这个命令是实现本设计的最关键命令 它最主要的功能是能够在由 Family Table 族表 所构建得子零件库中自动搜索适当的零件来组装的命令 其格式为 LOOKUP INST generic name match mode param name 1 match value 1 param name 2 match value 2 括号内的各项意义如下 generic name 在 Family Table 中 产生其他子零件的原型 其扩展名为 prt 或 asm match mode 此参数用来设置搜索的条件 主要分为三类 1 在零件库中搜索零件时 零件的尺寸必须小于或等于我们所设置的尺寸 0 在零件库中搜索零件时 零件的尺寸必须等于我们所设置的尺寸 1在零件库中搜索零件时 零件的尺寸必须大于或等于我们所设置的尺寸 param name 在 Family Table 中的变量名称 match value 设置要符合的尺寸参数 命令中 LOOKUP INST 的返回值将赋予一个变量 假定为 A 则该命令的完 整格式为 A LOOKUP INST 6 最终装配程序的说明 VERSION REVNUM 751 LISTING FOR ASSEMBLY FLGT INPUT WAIJING NUMBER Enter the waijing 70 110 160 NEIJING NUMBER Enter the neijing 45 70 109 GANGJING NUMBER Enter the gangjing 100 160 220 GANHUOJING NUMBER 版本编号 指明文件表列 变量输入区 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 9 Enter the ganhuojing 50 90 130 M NUMBER Enter the M 52 85 125 D NUMBER ENTER THE D 12 16 24 END INPUT RELATIONS FLGT LOOKUP INST FLGT PRT 0 DIR1 GANGJING 定义缸体被选中的子零件的变量名 DUANGAI LOOKUP INST DUANGAI PRT 0 DIR8 GANGJING 定义端盖被选中的子零件的变量名 HS LOOKUP INST HS PRT 0 DIR2 GANHUOJING 定义活塞被选中的子零件的变量名 GT LOOKUP INST GT PRT 0 DIR2 GANGJING 定义缸头被选中的子零件的变量名 KJM LOOKUP INST KJM PRT 0 DIR2 GANHUOJING 定义卡键帽被选中的子零件的变量名 LUOSHUAN LOOKUP INST LUOSHUAN PRT 0 D D 定义螺栓被选中的子零件的变量名 END RELATIONS EXECUTE ASSEMBLY GAN WAIJING WAIJING NEIJING NEIJING M M END EXECUTE ADD FEATURE initial number 1 INTERNAL FEATURE ID 1 TYPE DATUM PLANE NAME ASM RIGHT FEATURE IS IN LAYER S 01 ASM ALL DTM PLN OPERATION SHOWN 变量输入区 关系输入区 传入活塞杆子装配的数据 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 10 01 ASM DEF DTM PLN OPERATION SHOWN END ADD ADD FEATURE initial number 2 INTERNAL FEATURE ID 3 TYPE DATUM PLANE NAME ASM TOP FEATURE IS IN LAYER S 01 ASM ALL DTM PLN OPERATION SHOWN 01 ASM DEF DTM PLN OPERATION SHOWN END ADD ADD FEATURE initial number 3 INTERNAL FEATURE ID 5 TYPE DATUM PLANE NAME ASM FRONT FEATURE IS IN LAYER S 01 ASM ALL DTM PLN OPERATION SHOWN 01 ASM DEF DTM PLN OPERATION SHOWN END ADD ADD FEATURE initial number 4 INTERNAL FEATURE ID 7 TYPE COORDINATE SYSTEM NAME ASM DEF CSYS FEATURE IS IN LAYER S 05 ASM ALL DTM CSYS OPERATION SHOWN 05 ASM DEF DTM CSYS OPERATION SHOWN END ADD 生成各零件库的相应子零件 建立装配基准面 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 11 MASSPROP END MASSPROP 本次设计完成了法兰联接液压缸 上述给出的程序只给出了程序的核心部分 其余 的程序已程序清单中列出 如图 3 12 和 3 13 所示 系统自动装配出的不同缸径的法兰 联接液压缸 材质定义 图 3 12 缸径为 160MM 的法兰联 接液压缸 3 4 剖 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 12 图 3 13 缸径为 220MM 的法兰联 接液压缸 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 13 第四章 设计中遇到的问题及解决方法 在这次设计中 遇到了很多在将理论应用于实践之前没有想到的问题 当这些问 题得到解决后 又加深了本人对 Pro ENGINEER 的认识 其中 在考虑如何实现本次设 计的设想这一问题上 本人就试过很多方法 但总是在重新生成时屡屡失败 深入思考 之后才领悟到这是 Pro ENGINEER 单一数据库造成的结果 因为 在最初 没有意识到 重名会带来系统无法正确识别所选文件的后果 出于习惯 就将子零件库中的零件名以 型号命名 如此一来 同一个缸的所有零件型号完全相同 系统无法识别 自然就会导 致重新生成的失败 上一章的方案论证 就是在经过了一系列失败后 深刻体会了 Pro ENGINEER 与以 往 3D 软件在数据库上的区别 也由此 做出了种种大胆的设想 Pro ENGINEER 中数据 库单一这一特点 值得每一个使用者深入体会 并加以应用 类似这样在设计遇到中的问题 还有很多 在这里 本人将介绍一个具有代表性的 问题 建模中关系式的应用 端盖有一个特点 不同缸径所用的端盖外型相似 但它们的孔的个数是不同的 见 图 4 1 所示 在 Pro ENGINEER 中建立端盖的孔是通过阵列实现的 进行阵列时 必须给出沿周 向的尺寸增量和阵列的数目 这点与以往熟悉的圆周阵列不同 Pro ENGINEER 允许任何 不大于 360 度的周向阵列 然而 习惯上和手册上都是仅给出圆周阵列的数目 如果 我们要建立族表并将这种数目的变化直接填入表中则必须自己算出数目与增量 虽然这 只是一个很简单的除法运算 但当库中文件很多时 这不但是一个烦琐的工作 而且容 图 4 1 端盖的孔数目各异 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 14 易出错 在 Pro ENGINEER 里我们可以加入关系式解决这一问题 如图 4 2 和图 4 3 所 示 然后 在关系式行 如图 4 4 中输入关系式如下 IN 360 N 式中 IN 是增量尺寸的名称 N 是孔数目的尺寸名称 这样 端盖数目各异的的问题就解决了 但是 还有一个问题 当我们选中阵列孔 图 4 2 Relations菜单 图 4 3 Add 菜单 图 4 4 关系式行 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 15 这一特征时 孔数目的参数有时不会显示出来 增量参数更是绝对不选中阵列孔这一特 征时 孔数目的参数有时不会显示出来 增量参数更是绝对不会显示出来 即使在 Programe 中也没有这一参数 这时我们就必须在绘图区中再选中一个阵列出来的特征 因为这两个参数都是在阵列后才出现的有相对意义的尺寸 在一些情况下 使用关系式可以大大减少工作量提高效率 在这样的程序里 关系 式起着不可替代的作用 在某种意义上 可以说 关系式很大程度地丰富了 Pro ENGINEER 的参数化 程序化 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 16 第五章 按钮的制作 Pro E 具有强大的映射键功能 映射键就是加速键 通过定义映射键可以录制 一段操作过程 当设计者再次按下映射键 系统会按照先前录制的步骤来自动操作 其实现方法为 步骤 1 开启 Pro ENGINEER 进入液压缸的装配文件 步骤 2 Utilities Mapkeys 弹出 Mapkeys 对话框 步骤 3 单击 New 按钮 弹出 Record Mapkeys 对话框 在 Key Sequence 栏中输 入 G1 键盘操作命令 在 Name 栏中输入 Round 步骤 4 单击 记录 按钮 进入动作记录状态 步骤 5 对长方体倒圆角 Round 半径 R1 步骤 6 单击 Record Mapkey 对话框中的 Stop 按钮 OK 按钮 步骤 7 此时 在 Mapkey 对话框中会出现新增的 Round 选项 单击 Save 按钮保 存 步骤 8 单击 Close 关闭 Mapkey 对话框 图 6 1 菜单 图 6 2 对话框 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 17 下面为 Round 快捷键命令定制出工具条图标 方法如下 步骤 1 打开 Customize 对话框 选取 Toolbars 标签中 Toolbar1 工具栏 在屏幕菜 单区域出现一空白工具图标 如图 6 3 所示 步骤 2 选取 Commandes 标签 在 Categories 栏中点选 Mapkeys 在右侧 Mapkeys 栏中 出现定制好的快捷键命令 步骤 3 选中 Round 选项拖动至 Toolbar1 的空白图标上 则空白图像变成 笑脸 图像 右键击此图标 在弹出菜单中选取 Choose Button Image 屏幕上出现 Button 对话框 步骤 4 选中一个图象 步骤 5 单击 OK 绘制出的图像替代原来的图像 选中 Automatically save to 复选 框 上述结果自动保存 结果如图 6 4 所示 图 6 3 空白图标 图 6 4 Round图标 基于 Pro ENGINEER 的法兰联结液压缸参数化设计 天津理工大学本科毕业论文说明书 18 结论 本次设计通过 Pro ENGINEER 建立了一系列的参数化零件库 最终作出了实现复杂 装配参数化的可行性方案 这不但可以在很大程度上避免工程设计人员做大量的重复性 高 工作量大的工作 而且可以通过提高工作效率来降低设计成本 更好的协调分工合 作 此外 通过设计 本人加深了对 Pro ENGINEER 理论知识的理解 软件应用