基于Pro_E的機械設(shè)計標準件庫的建立

1、收稿日期 :2003-09-12文章編號 :100622343(2004 022043202基于 Pro/E 的機械設(shè)計標準件庫的建立劉海芳(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 汽車工程學(xué)院 , 威海 264209 摘 要 :介紹了 pro/E 平臺下建立機械設(shè)計標準件庫的方法和步驟 。 設(shè)計參數(shù) 、 模方式 。 該方法無需編程 、 工作量小 、 效果良好 。 , 進 而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期 。關(guān)鍵詞 :零件模型 ; 參數(shù)化 ; ; 中圖分類號 :TP3 螺栓 、 , 傳統(tǒng)的人工設(shè)計費時費 力 , 且容易出錯 , , 導(dǎo)致產(chǎn)品 開發(fā)周期長 , 產(chǎn)品質(zhì)量差 , 市場競爭力弱 。如何在機械設(shè)計 中快捷地使用這些標準件

2、, 最有效的途徑是利用 Pro/E 軟件 系統(tǒng)開發(fā)三維圖庫 , 供使用者方便地調(diào)用 。 對圖庫進行參數(shù) 化管理 , 從中調(diào)出的圖形文件 , 可以通過尺寸驅(qū)動 , 增減特征 獲得所需要的零件 , 從而避免或減少重復(fù)勞動 。 使設(shè)計人員 把更多的時間投入到創(chuàng)造性的工作中去 , 以達到縮短新產(chǎn)品 開發(fā)周期的目的 。1 Pro/E 的參數(shù)化與尺寸驅(qū)動功能 Pro/Engineer 是由美國 PTC 公司開發(fā)的一套 3D 軟件 , 由單一數(shù)據(jù)庫 、 參數(shù)化 、 基于特征建模 、 全相關(guān)聯(lián)等概念1。從設(shè)計到制造的整個過程中 , 能保證數(shù)據(jù)的完整性和一致 性 。 企業(yè)不僅能夠以工程圖的形式 , 也能以電子數(shù)

3、據(jù)的形式 共享工程數(shù)據(jù) , 參數(shù)化的尺寸驅(qū)動造型 , 模型的尺寸用對應(yīng) 的關(guān)系來描述 , 而不是用確定的數(shù)值來表示 。 通過特征技術(shù) 建立的適用于產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的計算機內(nèi)部數(shù)據(jù)表達模式 , 可 以實現(xiàn)以下功能 : 從幾何參數(shù)化模型自動導(dǎo)出精確的幾何 模型 , 只輸入一個草圖 , 標注一些幾何元素之間的約束 , 然后 改變約束條件來導(dǎo)出精確的圖形 ; 通過修改局部參數(shù)來達 到自動修改幾何模型的目的 , 形狀相似的系列零件 , 只需要 修改參數(shù)便可產(chǎn)生新零件 。2 創(chuàng)建常用標準件庫的原理與步驟2. 1 基本原理根據(jù)標準件的相似性原理 , 確定能夠完整表示該系列標 準件所有零件特征的復(fù)合零件 , 根據(jù)

4、該復(fù)合零件可以派生出 此系列標準件中的任一個零件 。復(fù)合零件是在 pro/E 環(huán)境 下創(chuàng)建的三維零件模型 , 也稱之三維零件樣板 。 在三維零件 樣板的基礎(chǔ)上確定一組設(shè)計參數(shù)來控制零件的形狀和拓撲 關(guān)系 , 并建立零件族設(shè)計參數(shù)的系列尺寸 ; 通過訊則不同的系列尺寸來自動生成零件的三維模型 , 從而實現(xiàn)常用標準件 庫的創(chuàng)建 。2. 2 主要步驟(1 為了確保參數(shù)驅(qū)動時不會發(fā)生特征再生失敗 , 建立零件標準件庫之前 , 應(yīng)進行深入的分析 , 充分考慮特征的 “ 父子” 關(guān)系 , 遵循一定的順序建模 , 一般情況下是將固定不 變的形狀特征放在前面 , 變化可能性最大的特征放在后面 。 避免特征再生

5、時沖突 , 這樣便于通過參數(shù)化驅(qū)動得到所需要 的零件 。(2 在 pro/E 中完成零件樣板三維模型的創(chuàng)建 。創(chuàng)建一個作為原型零件的模型 , 并在該模型上產(chǎn)生欲作為基因參 數(shù)的特征 、 尺寸等項目 , 此時該圖形文件已成為零件庫的原 形零件文件 。(3 利用 Pro/E 系統(tǒng)中的 Family Table , 創(chuàng)建形狀結(jié)構(gòu)相似而尺寸略有不同的標準件庫 。使用特征收集器的功能 加入特征 、 尺寸 、 參數(shù) 、 部件 , 參照模型 、 組 、 陣列表等內(nèi)容供 子零件產(chǎn)生變化 3。(4 用 Pro/Table 編輯圖庫 , 圖庫里所有的子零件均通過原型零件的基因參數(shù)變化而成 。用一個原型零件及一個

6、表格來貯存同一系列的標準件 , 其特點是節(jié)省文件管理及存 儲所需要的硬盤空間 ?？梢詣?chuàng)建多層次的零件庫來達到細分標準件的目的 , 相 同類型不同系列的標準件適合用此方法建立 。(5 為了了解子零件的正確性 , 使每個子零件均可以順利產(chǎn)生 , 需要驗證子零件 。 驗證時依照所產(chǎn)生的順序再生 所有的子零件 , 其結(jié)果依照原型零件的名稱記錄 , 其文件格 式為 3. tst , 該文件記錄子零件的名稱和再生結(jié)果 。3 實例分析 下面就以常用的標準件六角頭螺栓為例介紹 Pro/E 中 參數(shù)化特征庫的建立技術(shù)及使用方法 。要建立參數(shù)化標準件庫 , 首先按要求生成若干相互依存 的特征 , 然后將這些特征放

7、入特征庫中 , 具體方法參見以下 參數(shù)化六角頭螺栓特征庫的建立過程 。3. 1 建立六角頭螺栓樣板零件第 20卷第 2期 2004年 4月 機械設(shè)計與研究Machine Design and Research Vol. 20No. 2Apr. ,20043. 1. 1 做六角頭螺栓螺栓桿拉伸添料基本特征Protrusion 命令進入二維草圖環(huán)境時 , 先畫六角頭螺栓 的拉伸輪廓線 , 生成圓柱形基本特征 , 再在其上做 45°倒角 , 畫上修飾螺紋 , 因六角頭螺栓是標準件 , 在三維造型時沒有 必要使所有尺寸關(guān)系絕對精確 , 也沒有必要將螺紋牙型作 出 , 只要六角頭螺栓的公稱直徑

8、準確 , 在裝配環(huán)境下看上去 比例協(xié)調(diào) 、 真實 、 就完全滿足要求 , 所以可以參照標準件六角 頭 螺 栓 國 家 標 準 :G B5782286、 G B5783286、 G B5785286、 G B5786286規(guī)定 , 結(jié)合機械制圖中規(guī)定的近似畫法 , 建立各 尺寸變量間的參數(shù)關(guān)系 。具體尺寸變量的參數(shù)關(guān)系設(shè)置如 圖 1所示 , 其中 d0、 d1、 d2、 d3、 d4(由軟件自動產(chǎn)生變量名 , 每 次都可能不同 分別代表螺栓的公稱直徑 、 公稱長度 、 倒角尺寸 、 修飾螺紋長及螺紋內(nèi)徑 。 該關(guān)系設(shè)置的指導(dǎo)思想是將螺栓的公稱直徑尺寸 d0作為其它尺寸的基礎(chǔ) 。 圖 1 六角頭螺

9、栓螺栓桿尺寸關(guān)系表 圖 2 六角頭螺栓螺栓頭尺寸關(guān)系表3. 1. 2 做六角頭螺栓螺栓頭拉伸添料基本特征Prorusion 命令進入二維草圖環(huán)境時 , 以螺栓桿未倒角端作為草繪平面 , 先畫螺栓頭的拉伸輪廓線 , 再放置所需要的驅(qū)動尺寸 , 并加上必要的幾何約束 , 如水平 /垂直關(guān)系 、 相等關(guān)系 、 平行關(guān)系等 , 再按照國家標準添加必要的尺寸關(guān)系 , 具體尺寸變量的參數(shù)關(guān)系設(shè)置如圖 2所示 。此關(guān)系將螺栓頭的大小及厚度值與公稱直徑聯(lián)系起來 。3. 1. 3 做螺栓頭倒角的旋轉(zhuǎn)切除特征使用旋轉(zhuǎn)切減材料命令 , 在草繪時 , 所有操作都依賴于前一個基礎(chǔ)特征 (螺栓頭拉伸填料基本特征 , 創(chuàng)建

10、一個過螺栓頭中心且平行于六角螺栓頭某一個側(cè)面作為草繪平面 。系統(tǒng)進入二維草繪環(huán)境 , 用使用邊命令 , 選擇六角螺栓頭的一條棱邊和與之相鄰的上下底面各一條邊在草繪平面上生成投影線 , 再用直線命令在投影線的兩角點畫斜線 , 首尾連接到投影線上 , 過上下底面中心畫回轉(zhuǎn)中心線 , 使用 Trim 命令將投影線上多余的線段截去 , 然后將斜線與上頂面的夾角按照六角螺栓的簡化畫法設(shè)為 30°, 且斜線過上頂面投影邊的中點 , 保證當六角頭螺栓的公稱直徑變化時 , 倒角的位置尺寸始終與之協(xié)調(diào) 。 圖 3 完成后的六角頭螺栓特征 當所有步驟完成后 , 定義參數(shù)化六角頭螺栓特征的工作全部結(jié)束 ,

11、 結(jié)果如圖3所示 。3. 2 建立參數(shù)化標準件庫建立參數(shù)化標準件庫的過程為 : 在 零件 菜單中選擇族表選項 ; 在彈出的族表窗口中單擊 增加 /刪除表列 按鈕 , 彈出族項目對話 框 , 在族項目中選擇要增加的項目 , 包括尺寸 、 特征及組等 ; 本例中選中 尺寸 選項 , 在繪圖區(qū)選擇螺栓柄 , 將螺栓大 徑及長度添加到組列表中 。建立的六角頭螺栓標準件庫如 圖 4所示 , 其它零件 、 標準件的參數(shù)化特征庫也可以用同樣 的方法生成 。 圖 4 六角頭螺栓圖庫3. 3 參數(shù)化標準件庫的使用方法在使 用 Family Table 創(chuàng) 建 的 標 準 件 庫 時 , 可 以 通 過 Name

12、 或 Parameter 從零件庫中調(diào)出一個零件 , 用戶可在零件 庫中 , 設(shè) 定 每 個 子 零 件 是 否 接 受 原 型 零 件 的 設(shè) 定 項 目 。 Family Table 圖庫是一個族表 , 當你從圖庫中調(diào)出一個零件 時 , 就相當于從族表中調(diào)出一個零件 。如果不需要改變它 , 就可以直接裝到組件或裝配體上 。也可以根據(jù)實際使用需 要 , 將子零件另存為其他名稱的文件 , 存儲后的文件將不屬 于原型零件 , 而是真實的元件文件 , 用戶可對其進行修改或 重定義 , 如按國標中規(guī)定的尺寸系列修改 , 標準件就會按所 修改的尺寸要求重新生成 。4 結(jié)束語 Pro/E 三維參數(shù)化造型

13、軟件雖然提供了強大的參數(shù)化 特征造型功能 , 但仍有提高其工作潛力的能力 。 如本文提出 的建立參數(shù)化標準件庫的方法 。該方法無需編程 , 工作量 小 , 但效果良好 。 在建立機械零件標準件庫時 , 要充分利用 尺寸關(guān)系建立各尺寸變量之間的相互聯(lián)系 , 以期使用時編輯 工作量小 , 效率更高 。參考文獻 :1 林清安 . Pro/Engineer 零件設(shè)計基礎(chǔ)篇 (上 M .北京 :北京大 學(xué)出版社 ,2000.2 夸克工作室 . 精通 Pro/Engineer CADM .北京 :中國青年出版 社 ,2000.3 陸勁昆 , 等 . Pro/Engineer 2001中文版實用教程 M .

14、北京 :北 京大學(xué)出版社 ,2002.4 虞朝陽 , 等 . I 2DEAS 環(huán)境下的三維零件庫創(chuàng)建方法 J.機械設(shè) 計與研究 ,2003, (5 :3537.5 陸霽卉 , 等 . 基于 Pro/E 鑄造工裝三維圖庫的開發(fā) J.計算機 應(yīng)用 ,2002, (1 :3941. 作者簡介 :劉海芳 (1971- , 女 , 講師 , 碩士 , 主要從事機械設(shè)計 與計算機輔助設(shè)計研究 , 已發(fā)表學(xué)術(shù)論文七篇。44機械設(shè)計與研究 第 20卷way SMA wire is first described. The actuators ,acting as both actuating elements

15、 and executing elements ,are compact enough to be used in miniature robot system. The practical specifications of the SMA wire and the flexible rod were determined based on a series of formulae. The mechanical properties of the actuator are also investigated. Besides ,with position detection and SMA

16、 s resistance feedback sliding mode control strategies are investi 2 gated theoretically and experimentally. K ey w ords :SMA ; elastic rod ; actuator ; variable structure controlR esearch of Mechanism in R obot H and With Controllable G rasping ForceZHAN G Wen 2zeng ,SUN Zhen 2guo ,CHEN Qiang ,XU L

17、ei (Department of Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084,China P29 Abstract :Accordingto different weightstions of an object grasped ,a 2 duce different thea hand with is This paper analyzed the of finger mechanisms with control of grasping force ,and proposed the key of reali

18、zation of a finger with control of grasping force. For avoiding the shortages of traditional mechanisms , this paper proposed a novel idea in design finger mechanism with grasping force , concretely de 2 signed and realized the finger mechanism with grasping force , which can be applied in the finge

19、rs of all kinds of transmission mechanisms. The finger mechanism was applied in the 2joints of the Index of humanoid robot hand TH 21Hand. Gras ping experiment proved that TH 21Hand Could steadily grasp many common objects of different sizes. K ey w ords :humanoid robot hand ;finger mechanism ;con 2

20、 trol of grasping forceE ffect of Structural P arameters on the Singularity of the C able 2 cabin P arallel Mechanism of the Large R adio T elescopeFAN Guo 2bin 1, Q IU Yuan 2ying 1, ZHEN G Yuan 2peng 2, WIE Qiang 1,DUAN Bao 2yan(1. School of Electromechanical Engineering ,Xidian University , Xi an

21、710071,China ;2. No. 54Research Institate of Electronic Science Technology Group Company of China , Shijiazhuang 050081,China P32 Abstract :As a Stewart platform , the cable 2cabin parallel mechanism of the large radio telescope possesses singularity. The effect of structural parameters on the singu

22、larity is explored based on the kinematic model of the cable 2cabin mechanism for open 2loop control. An approach to eliminate the singularity is found by modifying the structural parameters. Further a suitable parameter field is given to avoid the singularity. Both the com 2 puter simulation and th

23、e model ex periment show the feasibility of the approach. K ey w ords :largeradio telescope ;cable 2cabin parallel mech 2 anism ;Stewart platform ;singularity ;structural parameterStudy on the Kinematic Simulation of Linkage Mechanism B ased on SimulinkWAN G Fang ,ZHAN G Hai 2yan(Institute of Printi

24、ng and packaging engineering Xi an Univer 2 sity of Technology ,Xi an 710048,China P35 Abstract :Aimingat linkage mechanism ,this paper has put forward a method of solution of im plicit equations by using sim 2 ulation. With an instance ,it introduces the process of kinematic simulation based on Sim

25、ulink window. The method has advan 2 tage of simplicity ,accuracy and efficiency. At same time ,it can optimize the linkage mechnism by modifying parameters of sim 2 ulation. K ey w ords :kinematicsimulation ;solution of im plicit equa 2 tions ;SimulinkOptimal Design of E lliptic G ears for the P ap

26、er 2transferring Mechanism With V ariable SpeedsZHAN G Xiao 2ling ,SHEN shao 2hua(College of Information and Mechatronics Engineering ,Beijing Institute of 102600, China P38kind of gears for the variable s peeds is introduced in meet the need of high 2speed offset press. On the basis of theoretical

27、analysis ,the paper 2transferring speed is pro 2 posed to be the objective in the optimal design. The numerical solution of a practical example is presented. The effectiveness of the method developed in this paper has been verified by the ex 2 ample. K ey w ords :Offset press ; elliptic gear ; paper

28、 2transferring with a variable s peed ;optimal design.Compact Layout of Planar G ear T ransmission S ystemXIA shao 2yun ,LU Y i 2ping ,CHA Jian 2zhong ,L I zhi 2hui (College of Mechanical and Electronic Control Engineering ,Bei 2 jing Jiaotong University ,Beijing 100044 P40 Abstract :Occupationspace

29、 of planar gear transmission sys 2 tem is mainly determined by occupation area on traversal section of axis ,and reducing this area is an important part of its com 2 pact layout. The key problem is how to calculate the area of con 2 vex hull in gear 2meshing system ,and it had been solved by using a calculation model with the definition of meshing constrain and interfering constrain ,an optimal model and algorithm was pro 2 posed. The result shows that the idea not only can reduce t