基于Pro_Engineer平台的装配件三维参数化造型技术_李洲洋

JournalofEngineeringDesign

程设计学报

Vol.11No.4Aug.2004

基于Pro/Engineer平台的装配件

三维参数化造型技术

李洲洋,陈国定

(西北工业大学机电学院,陕西西安710072)

摘　要:采用Pro/Program模块对Pro/Engineer进行二次开发,在Pro/Engineer平台下实现了对装配件的三维参数化造型技术,大大减少了重复造型的工作量,极大地提高了设计效率和设计质量.作为应用实例,对卫星天线的环形桁架进行了研究,并给出了该结构的三维参数化实体模型.关键词:参数化;三维造型;Pro/E;环形桁架结构中图分类号:TH122　　　　　文献标识码:

　　　　　文章编号:1006-754X(2004)04-0211-03A

Three-dimensionalparametricmodeling

ofassemblybasedonPro/Engineer

LIZhou-yang,CHENGuo-ding

(MechanicalEngineeringCollege,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)

:Three-dimensionalparametricmodelingofassemblywasproposedthroughthere-Abstract

developmentofPro/EngineerbyusingPro/Program.Byusingthistechnology,themodelingworkcanbefurtherreduced,andtheefficiencyandqualityofdesignwillbegreatlyimproved.Asanexample,three-dimensionalparametricmodelofsatelliteantenna'shooptrusswasdevelopedforstructuredesign.Keywords:structure

　　Pro/Engineer(简称Pro/E)软件作为功能强大的三维产品设计系统已经在众多的行业和部门得到广泛应用.但目前对于Pro/E参数化的研究和应用较少,主要还停留在简单的单个零件方面的研究[1～

4]

parameterization;three-dimensionalmodeling;Pro/Engineering;hooptruss

1　Pro/E参数化造型的基本原理

Pro/Program模块是Pro/E所提供的二次开发工具的一种.Program模块具有将Pro/E软件的模型树(modeltree)中每个特征的详细信息记录下来的特点,使用时不必也不需要重新撰写设计步骤,只需加入几个相关语法指令就可以让整个零件或组件变得弹性化与多样化,它使用简单、灵活,可以方便地进行零件的参数化设计和造型[1].

利用Pro/Program来对Pro/E软件进行二次开发,实现对整个装配件的参数化造型,这一方法的主要思想是利用Pro/Program模块的功能来接收、换算和传递用户输入的有关参数,通过改变零件的尺寸及零件或子装配之间的装配位置来达到参数化设计的目的.开发工作的关键在于确定装配中的独

.在结构设计中需要频繁改变装配件的尺寸

或结构形式时,则需要对装配内部的各零件重新造型和装配,此时的大量劳动是重复性的,大大降低了结构设计的效率.

本文通过对Pro/Program模块参数化设计功能的研究,在单个零件参数化造型功能的基础上,提出了装配件的三维参数化造型技术.使用这一技术可以大大减少重复造型的工作量,提高设计的效率.作为应用实例,对环形桁架可展开卫星天线的环形桁架进行研究,给出了桁架结构的三维参数化实体模型.

收稿日期:2004-05-17.

作者简介:李洲洋(1979-),男,山东泰安人,博士生,从事机械设计及理论研究,E-mail:lzy206@126.com.

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工　程　设　计　学　报第11卷

立可变参数和装配间的参数协调关系,尽量做到以最少的参数来确定整个装配的所有可变尺寸.

2　Pro/E参数化造型的步骤

利用Pro/Program对Pro/E软件进行二次开发,实现装配件的三维参数化造型的主要过程如下:

(1)确定总装配中的独立可变参数,利用Pro/Program的INPUT语句来接收用户输入的各个独立可变参数的参数值.

在确定独立可变参数时,应该保证这些参数所含有的信息是充分的,即它们足够表示整个装配件的尺寸变化情况,且使各参数之间相互独立,互不相关,以尽量避免或减少各参数间产生耦合的可能.

(2)根据装配的功能、原理及结构组成,分析各子装配间的装配关系,得到总装配及各个子装配之间的参数协调关系,并按照这些参数协调关系,使用Pro/Program的各种运算关系语句得到各个子装配中所需的可变参数的参数值,然后使用Pro/Program的EXECUTE语句,将这些参数值传递到各个子装配.EXECUTE语句中所传递的变量只能是相邻一层的关系,所以参数值的传递只能在具有相邻装配关系的装配件和子装配之间进行.

在参数协调关系中各参数间产生耦合时,应该由设计人员根据设计目的和设计原则来对各参数的重要性作出评估,据此对参数作出修改或优化,并将这一参数修改过程融入Pro/Program程序中.在所有出现参数耦合处都使用同样的参数修改原则,以保证参数的一致性.

(3)在最底层一级的子装配中,确定各零件间的参数协调关系.根据协调关系,将子装配接收到的可变参数的参数值转化为各个零件所需的可变参数值及各零件间装配位置尺寸值,利用EXECUTE语句将各个零件所需的可变参数值传递到相应的零件中.

(4)在零件中接收其父装配传递来的可变参数,根据零件的装配关系、功能及结构的需要,将所接收的各可变参数转化为自身的各可变尺寸值.在模型重生(regenerate)时,利用新的参数值重新生成该零件,实现参数化造型.

参数的传递过程如图1所示,输入参数会沿着图中箭头所示的流向,从总装配传递到各个子装配及各个子子装配,最后传递到各个零件中,并最终起到改变零件尺寸的作用.

在这一自上而下的可变参数传递过程中,要对装配中的每个零部件的装配关系有一个清楚的认识,因为只有明确了每个零部件在装配中所处的位图1　输入参数在装配中的传递过程示意图Fig.1　Thetransmissionofparametersinassembly

置,才能实现从装配件到零件的参数传递过程,才能够实现对整个装配件的参数化造型.

3　参数化造型实例

利用参数化造型技术对卫星天线的环形桁架进行三维参数化造型.整个天线环形桁架系统是一个庞大而复杂的系统,对这样的一个桁架系统进行参数化造型是十分复杂和繁琐的.本文根据这一系统由多个相同的桁架单元组成的结构特点,将整个系统的参数化造型转化为每个桁架单元的参数化造型,从而大大降低了参数化造型的复杂性.

造型工作中根据实际需要将桁架的单元数固定,取天线环形桁架的口径、高度、横杆直径、竖杆直径、斜杆直径以及横杆与竖杆的夹角作为整个天线桁架的独立可变参数.其中横杆与竖杆的夹角是桁架的展开角度,是装配位置参数,其余5个参数为结构尺寸参数.这6个独立可变参数由设计人员输入到天线桁架的总装配,然后通过总装配传递到天线环形桁架的两个单元中,按照参数协调关系换算出各级子装配所需要的参数值,逐级传递,最终到达各个零件,完成整个桁架的参数化实体模型.输入参数在天线桁架中的传递过程如图2所示.

在天线环形桁架三维参数化实体造型完成以后,就可以通过在模型重生时输入不同的参数得到不同口径和高度及不同展开角度的天线环形桁架.图3为两组不同参数下的天线环形桁架示意图.

4　结　论

通过使用Pro/Program对Pro/E软件进行二次开发,实现了装配件的三维参数化造型,并以天线环形桁架为实例,给出了该结构的三维参数化模型,使设计人员不必重复繁琐的实体建模过程,大大提高设计效率和设计质量,在实际工程应用中取得良好的效果.

　第4期

李洲洋,等:基于Pro/Engineer平台的装配件三维参数化造型技术·213·

图2　输入参数在天线桁架中的传递过程示意图

Fig.2　Thetransmissionofparametersinsatelliteantenna'shooptruss

图3　两组不同参数下的天线环形桁架示意图Fig.3　Antenna'shooptrussunderdifferentparameters

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参考文献:

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