(1)当前的参数驱动技术,实质是对三维模型的尺寸变量进行等式约束。重点强调模型的尺寸驱动变型设计,但未研究变型设计尺寸参数的来源(设计计算或设计经验)、模型变型设计后的工程有效性。
(2)当前参数化设计思想停留在零部件设计层次,没有充分发挥三维CAD设计软件的参数化优势,也没有从根本上解决工程师出图重复、设计效率低、设计周期长的问题,因而不能适应目前重大机械装备产品设计生产的需求。
(3)2D工程图仍是国内机械产品生产加工的重要参考,目前国内外对三维参数化设计平台UG、Pro/E、SolidWorks、Solid Edge等进行三维参数化开发研究的工作较多,但对三维参数化模型驱动后的工程图自动调整研究却很少。因此,导致三维参数化变型设计技术应用范围受到限制。
机械产品三维参数化变型设计应用水平的高低将直接决定企业设计效率、设计质量的高低和企业核心竞争力的强弱。本文论述了机械产品三维参数化变型设计的内涵、步骤及其关键技术。以某型号双立柱式巷道堆垛机为研究对象,开发了基于三维设计平台solidWorks2006的参数化变型设计系统。
1机械产品三维参数化变型设计内涵与设计步骤
变型设计是关于设计方法和过程的一种分类定义,在保持产品基本功能、原理和总体结构不变的情况下,根据需求的变化,对产品局部结构、尺寸和约束关系进行调整或变更,形成新的产品。其关键是对已有设计资源的重用。变型设计是在继承基型产品的核心信息基础上,利用这些关联将变型信息传递到子代中,直到零部件详细设计为止, 终完成变型设计任务。
机械产品三维参数化变型设计是以拓扑约束、尺寸约束、工程约束驱动为技术基础,不仅包括传统参数化所包含的对部分特征驱动尺寸的修改使其他关联尺寸得到相应修改而产生结构相同但尺寸不同的零件系列三维模型,而且包括基于三维参数化模型驱动后与之相关联工程图的视图位置、比例、尺寸、注释、BOM表等相关信息的自动更新,生产制造的下游工装夹具、工艺规程规划、NC代码等参数化关联设计等,乃至整个产品生命周期的参数化设计。本文研究产品设计阶段的三维参数化变型设计技术,设计步骤如图l所示。
2关键技术
2.1机械产品主模型
产品设计建模阶段的主要任务是在基于定型产品,分析零件几何形状、零件参数;建立零部件主模型、产品主结构、2D工程图主模板,为产品变型设计做好技术准备。机械产品三维参数化变型设计是在零部件主模型和与之相关联工程图主模板的基础上进行的产品变型设计。
2.1.1参数分析
参数分析是在产品模块化的基础上,清理产品各组成模块之间、模块内子装配体之间、模块内零件之间的尺寸约束关系。参数分析包括产品总体参数分析、零部件参数分析和参数间关联分析。
(1)产品总体参数分析。总体参数分析的目的是分析影响整个产品功能、结构的主要性能参数。如影响双立柱式巷道堆垛机整体结构尺寸的主要参数是货物的长、宽、高、起重量、起升高度、跨度、工作级别等。
(2)零部件参数分析。零部件参数分析的目的在于对零部件参数进行分类,并在零部件参数中提
取能直接驱动的参数。参数分类遵循的原则是:与多个零部件相关联的结构尺寸参数为全局参数;决定本零部件结构尺寸参数为局部参数;由全局和局部参数计算出的结构尺寸参数为辅助参数;独立但不影响其它零部件尺寸变化的参数为无关参数。合理确定全局参数是装配布局草图能否得以准确表达的关键。在双立柱式巷道堆垛机横梁的设计中,把控制零部件位置关系的尺寸如跨度,隔板数目,隔板、底座的定位尺寸定义为全局参数,其他参数则直接或间接依赖于全局参数的变化而变化。门、舱口盖、底座等自身的结构参数定义为局部参数。头部一些支撑板的尺寸要靠全局参数和局部参数计算才能确定的尺寸定义为辅助参数。而头部电气孔、隔板电气孔、空调孔等不影响其它零部件尺寸变化的参数定义为无关参数。
(3)关联分析。关联分析的目的是建立参数问的联系,分为零部件之间的参数关联和零件内的参数关联两部分。零部件间的参数关联通过模型本身的装配来保证,而零件内的参数关联可以通过CAD系统的相关功能来保证。
设计计算与零部件主模型之间需要建立数据交换机制。参数化主模型的参数一部分由产品设计计算得到,一部分由设计人员凭经验根据零件的具体特点确定。在确定出驱动尺寸和从动尺寸后需要进一步分析各个尺寸的变化范围,这个范围会影响到公差数值、标准件和某些非标准件的配置。在参数化时设计人员只需输人驱动尺寸的值就可以自动更新从动尺寸、公差、标准件配置等相关因素。货叉模型的设计计算与数据接口界面如图2所示。
分页:[1] [2]