proe的三維產(chǎn)品模型建立(一)

2013-07-05 by:廣州CAD:proe設(shè)計培訓(xùn)中心來源:仿真在線

proe的三維產(chǎn)品:

1 引言

    如何準確而有效地建立零件信息模型是CAD/CAPP/CAM集成的核心內(nèi)容,目前零件信息模型是基于特征造型技術(shù)。最通常的做法是:先按照特征分類建立特征庫,然后根據(jù)造型的實際需要進行基本特征調(diào)用,利用特征之間的布爾運算建立零件模型。這種方法有幾點不足之處。
    (1)為了方便地構(gòu)造各種復(fù)雜零件模型,特征庫盡可能包含所有的基本特征,這一點目前做起來是比較困難的。
    (2)當(dāng)前特征識別技術(shù)還不夠成熟,如何對特征庫進行有效的管理和控制存在一定的難度。
    (3)在實際進行零件造型過程中,設(shè)計者很難在短時間內(nèi)快速而準確地選擇所想要的特征,大大影響建模速度。
    (4)現(xiàn)有的特征分類方法與機械加工方法并不是一一對應(yīng),一種加工方法可能對應(yīng)幾個基本特征,根據(jù)特征和加工方法一一對應(yīng)的原理,應(yīng)將其作為復(fù)合特征存儲在特征庫中,這顯然是不現(xiàn)實的,對于這類矛盾還有待解決。
    針對上述不足之處,本文首先明確零件信息模型內(nèi)涵,并在分析連桿加工工藝的基礎(chǔ)上,進行特征規(guī)劃和設(shè)計,然后利用特征減造型的方法(Destructive Modeling with Feature),直接構(gòu)造零件模型,進而建立零件信息模型,而不是遵循常規(guī)的特征分類與造型的方法,較成功地實現(xiàn)特征設(shè)計與機械加工過程的統(tǒng)一,即每一個特征與連桿每一種加工方法保持一致。

2 基于特征的零件信息模型

    特征是用于完整表達零件信息的集合單元,是一定形狀、語義和抽象的結(jié)合[1]。一個完整的零件模型不僅是零件數(shù)據(jù)的集合,還應(yīng)反映出各類數(shù)據(jù)的表達方式及相互間的關(guān)系。只有建立在一定表達方式基礎(chǔ)上的零件模型,才能有效地被各種應(yīng)用系統(tǒng)接受,完整的零件信息模型應(yīng)包括:管理特征、形狀特征、精度特征、材料特征和技術(shù)特征如圖1所示。
    (1) 形狀特征。描述具有一定工程意義的功能幾何形狀信息,分為主特征和輔特征。主特征用于構(gòu)造零件的主體形狀結(jié)構(gòu)。輔特征用于對主特征的修飾,它附加于主特征之上,也可附加于另一輔特征之上。形狀特征是產(chǎn)品設(shè)計、制造人員考慮問題的焦點,也是其他信息的載體。
    (2) 精度特征。用于描述零件的尺寸公差、形位公差和粗糙度公差等信息,尺寸與公差特征是聯(lián)系設(shè)計與制造的重要屬性,在特征設(shè)計中,對尺寸與公差特征進行分析,并直接對零件信息模型建立尺寸與公差特征,可以清楚地表示形狀特征的非幾何屬性以及形狀特征之間的相互關(guān)系。
    (3) 材料特征。用于描述零件材料的種類代號、性能、熱處理方法,表面處理方式等信息。
    (4) 技術(shù)特征。用于描述零件的性能、功能等信息。
    (5) 管理特征。用于描述零件的管理特征,如零件名稱、設(shè)計者、設(shè)計日期、數(shù)量、圖號、版本等信息。零件的幾何/拓撲信息是基礎(chǔ)。特征層是核心,特征層中各種特征子模型之間的相互聯(lián)系反映了特征間的語義關(guān)系,使特征成為構(gòu)造零件的基本單元具有高層次的工程含義,從而支持CAPP、NC編程,加工仿真對零件數(shù)據(jù)的需求。

3 三維零件信息模型的建立

建立零件信息模型的關(guān)鍵是做好特征規(guī)劃,如圖1所示。采用直接建模技術(shù)可以分層次對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,在不同層次建立相應(yīng)的參數(shù)化特征模塊,每一個特征由一組唯一決定該特征的參數(shù)來描述。現(xiàn)以柴油機中的連桿為例,利用proeNGINEER軟件,對三維零件信息模型的建模方法和設(shè)計步驟加以說明。

3.1 連桿功能和結(jié)構(gòu)分析
連桿是發(fā)動機中的重要零件,如圖2所示。它將作用于活塞頂面的膨脹氣體的壓力傳給曲軸,推動曲軸旋轉(zhuǎn),同時受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸內(nèi)的氣體。連桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其通常在大頭處分開為連桿體和連桿蓋兩部分,連桿桿身是工字型截面,而且從大頭到小頭逐步變小。如果不作任何特征規(guī)劃,直接運用特征造型技術(shù)構(gòu)建連桿三維模型,造型很容易失敗,難以獲得較理想的結(jié)果,因為連桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不是簡單的特征加減就可以完成的。

proe的三維產(chǎn)品模型建立(一)proe產(chǎn)品設(shè)計圖圖片1

圖1 基于特征的零件信息模型的總體模型
proe的三維產(chǎn)品模型建立(一)proe模型圖圖片2
圖2 連桿的特征結(jié)構(gòu)

3.2 連桿的機械加工工藝過程分析
連桿特征設(shè)計與機械加工密切相關(guān),每一種加工方法與一個特征相對應(yīng),這是特征規(guī)劃的基本原則。連桿毛坯是鍛造件,連桿體和連桿蓋整體鍛造。連桿的主要加工工藝過程如下:銑連桿大小兩端面→鉆小頭孔,擴至尺寸值,拉小頭孔,并保證尺寸和表面粗糙值→銑大頭定位凸臺→從連桿上切下連桿蓋→锪連桿蓋上的螺帽凸臺,鉆螺栓孔,加工螺紋→把連桿和連桿蓋用螺栓固定在一起,鏜大頭孔。

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