基于Pro/E族表功能的参数化模型库设计

赵之铁　陈彦　刘国花　何永慧　王森　褚洪森

[摘要]基于Pro/E特征造型的三维参数化模型库的建立技术，介绍了Pro/E的族表功能及简单关系式创建相似零件实例库。利用Pro/e族表功能管理参数化图库，不仅能大大减少数据录入量，降低错误发生率，还能为查找实例提供一个清晰明朗的指引，便于检索实例与修改数据。

[关键词]Pro/Engineer；三维图库；族表；参数化建模

[DOI]1013939/jcnkizgsc201550057

1引言

随着项目的积累，产品设计部门图纸的数量会不断增加，不但占用了很多磁盘存储空间，也不利于图库的管理。本文利用3D软件Pro/E对零件进行特征造型，形成可用于参数化设计的模型库，通过设置参数关系式，利用族表功能设置可变尺寸，就可以直接生成所需零件的三维模型，由于在绘制过程中不需要逐一创建模型，可大幅提高设计速度，节约磁盘存储空间。

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的三维软件。Pro/Engineer软件是参数化技术的最早应用者，采用它的参数化设计理念，能用单一数据库来解决特征的相关性问题。

2参数化模型

21参数化设计

参数化设计是指用参数来驱动零件或装配图的尺寸和属性，只要改变驱动尺寸的参数值就能改变零件的大小和形状。它的主要特点是全尺寸约束、全数据相关、通过改动已定义好的零件参数对设计进行修改，自动生成新的几何模型，实现对图形的驱动。

22族表

族表是很多相似零件（组件/特征）的集合，这些零件（组件/特征）从结构上看很相似，并且具有相同的功能。族表本质上是用电子表格来管理模型数据，它的外观体现也是一个由行和列组成的电子表格。在族表创建之前需要首先创建原始模型即母零件，然后在族表中定义各个控制参数来控制模型的形状及大小。

控制参数可以包括dimension（尺寸）、feature（特征）、groups（组）、reference models（參照模型）、pattern table（阵列表）和system parameters（系统参数）。其中每一对象都看作为可变量，族表中常用的变量为：dimensions、system parameters、feature。

如图1、图2所示，族表的人机对话表格中，表中所列就是母零件的各参数的数值。在族表内通过电子表格来管理衍生零件的参照尺寸（参照尺寸的名称可通过修改母尺寸的属性来自定义）。

23关系式

Pro/E关系式是用户使用尺寸符号和各种参数定义的一种数学方程式，通过关系建立特征与特征之间，零件与零件之间的函数方程式，使它们的尺寸相互关联。关系实际上也是一种捕捉设计意图的方式，用户可以将自己的设计意图体现在零件模型的设计中。族表中的设计变量作为三维模型的参数，通过添加关系使相关尺寸形成约束，从而实现用户交互操作层次上的参数化设计。

如图3所示，选择菜单[工具]/[关系]命令即可打开[关系]对话框。可以用简单的关系式来创建法兰轴套的键，这样只要改变轴套的内径，键槽就能根据内径数值自动生成。

具体关系式如下：

3族表参数驱动的装配图

装配图是由多个零件图装配而成，相应的零件图可以用族表功能衍生出用户需要的模型。在使用族表建立各子模型的基础上，利用族表功能可调用子零件族表中的衍生零件（即多层族表）。但前提是在总图的母模型建立时，选取参照和约束要兼顾子模型的特征。如果在选定参照时零件的子模型中没有相应母模型的该特征尺寸，那生成对应的总装图时将会报错。简言之就是缺少参照，无法进行装配。

需要特别注意星号（*）的使用，星号表示所选实例的这个项的取值与原始模型的值相同，如果原始模型变化，实例也跟着变化，如果不想实例跟着原始模型变化，就不要使用星号。族表里的数值型项的取值，必须是一个确定的数值或星号（*），不能是一个范围或变量名；特征、元件、组、参照元件、合并零件、UDF等项的取值，可以是“Y”、“N”、“*”或这个元素（无件、参照元件、合并零件、UDF）所包含的子族表中的各个实例的实例名。

如图4、图5所示的装配总图中，运用组、阵列以及在多层族表中设置尺寸、元件、组的参数，可以实现用族表中的表格驱动装配图的自动衍生。当族表中设置的参数为元件时，不选表格中提示的Y或N，而是直接键入对应零件模型衍生零件的图号（衍生的零件图是由二级族表通过对该零件模型的参数设置而得）。族表就能自动将母模型中的零件图替换成所需要的零件图，在装配图中也能通过装配约束实现自动装配。

4结论

在建立三维参数化模型的基础上，利用Pro/e族表功能结合关系式及装配过程中的约束条件，可以实现相对较复杂模型的参数化设计。因装配图及零件图采用多层族表功能实现，在模型的装配过程中，族表的应用使得装配中的零件和子装配更加容易互换，当有必要对装配图做出修改时，只需改变零件图的驱动尺寸就能达到预期目的。

参考文献：

[1]Louis Gary LamitPro/Engineer 2000i 实用教程[M].李世国，译北京：机械工业出版社，2001

[2]詹友刚Pro/Engineer 英文野火版教程——零件设计范例[M].北京：清华大学出版社，2005