两种参数化设计方法在机械装配设计中的应用

易凡

摘 要：随着计算机3D建模技术的不断发展，参数化设计理念正被越来越广泛地应用于机械设计中，在序列化产品设计，产品数据管理，产品互换性设计等工作中发挥着重要作用。本文主要讨论了两种参数化设计方法在机械装配设计中的应用，阐述了参数化设计的原理，通过实例论述了参数化设计在提高设计效率，简化设计流程等方面所起到的重要作用。

关键词：参数化设计 机械设计

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0101-02

参数化设计是随着3D建模软件的发展而逐渐兴起的一种全新的设计理念。其特点是通过参数来控制整个零部件或装配体的外形尺寸，通过几个关键参数的修改来实现整个设计的更新。

以往为实现零部件尺寸的修改、更新，设计人员需要手动修改图纸，对于纸版图纸，手动修改影响图面美观整洁。对于复杂装配体的尺寸更新，设计人员还需要重新进行尺寸链计算，对各个零部件及装配体重新制图。特别是对于结构相似的机械设备的序列化设计，如压力容器设备，电梯等，设计人员还需要对每种不同型号尺寸的设备逐一设计制图。

参数化设计理念的出现大大地简化了设计流程，提高了设计人员的工作效率。只需使用3D软件建立一个参数化模型，再将模型中的各个尺寸定义为不同的参数，参数之间建立公式关系，通过参数的修改可以得到不同外形尺寸的产品设计。对于设计更新或序列化的产品设计，每次只需输入所需要的参数即可得到符合要求的设计。

参数化设计应用于零部件层面，即将零部件的各个外形尺寸定义为不同的参数，通过不同的参数输入来修改零部件的尺寸设计，此类应用较为基本和常见，是3D软件最为常用的功能。

本文要论述的参数化设计方法为参数化设计在装配中的应用，即通过参数控制整个装配体的设计，通过参数的更新使装配体中的各个零部件尺寸实现更新，而不需要逐一修改零部件尺寸。

下面举例论述两种参数化设计方法在装配设计中的应用。

1 通过核心部件来实现整个装配体的参数化设计

核心部件参数化设计方法为设置装配体中的某一个零部件为核心部件，其他部件外形尺寸与核心部件外形尺寸建立几何约束关系，通过核心部件外形尺寸的修改来实现其他部件尺寸的修改，从而实现整个装配的外形更新。

1.1 模型基本构成及参数设置

图1是机械设备中常见的一种橡胶减振器，通过橡胶块的软连接来实现减震目的。其中件1为橡胶块，件2为金属嵌件。橡胶块直径为D1，其中钻两个直径为D2的圆孔嵌入金属嵌件，金属嵌件外径尺寸d3与圆孔直径D2相同。橡胶块厚度为T2，金属嵌件长度为t2。

1.2 参数化设计方法

设置橡胶块为核心部件，只需在3D软件中设置几何约束及函数关系，即将金属嵌件外圆与橡胶块开孔设置为重合，将金属嵌件长度t2与橡胶块厚度T1设置为函数关系t2=T1-10。那么当更改橡胶块尺寸时，只需在装配中刷新模型，嵌件外形尺寸将自动更新。

2 通过全局变量来控制装配体的尺寸设计

全局变量参数化设计即自顶向下设计（TOP DOWN DESIGN）。通过对装配体设置全局变量参数，控制装配体外形尺寸及其中各个零部件的外形尺寸。将装配中各个零部件的尺寸与全局变量建立函数关系，通过更新全局变量即可实现整个装配体的设计更新。

2.1 模型基本构成及参数设置

图2为压力容器的主体结构，由一个筒体和兩个封头焊接而成。其中件1为筒体，件2为封头。设置压力容器直径为全局变量D，总长为L1，筒体长度为L2，容器厚度为t。

2.2 参数化设计方法

设置封头内径为D1，筒体内径为D2，封头高度为h。那么D1=D2=D-2t，h=（L1-L2）/2。通过对全局变量D，L1，L2，t的数值录入，即可得到不同尺寸规格的容器设计。

3 结语

综上，参数化的意义在于通过建立某一规格的模型并建立相应的变量，就可以通过少数关键参数的数值控制生成拥有多个系列化产品模型，可以极大地节约工时、缩短开发周期，减少设计开发成本，对于提高产品开发的科学性与准确性有着重要的意义。

参考文献

[1] 张容.Solid Edge建模技术应用实例[M].天津：天津大学出版社，2010.

[2] 徐尧润，王有伦.轻化工与食品设备[M].北京：中国轻工业出版社，1980.