基于Pro/E ngineer的SC型气缸参数化设计

何法文

（扶绥县扶贫开发办公室信息管理中心，广西 崇左532100）

0 引言

SC型气缸是精密仪器，采用人工设计的方法将不可避免的存在着很多的不足之处。比如，难以实现优化设计，设计周期长，材料消耗大。凭个人经验设计，只能停留在靠估算等来代替设计计算的阶段，而且人工设计使产品设计的精确性和可靠性受到限制。此外，采用人工设计时，设计人员不得不花费大量的时间和精力，用于繁琐、重复的手工计算、绘图和编制表格。再就，人工设计时，由于难以进行精确的计算，不得不取较大的安全系数。

随着经济、技术和社会的迅速发展，市场对产品不断提出各种各样的要求，产品的更新换代非常快，生产正向着多品种小批量方向发展。企业必须努力追求最短的开发时间、质量最好的产品、最小的生产成本、为用户提供最佳的售后服务以及不断进行新产品的研发，通过运用高新技术才能在国内外市场的激烈的竞争中求得生存和发展[1]。CAD技术的应用，是实现这一目标必不可少的条件。因此，SC型气缸的外形结构的设计必须借助CAD工具。

1 SC型气缸的参数化设计思路

由于SC型气缸是通用件，它的特征尺寸是变化的，在不同的地方就需要不同的尺寸特征。为了便于参数驱动，采用控制特征显示的设计方式，建立不同的尺寸的气缸器件，然后进行参数驱动，以达到在某种产品上实现SC型气缸的参数化设计。参数化设计大体上可以分为以下五个步骤：

（1）创建实体模型：按照尺寸和形状要求，创建三维实体模型。

（2）将零件拆分并找出各部分特征尺寸：按照零件本身的功能和建立模型的特点，将零件拆分[2]。为了使所建立的模型尽量反映零件的基本特征，需将特征典型化、概念化。

（3）定义特征参数 ：模型建立好后，PROGRAM设计列表自动列出模型上的所有元素。所定义的零件尺寸由系统自动按照建立的先后顺序起名为D1，D2，D3……等标识尺寸。

（4）输入特征参数：将已经定义好的参数输入零件设计列表的“输入部分”，之后在“关系定义部分”定义出和零件各部分尺寸之间的对应关系。此外，还需在“关系定义部分”定义同一零件的相互约束关系。

（5）修改特征参数：有两种方法可用来修改参数[3]：一种是根据软件中特有程序的提示选择每项参数的名称，之后，逐项修改参数；另一种是将需要修改的参数制成数据文件，再通过读入文件的方式一次性全部修改。

2 基于P ro/E的SC型标准气缸参数化设计的过程

在设计开始之前，先来描述一下基本作法。基本作法是用交互方式创建三维模型[4]，之后利用Pro/E的参数功能建立设计参数，然后由Pro/E自带的应用程序检索出模型的参数符号，并提供参数的编辑功能和根据新的设计参数再生三维模型的功能。其流程图如图1所示。

图1 参数变化流程图

2.1 定义特征参数

SC型气缸的外形结构主要由两个端盖、四根螺栓和一个缸筒组成。建立气缸的实体模型可以先绘制两个端盖，再绘制其它部件。气缸的两个端盖的实体模型的绘制很简单，只需经过拉伸镜像就可得到。最终，SC型标准气缸的实体建模完成如图2所示。

图2 SC型标准气缸的实体建模

之后，将气缸上一些不重要的或一些不具有普遍性的细节（如倒角、退刀槽之类）略去，以免加大参数化的工作量，从而提高设计效率。也就是将零件拆分，并找关键部分的特征尺寸[5]。基于本论文研究的内容，我们必须要获得SC型气缸的各种参数的数据，然后根据这些数据进行设计。表1是获得的各种数据，接下来就依据这些数据来完成本课题的参数化设计。

表1 SC型标准气缸的各项尺寸数据

为了给接下来的尺寸参数化做好准备，必须获得各项特征的尺寸参数化符号。具体操作如下：点击相应实体→模型特征树对应项呈高亮显示→点击右键→编辑→图中显示尺寸值→信息→切换尺寸→尺寸值变为参数符号[6]。如图3所示，在图中显示的是尺寸长度而不是图4中显示的B字母，因此必须按上述的方法把它变为参数符号，之后修改它的名称。

图3 数字标注尺寸

图4 参数标注尺寸

2.2 创建SC型气缸的参数化程序

SC型气缸主要是由缸径和行程来确定型号，也就是说在接下来要创建的参数化程序中的输入参数就是气缸的缸径和行程。在程序创建完成并运行起来后，当输入确定值的输入参数时整个气缸的型号就能确定下来。下面是添加输入参数的具体操作：点击【工具】菜单→【程序】选项→在弹出的程序对话框中选【程序】选项中的【编辑程序】子选项→在弹出的记事本中的INPUT和ENDINPUT之间添加输入参数[7]。

INPUT

ID NUMBER ；气缸缸径

TRAVEL NUMBER ；气缸行程

D NUMBER

E NUMBER

F NUMBER

G NUMBER

N NUMBER

T NUMBER

SNUMBER

V NUMBER ；小圆柱直径

END INPUT

主程序部分，需要考虑到设计要求中给出的每个参数，因此以下各未知参数均来自上述图表中。添加参数化设计关系式跟添加输入参数的操作大体相同[8]，只是前者是在打开的记事本中的RELATIONS与END RELATIONS之间添加的，具体程序如下：

RELATIONS

D25=ID

D24=TRAVEL

D27=D

D295=E

D26=F

D0=G

D296=N

D5=S

D293=T

D10=V

D27=0.7*D25

AD297=D24

D9=D24

D295=0.4*D24

D26=0.15*D24

D0=0.5*D25

D15=0.5*D25

D296=0.25*D25

D5=1.5*D25

D293=1.2*D25

D10=0.15*D25

END RELATIONS

以上程序便是本课题所需编的程序，运行程序后，分别输入不同的ID和TRAVEL数值，便可得到不同型号的SC型标准气缸。如图5所示，这是新实体模型生成的流程图。

图5 程序催生新实体流程图

3 结束语

本论文课题对现代化建设是有所帮助的，它紧跟着时代科技进步的步伐走，不仅对SC型气缸制造业有所帮助，也为熟悉运用现代新技术献上微薄之力。