譚欣珍 江西理工大學(xué)南昌校區(qū)機電工程系，江西 南昌 330013

PRO/E關(guān)系式在機械設(shè)計中的應(yīng)用

譚欣珍 江西理工大學(xué)南昌校區(qū)機電工程系，江西 南昌 330013

對Pro/Engineer關(guān)系式的概念、應(yīng)用層次以及使用方法進(jìn)行了闡述，并通過實例介紹了關(guān)系式對提高設(shè)計效率的作用以及如何在機械設(shè)計中應(yīng)用關(guān)系式，可以為工程設(shè)計人員提供參考。

Pro/Engine；er關(guān)系式；機械設(shè)計

Pro/Engineer 是美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC)推出的一套CAD /CAM/CAE 集成軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、 模具等行業(yè)，是目前進(jìn)行產(chǎn)品研制開發(fā)最為有效的工具之一。當(dāng)前整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈，快速研發(fā)產(chǎn)品，提高生產(chǎn)率已成為大勢所趨。本文通過實例介紹Pro/ Engineer 軟件的關(guān)系功能，該功能對提高產(chǎn)品設(shè)計的效率和質(zhì)量有很大的作用，可以極大提高產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度。理解和使用好Pro/Engineer 中的關(guān)系式將給工程設(shè)計人員帶來更大的方便、靈活和快捷。

1、關(guān)系式的概念

關(guān)系也稱為參數(shù)關(guān)系，是用戶定義尺寸符號和參數(shù)之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或稱為函數(shù)。建立關(guān)系式的目的是為了有效地控制模型的特征外形之間的關(guān)系或控制零件之間的裝配關(guān)系，用戶可以用它驅(qū)動模型，改變關(guān)系也就改變了模型，而且會大大簡化尺寸操作，省去許多相關(guān)的手工計算。如圖1，可以通過創(chuàng)建關(guān)系使得該零件上孔1的直徑總是孔2的直徑的兩倍，而且孔1的直徑始終由孔2的直徑所驅(qū)動和控制。

在 Pro/Engineer 中可以把關(guān)系式增加到四個層次：一是在二維草繪模式下，把關(guān)系式增加到特征的截面草圖，可建立草圖中某些尺寸之間的關(guān)系；二是在零件或裝配模式下，把關(guān)系式增加到特征，可建立該特征與其對應(yīng)約束參數(shù)之間的關(guān)系；三是在零件或裝配模式下，把關(guān)系式增加到零件，可建立同一零件中不同特征之間的相關(guān)性；四是在在裝配模式下，通過給定裝配關(guān)系式，可建立零件之間的相關(guān)性和零件之間的裝配關(guān)系。

建立關(guān)系式的方法是在相應(yīng)的模式下選擇下拉菜單的“工具”→“關(guān)系”命令，然后在彈出“關(guān)系”對話框中輸入關(guān)系式即可。在輸入或編輯關(guān)系式時，應(yīng)正確理解 Pro/Engineer 提供的四類參數(shù)符號含義，分別是尺寸參數(shù)符號(如d#、rd#、sd#等)、公差參數(shù)符號（如tpm#、tp#、tm#）、實例數(shù)p#、用戶參數(shù)。如在編輯草繪尺寸關(guān)系時，就必須用sd#，而不能使用其他的符號。Pro/Engineer系統(tǒng)本身也提供一些參數(shù)，常用的有 PI(常數(shù)π)、G(重力加速度9.8m/ s2)、C1(常數(shù)1)、C2(常數(shù)2)等。關(guān)系式中的運算符基本上同C 語言中的運算符。另外系統(tǒng)還支持三角函數(shù)、對數(shù)等。建立的關(guān)系式可以是恒等式，也可以是不等式。在恒等式中，未知參數(shù)放在等號左邊，可知或已知參數(shù)放在等號右邊。

2 關(guān)系式的應(yīng)用實例

2.1 在零件模型的特征之間創(chuàng)建關(guān)系

假如已做好了如圖1所示的零件模型，該模型有兩個孔特征。如果我們希望對這兩個孔建立關(guān)系，使孔1始終是孔2直徑的兩倍，且孔1的直徑隨孔2的直徑放大或縮小，可按如下步驟建立關(guān)系式：首先在零件設(shè)計模式選擇下拉菜單的“工具”→“關(guān)系”命令，系統(tǒng)會提示選取相關(guān)特征，以便顯示尺寸符號，這時分別單擊選取圖中的兩個圓孔特征，繪圖區(qū)則顯示如圖1所示的尺寸符號，然后在輸文本框中輸入關(guān)系式：d24=2*d21，單擊“確定”，完成輸入，孔1與孔2的關(guān)系就已建立。之后若d21的數(shù)值有變更，只要重新生成零件模型即可。讀者可通過變換關(guān)系式的內(nèi)容，觀看零件模型的變化，從中體會關(guān)系式的意義。

2.2 在特征的截面中創(chuàng)建關(guān)系

在繪制圖1所示的零件模型中的基礎(chǔ)特征的二維截面草圖時，可以在圖2所示的二維草圖的某些尺寸之間建立關(guān)系式。如果我們希望該截面圖的左側(cè)邊尺寸sd8與右側(cè)邊尺寸sd1建立關(guān)聯(lián)，使左側(cè)邊長度等于右側(cè)邊的一半，并隨右側(cè)邊的變化而等比例變化，則可按如下步驟建立關(guān)系式：在草繪模式選擇下拉菜單的“工具”→“關(guān)系”命令，繪圖區(qū)的尺寸值即自動轉(zhuǎn)換成尺寸符號，同時系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對話框，在文本框中輸入關(guān)系式：s d8=0.5*sd1，單擊“確定”完成輸入，草圖就會根據(jù)關(guān)系式更新尺寸并重新生成圖形。以后若再修改右側(cè)邊的尺寸，左側(cè)邊尺寸也會隨同變化且終保持為右側(cè)邊長的0.5倍。

2.3 在裝配體中創(chuàng)建關(guān)系

在裝配體中創(chuàng)建關(guān)系與在零件中創(chuàng)建關(guān)系基本相同，在裝配模式先選擇下拉菜單的“工具”→“關(guān)系”命令，然后選取相關(guān)零件以便顯示尺寸參數(shù)，最后輸入關(guān)系式即可建立零件與零件之間的裝配位置尺寸關(guān)系。要特別注意的是裝配中的進(jìn)程標(biāo)志，當(dāng)創(chuàng)建裝配或?qū)⒀b配帶入工作區(qū)時，每一個模型都被賦予了一個進(jìn)程標(biāo)志。在圖3所示的裝配模型中，尺寸符號后面的1、2是元件的進(jìn)程標(biāo)志。在裝配中創(chuàng)建關(guān)系時，必修將各元件的進(jìn)程標(biāo)志作為后綴包括在尺寸符號中。如果要創(chuàng)建一個關(guān)系，使得零件1的左端面到零件2左端面距離為零件2的寬度尺寸d0的0.8倍，輸入關(guān)系式應(yīng)該為d4:1=0.8*d0:2。

3 結(jié)束語

新產(chǎn)品的設(shè)計不可避免地要進(jìn)行多次的修改，進(jìn)行實現(xiàn)零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)及優(yōu)化。另外，大多數(shù)設(shè)計工作也都是在原有設(shè)計基礎(chǔ)上的改進(jìn)，只需對其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計和制造。采用三維CAD技術(shù)，可以在零件設(shè)計、裝配設(shè)計的過程中對關(guān)鍵尺寸建立關(guān)系，使得當(dāng)其中某個零部件的形狀和尺寸發(fā)生變化時，該零件的其他相關(guān)尺寸甚至其他相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸也自動隨之改變。尤其是在產(chǎn)品更新?lián)Q代的設(shè)計中，修改某些關(guān)鍵尺寸即可再生模型得到全新的機械產(chǎn)品。這可以減少大量重復(fù)勞動，減輕設(shè)計工作量，使設(shè)計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，大大提高設(shè)計效率和質(zhì)量。

[1] 王其芳. 三維 CAD技術(shù)對機械設(shè)計的影響[J]. 煤礦機械.2007(4):94-96

[2] 孫英時，孫貴臣. 基于 Pro/E軟件的機械零件三維仿真設(shè)計[J]. 機械設(shè)計與制造.2008(8):104-106

[3]梁山.論機械設(shè)計中 CAD 技術(shù)的應(yīng)用[J ].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2009(6):127

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.076