王旭峰

摘 要：參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于有著特殊設(shè)計(jì)要求的煙草機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，有著良好的應(yīng)用前景。文中重點(diǎn)對(duì)兩種典型的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法：機(jī)械CAD的參數(shù)化設(shè)計(jì)和Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；煙草機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.207

為了實(shí)現(xiàn)煙草機(jī)械設(shè)計(jì)的成本降低，使用參數(shù)化的設(shè)計(jì)就尤為重要。所謂的參數(shù)化設(shè)計(jì)就是用對(duì)應(yīng)的關(guān)系表示參數(shù)化的模型尺寸，是一種具有靈活性的方法，可以用不確定的數(shù)值，而一旦其中一個(gè)參數(shù)值發(fā)生變化，而與它相關(guān)的尺寸也會(huì)隨之發(fā)生改變。所以，參數(shù)化設(shè)計(jì)就是一種通過(guò)修改參數(shù)和幾何形狀控制，用參數(shù)化模型實(shí)現(xiàn)精確的原件造型。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的功能介紹

參數(shù)化設(shè)計(jì)主要有以下幾方面的功能：①參數(shù)化模型能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)出幾何模型，輸入的圖形只要一個(gè)草圖，沒(méi)有必要是精確的圖形，但是需要對(duì)一些幾何要素進(jìn)行約束，再通過(guò)約束條件的改變來(lái)確保精確的幾何模型自動(dòng)導(dǎo)出；②通過(guò)對(duì)局部參數(shù)進(jìn)行修改即可實(shí)現(xiàn)集合模型的修改，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)中形狀比較類(lèi)似的一系列零件，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改就能實(shí)現(xiàn)滿足需求的新的設(shè)計(jì)；③將設(shè)計(jì)的全部過(guò)程信息存儲(chǔ)下來(lái)，不僅能實(shí)現(xiàn)單一的產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)，主要的是還能實(shí)現(xiàn)一族的設(shè)計(jì)，如此產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì)即可得以實(shí)現(xiàn)。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可能性

參數(shù)化設(shè)計(jì)在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用主要有以下幾方面的原因：①參數(shù)化設(shè)計(jì)具有強(qiáng)大的尺寸修改圖形功能和優(yōu)良的草圖設(shè)計(jì)能力，這對(duì)于多方案快速比較和開(kāi)展動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，對(duì)于全面做到優(yōu)化煙機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變革產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法意義重大；②在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的初期，設(shè)計(jì)者對(duì)于下一步的需求和約束難免考慮不周，這樣很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙修改過(guò)大甚至導(dǎo)致圖紙完全不可用，而參數(shù)化設(shè)計(jì)的協(xié)同工作環(huán)境，有效的改善了設(shè)計(jì)人員的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，避免了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行串行設(shè)計(jì)過(guò)程的缺陷，而采用并行設(shè)計(jì)，通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整；③對(duì)于完全相同或者比較相近的零部件，參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工作簡(jiǎn)化，避免重復(fù)勞動(dòng)，節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間；④應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了企業(yè)的自動(dòng)化程度，利于企業(yè)人才培養(yǎng)，增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展活力；⑤應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)人員工作效率的提高至關(guān)重要，同時(shí)能夠設(shè)計(jì)出性能和質(zhì)量更有優(yōu)良的產(chǎn)品，同時(shí)縮短開(kāi)發(fā)周期，降低成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)。

3 兩種典型的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)械CAD的參數(shù)化設(shè)計(jì)

將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，引起了設(shè)計(jì)技術(shù)的大變革，同樣，也深深影響了煙草機(jī)械設(shè)計(jì)手段。如今，機(jī)械CAD在煙草機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)?shù)钠毡?，而人們?duì)CAD支持軟件的使用已不只是滿足于用其進(jìn)行一點(diǎn)一線的畫(huà)圖和圖形修改。接下來(lái)的這場(chǎng)變革，徹底結(jié)束了過(guò)去煙草機(jī)械設(shè)計(jì)人員在的圖版中反復(fù)畫(huà)圖、修改的徒勞工作。CAD的參數(shù)化設(shè)計(jì)便是引起這場(chǎng)變革關(guān)鍵，它可以采用計(jì)算機(jī)輔助，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品生命周期的設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代。另一方面，它利用友好的用戶界面可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，最終完成設(shè)計(jì)工作。在這個(gè)過(guò)程中，參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能、繪圖以及裝配功能，同時(shí)還能提供給用戶參數(shù)化圖庫(kù)生成工具，這種工具能夠讓使用者建立自己的參數(shù)化圖庫(kù)?？偠灾珻AD的參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于煙草機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)具有非常關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)煙草行業(yè)的快速、個(gè)性化設(shè)計(jì)需求。

3.2 Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)

Pro/E能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，同時(shí)還能夠與CAD進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，它的使用對(duì)于煙草機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展影響重大。Pro/E環(huán)境中，用戶自定義特征（UDF）能通過(guò)Create Local Group 生成，同時(shí)gph 文件也能生成，然后就可以在Pro/E 中隨時(shí)調(diào)用文件造型。相關(guān)變量賦值也可以通過(guò)調(diào)用簇表形式實(shí)現(xiàn)，然后根據(jù)輸入的參數(shù)得到新的模型；在Pro/program的Input 模塊中有用戶放入的參數(shù)，用戶需要更新時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示輸入?yún)?shù)，然后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成新模型，重新使其模數(shù)化。煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中比較有特點(diǎn)是鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的裝置比較多，比如煙草機(jī)械中應(yīng)用范圍比較廣的直齒圓柱齒輪，在Pro/E系統(tǒng)中，可以用Pro/program 方法來(lái)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的步驟是：首先打開(kāi)Pro/E，選擇新建零件，在“工具”欄中選擇命令“參數(shù)”，定義齒輪參數(shù)。然后選擇“關(guān)系”命令，定義齒輪參數(shù)關(guān)系式：Z 設(shè)置成齒輪齒數(shù)；M設(shè)置成齒輪模數(shù)； HAX設(shè)置成齒頂高因數(shù)；X 設(shè)置成變位系數(shù)；D 設(shè)置成分度圓直徑；CX設(shè)置成徑向間隙系數(shù)；DF 設(shè)置成齒根圓；HA 設(shè)置成齒頂高；HF 設(shè)置成齒根高；DB設(shè)置成基圓直徑；DA設(shè)置成齒頂圓直徑；A設(shè)置設(shè)置成壓力角。漸開(kāi)線的生成是齒形生成關(guān)鍵點(diǎn)，可以用笛卡兒坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)直齒輪齒漸開(kāi)線的生成。第一個(gè)齒形的完成可以利用切割法，生成的漸開(kāi)線命名為1，然后通過(guò)鏡像功能得到漸開(kāi)線2；將后將漸開(kāi)線2圍繞中心線旋轉(zhuǎn)，可以自定義旋轉(zhuǎn)的角度；再選擇得到的漸開(kāi)線3，以同樣的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)，即可以生成漸開(kāi)線4；然后用“拉伸”、“切除”命令在漸開(kāi)線1和4 ，以及這兩條漸開(kāi)線與齒頂圓和齒根圓所形成的齒槽截面輪廓上開(kāi)出齒槽，最后根據(jù)“陣列”命令實(shí)現(xiàn)固定齒數(shù)的齒輪生成，運(yùn)用這種方法就能設(shè)計(jì)出任何類(lèi)型的齒輪。

4 結(jié)語(yǔ)

作為一種新型的設(shè)計(jì)方法，參數(shù)化設(shè)計(jì)具有非常強(qiáng)大的優(yōu)越性，近些年來(lái)已經(jīng)受到工程設(shè)計(jì)人員的廣泛好評(píng)，并得到了很好的推廣和應(yīng)用效果。作為高級(jí)精密技術(shù)產(chǎn)品的煙草機(jī)械，同時(shí)又具有種類(lèi)繁多，個(gè)性化要求較多的特點(diǎn)，因此將參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)勞動(dòng)時(shí)間的節(jié)省和勞動(dòng)成本的降低，同時(shí)工程技術(shù)人員還能將節(jié)省的時(shí)間用于新產(chǎn)品的研發(fā)。但是參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的廣泛應(yīng)用還需要廣大技術(shù)人員繼續(xù)努力，同時(shí)，將參數(shù)化設(shè)計(jì)的功能發(fā)展的更為全面也還需要一定的時(shí)間。

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