齊向陽 孫會(huì)來 戚江波

（天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300387）

1 課題的現(xiàn)狀分析與意義

隨著國(guó)家“智能制造2025”的提出，為了培養(yǎng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，智能化升級(jí)改造需要高水平的人才，全國(guó)高校著手進(jìn)行“智能制造”專業(yè)方向的教學(xué)建設(shè)。

通過以“新工科”建設(shè)為契機(jī)，并結(jié)合機(jī)械裝備行業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，在原機(jī)械工程專業(yè)自身專業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上突出智能制造特色，在目前沒有公認(rèn)完整智能制造教學(xué)體系的前提下，本著新工科方向?qū)矸€(wěn)妥、健康的發(fā)展，也為了教學(xué)體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的積累，需要對(duì)其進(jìn)行探索與研究。

從目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造的教學(xué)體系來說，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造向CAD/CAM的轉(zhuǎn)換，隨著智能制造的提出，如何深化數(shù)字化設(shè)計(jì)，并向智能化設(shè)計(jì)方向轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化和過渡在知識(shí)體系上的連貫性的保持，是擺在每位教師面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。該課題以本校智能制造實(shí)驗(yàn)班課程《數(shù)字化與智能化設(shè)計(jì)》為研究對(duì)象來探索這種轉(zhuǎn)化與提升，因此，本課題的設(shè)置有著重要的意義。

圖1 開發(fā)設(shè)計(jì)流程

2 主要研究?jī)?nèi)容

數(shù)字化、智能化設(shè)計(jì)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新和快速開發(fā)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造力資源有效利用的重要手段。本課題是在Pro/E5.0 基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)典型齒輪（斜齒和人字形齒輪）三維數(shù)字化、參數(shù)化和智能化設(shè)計(jì)。目的是在學(xué)生在學(xué)習(xí)完成機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在具有對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核的相關(guān)知識(shí)的前提下，讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用現(xiàn)代數(shù)字化、參數(shù)化等設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)智能化三維齒輪的快速設(shè)計(jì)、校核。

本課題利用VS 2005 編寫斜齒輪與人字形齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算代碼程序，通過Pro/E5.0 的二次開發(fā)工具Pro/Toolkit，將其嵌入Pro/E 軟件的菜單中，同時(shí)，在Pro/E 中建立兩種齒輪的基本模型，利用尺寸驅(qū)動(dòng)功能，變?yōu)樾聟?shù)下的新齒輪模型。設(shè)計(jì)流程如圖1 所示。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程最關(guān)鍵的點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)齒輪設(shè)計(jì)菜單嵌入與關(guān)聯(lián)圖，包括：菜單的嵌入和關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)尺寸的關(guān)聯(lián)，如圖2 所示。

圖2 齒輪設(shè)計(jì)菜單嵌入與關(guān)聯(lián)

最后，生成的典型齒輪三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)如圖3 所示。該系統(tǒng)不但包括新尺寸下的模型生成，還包括對(duì)新模型的強(qiáng)度（彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度）校核。

圖3 典型齒輪三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)

3 結(jié)論

通過該課題的研究，開發(fā)一套參數(shù)化、數(shù)字化和智能化設(shè)計(jì)的平臺(tái)，并開放接口，讓學(xué)生從最熟悉的齒輪開始，將學(xué)生的智能設(shè)計(jì)思想通過程序體現(xiàn)在該平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)從依靠CAD，數(shù)字化設(shè)計(jì)逐漸向智能設(shè)計(jì)理念的柔和過渡。同時(shí)，也幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了從理性認(rèn)識(shí)到感性認(rèn)識(shí)，從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)變。