倪驍宇

摘要：行走臺車是起重機行走機構(gòu)的主要部件，主要由臺車架、車輪組和鉸軸組成，其結(jié)構(gòu)形式相對固定，可以擴展出一系列通用零部件的三維模型。本文利用Creo軟件強大的參數(shù)化建模功能和族表工具完成行走臺車的系列化建模，并提出一種系列化通用標(biāo)準(zhǔn)件的建模方法和思路。

關(guān)鍵詞： 起重機;行走臺車;Creo;參數(shù)化建模;族表

0? 引言

隨著計算機技術(shù)和三維CAD軟件的發(fā)展，目前國外的工業(yè)發(fā)達國家已普遍應(yīng)用三維設(shè)計軟件進行設(shè)計，并將設(shè)計模型直接應(yīng)用于生產(chǎn)加工。設(shè)計人員借助三維CAD軟件，能更高效地對所設(shè)計的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、制造工藝、數(shù)控加工及制造成本等進行優(yōu)化，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量并取得更高的經(jīng)濟效益。三維CAD軟件的模型還可以導(dǎo)入計算分析軟件中，經(jīng)過相應(yīng)處理即可進行計算，大大節(jié)約計算建模的時間，縮短設(shè)計周期并保證模型的可靠性。

近年來，隨著三維設(shè)計軟件在公司內(nèi)部的推廣，越來越多的項目要求采用三維設(shè)計的方法。雖然目前的設(shè)計產(chǎn)品主要集中在非標(biāo)設(shè)備領(lǐng)域，但是所涉及產(chǎn)品的部分機構(gòu)和結(jié)構(gòu)是相對標(biāo)準(zhǔn)和通用的，完全可以利用三維CAD軟件強大的參數(shù)化設(shè)計和族表工具生成系列化模型。

本文旨在利用三維設(shè)計軟件Creo實現(xiàn)起重機行走機構(gòu)中行走臺車的參數(shù)化全系列建模，形成企業(yè)內(nèi)部的三維通用標(biāo)準(zhǔn)零部件，規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)計質(zhì)量，并提出一種系列化通用標(biāo)準(zhǔn)件的建模方法和思路。

1? 行走臺車結(jié)構(gòu)形式與裝配關(guān)系

1.1 結(jié)構(gòu)形式

行走臺車是起重機行走機構(gòu)的主要部件，也是其它軌行式設(shè)備的重要部件，通常由臺車架、車輪組和鉸軸三部分組成。

結(jié)合生產(chǎn)實際中的使用頻率，本文研究的行走臺車三維模型擬采用本公司使用頻率最高的形式，車輪軸承座為剖分式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

1.2 裝配關(guān)系

基于現(xiàn)有的二維行走臺車設(shè)計圖紙，三維模型的裝配關(guān)系擬與二維CAD圖紙一致，總裝配下有臺車架、車輪裝配和鉸軸裝配三個子裝配。行走臺車的裝配關(guān)系如圖2所示。

2? 行走臺車三維建模

2.1 建模方法的確定

采用各零件獨立建模的方式完成基礎(chǔ)模型的建立，然后再對子裝配和零件添加關(guān)系式和子族表的方式來完成行走臺車系列模型的擴展。根據(jù)車輪直徑規(guī)格630mm、710mm和800mm與軌道型號QU80、QU100和QU120配對，形成一個系列共計9種規(guī)格的行走臺車實例模型。

2.2 類屬模型的建立

選擇車輪直徑為630mm，軌道型號為QU80的行走臺車作為參數(shù)化模型的基礎(chǔ)類屬模型，以零件——子裝配——總裝配的建模順序完成整個模型的裝配?；A(chǔ)模型的建模不是本文的研究重點，故在此不做贅述。完成后的行走臺車類屬模型如圖3所示。

2.3 參數(shù)關(guān)系的建立

為減少需要修改的主參數(shù)，在模型中添加部分參數(shù)，并建立關(guān)系式，賦初始值并作為族表中的驅(qū)動尺寸。以臺車架為例，定義參數(shù)WD作為輪距尺寸、HJ作為鉸座高度尺寸、BZ作為支承間距尺寸，添加參數(shù)如圖4所示。在參考平面定位尺寸與參數(shù)之間建立關(guān)系式，使所定義的參數(shù)能驅(qū)動參考平面位置，進而驅(qū)動模型零件裝配定位，參數(shù)關(guān)系式如圖5所示。

2.4 族表的建立

以車輪為例，在添加必要的關(guān)系式后，提取其它主要參數(shù)作為族表中的驅(qū)動尺寸，校驗族表得到車輪模型的各項實例。

以車輪裝配為例，添加各零件實例名作為裝配件族表的變量參數(shù)，校驗族表得到車輪裝配件的各項實例。

行走臺車總裝配中選取各子裝配實例構(gòu)成族表，如圖6所示。校驗族表得到行走臺車的各項實例模型，如圖7所示。

在實際的設(shè)計過程中，根據(jù)軌道規(guī)格和車輪直徑確定行走臺車規(guī)格，可以直接調(diào)用相應(yīng)的實例模型，快速生成獨立模型并裝配在總體模型中，大大提高設(shè)計效率。

3? 結(jié)論

本文基于Creo軟件，運用族表建立標(biāo)準(zhǔn)化零件和表驅(qū)動的裝配，生成起重機行走臺車全系列的參數(shù)化模型。對于裝配件中的零件，各零件的外形尺寸可以通過參數(shù)并配合族表來驅(qū)動，采用裝配件族表嵌套零件族表的方式來制作系列模型。

對于需要在Creo中繪制二維工程圖的通用件，由于工程圖中導(dǎo)入模型時只能是類屬模型或單個實例模型，無法做到編輯完一個類屬模型或?qū)嵗Ｐ偷墓こ虉D后批量生成其他模型的工程圖，因此不推薦采用族表的形式制作。推薦在參數(shù)化并編輯好相應(yīng)工程圖后另存副本，然后修改參數(shù)的方式制作通用件系列三維模型和二維工程圖。

根據(jù)本次研究成果，對于系列化通用標(biāo)準(zhǔn)件三維模型的建模，總結(jié)出以下建模方法與思路：①明確主參數(shù)變量;②厘清主參數(shù)間關(guān)系;③擬定關(guān)系式以減少自由變量;④建立零件類屬模型;⑤對零件參數(shù)化，建立零件關(guān)系式和族表;⑥建立裝配件類屬模型;⑦建立裝配件關(guān)系式和族表;⑧總裝模型;⑨建立總裝配件的關(guān)系式和族表;⑩驗證所有實例。

參考文獻：

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[3]詹友剛.Creo3.0高級應(yīng)用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.