張穎

摘 要 在Pro/E環(huán)境下建立參數(shù)化的鈑金件模型，利用Nitro-Program工具包編寫程序，從而實(shí)現(xiàn)對模型特征的控制，延伸和拓展了Pro/E軟件的參數(shù)化功能，并給出了應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞 Pro/E；參數(shù)化設(shè)計(jì)；鈑金件

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0061-02

Study about Parametric Design of Sheet Metal Based On Pro/E

ZHANG Ying

（Ingersoll Rand Engineering and Technology Center – Asia Pacific， Shanghai， 200051）

Abstract： Based on Pro/E， build the sheet metal by using parametric design skills. Use Nitro-program to write programs， thus improve designing efficiency， quality and feature controls. Give an instance of application.

Key words： Pro/E；parametric design；sheet metal

CAD/CAM/CAE等設(shè)計(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，使得三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)和方法深入到日常的工程設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，同時(shí)也造成了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模式逐步發(fā)生改變。Pro/E是一款實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品三維模型的設(shè)計(jì)、繪圖和分析的功能的軟件，在機(jī)械、結(jié)構(gòu)、電子、塑料和模具等許多行業(yè)都被廣泛的應(yīng)用。Pro/E軟件將特征作為設(shè)計(jì)單元，用戶可以對特征進(jìn)行調(diào)整、排序和重新定義，這與當(dāng)前所流行的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)和方法有些差距。

Pro/E具有良好的軟件開放性，給用戶提供了二次開發(fā)的平臺和接口，可以使用Pro/E支持的編程語言進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)用戶所需要的特定功能。因此參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)和方法也可以通過該開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)。Nitro-Program工具包就是這樣一種基于Pro/E開發(fā)接口的工具包，它擁有友善的人機(jī)交互界面。只需要在該工具包中編寫相應(yīng)的應(yīng)用程序，就可以直接管理相應(yīng)的特征參數(shù)。并且可以通過參數(shù)的輸入，來實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化控制。對于標(biāo)準(zhǔn)的Pro/E，Nitro-Program工具包增強(qiáng)了Pro/E的功能，也更加符合參數(shù)化設(shè)計(jì)和方法。

1 鈑金件參數(shù)化設(shè)計(jì)基本思路

Pro/E軟件的參數(shù)功能非常強(qiáng)大。當(dāng)設(shè)計(jì)者改變?nèi)S模型的尺寸，相應(yīng)的二維圖紙、三維裝配等會按照尺寸的修改作相應(yīng)的變化。因此通過建立參數(shù)尺寸的關(guān)系式，模型可自動計(jì)算出關(guān)系式中相關(guān)的尺寸，設(shè)計(jì)者便不需要對于每個(gè)尺寸進(jìn)行逐個(gè)的修改，大大減少了錯(cuò)誤的發(fā)生。

在Pro/E三維模型的設(shè)計(jì)中，模型的設(shè)計(jì)由草圖、基準(zhǔn)、實(shí)體等特征組成，直接編寫程序來生成這些特征會很復(fù)雜，所以采用模型和語言程序相結(jié)合的方式來進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過三維建模要建模型，通過語言程序編輯相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)交互式的設(shè)計(jì)方法。在已經(jīng)創(chuàng)建好了的模型上，根據(jù)定義的設(shè)計(jì)要求，建立可控制模型大小、特征的參數(shù)。

傳統(tǒng)的鈑金件設(shè)計(jì)中，對于不同的折彎特征，將其做成模板，圖1列舉了一部分折彎截面圖，通過調(diào)用不同的模板完成鈑金件的三維模型，這樣的方法不能做到參數(shù)化的特征控制，模板數(shù)量隨著特征形式的增加而增加，零件難以管理。所以對于由鈑金件構(gòu)成箱體的結(jié)構(gòu)，鈑金件的形狀結(jié)構(gòu)相對比較定型的，設(shè)計(jì)以參數(shù)化的方式進(jìn)行，將模型的特征以參數(shù)的形式統(tǒng)一做到一個(gè)模板中，從而使得設(shè)計(jì)者可以避免繁復(fù)的相同操作步驟，改變參數(shù)就可以達(dá)到想要的設(shè)計(jì)。

圖1 鈑金設(shè)計(jì)折彎截面圖

這種參數(shù)化的建模方式和傳統(tǒng)的建模方式相比較，簡化了設(shè)計(jì)者修改和生成零件模型的操作，提高了設(shè)計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)的工期，為產(chǎn)品的開發(fā)，修改，多種方案比較提供了支持。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

本文介紹這種參數(shù)化的設(shè)計(jì)方式，即利用Pro/e三維建模和Nitro-Program編程交互的方式生成，在已創(chuàng)建的模型基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，建立可以控制模型特征的參數(shù)。Nitro-program有良好的用戶交互界面，編寫相應(yīng)的程序，直接管理相應(yīng)的特征參數(shù)，通過參數(shù)的輸入，來實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化控制。其原理如下圖2所示，它的主要構(gòu)成為：

1）通過參數(shù)來建立三維模型。

2）創(chuàng)建相對應(yīng)的參數(shù)化程序設(shè)計(jì)。

3）根據(jù)修改的參數(shù)值更新成新的模型。

圖2 原理圖

要實(shí)現(xiàn)鈑金件參數(shù)化的驅(qū)動，需在Pro/E中創(chuàng)建人機(jī)交互的模型。其建模方式和普通的三維模型創(chuàng)建方式相同，在建模的過程中，加入需要的設(shè)計(jì)參數(shù)以及約束關(guān)系。Pro/E的設(shè)計(jì)參數(shù)分兩種，一是與其他的參數(shù)無關(guān)的獨(dú)立參數(shù)，可以控制三維模型中的幾何尺寸；二是與其他參數(shù)有關(guān)的非獨(dú)立參數(shù)，可以使用獨(dú)立參數(shù)作為自變量，創(chuàng)建關(guān)系式來表示。建立模型后，使用“Parameters”命令添加所需要的參數(shù)，再通過“relations”的關(guān)系功能添加關(guān)系式，使模型的約束與賦予的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)聯(lián)起來。設(shè)計(jì)參數(shù)能夠達(dá)到控制三維模型的方式有：

1）在創(chuàng)建模型特征或修改特征需要輸入尺寸值時(shí)，用參數(shù)名來替代尺寸值，例如在草圖中，用賦予的參數(shù)名來替代具體的尺寸數(shù)值。

2）在“relations”的關(guān)系功能窗口里輸入滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)系式，使系統(tǒng)中的約束參數(shù)名和定義的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)聯(lián)。

在鈑金件的三維建模過程中，通過參數(shù)來控制模型的長寬是比較普遍而且常規(guī)的，而通過參數(shù)來控制鈑金件的特征，則為鈑金件的設(shè)計(jì)提供了一種新思路。endprint

3 應(yīng)用實(shí)例

本文以空調(diào)AHU箱體鈑金件模型為例。如圖3所示，采用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，利用參數(shù)來控制鈑金件的長度寬度以及滿足設(shè)計(jì)需求的特征，如折彎，孔的特征等。在進(jìn)行三維模型創(chuàng)建特征時(shí)，在“Parameters”里加入鈑金件模型的長度APIX和寬度APIY，對于Pro/E三維建模，sd0、sd1、sd2……是系統(tǒng)自動創(chuàng)建的參數(shù)名，將已經(jīng)定義的長度APIX和寬度APIY與系統(tǒng)參數(shù)名相關(guān)聯(lián)，建立關(guān)系式sd0=APIX，sd1=APIY。當(dāng)改變APIX和APIY的數(shù)值，三維模型即會自動按照新定義的尺寸重新生成。以鈑金件折彎特征為例，又定義了APIPROFIEL和APIPROFIER分別表示鈑金件左右折彎特征。如圖4所示。

圖3 鈑金件模型ISO 視圖和截面圖

圖4 參數(shù)設(shè)置

將模型的特征導(dǎo)入Nitro-Program，即Export Pro/PROGAM，如圖5所示。

通過在Nitro-program里增加IF和END IF語句：

例如：

當(dāng)APIPROFILER輸入?yún)?shù)值為2時(shí)，顯示該命定下的一系列特征，并用END IF結(jié)尾。當(dāng)APIPROFILER的值為1時(shí)，顯示另一系列特征，END IF結(jié)尾。完成定義之后，將模型再通過Nitro-Program導(dǎo)入到Pro/E內(nèi)，即Import Pro/PROGAM，當(dāng)更改此參數(shù)，重新生成后，模型顯示所需要的折彎特征。這種方法不僅適用于折彎特征，在孔或者拉伸的特征中同樣適用。

4 結(jié)束語

本文研究了鈑金件參數(shù)化建模方法和設(shè)計(jì)原理，通過實(shí)例簡述參數(shù)化設(shè)計(jì)鈑金件模型的基本思路，分析了利用Nitro-Program進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的步驟，實(shí)現(xiàn)了鈑金件參數(shù)化設(shè)計(jì)的基于Pro/E的人機(jī)交互界面，簡化了設(shè)計(jì)流程，方便快捷的滿足客戶需求，并且減少重復(fù)性設(shè)計(jì)工作。這樣的設(shè)計(jì)方式，被應(yīng)用在空調(diào)處理機(jī)組AHU的實(shí)際生產(chǎn)中，取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王洪珍，侯友夫，等.基于Pro/E三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法研究與實(shí)現(xiàn)[J].煤礦機(jī)械，2007，28，2（2）.

[2]張紅旗，曹文鋼，姜康，李宗照.基于PRO/TOOLKIT的PRO/E二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2002（15）.

[3]黃旭紅.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中Pro/E參數(shù)化特征造型技術(shù)的應(yīng)用[J].華東電力，2001（10）.

[4]王詠梅，李春茂，張瑞萍，等.Pro/E 5.0中文版基礎(chǔ)教程[M].清華大學(xué)出版社，2011.

[5]高霄漢，張予川.基于參數(shù)化技術(shù)Pro/E二次開發(fā)和應(yīng)用[J].交通與計(jì)算機(jī)，2003（21）.endprint

3 應(yīng)用實(shí)例

本文以空調(diào)AHU箱體鈑金件模型為例。如圖3所示，采用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，利用參數(shù)來控制鈑金件的長度寬度以及滿足設(shè)計(jì)需求的特征，如折彎，孔的特征等。在進(jìn)行三維模型創(chuàng)建特征時(shí)，在“Parameters”里加入鈑金件模型的長度APIX和寬度APIY，對于Pro/E三維建模，sd0、sd1、sd2……是系統(tǒng)自動創(chuàng)建的參數(shù)名，將已經(jīng)定義的長度APIX和寬度APIY與系統(tǒng)參數(shù)名相關(guān)聯(lián)，建立關(guān)系式sd0=APIX，sd1=APIY。當(dāng)改變APIX和APIY的數(shù)值，三維模型即會自動按照新定義的尺寸重新生成。以鈑金件折彎特征為例，又定義了APIPROFIEL和APIPROFIER分別表示鈑金件左右折彎特征。如圖4所示。

圖3 鈑金件模型ISO 視圖和截面圖

圖4 參數(shù)設(shè)置

將模型的特征導(dǎo)入Nitro-Program，即Export Pro/PROGAM，如圖5所示。

通過在Nitro-program里增加IF和END IF語句：

例如：

當(dāng)APIPROFILER輸入?yún)?shù)值為2時(shí)，顯示該命定下的一系列特征，并用END IF結(jié)尾。當(dāng)APIPROFILER的值為1時(shí)，顯示另一系列特征，END IF結(jié)尾。完成定義之后，將模型再通過Nitro-Program導(dǎo)入到Pro/E內(nèi)，即Import Pro/PROGAM，當(dāng)更改此參數(shù)，重新生成后，模型顯示所需要的折彎特征。這種方法不僅適用于折彎特征，在孔或者拉伸的特征中同樣適用。

4 結(jié)束語

本文研究了鈑金件參數(shù)化建模方法和設(shè)計(jì)原理，通過實(shí)例簡述參數(shù)化設(shè)計(jì)鈑金件模型的基本思路，分析了利用Nitro-Program進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的步驟，實(shí)現(xiàn)了鈑金件參數(shù)化設(shè)計(jì)的基于Pro/E的人機(jī)交互界面，簡化了設(shè)計(jì)流程，方便快捷的滿足客戶需求，并且減少重復(fù)性設(shè)計(jì)工作。這樣的設(shè)計(jì)方式，被應(yīng)用在空調(diào)處理機(jī)組AHU的實(shí)際生產(chǎn)中，取得了很好的效果。

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3 應(yīng)用實(shí)例

本文以空調(diào)AHU箱體鈑金件模型為例。如圖3所示，采用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，利用參數(shù)來控制鈑金件的長度寬度以及滿足設(shè)計(jì)需求的特征，如折彎，孔的特征等。在進(jìn)行三維模型創(chuàng)建特征時(shí)，在“Parameters”里加入鈑金件模型的長度APIX和寬度APIY，對于Pro/E三維建模，sd0、sd1、sd2……是系統(tǒng)自動創(chuàng)建的參數(shù)名，將已經(jīng)定義的長度APIX和寬度APIY與系統(tǒng)參數(shù)名相關(guān)聯(lián)，建立關(guān)系式sd0=APIX，sd1=APIY。當(dāng)改變APIX和APIY的數(shù)值，三維模型即會自動按照新定義的尺寸重新生成。以鈑金件折彎特征為例，又定義了APIPROFIEL和APIPROFIER分別表示鈑金件左右折彎特征。如圖4所示。

圖3 鈑金件模型ISO 視圖和截面圖

圖4 參數(shù)設(shè)置

將模型的特征導(dǎo)入Nitro-Program，即Export Pro/PROGAM，如圖5所示。

通過在Nitro-program里增加IF和END IF語句：

例如：

當(dāng)APIPROFILER輸入?yún)?shù)值為2時(shí)，顯示該命定下的一系列特征，并用END IF結(jié)尾。當(dāng)APIPROFILER的值為1時(shí)，顯示另一系列特征，END IF結(jié)尾。完成定義之后，將模型再通過Nitro-Program導(dǎo)入到Pro/E內(nèi)，即Import Pro/PROGAM，當(dāng)更改此參數(shù)，重新生成后，模型顯示所需要的折彎特征。這種方法不僅適用于折彎特征，在孔或者拉伸的特征中同樣適用。

4 結(jié)束語

本文研究了鈑金件參數(shù)化建模方法和設(shè)計(jì)原理，通過實(shí)例簡述參數(shù)化設(shè)計(jì)鈑金件模型的基本思路，分析了利用Nitro-Program進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的步驟，實(shí)現(xiàn)了鈑金件參數(shù)化設(shè)計(jì)的基于Pro/E的人機(jī)交互界面，簡化了設(shè)計(jì)流程，方便快捷的滿足客戶需求，并且減少重復(fù)性設(shè)計(jì)工作。這樣的設(shè)計(jì)方式，被應(yīng)用在空調(diào)處理機(jī)組AHU的實(shí)際生產(chǎn)中，取得了很好的效果。

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[4]王詠梅，李春茂，張瑞萍，等.Pro/E 5.0中文版基礎(chǔ)教程[M].清華大學(xué)出版社，2011.

[5]高霄漢，張予川.基于參數(shù)化技術(shù)Pro/E二次開發(fā)和應(yīng)用[J].交通與計(jì)算機(jī)，2003（21）.endprint