徐 倩，李 昊

（1.北京市工貿(mào)技師學(xué)院 機(jī)電分院，北京 102206；2.公安部第一研究所 安檢事業(yè)部，北京 102200）

0 引言

通過對機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)流程的分析發(fā)現(xiàn)，以我國現(xiàn)有工業(yè)水平，在整個產(chǎn)品研制周期中，生產(chǎn)準(zhǔn)備所需的時間一般占到整個周期的50%以上，而其中工藝裝備的設(shè)計制造又占生產(chǎn)準(zhǔn)備時間的50%以上，且在工藝裝備的設(shè)計制造中有70%以上的時間是用于夾具的設(shè)計和制造［1，2］。針對此種情況，在現(xiàn)代制造企業(yè)中，為滿足在多品種、小批量生產(chǎn)中快速設(shè)計的要求，開始越來越廣泛地應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工，而定位件作為夾具中的重要零件，其設(shè)計周期的長短對于產(chǎn)品的整個開發(fā)周期有著重要影響。因此在產(chǎn)品加工前，根據(jù)產(chǎn)品要求，建立一個參數(shù)化的三維定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫，可以有效地減少工藝設(shè)計人員的重復(fù)性工作、提高工作效率。

1 定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建庫分析

Pro／Engineer三維軟件（簡稱Pro／E軟件）具有基于特征、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)等特點(diǎn)，是當(dāng)今世界主流的CAD／CAM設(shè)計軟件之一，在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中占據(jù)重要位置［3］，經(jīng)對比分析，本文最終選定基于Pro／E軟件進(jìn)行定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫的設(shè)計與開發(fā)。

在Pro／E軟件環(huán)境下進(jìn)行二次開發(fā)的常用方法主要包括Pro／Toolkit程序、用戶定義特征功能（UDF）和族表功能（Family Table）。對比這3種方法，Pro／Toolkit程序功能強(qiáng)大，但一般需與VC程序聯(lián)合使用，操作較為復(fù)雜；用戶定義特征功能適用于特定產(chǎn)品中的特定結(jié)構(gòu)，但在使用前需預(yù)先設(shè)計好模板；族表功能是相似零件、特征或組件的集合，適用于較為簡單的標(biāo)準(zhǔn)件，但不適合開發(fā)復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)件。

比較以上Pro／E軟件所提供的二次開發(fā)工具的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到定位件標(biāo)準(zhǔn)件普遍結(jié)構(gòu)較為簡單，但需求種類、型號較多的特點(diǎn)，本文設(shè)計中采用族表功能建立定位件的三維參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫。

2 定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫參數(shù)的確定

定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫包含機(jī)床夾具設(shè)計中常用的主要標(biāo)準(zhǔn)零件，基本可以滿足定位件設(shè)計、裝配時對標(biāo)準(zhǔn)零件的調(diào)用。定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫的構(gòu)成

現(xiàn)以定位件中較為常見的V形塊為例，參照最新的JB／T 8018.1－1999《機(jī)床夾具零件及部件 V形塊》標(biāo)準(zhǔn)，建立其三維標(biāo)準(zhǔn)件庫。在參照標(biāo)準(zhǔn)中，V形塊標(biāo)準(zhǔn)件庫中需包含的尺寸參數(shù)如圖2所示。

在JB／T 8018.1－1999《機(jī)床夾具零件及部件 V形塊》標(biāo)準(zhǔn)中，V形塊標(biāo)準(zhǔn)件共有9種型號，每種型號中包含 N，D，L，B，H，A，A1，A2，b，l，d，d1，d2，h，h1和T共計16個參數(shù)，其具體參數(shù)值如表1所示。參數(shù)T由以下公式得出：

T＝H＋0.707D－0.5 N .

根據(jù)表1中所示型號與參數(shù)進(jìn)行建模時，需完全實(shí)現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動并建立相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系，如果參數(shù)變量的個數(shù)不能滿足尺寸驅(qū)動的要求，應(yīng)在建立模型時增加約束。例如在進(jìn)行V形塊建模時，增加了V形塊斜錐部分與尺寸D之間的相切約束，V形塊上左、右兩邊兩對通孔之間中心距離相等。

3 定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫族表的建立

建立族表是定位件參數(shù)化過程中最重要的一步，在族表的建立過程中，主要分為以下幾個步驟。

3.1 修改參數(shù)符號

修改實(shí)體模型中各參數(shù)的符號，使其名稱與機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)注的代號相一致，以便于族表的處理［4－6］，如存在Pro／E無法識別的符號也可使用其他符號代替。

3.2 編輯族表項(xiàng)目

根據(jù)相異情況編輯族表項(xiàng)目，相異情況可以是尺寸、參數(shù)、特征等。具體操作過程中則選擇會產(chǎn)生差別的尺寸、特征等屬性，這樣就可以在各個實(shí)例中區(qū)分這些差異。例如，選擇菜單欄“工具”→“族表”，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)選取“插入”→“實(shí)例行”對其命名，之后選取“列”，如圖3（a）所示；在新出現(xiàn)的對話框內(nèi)選擇“尺寸”作為要添加的項(xiàng)目，并選擇“＋”以添加各個尺寸，如圖3（b）所示。

圖2 V形塊尺寸參數(shù)

表1 V形塊尺寸參數(shù)表mm

圖3 編輯族表項(xiàng)目

3.3 輸入族表

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在族表中依次輸入各種不同型號V形塊的標(biāo)記代號以及相對應(yīng)的各個參數(shù)值，每個實(shí)例占據(jù)族表的一行，并插入一行注釋以便在需要時進(jìn)行解釋說明。

3.4 校驗(yàn)族表的實(shí)例

族表生成后要執(zhí)行校驗(yàn)命令，校核各個實(shí)例是否能成功生成。如校驗(yàn)時有的實(shí)例失敗，則需要檢查原因，修改模型或族表的約束、參數(shù)數(shù)值，直到所有實(shí)例都校驗(yàn)成功。

3.5 鎖定各實(shí)例

為了避免無意間更改已校驗(yàn)成功實(shí)例的設(shè)定，可鎖定所有實(shí)例零件，使之無法變更。

3.6 族表建立完成

通過以上步驟建立的V形塊族表如圖4所示。在后續(xù)使用中，如需添加型號或修改參數(shù)可在此表中直接編輯。

4 定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫的管理和調(diào)用

在一般情況下，零件是通過設(shè)置文件的搜索路徑來打開文件的，但對于頻繁重復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)件而言，此方法顯然效率偏低。如對標(biāo)準(zhǔn)件庫文件進(jìn)行以下管理和配置，即可有效提高其使用效率。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)件的組織、命名

定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫按如圖1中所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分級，末級為各個標(biāo)準(zhǔn)零件。標(biāo)準(zhǔn)零件命名規(guī)則為：對每一種標(biāo)準(zhǔn)代號零件采用其漢語拼音命名，如果同一代號中有型號區(qū)別，則在其漢語拼音名稱后加字母和型號［7，8］。例如JB／T 8018.1－1999《機(jī)床夾具零件及部件V形塊》中的V形塊共有9種型號，如表1所示，則命名為“VXINGKUAI－A”至“VXINGKUAI－I”。

4.2 設(shè)置庫路徑選項(xiàng)

在Pro／E的“工具”→“選項(xiàng)”對話框中設(shè)置“prolibrary－dir”選項(xiàng)等于“定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫”的路徑，調(diào)用庫文件時，Pro／E可以直接指向設(shè)置的庫路徑。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)件庫的調(diào)用

調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件時，可在Pro／E的裝配環(huán)境下單擊“插入”→“元件”→“裝配”命令，在文件“打開”窗口的查找范圍內(nèi)選取所需某一標(biāo)準(zhǔn)零件。當(dāng)打開某一零件時，會出現(xiàn)“選取實(shí)例”窗口，如圖5所示，可以按實(shí)例名稱或標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)數(shù)值調(diào)用給定參數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)件。

圖4 V形塊族表

在“選取實(shí)例”窗口中選擇名稱“VXINGKUAIE”，即第5組參數(shù)尺寸，即可快速建立模型，其完成圖如圖6所示。調(diào)用完成后的標(biāo)準(zhǔn)件，可以直接裝到組件或裝配體上。

圖5 選取V形塊實(shí)例

圖6 V形塊標(biāo)準(zhǔn)件模型

5 總結(jié)

（1）以三維設(shè)計軟件Pro／E為平臺，利用族表功能，以V形塊為例，通過建庫和參數(shù)化方法建立了定位件標(biāo)準(zhǔn)件庫，此方法簡單實(shí)用，避免了使用編程方法建立標(biāo)準(zhǔn)件庫的弊端，減少了開發(fā)的工作量。

（2）通過菜單文件對標(biāo)準(zhǔn)件庫進(jìn)行管理，既實(shí)現(xiàn)了方便、快速的調(diào)用，也可以直觀地添加型號或修改尺寸，在建立類似零件的標(biāo)準(zhǔn)件庫時可進(jìn)行簡單的修改后重新調(diào)用，有效地提高了標(biāo)準(zhǔn)件庫使用的靈活性。

（3）選取定位件標(biāo)準(zhǔn)件后，Pro／E軟件可直接顯示其體積、質(zhì)量等重要信息，對于提高定位件乃至整個工裝的設(shè)計水平和設(shè)計效率都具有良好的效果。

［1］ 楊志剛，張振明，田錫天，等.CAXA實(shí)體設(shè)計環(huán)境下夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫的研究與開發(fā)［J］.機(jī)械與電子，2008（3）：64－67.

［2］ 張信群.SolidWorks環(huán)境下沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫的參數(shù)化設(shè)計［J］.模具工業(yè)，2010，36（12）：10－12.

［3］ 沈斌，麻連榮，宮大.基于Pro／E二次開發(fā)的零件參數(shù)化設(shè)計技術(shù)［J］.機(jī)械設(shè)計與制造，2007（1）：40－42.

［4］ 王芳，高競.基于Pro／E機(jī)床夾具三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2005，25（4）：349－352.

［5］ 黃德臣，孟憲麗.機(jī)床夾具參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)［J］.裝備制造技術(shù)，2012，12（1）：54－57.

［6］ 李軍，陳治平，張苗根.基于UG的模具設(shè)計模塊標(biāo)準(zhǔn)件開發(fā)［J］.模具工業(yè)，2010，36（7）：16－18.

［7］ 翁劍成，張赟.基于Pro／E的組合夾具三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立［J］.制造業(yè)自動化，2011，33（19）：30－33.

［8］ 賈海利，史明華，肖放，等.基于Pro／E齒輪參數(shù)化造型技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.機(jī)械傳動，2004，28（3）：32－35.