基于Pro/E的发动机活塞参数化设计 蒋芳,吴喜骊
(包头职业技术学院,内蒙古包头014030
摘 要:采用基于特征的参数化设计方法,利用Pro/E软件的Pro/PROGRAM模块建立了发动机活 塞的参数化模型。依据发动机活塞的结构特点,确定影响活塞设计的独立参数和关联参数,不仅实现了 零件尺寸的参数化,而且实现了活塞结构的参数化控制特征拼合。最后通过VB开发技术,实现活塞的自 动化设计,使设计人员只需输入必要的设计参数就可草拟零件图,并可以变动某些约束参数而不必运行 产品设计的全过程来更新设计。参数化设计已成为进行初始设计、产品模型编辑修改的有效手段。
关键词:活塞;参数化;设计;Pro/E 中图分类号:U 464.03文献标志码:B
Parametric DesigII for En矛ne Piston b躺ed on Pro/Engineer JlANG Fang,WU Xili
(Baotou Vocational&TechnicaI CoUege。Baotou 014030,China Abstract:The parametric design rrlethod based on feature is adopted in this paper.The par昌lrnetric model of engine piston is es— tablished by the Pro/Program rIlodule of Pr0/E soft、张re. AccordiIlg to the structure of engine piston,independent parameter and
relating par锄eter in piston design is ascertair尉.The parametric dimension a11d parametric feature of part is realized. 1n the end, automatic design of piston is realized by VB development.In order to make part dra啊ng and remodel part,the designer just need to
modify the restriction parameter.Parametric design is efficiem in production design and model edit.
Keywords:Piston,Parametric,Desjgn,Pro/E
采用Pro/E软件设计的零件实体模型包含着 零件的主要设计步骤和尺寸参数列表,通过Pro/E 中的Pro/PROGRAM程序可以修改参数列表,从 而实现对设计内容的全面修改。本文以Pro/E软 件为开发平台,利用强大的参数化造型技术、VB6.O 的集成开发环境以及Automation Gateway v2.O.1第三方开发工具,实现了发动机活塞的自动化设计, 提高了设计效率。
1活塞实体模型的建立
由Pro/E建立的活塞实体模型是一系列特征 的组合,特征有交叉、隐含和多面性等属性,选择所 需要的特征,给定尺寸、定位和属性等,最终形成所 需要的实体模型。活塞主要由活塞头部和活塞裙部 组成。活塞头部包括活塞顶和环带部分,活塞顶的 基本形式有平顶、凸顶和凹顶3种。环带部分的设 计有三环槽式和四环槽式2种,其中三环槽式应用 较广。活塞裙部结构比较复杂,为了控制活塞裙部 膨胀,除了在活塞销孔两端附近铸出凹陷之外,还采 取其他一些措施,如裙部开槽、椭圆形裙部设计等。 在活塞的设计中,首先要确定活塞直径,它是与整机 密切相关的参数,决定着活塞的基本结构;再确定活 塞行程,它与气缸高度、连杆长度的设计联系在一 起,需综合分析确定。活塞的环槽数、顶岸和环岸高 度决定活塞的压缩高度,迸而影响整个活塞的尺寸 和质量。
活塞的各特征之间通过参数和几何约束关系来 相互关联。一个特征往往有多种创建方法,在设计 时必须考虑好如何表达该特征与其他特征的关系。 良好的设计结果必须能准确地表达要求不变的几何 约束关系,而且易于修改。另外,在建立活塞实体模 型时应考虑到模型参数化过程的可行性,并用参数 定义每种模型的结构尺寸,从而为利用Pro/PRO— GRAM模块进行参数化控制打下基础。
2活塞实体模型的参数化
活塞实体模型的参数化是指模型的尺寸用相应 的关系式来表示,而不用确定的数值。变化一个参 数值将自动改变所有与它相关的尺寸。采用参数化 模型,可以通过调整参数来修改和控制几何形状,自 动实现产品的造型。参数化设计方法与传统设计方 法相比,其最大的不同在于它存储了设计的整个过 程,能设计出一族而不是单一的产品模型。Pro/E 软件具有全相关、基于特征的参数化造型等特点,为 本文所需的基于特征的建模及参数化控制提供了强 有力的支持。
2.1Pro/PRoGRAM的语法结构
Pro/PR(GRAM是Pro/E的一个记录文件,
《新技术新工艺》?数字技术与机械加工工艺装备2009年 第4期 ?9? 记录着模型自始至终的成型步骤与成型条件,包括 所有特征的建立过程、参数设定、几何尺寸以及约束 关系等模型信息。Pro/PROGRAM是由类似BAS一 1C的高级语言构成的,用户可以根据设计需要来编 辑模型的Program,使其作为一个程序来工作。运 行程序,即可控制模型参数、特征出现与否以及特征 的尺寸。Pro/PRoGRAM的语法结构如下。
INPUT…END INPUT部分用来定义变量和 输入提示句,变量有3种类
型:NUMBER用于定义 数字型参数;STRING用于定义字符串型参数; YES—No用于是或否的选择控制。RELATIoN… END RELATl0N用来设置参数之间的数字关系 式;IF…ENDIF与IF…ELSE…ENDIF是条件判断 语句,用来判断程序的执行状态;ADD FEATURE …END ADD为特征建立语句。
2.2活塞独立参数的确定
形状特征在参数化中使用参数代替形状特征的 几何尺寸,它包括独立参数和关联参数。独立参数 需要根据具体设计情况赋值,关联参数不需要赋值, 它与独立参数问有着特定的关系,当独立参数发生 变化时,关联参数也随之发生变化。根据实际的设 计过程以及对活塞头部作详细设计的要求,本文选 择缸径、行程、活塞高度、压缩高度、活塞顶岸高度、 第一环岸高度和第二环岸高度作为独立参数。其余 结构
尺寸作为关联参数,关联参数的值是根据活塞 设计的经验公式,通过与独立参数间的数学关系式 来求解。当改变独立参数时,关联参数与之联动,以 获得新的活塞模型。
2.3Pro/PR(GRAM程序设计
在Pro/E系统中,零件的参数化控制过程主要 是通过对参数的选取与赋值来完成。参数的赋值在 Pro/PROGRAM程序内的INPUT段中添加代码 来实现,段中允许定义各种参数,包括形位尺寸参数 (数值型和结构参数(布尔型或字符型。在程序文 件RELATl0N段中建立参数关系式,确定独立参 数与关联参数之间的关系。部分程序如下。
1NPUT DNUMBER
”ENTER THE DIAMETER(】F CYI。INDER” {
END INPUT RE乙ATl【NS TH=O.09l*D R=2.06*D i
END RELATl(NS lF H(LI,(W==YES
ADD FEATI JRE“nitial nⅢTlber 21
