趙之鐵　陳彥　劉國花　何永慧　王森　褚洪森

[摘要]基于Pro/E特征造型的三維參數(shù)化模型庫的建立技術(shù)，介紹了Pro/E的族表功能及簡單關(guān)系式創(chuàng)建相似零件實例庫。利用Pro/e族表功能管理參數(shù)化圖庫，不僅能大大減少數(shù)據(jù)錄入量，降低錯誤發(fā)生率，還能為查找實例提供一個清晰明朗的指引，便于檢索實例與修改數(shù)據(jù)。

[關(guān)鍵詞]Pro/Engineer；三維圖庫；族表；參數(shù)化建模

[DOI]1013939/jcnkizgsc201550057

1引言

隨著項目的積累，產(chǎn)品設計部門圖紙的數(shù)量會不斷增加，不但占用了很多磁盤存儲空間，也不利于圖庫的管理。本文利用3D軟件Pro/E對零件進行特征造型，形成可用于參數(shù)化設計的模型庫，通過設置參數(shù)關(guān)系式，利用族表功能設置可變尺寸，就可以直接生成所需零件的三維模型，由于在繪制過程中不需要逐一創(chuàng)建模型，可大幅提高設計速度，節(jié)約磁盤存儲空間。

Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的三維軟件。Pro/Engineer軟件是參數(shù)化技術(shù)的最早應用者，采用它的參數(shù)化設計理念，能用單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。

2參數(shù)化模型

21參數(shù)化設計

參數(shù)化設計是指用參數(shù)來驅(qū)動零件或裝配圖的尺寸和屬性，只要改變驅(qū)動尺寸的參數(shù)值就能改變零件的大小和形狀。它的主要特點是全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、通過改動已定義好的零件參數(shù)對設計進行修改，自動生成新的幾何模型，實現(xiàn)對圖形的驅(qū)動。

22族表

族表是很多相似零件（組件/特征）的集合，這些零件（組件/特征）從結(jié)構(gòu)上看很相似，并且具有相同的功能。族表本質(zhì)上是用電子表格來管理模型數(shù)據(jù)，它的外觀體現(xiàn)也是一個由行和列組成的電子表格。在族表創(chuàng)建之前需要首先創(chuàng)建原始模型即母零件，然后在族表中定義各個控制參數(shù)來控制模型的形狀及大小。

控制參數(shù)可以包括dimension（尺寸）、feature（特征）、groups（組）、reference models（參照模型）、pattern table（陣列表）和system parameters（系統(tǒng)參數(shù)）。其中每一對象都看作為可變量，族表中常用的變量為：dimensions、system parameters、feature。

如圖1、圖2所示，族表的人機對話表格中，表中所列就是母零件的各參數(shù)的數(shù)值。在族表內(nèi)通過電子表格來管理衍生零件的參照尺寸（參照尺寸的名稱可通過修改母尺寸的屬性來自定義）。

23關(guān)系式

Pro/E關(guān)系式是用戶使用尺寸符號和各種參數(shù)定義的一種數(shù)學方程式，通過關(guān)系建立特征與特征之間，零件與零件之間的函數(shù)方程式，使它們的尺寸相互關(guān)聯(lián)。關(guān)系實際上也是一種捕捉設計意圖的方式，用戶可以將自己的設計意圖體現(xiàn)在零件模型的設計中。族表中的設計變量作為三維模型的參數(shù)，通過添加關(guān)系使相關(guān)尺寸形成約束，從而實現(xiàn)用戶交互操作層次上的參數(shù)化設計。

如圖3所示，選擇菜單[工具]/[關(guān)系]命令即可打開[關(guān)系]對話框?？梢杂煤唵蔚年P(guān)系式來創(chuàng)建法蘭軸套的鍵，這樣只要改變軸套的內(nèi)徑，鍵槽就能根據(jù)內(nèi)徑數(shù)值自動生成。

具體關(guān)系式如下：

3族表參數(shù)驅(qū)動的裝配圖

裝配圖是由多個零件圖裝配而成，相應的零件圖可以用族表功能衍生出用戶需要的模型。在使用族表建立各子模型的基礎上，利用族表功能可調(diào)用子零件族表中的衍生零件（即多層族表）。但前提是在總圖的母模型建立時，選取參照和約束要兼顧子模型的特征。如果在選定參照時零件的子模型中沒有相應母模型的該特征尺寸，那生成對應的總裝圖時將會報錯。簡言之就是缺少參照，無法進行裝配。

需要特別注意星號（*）的使用，星號表示所選實例的這個項的取值與原始模型的值相同，如果原始模型變化，實例也跟著變化，如果不想實例跟著原始模型變化，就不要使用星號。族表里的數(shù)值型項的取值，必須是一個確定的數(shù)值或星號（*），不能是一個范圍或變量名；特征、元件、組、參照元件、合并零件、UDF等項的取值，可以是“Y”、“N”、“*”或這個元素（無件、參照元件、合并零件、UDF）所包含的子族表中的各個實例的實例名。

如圖4、圖5所示的裝配總圖中，運用組、陣列以及在多層族表中設置尺寸、元件、組的參數(shù)，可以實現(xiàn)用族表中的表格驅(qū)動裝配圖的自動衍生。當族表中設置的參數(shù)為元件時，不選表格中提示的Y或N，而是直接鍵入對應零件模型衍生零件的圖號（衍生的零件圖是由二級族表通過對該零件模型的參數(shù)設置而得）。族表就能自動將母模型中的零件圖替換成所需要的零件圖，在裝配圖中也能通過裝配約束實現(xiàn)自動裝配。

4結(jié)論

在建立三維參數(shù)化模型的基礎上，利用Pro/e族表功能結(jié)合關(guān)系式及裝配過程中的約束條件，可以實現(xiàn)相對較復雜模型的參數(shù)化設計。因裝配圖及零件圖采用多層族表功能實現(xiàn)，在模型的裝配過程中，族表的應用使得裝配中的零件和子裝配更加容易互換，當有必要對裝配圖做出修改時，只需改變零件圖的驅(qū)動尺寸就能達到預期目的。

參考文獻：

[1]Louis Gary LamitPro/Engineer 2000i 實用教程[M].李世國，譯北京：機械工業(yè)出版社，2001

[2]詹友剛Pro/Engineer 英文野火版教程——零件設計范例[M].北京：清華大學出版社，2005