摘要：用傳統(tǒng)方法設(shè)計玉米免耕精量播種機周期長，效率低。利用Pro/E軟件對玉米免耕精量播種機進行三維參數(shù)化設(shè)計、虛擬裝配、仿真分析，能有效的縮短研制周期，提高工程設(shè)計人員的設(shè)計水平和效率，為玉米免耕精量播種機改型設(shè)計和系列化打下基礎(chǔ)，為三維設(shè)計軟件在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：Pro/E;玉米播種機;農(nóng)業(yè)機械 ;三維建模

基金項目：吉林省2008年全程農(nóng)業(yè)機械化示范區(qū)建設(shè)項目《玉米免耕精量播種機》

中圖分類號： ?S223.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.02.018

21世紀(jì)以來，CAD技術(shù)經(jīng)歷了兩次技術(shù)革命，第一次革命是繪圖員利用軟件進行平面圖形的設(shè)計，進而再由生產(chǎn)者將平面圖紙的生產(chǎn)加工為實體;第二次革命是使用三維軟件進行三維實體建模、虛擬裝配、干涉檢查、生成二維圖等步驟的設(shè)計，經(jīng)過技術(shù)革命后，CAD技術(shù)為農(nóng)業(yè)機械設(shè)計提供了一個省時高效的設(shè)計新途徑。玉米免耕精量播種機是農(nóng)業(yè)機械的重要組成部分。使用三維CAD軟件Pro/E設(shè)計玉米免耕精量播種機，可以使設(shè)計者利用參數(shù)化設(shè)計的思想直接把握設(shè)計的每一個細(xì)節(jié)，將零件設(shè)計及修改變得簡單易行，并對播種機進行系統(tǒng)化設(shè)計，使用這種方法設(shè)計玉米免耕精量播種機，可以大大降低設(shè)計的成本，提高設(shè)計效率，使農(nóng)業(yè)機械設(shè)計進入了一個全新的領(lǐng)域。

1 Pro/E簡介

Pro/E軟件是美國參數(shù)化技術(shù)公司推出的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，是現(xiàn)今用戶最多的三維CAD軟件，使用該軟件可以進行機械的設(shè)計、分析和加工。Pro/E提供了拉伸、掃描、混合、旋轉(zhuǎn)等特征生成方法;復(fù)制、陣列、鏡像等特征編輯方法;規(guī)則曲面、自由曲面等多種曲面造型方法。此軟件功能十分強大，可以完成復(fù)雜的零件設(shè)計和模具設(shè)計。該軟件具有如下特點：

1.1 參數(shù)化設(shè)計

Pro/E最大的特點就是參數(shù)化，它是一個“參數(shù)驅(qū)動”的軟件，在設(shè)計過程中只要修改零件的尺寸，就可以對其特性進行修改，簡單方便。

1.2 單一數(shù)據(jù)庫

Pro/E采用單一數(shù)據(jù)庫，在設(shè)計和制造的環(huán)節(jié)可以隨時對修改數(shù)據(jù)進行自動更新，實時反映到相關(guān)的各個環(huán)節(jié)，從而保證了設(shè)計和制造的統(tǒng)一性。

1.3 基于特征的實體建模

Pro/E的設(shè)計單元是各個特征，實體建模是基于特征創(chuàng)建的，建模的過程就是工程師的設(shè)計過程，增強了軟件的通用性。

2基于Pro/E的玉米免耕精量播種機的設(shè)計過程

2.1零件三維建模

玉米免耕精量播種機由仿形機構(gòu)、排種器、機架、種箱、開溝器等機構(gòu)組成，根據(jù)零件的不同結(jié)構(gòu)特點，使用Pro/E軟件的Part模塊通過拉伸、掃描、混合、旋轉(zhuǎn)等方法建立零件實體，并建立約束條件和父子關(guān)系，進而形成玉米免耕精量播種機零件庫，在設(shè)計過程中還可以利用Pro/E的參數(shù)化特點通過修改尺寸隨時對錯誤進行修改。工程師在設(shè)計時通過Model Tree可以了解設(shè)計過程，可以隨時修改零件特性和設(shè)計思路，大大增加了設(shè)計的靈活性和設(shè)計的效率。

2.2 虛擬裝配

在零件建模完成的基礎(chǔ)上，利用Pro/E軟件的Assembly模塊對玉米免耕精量播種機進行裝配，可以使用對齊、插入、匹配、坐標(biāo)系等約束類型進行零件的約束，確定零件適合的位置。在裝配設(shè)計的過程中，可以對裝配體和零件進行修改，基于Pro/E軟件的完全相關(guān)性，修改的結(jié)果會自動保存到零件特征中，避免因疏忽而遺漏的現(xiàn)象發(fā)生。虛擬裝配采用分層設(shè)計思維，使用自下而上的倒樹狀層次結(jié)構(gòu)，先生成子裝配體，再將子裝配體裝配成總體，這樣設(shè)計層次分明，便于從整體上把握全局。

2.3 干涉檢查

在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，檢查玉米免耕精量播種機各個零件之間的干涉難度非常大，有時直至產(chǎn)品調(diào)試階段才可發(fā)現(xiàn)，如無法修改則會導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗。而使用Pro/E軟件的Model Analysis模塊可以迅速找出整機的所有干涉，可以直觀的在虛擬裝配體中獲得干涉情況，清晰地顯示出所有干涉點位置，這樣就可以對產(chǎn)生干涉的零件進行修改，直到無干涉為止，進而保證設(shè)計結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 運動仿真分析

使用Pro/E軟件的Mechanism模塊可以對玉米免耕精量播種機進行運動學(xué)仿真和運動學(xué)分析。運動仿真和運動分析的流程大致一樣：創(chuàng)建模型→添加建模圖元→創(chuàng)建分析模型→獲得結(jié)果。根據(jù)玉米免耕精量播種機的部件運動特點選擇合適的連接方式（包括銷釘、滑動桿、圓柱、平面等方式），添加驅(qū)動器后就可以進行運動仿真。通過回放可以檢查播種機的各種零件的干涉情況，分析的結(jié)果可以組合成一段影片，還可以顯示力和扭矩對播種機各個機構(gòu)的影響并跟蹤分析時的測量值，檢測播種機可能出現(xiàn)的各種問題，降低制造樣機的成本。

2.5 生成工程圖

三維設(shè)計的目標(biāo)是實現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，經(jīng)過上述步驟設(shè)計的播種機利用CAM軟件處理，可以在數(shù)控機床上直接加工。但實際生產(chǎn)加工由于一些條件的限制，仍然需要生成二維工程圖。利用Pro/E軟件的Drawing模塊可以直接生成零件和裝配體的二維工程圖，可以生成如三視圖、全剖圖、半剖圖、局部放大圖、軸測圖等各種工程圖，還可自動標(biāo)注各種尺寸，標(biāo)注形位公差，輸入粗糙度等，明細(xì)表和標(biāo)題欄也可以繪制。工程圖和零件圖、裝配圖都是相關(guān)的，在工程圖中修改尺寸，三維模型也會變化，這樣就確保了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，避免人為改圖出現(xiàn)的錯漏現(xiàn)象。

3 結(jié)語

利用三維設(shè)計軟件Pro/E進行玉米免耕精量播種機的設(shè)計，包括零件三維建模、虛擬裝配、干涉檢查、運動仿真分析、生成工程圖等步驟。這種設(shè)計方法直觀形象，使設(shè)計過程合理，大大提高了設(shè)計的質(zhì)量。

Pro/E軟件的參數(shù)化設(shè)計特性，在設(shè)計修改的過程中優(yōu)勢凸顯，通過修改尺寸就可以修改相關(guān)的零件特性、裝配特性，提高了設(shè)計的效率，避免人為錯漏現(xiàn)象發(fā)生。

虛擬裝配和運動仿真分析，縮短了產(chǎn)品的研制周期，大大節(jié)約了設(shè)計的成本，更符合現(xiàn)代設(shè)計理念。

參考文獻

[1]李錦標(biāo).Pro/ENGINEER Wildfire 5.0產(chǎn)品設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]詹友剛.Pro/ENGINEER野火版5.0機械設(shè)計教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]王天慧.CAD技術(shù)在玉米聯(lián)合作業(yè)機設(shè)計中的應(yīng)用[J].農(nóng)機化研究，2005.

[4]石曉梅.CAD 三維技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機，2014.

[5]薛志成.精量播種機的選用[J].山東農(nóng)機化，2007（02）.

作者簡介：石晨迪，碩士，吉林工程職業(yè)學(xué)院，講師，研究方向：計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)及應(yīng)用。