proe異步的圓柱滾子軸承CAD系統(tǒng)的研究

2013-08-13 by:廣州ProE/Creo培訓中心來源:仿真在線

0 引言

隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展,各制造部門對不同種類的滾動軸承需求量不斷增加。在市場競爭激烈的當今,以最快的速度設計出與需求配套的滾動軸承,縮短產(chǎn)品設計周期是眾企業(yè)所追求的目標,因此滾動軸承參數(shù)化設計一直得到業(yè)界重視。而網(wǎng)柱滾子軸承的結構形狀由幾個主要尺寸參數(shù)驅動,這些參數(shù)與結構的控制尺寸有明顯的對應關系,只要對這幾個參數(shù)進行修改,就可以得到新的產(chǎn)品,因而參數(shù)化的設計方法非常適用于圓柱滾子軸承的設計。而開發(fā)圓柱滾子軸承CAD系統(tǒng),無疑將促進軸承設計自動化,提高軸承生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展速度。

proe軟件是目前三維CAD軟件中最具有代表性的一種,它是基于單一數(shù)據(jù)庫(整個proeNGINEER系統(tǒng)建立在單一的數(shù)據(jù)庫上,具有完整而統(tǒng)一的模型,提供了雙向關聯(lián)性的功能)的參數(shù)化通用CAD軟件,它提出了真正的全相關性(任何地方的修改都會自動反映到所有相關地方)、基于特征的參數(shù)化造型等概念。因此,以proe軟件為平臺進行滾子軸承CAD系統(tǒng)的二次開發(fā),使之適合國內企業(yè)設計的要求,對于提高產(chǎn)品設計效率并滿足更高層次的要求也有很大的現(xiàn)實意義。

1 滾子軸承CAD系統(tǒng)開發(fā)方案

開發(fā)的圓柱滾子軸承三維CAD系統(tǒng),建立了常用的圓柱滾子軸承基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫,利用VC++創(chuàng)建的交互式界面,用戶可通過對話框輸入基本參數(shù)或選擇軸承型號,自動查找并計算出軸承各零件的詳細尺寸,并根據(jù)尺寸值檢索相應數(shù)據(jù)庫,查出相應尺寸公差、形位公差,再通過Pro/Toolkit的底層函數(shù)將這些參數(shù)傳遞到調用的proe參數(shù)模型中,驅動并生成新的圓柱滾子軸承零件與裝配體的三維模型,以及相應的二維工程圖與設計文件。整個CAD系統(tǒng)主要包括:圓柱滾子軸承數(shù)據(jù)庫、參數(shù)優(yōu)化設計和三維、二維工程圖建模三大模塊。

1.1 圓柱滾子軸承數(shù)據(jù)庫模塊

系統(tǒng)采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫,參照最新滾動軸承設計手冊與滾動軸承設計標準數(shù)據(jù)中圓柱滾子軸承的有關資料,建立了標準軸承型號、外型尺寸、參數(shù)選擇及尺寸公差、形位公差等資料的產(chǎn)品設計表。系統(tǒng)程序依靠數(shù)據(jù)庫訪問對象(DAO)來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的存儲、查詢、檢索等操作,同時增加了軟件維護認證口令。

1.2 參數(shù)優(yōu)化模塊

該模塊利用CAD系統(tǒng)與滾子軸承的數(shù)據(jù)庫接口,從數(shù)據(jù)庫中檢索出軸承主要外形結構尺寸參數(shù),同時對軸承主參數(shù)進行優(yōu)化設計以獲得軸承零件的詳細參數(shù),并根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)選取數(shù)據(jù)庫中對應的尺寸公差和形位公差等工程圖所需參數(shù)。

1.3 三維圖形建模模塊

建立不同類型的圓柱滾子軸承零件、裝配體三維模型及二維工程圖的基準圖形,并設置各基準圖形中的所要驅動的參數(shù)(如三維尺寸、結構、裝配體中各零件問的關系及工程圖名稱,明細表,標注符號,公差等)。然后將VC++檢索數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設計得到的各參數(shù),賦值給調用的參數(shù)化的基準圖形,來生成新的軸承零件、三維裝配模型及相應的二維工程圖。

2 CAD系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵因素

2.1 VC++與Pro/TOOLKIT的編譯設置

2.1.1 添加頭文件和庫文件路徑

利用Pro/TOOLKIT進行三維參數(shù)化建模,必須利用Pro/TOOLKIT提供的用于底層資源調用的C語言函數(shù)庫和頭文件以及Visual C++提供的MFC類庫來共同完成,所以要在Visual C++環(huán)境中添加頭文件和庫文件路徑。

選擇VC++主菜單命令TOOLS│OPTIONS,OPTIONS對話框中選擇DIRECTORIES選項,在Include Files項下添加~\protoolkit\include等項,同樣在Library Files項下添加~\protoolkit\i486\obj等項(其中“~”是指proeNGINEER野火版的安裝目錄)。

2.1.2設置Project/Settjngs選項

1)添加庫文件:選擇VC++主菜單命令PROJECTl│SETTING,在SETTING對話框中選擇LINK選項卡,在Category選項卡里選擇General,在Object/library modules域內添加下列庫文件:

protoolkit.lib pt_asynchronous.lib wsock32.lib mpr.lib protkmd.lib。

2)設置強制輸出:選擇VC++主菜單命令PROJECTI│SETTING, 在SETTING對話框中選擇LINK選項卡,在Category選項卡里選擇Customize,選中Force files output選項,設置該工程為強制輸出狀態(tài)。

2.1.3 設置環(huán)境變量

采用Pro/TOOLKIT異步開發(fā)模式,必須預先設置環(huán)境變量,環(huán)境變量設置的內容為:

變量名:PRO_COMM_MSG_EXE

變量值:~\i486_nt\obj\pro_comm_msg.exe

//“~”足指proeNGINEER野火版的安裝日錄。

2.2 參數(shù)化模型的創(chuàng)建及相關要求

在CAD中要實現(xiàn)參數(shù)化設計,參數(shù)化模型的創(chuàng)建是關鍵。

參數(shù)化模型是在零件圖形中加入一定的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結構約束(指幾何元素之間的拓撲約束關系,如平行、垂直、相切、對稱等)和尺寸約束(通過尺寸標注表示的約束,如距離、角度、半徑等)。工程約束是指尺寸之間的約束關系,通過定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關系來表示。

圓柱滾子軸承零件參數(shù)化模型的創(chuàng)建,首先要按設計要求建立圓柱滾子軸承各零件模型,通過proe工具下拉菜單中的參數(shù)選項,增加模型的全約束參數(shù),并通過關系選項將系統(tǒng)變量與定義的參數(shù)連接起來,系統(tǒng)程序通過控制這些變量以實現(xiàn)零件的參數(shù)化再生。

裝配體中,需要定義好各個零件間的裝配關系,才能順利使再生完成。

而工程圖的參數(shù)化開發(fā)較三維模型困難,

1)要通過環(huán)境配置文件confin.pro來定制窗口形式及一些重要文件的路徑,如繪圖設置文件、跟蹤文件、符號庫、標準件庫、格式庫等,以及模型單位、公差模式、圖層設定、映射鍵設置等,再通過繪圖設置文件prodetail.dtl來設置尺寸高度、文本注釋、文本方向、幾何公差標準、字體屬性、箭頭樣式等選項的特性;

2)要創(chuàng)建標題欄、參數(shù)化的表格內容、軸承行業(yè)所用的特殊符號庫及美觀的二維工程圖模板;再次,將定義的各項工程圖符號,以一定關系與對應的尺寸線相關聯(lián);

3)模板調用時要注意三維模型與其對應的二維工程圖模板要逐一匹配,匹配錯誤將導致模板調用錯誤。

2.3 數(shù)據(jù)的查詢與幾何參數(shù)的設計

DAO是用于和微軟的Access數(shù)據(jù)庫接口。在數(shù)據(jù)庫應用程序僅需與Access數(shù)據(jù)庫接口時,使用DAO編程方便易行。通過打開相關數(shù)據(jù)庫表,遍歷選擇出對應的參數(shù),并對其進行操作,便可獲得需要的數(shù)據(jù)。

用戶可通過對話框輸入基本參數(shù)(即軸承的內徑d、外徑D、寬度B等)或選擇軸承型號,自動查找并計算出軸承各零件的詳細尺寸并根據(jù)尺寸值檢索相應數(shù)據(jù)庫,查出相應尺寸公差、形位公差。計算過程中,先通過優(yōu)化設計過程確定高速圓柱滾子軸承的結構主參數(shù)(如滾子中心圓直徑Dm,滾予直徑Dw,滾于長度Lw,液子數(shù)量Z,徑向游隙Pa等),然后按照圓柱滾子軸承設計主導文件編程計算出其余常規(guī)幾何參數(shù)。

2.4 滾子軸承CAD參數(shù)的傳遞

Pro/TOOLKIT提供有專門對特征進行訪問和處理的各類函數(shù),主要包括特征對象、訪問特征、特征查詢,處理特征等,通過這些涵數(shù),可以很方便的查詢、修改三維實體的尺寸。三維實體的每個尺寸在Pro/TOOLKIT中用一個整形標識符進行識別,稱之為尺寸的ID,通過尺寸的ID,可以方便的查詢、顯示和修改與之對應的尺寸值。

利用系統(tǒng)程序優(yōu)化計算得到的變量,傳遞給參數(shù)化模型中的各參數(shù),便可得到新的三維零件、裝配體及工程圖模型。

以外圈模型為例,來講述系統(tǒng)二次開發(fā)中參數(shù)的傳遞過程。外圈模型的樣板模型建立主要是草繪封閉鏈繞軸旋轉而成,是proe的基本操作,不再贅述,注意擋邊與油溝的連接部分應光滑連接即可,而其參數(shù)化驅動主要程序代碼如下:

要注意的是,變量均由參數(shù)化模型中的參數(shù)在關系中賦予;另外,在裝配體模型調入內存中采用的是PRO_MDL_ASSEMBLY變量,而工程圖調入內存采用的是PRO_MDL_DRAWING變量,若寫錯的話,將無法調出參數(shù)化模型。

3 滾子軸承CAD系統(tǒng)的運行

以NU208E型軸承的設計為例介紹該系統(tǒng)的應用。首先,點程序運行圖標,彈出系統(tǒng)菜單對話框如圖1所示,通過下拉菜單選擇NU型號軸承中的02系列按鈕,彈出如圖2所示的主參數(shù)調入界面;接著,通過相應的組合下拉框,選擇208E型號,及滾子與保持架類型,點檢索按鈕,基本尺寸便顯示在右邊相應的文本框中,再點設計按鈕,系統(tǒng)通過優(yōu)化程序對基本參數(shù)進行優(yōu)化,之后彈出優(yōu)化設計的參數(shù)結果,如圖3所示;最后點擊其上的出圖按鈕,調用繪圖對話框如圖4所示,點啟動proe后,再點相應的零件,裝配,及工程圖,便可將所得的各項參數(shù)傳遞給調用的各參數(shù)模型,同時繪制出滿足生產(chǎn)要求的新圖形。

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