基于ProENGINEER的三维零件信息模型建立与应用

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1、基于Pro/ENGINEER的三维零件信息模型建立与应用【摘要】在理解零件信息模型的内涵以及分析各种特征建模方法的基础上，首先完成了R175A型柴油机连杆特征规划和设计，并利用Pro/ENGINEER软件三维造型功能和基于特征点接生成法构建了连杆的信息模型。最后，对英加工仿真和数控白动编程，较成功得实现设计和制造的集成。【关键词】CAD/CAM零件信息模型特征设计加工仿真1引言如何准确而有效地建立零件信息模型是CAD/CAPP/CAM集成的核心内容，目前零件信息模型是基于特征造型技术。最通常的做法是：先按照特征分类建立特征库，然后根据造型的实际需要进行基本特征调用，利用特征

2、之间的布尔运算建立零件模型。这种方法有几点不足之处。（1）为了方便地构造各种复杂零件模型，特征库尽可能包含所有的基本特征，这一点目前做起來是比较困难的。（2）当前•特征识別技术还不够成熟，如何对特征库进行有效的管理和控制存在一定的难度。（3）在实际进行寥件造型过程中，设计者很难在短时间内快速而准确地选择所想要的特征，大大影响建模速度。（4）现有的特征分类方法与机械加工方法并不是一一对应，一种加工方法可能对应儿个基本特征，根据特征和加工方法一一对应的原理，应将英作为复合特征存储在特征库中，这显然是不现实的，对于这类矛盾还有待解决。针对上述不足之处，本文首先明确零件信息模型内涵

3、，并在分析连杆加工工艺的基础上，迹行特征规划和设计，然后利用特征减造型的方法（DestructiveModelingwithFeature）,玄接构造零件模型，进而建立零件信息模型，而不是遵循常规的特征分类与造型的方法，较成功地实现特征设计与机械加工过程的统一，即每一个特征与连杆每一种加工方法保持一致。2基丁特征的零件倍息模型特征是用于完整表达零件信息的集合单元，是一定形状、语义和抽象的结合［1］。一个完整的零件模型不仅是零件数据的集合，还应反映出各类数据的表达方式及相互间的关系。只有建立在一定表达方式基础上的零件模型，才能育效地被各种应用系统接受，完整的零件信息模型应包括

4、:管理特征、形状特征、精度特征、材料特征和技术特征如图1所示。（1）形状特征。描述具有一疋工程意义的功能儿何形状信息，分为主特征和辅特征。主特征用于构造零件的主体形状结构。辅特征用于对主特征的修饰，它附加于主特征之上，也町附加于另一辅特征之上。形状特征是产品设计、制造人员考虑问题的焦点，也是其他信息的载体。（2）精度特征。用于描述零件的尺寸公芜、形位公魁和粗糙度公魁等信息，尺寸与公羌特征是联系设计与制造的IE要属性，在特征设计中，对尺寸与公差特征进行分析，并宜接对零件信息模型建立尺寸与公差特征，可以清楚地表示形状特征的非儿何属性以及形状特征Z间的相互关系。(3)材料特征。用

5、于描述零件材料的种类代号、性能、热处理方法，表血处理方式等信息。(4)技术特征。用于描述零件的性能、功能等信息。(5)管理特征。用于描述零件的管理特征，如零件名称、设计者、设计日期、数量、图号、版本等信息。零件的儿何/拓扑信息是基础。特征层是核心，特征层中各种特征子模型Z间的相互联系反映了特征间的语义关系，使特征成为构造零件的基木单元具冇高层次的工程含义，从而支持CAPP、NC编程，加工仿真对零件数据的需求。3三维零件信息模型的建立建立零件信息模型的关键是做好特征规划，如图1所示。采用点接建模技术町以分层次对结构进行设计，在不同展次建立相应的参数化特征模块，每一个特征山一组

6、唯一决定该特征的参数来描述。现以柴油机中的连杆为例，利用Pro/ENGINEER软件，对三维零件信息模型的建模方法和设计步骤加以说明。3.1连杆功能和结构分析连杆是发动机屮的重要寥件，如图2所示。它将作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴,推动曲轴旋转，同时受曲轴的驱动而带动活塞压缩汽缸内的气体。连杆结构复杂，其通常在大头处分开为连杆体和连杆盖两部分，连杆杆身是工字型截面，而H从人头到小头逐步变小。如果不作任何特征规划，直接运川特征造型技术构建连杆三维模型，造型很容易失败，难以获得较理想的结果，因为连杆结构复杂，不是简单的特征加减就可以完成的。图1基于特征的冬件信息模型的总

7、体模型一分模而一一大头M而一大头平而一定位凸台亠连捋找孔中间成型休小头侧面亠小头平而~小头轴孔-轴瓦定位榕A润滑油孔一IIII■1■II-II△大大定大建畫小小小翌润抜I耐征占斜角图2连杆的特征结构3.2连杆的机械加工工艺过程分析连杆特征设计与机械加工密切相关，每-种加工方法与一个特征相对应，这是特征规划的基本原则。连杆毛坯是锻造件，连杆体和连杆盖整体锻造。连杆的主要加工工艺过程如下：铳连杆大小两端而一钻小头孔，扩至尺寸值，拉小头孔，并保证尺寸和表而粗糙值一铳大头定位凸台一从连杆上切下连杆盖一纟忽连杆盖上的螺帽凸台