兩種參數(shù)化設(shè)計方法在機械裝配設(shè)計中的應用

易凡

摘 要：隨著計算機3D建模技術(shù)的不斷發(fā)展，參數(shù)化設(shè)計理念正被越來越廣泛地應用于機械設(shè)計中，在序列化產(chǎn)品設(shè)計，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，產(chǎn)品互換性設(shè)計等工作中發(fā)揮著重要作用。本文主要討論了兩種參數(shù)化設(shè)計方法在機械裝配設(shè)計中的應用，闡述了參數(shù)化設(shè)計的原理，通過實例論述了參數(shù)化設(shè)計在提高設(shè)計效率，簡化設(shè)計流程等方面所起到的重要作用。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計 機械設(shè)計

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0101-02

參數(shù)化設(shè)計是隨著3D建模軟件的發(fā)展而逐漸興起的一種全新的設(shè)計理念。其特點是通過參數(shù)來控制整個零部件或裝配體的外形尺寸，通過幾個關(guān)鍵參數(shù)的修改來實現(xiàn)整個設(shè)計的更新。

以往為實現(xiàn)零部件尺寸的修改、更新，設(shè)計人員需要手動修改圖紙，對于紙版圖紙，手動修改影響圖面美觀整潔。對于復雜裝配體的尺寸更新，設(shè)計人員還需要重新進行尺寸鏈計算，對各個零部件及裝配體重新制圖。特別是對于結(jié)構(gòu)相似的機械設(shè)備的序列化設(shè)計，如壓力容器設(shè)備，電梯等，設(shè)計人員還需要對每種不同型號尺寸的設(shè)備逐一設(shè)計制圖。

參數(shù)化設(shè)計理念的出現(xiàn)大大地簡化了設(shè)計流程，提高了設(shè)計人員的工作效率。只需使用3D軟件建立一個參數(shù)化模型，再將模型中的各個尺寸定義為不同的參數(shù)，參數(shù)之間建立公式關(guān)系，通過參數(shù)的修改可以得到不同外形尺寸的產(chǎn)品設(shè)計。對于設(shè)計更新或序列化的產(chǎn)品設(shè)計，每次只需輸入所需要的參數(shù)即可得到符合要求的設(shè)計。

參數(shù)化設(shè)計應用于零部件層面，即將零部件的各個外形尺寸定義為不同的參數(shù)，通過不同的參數(shù)輸入來修改零部件的尺寸設(shè)計，此類應用較為基本和常見，是3D軟件最為常用的功能。

本文要論述的參數(shù)化設(shè)計方法為參數(shù)化設(shè)計在裝配中的應用，即通過參數(shù)控制整個裝配體的設(shè)計，通過參數(shù)的更新使裝配體中的各個零部件尺寸實現(xiàn)更新，而不需要逐一修改零部件尺寸。

下面舉例論述兩種參數(shù)化設(shè)計方法在裝配設(shè)計中的應用。

1 通過核心部件來實現(xiàn)整個裝配體的參數(shù)化設(shè)計

核心部件參數(shù)化設(shè)計方法為設(shè)置裝配體中的某一個零部件為核心部件，其他部件外形尺寸與核心部件外形尺寸建立幾何約束關(guān)系，通過核心部件外形尺寸的修改來實現(xiàn)其他部件尺寸的修改，從而實現(xiàn)整個裝配的外形更新。

1.1 模型基本構(gòu)成及參數(shù)設(shè)置

圖1是機械設(shè)備中常見的一種橡膠減振器，通過橡膠塊的軟連接來實現(xiàn)減震目的。其中件1為橡膠塊，件2為金屬嵌件。橡膠塊直徑為D1，其中鉆兩個直徑為D2的圓孔嵌入金屬嵌件，金屬嵌件外徑尺寸d3與圓孔直徑D2相同。橡膠塊厚度為T2，金屬嵌件長度為t2。

1.2 參數(shù)化設(shè)計方法

設(shè)置橡膠塊為核心部件，只需在3D軟件中設(shè)置幾何約束及函數(shù)關(guān)系，即將金屬嵌件外圓與橡膠塊開孔設(shè)置為重合，將金屬嵌件長度t2與橡膠塊厚度T1設(shè)置為函數(shù)關(guān)系t2=T1-10。那么當更改橡膠塊尺寸時，只需在裝配中刷新模型，嵌件外形尺寸將自動更新。

2 通過全局變量來控制裝配體的尺寸設(shè)計

全局變量參數(shù)化設(shè)計即自頂向下設(shè)計（TOP DOWN DESIGN）。通過對裝配體設(shè)置全局變量參數(shù)，控制裝配體外形尺寸及其中各個零部件的外形尺寸。將裝配中各個零部件的尺寸與全局變量建立函數(shù)關(guān)系，通過更新全局變量即可實現(xiàn)整個裝配體的設(shè)計更新。

2.1 模型基本構(gòu)成及參數(shù)設(shè)置

圖2為壓力容器的主體結(jié)構(gòu)，由一個筒體和兩個封頭焊接而成。其中件1為筒體，件2為封頭。設(shè)置壓力容器直徑為全局變量D，總長為L1，筒體長度為L2，容器厚度為t。

2.2 參數(shù)化設(shè)計方法

設(shè)置封頭內(nèi)徑為D1，筒體內(nèi)徑為D2，封頭高度為h。那么D1=D2=D-2t，h=（L1-L2）/2。通過對全局變量D，L1，L2，t的數(shù)值錄入，即可得到不同尺寸規(guī)格的容器設(shè)計。

3 結(jié)語

綜上，參數(shù)化的意義在于通過建立某一規(guī)格的模型并建立相應的變量，就可以通過少數(shù)關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)值控制生成擁有多個系列化產(chǎn)品模型，可以極大地節(jié)約工時、縮短開發(fā)周期，減少設(shè)計開發(fā)成本，對于提高產(chǎn)品開發(fā)的科學性與準確性有著重要的意義。

參考文獻

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