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基于Pro/ENGINEER的皮带机3D参数化设计方法研究
基于Pro/ENGINEER的皮带机3D参数化设计方法研究

一、概述  皮带机是烟草企业中常用的辅联设备,由于在各烟厂生产线上联接的设备不同,所以皮带机的结构类似,但尺寸不同,需要进行大量的变型设计。  在以往皮带机的设计过程中,绝大部分都采用二维平面设计,为了赶工期,设计人员往往直接在老图纸上刮去尺寸和线条,手工画上线条、填写新尺寸,这样容易使产品结构等信息表达有误,引起设计部门与制造工艺部门不必要的信息反复。同时,由于没有相关联的产品三维装配模型可供分析,给干涉分析及空间设计带来了困难。而本文将要论述的三维参数化设计系统则很好地解决了这样的问题。它以三维实体模型为基础,利用参数化设计方法,实现以少数几个参数来控制其他的特征参数,使整个设计过程都是针对实体特征模型进行,摆脱了二维设计中的局限性。另外,本设计系统实现了动态交互的设计功能,用户可以随时改变控制参数来满足自己的要求,具有很大的灵活性与实用性,符合未来设计发展的需要,具有良好的发展前景。  二、皮带机特征模型基本参数的交互式输入及关联  1.基本参数  下面以某型皮带机为例,介绍整个控制过程。如图1所示,皮带机整体特征模型包括支腿、侧板、侧挡板、主动辊、被动辊、托辊和皮带等部件,需要经常变动的主要包括皮带的宽度B、前后辊的中心距L和皮带面的高度H三个尺寸参数。支腿的宽度、高度、主动辊的长度和侧板的长度等结构尺寸参数都可由以上的基本参数来确定,所以不作为基本参数,只作为设计中需要考虑的结构参数,这样既减少了基本参数的数量,也有利于下一步控制参数的提取与确定。  2.基本参数的交互式输入及关联  (1)骨架模型的建立及装配  在Pro/ENGINEER中提供了骨架模型的功能,允许设计者在加入零部件之前,先设计好每个零件在空间中的静止位置或在运动时的相对位置的结构图。设计好结构图后,可以利用此结构将每个零部件装配上去,以避免不必要的装配限制的冲突。在本例中则需要建立好皮带的宽度B、前后辊的中心距L和皮带面的高度H三个尺寸参数的骨架模型,如图2所示。

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三维设计软件Pro/Engineer 在机床行业的应用
三维设计软件Pro/Engineer 在机床行业的应用

最近,第九届中国国际机床展览会在北京国际展览中心举行,展览会盛大繁荣的场面给我们留下了深刻的印象。机床作为装备制造业的装备制造业,也是工业“母机”,其发展状况代表着我国工业化的水平,在一定程度上也是我国经济发展的“晴雨表”。我们欣喜的看到中国作为制造业大国,机床行业经过多年的发展也取得了显著的成绩,总体归纳起来有如下几点:一是总量供给能力不凡;二是产品门类齐全;三是向科技制高点冲刺,开发出一批具有自主知识产权的品种;四是机床产业信息技术收到实效。   我国机床产业已经进入世界第一方阵,并正在积聚力量进行一次新的发展跨越。  然而,在看到我们取得成绩和发展机遇的同时,也不能忽视存在的问题及面临的挑战。以金属切削机床为例,我国金切机床年产量连续几年在30万台以上,2004年超过35万台,这是一个不小的数字,国际排行榜进入第四名,可谓机床生产大国。而代表当今世界机床先进水平的数控机床,尽管我们自己和自己比进步很大,但是总量也只有5万台的年产量,而且有70%左右都是经济型的。国产高档数控机床的品种虽有不少,但仍然没有摆脱依靠进口的局面。去年我国金属加工机床进口高达55亿美元,而出口只有5亿美元。机床行业从“低端产品”向“高端产品”升级的过程中,差距十分明显,即高水平的高技术装备依然要依赖进口。另外,机床行业技术研发能力有待提高,增强企业创新能力,技术创新也是企业的生命力的重要体现。  对于制造性的企业,包括机床行业,如何提高企业竞争能力、长远持续快速的发展是一个系统而复杂的问题,简要来说包括三方面的因素:优秀的产品、良好的运营和稳健的市场客户关系。我国企业往往对后两者给予足够的重视,当然这是必要的,但前者——优秀的产品对于企业来说也是不可忽视的,从长远发展的角度来看,尤其是在当今经济全球一体化、竞争日益激烈的市场情况下甚至显得更为重要,实践也证明比竞争对手更快的推出更好的产品是企业创造利润最有效的方法。产品成功与否在很大程度上决定着企业的成功。机床行业企业要提高设计研发和创建优秀产品的能力,以提升企业的市场竞争力,除了具有很好素质的研发设计人员这一先决条件外,建立一个真正进行   以Pro/Engineer软件为代表的全参数化三维设计系统,提供制造业全流程的完整解决方案。其结合PTC的系列软件产品可以给制造性企业建立一套完整的产品研发体系(Product Development Systems, PDS)。产品研发体系包括数字模型定义、数字化模型控制、项目协同及管理和企业级产品数据管理几方面的内容,三维设计软件则主要集中在数字模型定义这部分。  产品研发体系-创造、协作、控制  Pro/Engineer作为高端的三维设计软件,用该软件进行产品设计,无论设计中的哪部分进行了变更,这些变更都会传播到所有后续信息中。尤其是对如机床这类复杂而系统的产品,使用高端软件会有更明显的优势。完整的3D建模功能使产品质量和上市速度得到提高,Pro/Engineer中应用布局、骨架及参照关系等进行大型复杂产品的Top-Down设计,可以建立有效的产品数字化模型,尤其是在设计变更、系列化产品或者数据借用时,您会有深刻的体会。Pro/Engineer软件通过自动生成相关的模具设计、装配指令和机床代码也能在大程度提高生产效率,Pro/Engineer软件能够仿真和分析虚拟样机及优化设计,无需制造昂贵的实物样机,即可以虚拟方式模拟实际的作用力和运动情况,并分析产品在这些情况下的可能出现的问题。在设计阶段中及早洞察产品性能,从而改进产品性能,设计更好的产品。同时节省时间和成本。另外Pro/Engineer软件支持与多种CAD工具(包括相关数据交换)和业界标准数据格式兼容利用,与PTC的其他产品一起能形成团队成员之间有效地共享数字化产品数据环境,基于产品研发体系,优化数字化产品价值链,改善企业业务流程。

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基于Pro/ENGINEER系统的虚拟装配技术应用研究
基于Pro/ENGINEER系统的虚拟装配技术应用研究

1 引言   近年来,世界机械制造业市场的竞争日趋激烈,为了适应变化迅速的市场需求,产品研制周期、质量、成本、服务成为每一个现代企业必须面对的问题。近20年来的实践证明,将信息技术应用于新产品研制以及实施途径的改造,是现代化企业生存、发展的必由之路。同时,先进的产品研制方法、手段以及实施途径,实际上是产品研制质量、成本、设计周期等方面最有利的保证。以波音公司为例,在数字化代表产品--波音777的展示中,不像以往那样重点宣传新型飞机本身性能如何优越,而是强调他们如何充分利用数字化研制技术以及产品研发人员的重新编队等方面。波音777飞机项目顺利完成的关键是依赖三维数字化设计与集成产品开发团队IPT(Integrated Product Development Team)(238个Team)的有效实施,保证了飞机设计、装配、测试以及试飞均在计算机上完成。研制周期从过去的8年时间缩减到5年,其中虚拟装配的工程设计思想在研制过程中发挥了巨大的作用。“虚拟装配”(Virtual Assembly)是产品数字化定义中的一个重要环节,在虚拟技术领域和仿真领域中得到了广泛的应用研究。通常有2种定义:  (1)虚拟装配是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程,是有效分析产品设计合理性的一种手段。该定义强调虚拟装配技术是一种模型重新进行定位、分析过程。  (2)虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性,真实地模拟产品三维装配过程,并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程,以检验产品的可装配性。  本文结合焊接小车研制的特点,给出如下的定义:虚拟装配是在计算机上完成产品零部件的实体造型,并且进行计算机装配、干涉分析等多次协调的设计过程,实现产品的三维设计过程与零部件装配过程的高度统一。虚拟装配技术在机械设计的应用研究中,是一种全新的设计概念,它为产品的研制提供了一种新的设计方法与实施途径,它的成功依赖于对产品总体设计进程的控制。同时,产品的零部件模型数据的合理流动与彼此共享是实现虚拟装配技术的基础。虚拟装配包括设计过程、过程控制和装配仿真三部分。   2.1 以设计为中心的虚拟装配  以设计为中心的虚拟装配(Design-Centered Virtual Assembly)是指在产品三维数字化定义应用于产品研制过程中,结合产品研制的具体情况,突出以设计为核心的应用思想,这表现在以下三个层次,如图1所示。

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基于Pro/ENGINEER的三维零件信息模型建立与应用
基于Pro/ENGINEER的三维零件信息模型建立与应用

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,这一点目前做起来是比较困难的。  (2)当前特征识别技术还不够成熟,如何对特征库进行有效的管理和控制存在一定的难度。  (3)在实际进行零件造型过程中,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几个基本特征,根据特征和加工方法一一对应的原理,应将其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,并在分析连杆加工工艺的基础上,进行特征规划和设计,然后利用特征减造型的方法(Destructive Modeling with Feature),直接构造零件模型,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 基于特征的零件信息模型  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,才能有效地被各种应用系统接受,完整的零件信息模型应包括: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。

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AutoCAD 2007 入门教程-建立用户坐标系
AutoCAD 2007 入门教程-建立用户坐标系

在三维坐标系下,同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外,在绘制三维图形时,还可使用柱坐标和球坐标来定义点。  柱坐标系:使用 XY 平面的角和沿 Z 轴的距离来表示,其格式如下。  XY 平面距离 <XY 平面角度, Z 坐标 ( 绝对坐标 )  @XY 平面距离 <XY 平面角度, Z 坐标 ( 相对坐标 )  球坐标系:具有点到原点的距离、在 XY 平面上的角度及和 XY 平面的夹角 3 个参数,其格式如下。  XYZ 距离 <XY 平面角度 < 和 XY 平面的夹角 ( 绝对坐标 )  @XYZ 距离 <XY 平面角度 < 和 XY 平面的夹角 ( 相对坐标 )      查看全套"AutoCAD 2007 入门教程">>>>>

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AutoCAD 2007 入门教程-编辑标注对象
AutoCAD 2007 入门教程-编辑标注对象

在 AutoCAD 2007 中,可以对已标注对象的文字、位置及样式等内容进行修改,而不必删除所标注的尺寸对象再重新进行标注。  编辑标注  在 “ 标注 ” 工具栏中,单击 “ 编辑标注 ” 按钮,即可编辑已有标注的标注文字内容和放置位置,此时命令行提示如下。  输入标注编辑类型 [ 默认 (H)/ 新建 (N)/ 旋转 (R)/ 倾斜 (O)] < 默认 >:  编辑标注文字的位置  选择 “ 标注 ” | “ 对齐文字 ” 子菜单中的命令,或在 “ 标注 ” 工具栏中单击 “ 编辑标注文字 ” 按钮,都可以修改尺寸的文字位置。选择需要修改的尺寸对象后,命令行提示如下。  指定标注文字的新位置或 [ 左 (L)/ 右 (R)/ 中心 (C)/ 默认 (H)/ 角度 (A)]:  默认情况下,可以通过拖动光标来确定尺寸文字的新位置。也可以输入相应的选项指定标注文字的新位置。  替代标注  选择 “ 标注 ” | “ 替代 ” 命令 (DIMOVERRIDE) ,可以临时修改尺寸标注的系统变量设置,并按该设置修改尺寸标注。该操作只对指定的尺寸对象作修改,并且修改后不影响原系统的变量设 置。执行该命令时,命令行提示如下。

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AutoCAD 2007 入门教程-设置主单位格式
AutoCAD 2007 入门教程-设置主单位格式

在 “ 新标注样式 ” 对话框中,可以使用 “ 主单位 ” 选项卡设置主单位的格式与精度等属性 。  线性标注  在 “ 线性标注 ” 选项组中可以设置线性标注的单位格式与精度,主要选项功能如下。  “ 单位格式 ” 下拉列表框:设置除角度标注之外的其余各标注类型的尺寸单位,包括 “ 科学 ” 、 “ 小数 ” 、 “ 工程 ” 、 “ 建筑 ” 、 “ 分数 ” 等选项。  “ 精度 ” 下拉列表框:设置除角度标注之外的其他标注的尺寸精度。  “ 分数格式 ” 下拉列表框:当单位格式是分数时,可以设置分数的格式,包括 “ 水平 ” 、 “ 对角 ” 和 “ 非堆叠 ” 3 种方式。  “ 小数分隔符 ” 下拉列表框:设置小数的分隔符,包括 “ 逗点 ” 、 “ 句点 ” 和 “ 空格 ” 3 种方式。  “ 舍入 ” 文本框:用于设置除角度标注外的尺寸测量值的舍入值。  “ 前缀 ” 和 “ 后缀 ” 文本框:设置标注文字的前缀和后缀,在相应的文本框中输入字符即可。  “ 测量单位比例 ” 选项组:使用 “ 比例因子 ” 文本框可以设置测量尺寸的缩放比例, AutoCAD 的实际标注值为测量值与该比例的积。选中 “ 仅应用到布局标注 ” 复选框,可以设置该比例关系仅适用于布局。

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AutoCAD 2007 入门教程-设置调整格式
AutoCAD 2007 入门教程-设置调整格式

在 “ 新建标注样式 ” 对话框中,可以使用 “ 调整 ” 选项卡设置标注文字、尺寸线、尺寸箭头的 位置 。  调整选项  在 “ 调整选项 ” 选项组中,可以确定当尺寸界线之间没有足够的空间同时放置标注文字和箭头时,应从尺寸界线之间移出对象 。    文字位置  在 “ 文字位置 ” 选项组中,可以设置当文字不在默认位置时的位置 。    标注特征比例  在 “ 标注特征比例 ” 选项组中,可以设置标注尺寸的特征比例,以便通过设置全局比例来增加或减少各标注的大小 。

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AutoCAD 2007 入门教程-设置文字格式
AutoCAD 2007 入门教程-设置文字格式

在 “ 新建标注样式 ” 对话框中,可以使用 “ 文字 ” 选项卡设置标注文字的外观、位置和对齐方式。  文字外观  在 “ 文字外观 ” 选项组中,可以设置文字的样式、颜色、高度和分数高度比例,以及控制 是否绘制文字边框等。部分选项的功能说明如下。  “ 分数高度比例 ” 文本框:设置标注文字中的分数相对于其他标注文字的比例, AutoCAD 将该比例值与标注文字高度的乘积作为分数的高度。  “ 绘制文字边框 ” 复选框:设置是否给标注文字加边框。      文字位置  在 “ 文字位置 ” 选项组中,可以设置文字的垂直、水平位置以及从尺寸线的偏移量 。

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AutoCAD 2007 入门教程-发布DWF文件
AutoCAD 2007 入门教程-发布DWF文件

现在,国际上通常采用 DWF(Drawing Web Format ,图形网络格式 ) 图形文件格式。 DWF 文件可在任何装有网络浏览器和 Autodesk WHIP !插件的计算机中打开、查看和输出。  DWF 文件支持图形文件的实时移动和缩放,并支持控制图层、命名视图和嵌入链接显示效果。 DWF 文件是矢量压缩格式的文件,可提高图形文件打开和传输的速度,缩短下载时间。 以矢量格式保存的 DWF 文件,完整地保留了打印输出属性和超链接信息,并且在进行局部放大时,基本能够保持图形的准确性。  输出 DWF 文件  要输出 DWF 文件,必须先创建 DWF 文件,在这之前还应创建 ePlot 配置文件。使用配置文件 ePlot.pc3 可创建带有白色背景和纸张边界的 DWF 文件。  通过 AutoCAD 的 ePlot 功能,可将电子图形文件发布到 Internet 上,所创建的文件以 Web 图形格式 (DWF) 保存。用户可在安装了 Internet 浏览器和 Autodesk WHIP! 4.0 插件的任何计算机 中打开、查看和打印 DWF 文件。 DWF 文件支持实时平移和缩放,可控制图层、命名视图和嵌入超链接的显示。  在使用 ePlot 功能时,系统先按建议的名称创建一个虚拟电子出图。通过 ePlot 可指定多种设置,如指定画笔、旋转和图纸尺寸等,所有这些设置都会影响 DWF 文件的打印外观。  在外部浏览器中浏览 DWF 文件  如果在计算机系统中安装了 4.0 或以上版本的 WHIP! 插件和浏览器,则可在 Internet Explorer 或 Netscape Communicator 浏览器中查看 DWF 文件。如果 DWF 文件包含图层和命名视图, 还可在浏览器中控制其显示特征。    将图形发布到 Web 页

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