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(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

0 引言

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,各制造部門對(duì)不同種類的滾動(dòng)軸承需求量不斷增加。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的當(dāng)今,以最快的速度設(shè)計(jì)出與需求配套的滾動(dòng)軸承,縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期是眾企業(yè)所追求的目標(biāo),因此滾動(dòng)軸承參數(shù)化設(shè)計(jì)一直得到業(yè)界重視。而網(wǎng)柱滾子軸承的結(jié)構(gòu)形狀由幾個(gè)主要尺寸參數(shù)驅(qū)動(dòng),這些參數(shù)與結(jié)構(gòu)的控制尺寸有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,只要對(duì)這幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行修改,就可以得到新的產(chǎn)品,因而參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法非常適用于圓柱滾子軸承的設(shè)計(jì)。而開(kāi)發(fā)圓柱滾子軸承CAD系統(tǒng),無(wú)疑將促進(jìn)軸承設(shè)計(jì)自動(dòng)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(kù)(整個(gè)proeNGINEER系統(tǒng)建立在單一的數(shù)據(jù)庫(kù)上,具有完整而統(tǒng)一的模型,提供了雙向關(guān)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(guān)性(任何地方的修改都會(huì)自動(dòng)反映到所有相關(guān)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(tái)進(jìn)行滾子軸承CAD系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā),使之適合國(guó)內(nèi)企業(yè)設(shè)計(jì)的要求,對(duì)于提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率并滿足更高層次的要求也有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 滾子軸承CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案

開(kāi)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(kù),利用VC++創(chuàng)建的交互式界面,用戶可通過(guò)對(duì)話框輸入基本參數(shù)或選擇軸承型號(hào),自動(dòng)查找并計(jì)算出軸承各零件的詳細(xì)尺寸,并根據(jù)尺寸值檢索相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù),查出相應(yīng)尺寸公差、形位公差,再通過(guò)Pro/Toolkit的底層函數(shù)將這些參數(shù)傳遞到調(diào)用的proe參數(shù)模型中,驅(qū)動(dòng)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(yīng)的二維工程圖與設(shè)計(jì)文件。整個(gè)CAD系統(tǒng)主要包括:圓柱滾子軸承數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(kù)模塊

系統(tǒng)采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù),參照最新滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)與滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中圓柱滾子軸承的有關(guān)資料,建立了標(biāo)準(zhǔn)軸承型號(hào)、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(shè)計(jì)表。系統(tǒng)程序依靠數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)對(duì)象(DAO)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)、查詢、檢索等操作,同時(shí)增加了軟件維護(hù)認(rèn)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(kù)接口,從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出軸承主要外形結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),同時(shí)對(duì)軸承主參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以獲得軸承零件的詳細(xì)參數(shù),并根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)選取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)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(zhǔn)圖形,并設(shè)置各基準(zhǔn)圖形中的所要驅(qū)動(dòng)的參數(shù)(如三維尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配體中各零件問(wèn)的關(guān)系及工程圖名稱,明細(xì)表,標(biāo)注符號(hào),公差等)。然后將VC++檢索數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的各參數(shù),賦值給調(diào)用的參數(shù)化的基準(zhǔn)圖形,來(lái)生成新的軸承零件、三維裝配模型及相應(yīng)的二維工程圖。

2 CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素

2.1 VC++與Pro/TOOLKIT的編譯設(shè)置

2.1.1 添加頭文件和庫(kù)文件路徑

利用Pro/TOOLKIT進(jìn)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(diào)用的C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)和頭文件以及Visual C++提供的MFC類庫(kù)來(lái)共同完成,所以要在Visual C++環(huán)境中添加頭文件和庫(kù)文件路徑。

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

2.1.2設(shè)置Project/Settjngs選項(xiàng)

1)添加庫(kù)文件:選擇VC++主菜單命令PROJECTl│SETTING,在SETTING對(duì)話框中選擇LINK選項(xiàng)卡,在Category選項(xiàng)卡里選擇General,在Object/library modules域內(nèi)添加下列庫(kù)文件:

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

2)設(shè)置強(qiáng)制輸出:選擇VC++主菜單命令PROJECTI│SETTING, 在SETTING對(duì)話框中選擇LINK選項(xiàng)卡,在Category選項(xiàng)卡里選擇Customize,選中Force files output選項(xiàng),設(shè)置該工程為強(qiáng)制輸出狀態(tài)。

2.1.3 設(shè)置環(huán)境變量

采用Pro/TOOLKIT異步開(kāi)發(fā)模式,必須預(yù)先設(shè)置環(huán)境變量,環(huán)境變量設(shè)置的內(nèi)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(guān)要求

在CAD中要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì),參數(shù)化模型的創(chuàng)建是關(guān)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(jié)構(gòu)約束(指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系,如平行、垂直、相切、對(duì)稱等)和尺寸約束(通過(guò)尺寸標(biāo)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(guān)系,通過(guò)定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來(lái)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(shè)計(jì)要求建立圓柱滾子軸承各零件模型,通過(guò)proe工具下拉菜單中的參數(shù)選項(xiàng),增加模型的全約束參數(shù),并通過(guò)關(guān)系選項(xiàng)將系統(tǒng)變量與定義的參數(shù)連接起來(lái),系統(tǒng)程序通過(guò)控制這些變量以實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)化再生。

裝配體中,需要定義好各個(gè)零件間的裝配關(guān)系,才能順利使再生完成。

而工程圖的參數(shù)化開(kāi)發(fā)較三維模型困難,

1)要通過(guò)環(huán)境配置文件confin.pro來(lái)定制窗口形式及一些重要文件的路徑,如繪圖設(shè)置文件、跟蹤文件、符號(hào)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、格式庫(kù)等,以及模型單位、公差模式、圖層設(shè)定、映射鍵設(shè)置等,再通過(guò)繪圖設(shè)置文件prodetail.dtl來(lái)設(shè)置尺寸高度、文本注釋、文本方向、幾何公差標(biāo)準(zhǔn)、字體屬性、箭頭樣式等選項(xiàng)的特性;

2)要?jiǎng)?chuàng)建標(biāo)題欄、參數(shù)化的表格內(nèi)容、軸承行業(yè)所用的特殊符號(hào)庫(kù)及美觀的二維工程圖模板;再次,將定義的各項(xiàng)工程圖符號(hào),以一定關(guān)系與對(duì)應(yīng)的尺寸線相關(guān)聯(lián);

3)模板調(diào)用時(shí)要注意三維模型與其對(duì)應(yīng)的二維工程圖模板要逐一匹配,匹配錯(cuò)誤將導(dǎo)致模板調(diào)用錯(cuò)誤。

2.3 數(shù)據(jù)的查詢與幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)

DAO是用于和微軟的Access數(shù)據(jù)庫(kù)接口。在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序僅需與Access數(shù)據(jù)庫(kù)接口時(shí),使用DAO編程方便易行。通過(guò)打開(kāi)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)表,遍歷選擇出對(duì)應(yīng)的參數(shù),并對(duì)其進(jìn)行操作,便可獲得需要的數(shù)據(jù)。

用戶可通過(guò)對(duì)話框輸入基本參數(shù)(即軸承的內(nèi)徑d、外徑D、寬度B等)或選擇軸承型號(hào),自動(dòng)查找并計(jì)算出軸承各零件的詳細(xì)尺寸并根據(jù)尺寸值檢索相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù),查出相應(yīng)尺寸公差、形位公差。計(jì)算過(guò)程中,先通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程確定高速圓柱滾子軸承的結(jié)構(gòu)主參數(shù)(如滾子中心圓直徑Dm,滾予直徑Dw,滾于長(zhǎng)度Lw,液子數(shù)量Z,徑向游隙Pa等),然后按照?qǐng)A柱滾子軸承設(shè)計(jì)主導(dǎo)文件編程計(jì)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(duì)特征進(jìn)行訪問(wèn)和處理的各類函數(shù),主要包括特征對(duì)象、訪問(wèn)特征、特征查詢,處理特征等,通過(guò)這些涵數(shù),可以很方便的查詢、修改三維實(shí)體的尺寸。三維實(shí)體的每個(gè)尺寸在Pro/TOOLKIT中用一個(gè)整形標(biāo)識(shí)符進(jìn)行識(shí)別,稱之為尺寸的ID,通過(guò)尺寸的ID,可以方便的查詢、顯示和修改與之對(duì)應(yīng)的尺寸值。

利用系統(tǒng)程序優(yōu)化計(jì)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(lái)講述系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)中參數(shù)的傳遞過(guò)程。外圈模型的樣板模型建立主要是草繪封閉鏈繞軸旋轉(zhuǎn)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(yīng)光滑連接即可,而其參數(shù)化驅(qū)動(dòng)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(guān)系中賦予;另外,在裝配體模型調(diào)入內(nèi)存中采用的是PRO_MDL_ASSEMBLY變量,而工程圖調(diào)入內(nèi)存采用的是PRO_MDL_DRAWING變量,若寫錯(cuò)的話,將無(wú)法調(diào)出參數(shù)化模型。

3 滾子軸承CAD系統(tǒng)的運(yùn)行

以NU208E型軸承的設(shè)計(jì)為例介紹該系統(tǒng)的應(yīng)用。首先,點(diǎn)程序運(yùn)行圖標(biāo),彈出系統(tǒng)菜單對(duì)話框如圖1所示,通過(guò)下拉菜單選擇NU型號(hào)軸承中的02系列按鈕,彈出如圖2所示的主參數(shù)調(diào)入界面;接著,通過(guò)相應(yīng)的組合下拉框,選擇208E型號(hào),及滾子與保持架類型,點(diǎn)檢索按鈕,基本尺寸便顯示在右邊相應(yīng)的文本框中,再點(diǎn)設(shè)計(jì)按鈕,系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化程序?qū)緟?shù)進(jìn)行優(yōu)化,之后彈出優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)結(jié)果,如圖3所示;最后點(diǎn)擊其上的出圖按鈕,調(diào)用繪圖對(duì)話框如圖4所示,點(diǎn)啟動(dòng)proe后,再點(diǎn)相應(yīng)的零件,裝配,及工程圖,便可將所得的各項(xiàng)參數(shù)傳遞給調(diào)用的各參數(shù)模型,同時(shí)繪制出滿足生產(chǎn)要求的新圖形。

開(kāi)放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才