動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法，與傳統(tǒng)的CAD建模相比的不同之處就在于參數(shù)化設(shè)計在CAD系統(tǒng)中需要通過尺寸驅(qū)動來實現(xiàn)，能夠?qū)a(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計要求、設(shè)計方法、設(shè)計原則與設(shè)計結(jié)果用不同的參數(shù)和確定統(tǒng)一的模型來描述，便于根據(jù)實際情況在人機交互過程中進行修改。設(shè)計中參數(shù)與產(chǎn)品模型的控制尺寸是相關(guān)聯(lián)的，通過修改模型的參數(shù)值就可以得到相同系列不同尺寸的產(chǎn)品，實現(xiàn)模型的自動生成與修改。
【專利說明】動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于系列化零件動力卡盤的CAD參數(shù)化設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及的是一種將系列化的零件動力卡盤通過CAD軟件進行參數(shù)化快速建模的制圖方法。廣泛應(yīng)用于系列化零件的CAD參數(shù)化設(shè)計中。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代制造技術(shù)向著高效率、高精密以及柔性制造方向發(fā)展，對數(shù)控機床及其夾具提出了高轉(zhuǎn)速、高精度和標(biāo)準(zhǔn)化要求。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)件或常用件在機械設(shè)計與制造中的應(yīng)用日益廣泛，占據(jù)產(chǎn)品的30%?70%，這些零件大多具有相同或相似的外形特征，只是尺寸規(guī)格有所不同，這就有利于參數(shù)化設(shè)計的發(fā)展。而傳統(tǒng)的CAD技術(shù)都是先繪制圖形，再從中抽象出幾何關(guān)系，設(shè)計只存儲最后尺寸標(biāo)注的結(jié)果。這樣用固定的尺寸值定義幾何元素，使所輸入的每一個幾何元素都有確定的尺寸和位置，要修改這些幾何元素就很不方便。傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)構(gòu)造的產(chǎn)品模型幾乎只是通過對幾何元素(如點、線、面等)的簡單疊加，它僅僅描述了產(chǎn)品的可視形狀，而沒有包含產(chǎn)品設(shè)計的思想(即產(chǎn)品的幾何元素間的約束關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系)，因此產(chǎn)品模型不能隨幾何尺寸的改動而變化。而從產(chǎn)品設(shè)計到制造的整個過程，尤其在產(chǎn)品設(shè)計的初步階段，產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸不可避免地要反復(fù)修改、協(xié)調(diào)和優(yōu)化。如果利用CAD軟件進行非參數(shù)化建模，那么哪怕要改變圖形的一個尺寸和結(jié)構(gòu)，也需要修改原始模型，甚至重新建模。
[0004]在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程中，零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化成為提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的有效途徑。通過分析CAD技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、國內(nèi)外CAD參數(shù)化、系列化開發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并研究了參數(shù)化設(shè)計技術(shù)及若干種方法，提出了基于UG NX的卡盤零件系列化開發(fā)的建模思路和方法——首先分析卡盤零件的各個設(shè)計特征參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，然后建立全參數(shù)化的模型驅(qū)動表，最后創(chuàng)建了模板零件模型。根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，使用該模板零件能夠自動生成一系列類似模型，該方法操作簡單，使設(shè)計人員從繁瑣的重復(fù)繪制的工作中解放出來，提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，對實現(xiàn)卡盤設(shè)計、制造的標(biāo)準(zhǔn)化起到了推動作用，提高了企業(yè)的市場競爭力。
[0005]但是目前的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)顯然已經(jīng)不能夠滿足企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的要求了，參數(shù)化設(shè)計過程中存在一些問題亟需解決:
[0006](I)國內(nèi)外進行參數(shù)化設(shè)計的企業(yè)大多集中在汽車制造業(yè)、模具制造業(yè)等，能夠通用的移植性好的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫非常少，并且沒有開發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)件庫相關(guān)的模塊來輔助用戶選型，也沒有進行計算機的輔助分析、計算和決策，讓專業(yè)人員也難以熟練應(yīng)用。
[0007](2)目前，國內(nèi)外的參數(shù)化設(shè)計大體上仍停留在對標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)和應(yīng)用的階段，針對零件級的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)相對比較成熟，各種CAD軟件開發(fā)出來的標(biāo)準(zhǔn)件庫、通用件庫比較常見，但是針對產(chǎn)品級的參數(shù)化設(shè)計的認(rèn)識和研究就比較少，現(xiàn)在還沒有開發(fā)出可以利用的系統(tǒng)。[0008](3)針對產(chǎn)品級的參數(shù)化設(shè)計引入了全局變量和裝配關(guān)系，由于產(chǎn)生的變量非常多，我們需要解決全局變量和零件變量之間的關(guān)系，找出一種簡潔明了的產(chǎn)品參數(shù)信息描述的方法，這是針對產(chǎn)品級參數(shù)化設(shè)計的關(guān)鍵問題。
[0009](4)目前存在的產(chǎn)品級的參數(shù)化系統(tǒng)主要是為針對某一種具體產(chǎn)品開發(fā)的，因此，每類參數(shù)化設(shè)計的產(chǎn)品都需要一套參數(shù)化系統(tǒng)相對應(yīng)，這會加重開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，無形中加大了工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法。
[0011 ] 本發(fā)明的動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法可采用如下方案。
[0012]包括如下步驟:
[0013](I)、動力卡盤各部件的草圖設(shè)計
[0014]草圖指的是帶有約束關(guān)系的二維圖形，草圖約束包括尺寸約束和幾何約束，其中尺寸約束是用來確定草圖對象的尺寸，來限制草圖中幾何對象的大小的，即在草圖上標(biāo)注圖形尺寸，并設(shè)置圖形尺寸的標(biāo)注線的形式；而幾何約束用來控制二維圖形間的相互位置關(guān)系的，即用于定位草圖對象和確定各個草圖對象間的相互關(guān)系；
[0015](2)、基于形狀特征進行參數(shù)化設(shè)計
[0016]形狀特征用幾何特征參數(shù)和定位參數(shù)描述，幾何特征參數(shù)是指基本幾何形體的尺寸參數(shù)；定位參數(shù)是指幾何形體之間的位置參數(shù)，通過設(shè)置定位參數(shù)，確定相關(guān)特征之間的位置關(guān)系；
[0017](3)、基于動力卡盤各零部件間的鏈接來進行裝配體的參數(shù)化設(shè)計
[0018]把具有配合要求的兩個零部件間的模型信息相互關(guān)聯(lián)，確定關(guān)鍵零件特征來對其他零件進行控制；當(dāng)關(guān)鍵零件的尺寸進行修改時，所有相關(guān)聯(lián)的零件就會自動更新；
[0019](4)、把動力卡盤的任一零件的結(jié)構(gòu)尺寸的幾何參數(shù)確定之后，完成動力卡盤的參數(shù)化建模。
[0020]本發(fā)明提供的技術(shù)方案與傳統(tǒng)的CAD建模相比的不同之處就在于參數(shù)化設(shè)計在CAD系統(tǒng)中需要通過尺寸驅(qū)動來實現(xiàn)，能夠?qū)a(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計要求、設(shè)計方法、設(shè)計原則與設(shè)計結(jié)果用不同的參數(shù)和確定統(tǒng)一的模型來描述，便于根據(jù)實際情況在人機交互過程中進行修改。設(shè)計中參數(shù)與產(chǎn)品模型的控制尺寸是相關(guān)聯(lián)的，通過修改模型的參數(shù)值就可以得到相同系列不同尺寸的產(chǎn)品，就實現(xiàn)模型的自動生成與修改。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明中動力卡盤的盤體回轉(zhuǎn)體設(shè)計草圖。
[0022]圖2為本發(fā)明中動力卡盤上的沉頭孔設(shè)計草圖。
[0023]圖3為本發(fā)明中動力卡盤設(shè)計模型的整體規(guī)劃示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0025]在三維實體建模中，草圖設(shè)計是最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的設(shè)計步驟。所以要進行動力卡盤的參數(shù)化建模，我們要先基于草圖進行參數(shù)化設(shè)計。草圖指的是帶有約束關(guān)系的二維圖形，草圖約束包括尺寸約束和幾何約束，其中尺寸約束是用來確定草圖對象的尺寸，來限制草圖中幾何對象的大小的，即在草圖上標(biāo)注圖形尺寸，并設(shè)置圖形尺寸標(biāo)注線的形式；而幾何約束用來控制二維圖形間的相互位置關(guān)系的，即用于定位草圖對象和確定草圖對象間的相互關(guān)系?；诓輬D的參數(shù)化設(shè)計方法對截面相對復(fù)雜的零件非常實用。草圖設(shè)計的圖形的形狀和穩(wěn)定性會直接影響基于草圖的實體模型的形狀和穩(wěn)定性，所以這就要求我們創(chuàng)建出具有合理約束關(guān)系的草圖，來保證模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。我們通過添加草圖約束可以保證草圖的具體形狀和尺寸，而由拉伸、旋轉(zhuǎn)或掃掠等操作所生成的實體模型是基于草圖的，因此通過更改草圖的尺寸參數(shù)就可以改變模型，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。
[0026]動力卡盤的盤體部件包含回轉(zhuǎn)體、拉伸體、倒角、圓角、孔、螺紋、陣列、布爾運算等48個特征。而盤體的回轉(zhuǎn)體是通過草圖對象繞基準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn)360°生成的，其草圖如圖1所示。表1是幾組回轉(zhuǎn)體參數(shù)化的值，我們按照表1中的參數(shù)化值來修改圖1中D，Dl, D2等參數(shù)就可以創(chuàng)建出一系列特定的回轉(zhuǎn)體。這就通過草圖的參數(shù)化設(shè)計把能夠通過草圖建模的實體模型設(shè)計出來了。
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法，其特征在于，包括如下步驟: (I)、動力卡盤各部件的草圖設(shè)計 草圖指的是帶有約束關(guān)系的二維圖形，草圖約束包括尺寸約束和幾何約束，其中尺寸約束是用來確定草圖對象的尺寸，來限制草圖中幾何對象的大小的，即在草圖上標(biāo)注圖形尺寸，并設(shè)置圖形尺寸的標(biāo)注線形式；而幾何約束是用來控制二維圖形間的相互位置關(guān)系的，即用于定位草圖對象和確定各個草圖對象間的相互關(guān)系； (2 )、基于形狀特征進行參數(shù)化設(shè)計 形狀特征用幾何特征參數(shù)和定位參數(shù)描述，幾何特征參數(shù)是指基本幾何形體的尺寸參數(shù)；定位參數(shù)是指幾何形體之間的位置參數(shù)，通過設(shè)置定位參數(shù)，確定相關(guān)特征之間的位置關(guān)系; (3)、基于動力卡盤各零部件間的鏈接來進行裝配體的參數(shù)化設(shè)計 把具有配合要求的兩個零部件間的模型信息相互關(guān)聯(lián)，確定關(guān)鍵零件特征來對其他零件進行控制；當(dāng)關(guān)鍵零件的尺寸進行修改時，所有相關(guān)聯(lián)的零件就會自動更新； (4)、把動力卡盤的任一零件的結(jié)構(gòu)尺寸的幾何參數(shù)確定之后，完成動力卡盤的參數(shù)化建模。
2.如權(quán)利要求1所述的動力卡盤的系列化、參數(shù)化建模方法，其特征在于: 基于形狀特征的參數(shù)化設(shè)計采用參數(shù)化定義的特征，應(yīng)用約束定義和修改幾何模型，實現(xiàn)尺寸和形狀的變更；形狀特征本身是參數(shù)化的，各個形狀特征之間的構(gòu)成是變量化的，即由尺寸驅(qū)動，當(dāng)修改某一尺寸時，系統(tǒng)自動按照新尺寸值進行調(diào)整，生成新的幾何模型；如遇到幾何元素不滿足約束條件，則保持拓?fù)浼s束不變，按尺寸約束來修改幾何模型。
【文檔編號】G06F17/50GK103544343SQ201310465159
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】陳柏, 吳洪濤, 楊小龍, 李耀, 申浩宇 申請人:南京航空航天大學(xué)