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基于Pro/ENGINEER的三維零件信息模型建立與應(yīng)用
（作者未知） 2007/4/9
引言
如何準確而有效地建立零件信息模型是CAD/CAPP/CAM集成的核心內(nèi)容，目前零件信息模型是基于特征造型技術(shù)。最通常的做法是：先按照特征分類建立特征庫，然后根據(jù)造型的實際需要進行基本特征調(diào)用，利用特征之間的布爾運算建立零件模型。
這種方法有幾點不足之處：
1）.為了方便地構(gòu)造各種復雜零件模型，特征庫盡可能包含所有的基本特征，這一點目前做起來是比較困難的。
2）.當前特征識別技術(shù)還不夠成熟，如何對特征庫進行有效的管理和控制存在一定的難度。
3）.在實際進行零件造型過程中，設(shè)計者很難在短時間內(nèi)快速而準確地選擇所想要的特征，大大影響建模速度。
4）.現(xiàn)有的特征分類方法與機械加工方法并不是一一對應(yīng)，一種加工方法可能對應(yīng)幾個基本特征，根據(jù)特征和加工方法一一對應(yīng)的原理，應(yīng)將其作為復合特征存儲在特征庫中，這顯然是不現(xiàn)實的，對于這類矛盾還有待解決。
針對上述不足之處，本文首先明確零件信息模型內(nèi)涵，并在分析連桿加工工藝的基礎(chǔ)上，進行特征規(guī)劃和設(shè)計，然后利用特征減造型的方法（Destructive Modeling with Feature），直接構(gòu)造零件模型，進而建立零件信息模型，而不是遵循常規(guī)的特征分類與造型的方法，較成功地實現(xiàn)特征設(shè)計與機械加工過程的統(tǒng)一，即每一個特征與連桿每一種加工方法保持一致。
1、基于特征的零件信息模型
特征是用于完整表達零件信息的集合單元，是一定形狀、語義和抽象的結(jié)合[1]。一個完整的零件模型不僅是零件數(shù)據(jù)的集合，還應(yīng)反映出各類數(shù)據(jù)的表達方式及相互間的關(guān)系。只有建立在一定表達方式基礎(chǔ)上的零件模型，才能有效地被各種應(yīng)用系統(tǒng)接受，完整的零件信息模型應(yīng)包括：管理特征、形狀特征、精度特征、材料特征和技術(shù)特征。
(1) 形狀特征。描述具有一定工程意義的功能幾何形狀信息，分為主特征和輔特征。主特征用于構(gòu)造零件的主體形狀結(jié)構(gòu)。輔特征用于對主特征的修飾，它附加于主特征之上，也可附加于另一輔特征之上。形狀特征是產(chǎn)品設(shè)計、制造人員考慮問題的焦點，也是其他信息的載體。
(2) 精度特征。用于描述零件的尺寸公差、形位公差和粗糙度公差等信息，尺寸與公差特征是聯(lián)系設(shè)計與制造的重要屬性，在特征設(shè)計中，對尺寸與公差特征進行分析，并直接對零件信息模型建立尺寸與公差特征，可以清楚地表示形狀特征的非幾何屬性以及形狀特征之間的相互關(guān)系。
(3) 材料特征。用于描述零件材料的種類代號、性能、熱處理方法，表面處理方式等信息。
(4) 技術(shù)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，如零件名稱、設(shè)計者、設(shè)計日期、數(shù)量、圖號、版本等信息。零件的幾何/拓撲信息是基礎(chǔ)。特征層是核心，特征層中各種特征子模型之間的相互聯(lián)系反映了特征間的語義關(guān)系，使特征成為構(gòu)造零件的基本單元具有高層次的工程含義，從而支持CAPP、NC編程，加工仿真對零件數(shù)據(jù)的需求。
2、 三維零件信息模型的建立
建立零件信息模型的關(guān)鍵是做好特征規(guī)劃，如圖1所示。采用直接建模技術(shù)可以分層次對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，在不同層次建立相應(yīng)的參數(shù)化特征模塊，每一個特征由一組唯一決定該特征的參數(shù)來描述�，F(xiàn)以柴油機中的連桿為例，利用Pro/ENGINEER軟件，對三維零件信息模型的建模方法和設(shè)計步驟加以說明。
1） 連桿功能和結(jié)構(gòu)分析
連桿是發(fā)動機中的重要零件。它將作用于活塞頂面的膨脹氣體的壓力傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，同時受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸內(nèi)的氣體。連桿結(jié)構(gòu)復雜，其通常在大頭處分開為連桿體和連桿蓋兩部分，連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。如果不作任何特征規(guī)劃，直接運用特征造型技術(shù)構(gòu)建連桿三維模型，造型很容易失敗，難以獲得較理想的結(jié)果，因為連桿結(jié)構(gòu)復雜，不是簡單的特征加減就可以完成的。
2） 連桿的機械加工工藝過程分析
連桿特征設(shè)計與機械加工密切相關(guān)，每一種加工方法與一個特征相對應(yīng)，這是特征規(guī)劃的基本原則。連桿毛坯是鍛造件，連桿體和連桿蓋整體鍛造。連桿的主要加工工藝過程如下：銑連桿大小兩端面→鉆小頭孔，擴至尺寸值，拉小頭孔，并保證尺寸和表面粗糙值→銑大頭定位凸臺→從連桿上切下連桿蓋→锪連桿蓋上的螺帽凸臺，鉆螺栓孔，加工螺紋→把連桿和連桿蓋用螺栓固定在一起，鏜大頭孔。
3） 特征規(guī)劃和設(shè)計
通過以上對連桿功能、結(jié)構(gòu)及加工工藝特點的分析，將連桿模型分成特征層次，連桿的模型由這些各自獨立的特征組合而成。
4） 基于Pro/ENGINEER平臺下連桿的特征造型（未完，下一頁）
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