proe异步的圆柱滚子轴承CAD系统的研究

2013-08-13 by:广州ProE/Creo培训中心来源:仿真在线

0 引言

随着工业技术的不断发展,各制造部门对不同种类的滚动轴承需求量不断增加。在市场竞争激烈的当今,以最快的速度设计出与需求配套的滚动轴承,缩短产品设计周期是众企业所追求的目标,因此滚动轴承参数化设计一直得到业界重视。而网柱滚子轴承的结构形状由几个主要尺寸参数驱动,这些参数与结构的控制尺寸有明显的对应关系,只要对这几个参数进行修改,就可以得到新的产品,因而参数化的设计方法非常适用于圆柱滚子轴承的设计。而开发圆柱滚子轴承CAD系统,无疑将促进轴承设计自动化,提高轴承生产企业的发展速度。

proe软件是目前三维CAD软件中最具有代表性的一种,它是基于单一数据库(整个proeNGINEER系统建立在单一的数据库上,具有完整而统一的模型,提供了双向关联性的功能)的参数化通用CAD软件,它提出了真正的全相关性(任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方)、基于特征的参数化造型等概念。因此,以proe软件为平台进行滚子轴承CAD系统的二次开发,使之适合国内企业设计的要求,对于提高产品设计效率并满足更高层次的要求也有很大的现实意义。

1 滚子轴承CAD系统开发方案

开发的圆柱滚子轴承三维CAD系统,建立了常用的圆柱滚子轴承基本参数数据库,利用VC++创建的交互式界面,用户可通过对话框输入基本参数或选择轴承型号,自动查找并计算出轴承各零件的详细尺寸,并根据尺寸值检索相应数据库,查出相应尺寸公差、形位公差,再通过Pro/Toolkit的底层函数将这些参数传递到调用的proe参数模型中,驱动并生成新的圆柱滚子轴承零件与装配体的三维模型,以及相应的二维工程图与设计文件。整个CAD系统主要包括:圆柱滚子轴承数据库、参数优化设计和三维、二维工程图建模三大模块。

1.1 圆柱滚子轴承数据库模块

系统采用Microsoft Access数据库,参照最新滚动轴承设计手册与滚动轴承设计标准数据中圆柱滚子轴承的有关资料,建立了标准轴承型号、外型尺寸、参数选择及尺寸公差、形位公差等资料的产品设计表。系统程序依靠数据库访问对象(DAO)来实现对数据库的存储、查询、检索等操作,同时增加了软件维护认证口令。

1.2 参数优化模块

该模块利用CAD系统与滚子轴承的数据库接口,从数据库中检索出轴承主要外形结构尺寸参数,同时对轴承主参数进行优化设计以获得轴承零件的详细参数,并根据优化后的参数选取数据库中对应的尺寸公差和形位公差等工程图所需参数。

1.3 三维图形建模模块

建立不同类型的圆柱滚子轴承零件、装配体三维模型及二维工程图的基准图形,并设置各基准图形中的所要驱动的参数(如三维尺寸、结构、装配体中各零件问的关系及工程图名称,明细表,标注符号,公差等)。然后将VC++检索数据库优化设计得到的各参数,赋值给调用的参数化的基准图形,来生成新的轴承零件、三维装配模型及相应的二维工程图。

2 CAD系统实现的关键因素

2.1 VC++与Pro/TOOLKIT的编译设置

2.1.1 添加头文件和库文件路径

利用Pro/TOOLKIT进行三维参数化建模,必须利用Pro/TOOLKIT提供的用于底层资源调用的C语言函数库和头文件以及Visual C++提供的MFC类库来共同完成,所以要在Visual C++环境中添加头文件和库文件路径。

选择VC++主菜单命令TOOLS│OPTIONS,OPTIONS对话框中选择DIRECTORIES选项,在Include Files项下添加~\protoolkit\include等项,同样在Library Files项下添加~\protoolkit\i486\obj等项(其中“~”是指proeNGINEER野火版的安装目录)。

2.1.2设置Project/Settjngs选项

1)添加库文件:选择VC++主菜单命令PROJECTl│SETTING,在SETTING对话框中选择LINK选项卡,在Category选项卡里选择General,在Object/library modules域内添加下列库文件:

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

2)设置强制输出:选择VC++主菜单命令PROJECTI│SETTING, 在SETTING对话框中选择LINK选项卡,在Category选项卡里选择Customize,选中Force files output选项,设置该工程为强制输出状态。

2.1.3 设置环境变量

采用Pro/TOOLKIT异步开发模式,必须预先设置环境变量,环境变量设置的内容为:

变量名:PRO_COMM_MSG_EXE

变量值:~\i486_nt\obj\pro_comm_msg.exe

//“~”足指proeNGINEER野火版的安装日录。

2.2 参数化模型的创建及相关要求

在CAD中要实现参数化设计,参数化模型的创建是关键。

参数化模型是在零件图形中加入一定的几何约束和工程约束。几何约束包括结构约束(指几何元素之间的拓扑约束关系,如平行、垂直、相切、对称等)和尺寸约束(通过尺寸标注表示的约束,如距离、角度、半径等)。工程约束是指尺寸之间的约束关系,通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。

圆柱滚子轴承零件参数化模型的创建,首先要按设计要求建立圆柱滚子轴承各零件模型,通过proe工具下拉菜单中的参数选项,增加模型的全约束参数,并通过关系选项将系统变量与定义的参数连接起来,系统程序通过控制这些变量以实现零件的参数化再生。

装配体中,需要定义好各个零件间的装配关系,才能顺利使再生完成。

而工程图的参数化开发较三维模型困难,

1)要通过环境配置文件confin.pro来定制窗口形式及一些重要文件的路径,如绘图设置文件、跟踪文件、符号库、标准件库、格式库等,以及模型单位、公差模式、图层设定、映射键设置等,再通过绘图设置文件prodetail.dtl来设置尺寸高度、文本注释、文本方向、几何公差标准、字体属性、箭头样式等选项的特性;

2)要创建标题栏、参数化的表格内容、轴承行业所用的特殊符号库及美观的二维工程图模板;再次,将定义的各项工程图符号,以一定关系与对应的尺寸线相关联;

3)模板调用时要注意三维模型与其对应的二维工程图模板要逐一匹配,匹配错误将导致模板调用错误。

2.3 数据的查询与几何参数的设计

DAO是用于和微软的Access数据库接口。在数据库应用程序仅需与Access数据库接口时,使用DAO编程方便易行。通过打开相关数据库表,遍历选择出对应的参数,并对其进行操作,便可获得需要的数据。

用户可通过对话框输入基本参数(即轴承的内径d、外径D、宽度B等)或选择轴承型号,自动查找并计算出轴承各零件的详细尺寸并根据尺寸值检索相应数据库,查出相应尺寸公差、形位公差。计算过程中,先通过优化设计过程确定高速圆柱滚子轴承的结构主参数(如滚子中心圆直径Dm,滚予直径Dw,滚于长度Lw,液子数量Z,径向游隙Pa等),然后按照圆柱滚子轴承设计主导文件编程计算出其余常规几何参数。

2.4 滚子轴承CAD参数的传递

Pro/TOOLKIT提供有专门对特征进行访问和处理的各类函数,主要包括特征对象、访问特征、特征查询,处理特征等,通过这些涵数,可以很方便的查询、修改三维实体的尺寸。三维实体的每个尺寸在Pro/TOOLKIT中用一个整形标识符进行识别,称之为尺寸的ID,通过尺寸的ID,可以方便的查询、显示和修改与之对应的尺寸值。

利用系统程序优化计算得到的变量,传递给参数化模型中的各参数,便可得到新的三维零件、装配体及工程图模型。

以外圈模型为例,来讲述系统二次开发中参数的传递过程。外圈模型的样板模型建立主要是草绘封闭链绕轴旋转而成,是proe的基本操作,不再赘述,注意挡边与油沟的连接部分应光滑连接即可,而其参数化驱动主要程序代码如下:

要注意的是,变量均由参数化模型中的参数在关系中赋予;另外,在装配体模型调入内存中采用的是PRO_MDL_ASSEMBLY变量,而工程图调入内存采用的是PRO_MDL_DRAWING变量,若写错的话,将无法调出参数化模型。

3 滚子轴承CAD系统的运行

以NU208E型轴承的设计为例介绍该系统的应用。首先,点程序运行图标,弹出系统菜单对话框如图1所示,通过下拉菜单选择NU型号轴承中的02系列按钮,弹出如图2所示的主参数调入界面;接着,通过相应的组合下拉框,选择208E型号,及滚子与保持架类型,点检索按钮,基本尺寸便显示在右边相应的文本框中,再点设计按钮,系统通过优化程序对基本参数进行优化,之后弹出优化设计的参数结果,如图3所示;最后点击其上的出图按钮,调用绘图对话框如图4所示,点启动proe后,再点相应的零件,装配,及工程图,便可将所得的各项参数传递给调用的各参数模型,同时绘制出满足生产要求的新图形。

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