摘要：用Pro/E創(chuàng)建尺寸特征陣列的思路和方法

　　一、引言

　　在使用Pro/ENGINEER進(jìn)行零件建模過(guò)程中，常常會(huì)遇到一些多次重復(fù)出現(xiàn)的相同或者相似的特征，如果逐個(gè)創(chuàng)建這些特征，設(shè)計(jì)過(guò)程將非常煩瑣。這時(shí)可以考慮采用陣列特征進(jìn)行建模。陣列特征是按指定方式排列的多個(gè)對(duì)象副本，該特征可對(duì)包含在一個(gè)陣列中的多個(gè)特征同時(shí)執(zhí)行操作或修改，比操作單獨(dú)特征更為方便和高效。然而，由于零件特征變化的各異性，使得設(shè)計(jì)人員在使用陣列特征時(shí)不能很好的把握使用該特征的思路及方法，導(dǎo)致再生失敗或達(dá)不到最初的設(shè)計(jì)意圖。對(duì)于部分設(shè)計(jì)人員尤其是初學(xué)者，如何理解和用好陣列特征就成為現(xiàn)實(shí)高效設(shè)計(jì)的一個(gè)瓶頸。

　　在Pro/ENGINEER的Wildfire版本中，陣列特征包括了尺寸陣列、參考陣列、表陣列及填充陣列幾種類型。其中尺寸陣列使用比較廣泛，下面以Wildfire版本為例，通過(guò)典型的實(shí)例來(lái)介紹和分析尺寸陣列特征的創(chuàng)建思路及方法。

　　二、尺寸陣列特征的創(chuàng)建思路及方法

　　創(chuàng)建尺寸陣列特征是通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)尺寸和將增量更改指定給陣列進(jìn)行特征復(fù)制的過(guò)程。尺寸陣列可以分為單向或雙向。根據(jù)所選取的驅(qū)動(dòng)尺寸，陣列可以是線性或角度(旋轉(zhuǎn)陣列)的。完成一個(gè)尺寸陣列特征，需要確定驅(qū)動(dòng)尺寸和尺寸增量?jī)蓚€(gè)要素。在Pro/ENGINEER中，這兩個(gè)要素可通過(guò)圖1所示的“尺寸”面板來(lái)錄入。

圖1 “尺寸”面板

　　各類型的尺寸陣列特征的創(chuàng)建思路及方法介紹如下。

　　1.線性陣列

　　(1)基本線性陣列

　　基本線性陣列的創(chuàng)建只需按特征的要求確定驅(qū)動(dòng)尺寸和尺寸增量，其驅(qū)動(dòng)尺寸可在特征本身的參數(shù)中直接選取，操作簡(jiǎn)單，所生成的特征也容易實(shí)現(xiàn)。但是在不同的方向上選取不同的驅(qū)動(dòng)尺寸所產(chǎn)生的結(jié)果卻大不相同，這要求設(shè)計(jì)者有清晰的選取思路。

　　下面以平板開孔的陣列特征為例，其不同的驅(qū)動(dòng)尺寸選取方式將產(chǎn)生的不同的結(jié)果如表1所示。

　　從表1可見，陣列特征不但可以控制復(fù)制特征的位置，還可以控制其形狀大小的變化。如結(jié)果3，只需將d3驅(qū)動(dòng)尺寸的增量設(shè)為“d4-d3”，就能得到該結(jié)果。表1所列舉的僅是一些基本的變化，只要掌握驅(qū)動(dòng)尺寸選取方式的方法，該類其他的陣列變化就不難把握了。

表1

　　(2)具有約束的線性陣列

　　具有約束的線性陣列是指對(duì)陣列特征的位置及形狀變化有特定的約束要求。這種特征的創(chuàng)建不能直接僅以特征本身的參數(shù)作為驅(qū)動(dòng)尺寸完成，還需增加輔助的約束基準(zhǔn)或其他元素。在創(chuàng)建特征的過(guò)程中，其達(dá)不到最初的設(shè)計(jì)意圖往往是由于不能正確的定義第一個(gè)主特征約束條件。

　　如圖2所示的實(shí)例是在平板上開通氣孔的陣列特征，從特征的形狀分析，該陣列中的長(zhǎng)圓孔兩側(cè)是沿兩條直線向下不斷增長(zhǎng)的，屬于單向尺寸陣列，但卻不能用基本線性陣列來(lái)完成。創(chuàng)建該陣列特征關(guān)鍵點(diǎn)是陣列主特征的創(chuàng)建，其草繪截面圖如圖3所示，其中的構(gòu)造線(虛線)就是前面所說(shuō)的輔助的約束基準(zhǔn)，sd16是驅(qū)動(dòng)尺寸。要特別注意的是，構(gòu)造線必須是完全約束的，否則將得不到圖2的結(jié)果。完成了主特征的創(chuàng)建后，按一般的陣列操作步驟就可得到圖2的通氣孔外形了。

圖2 通氣孔陣列特征

圖3 主特征的草繪截面圖

　　2.旋轉(zhuǎn)陣列

　　旋轉(zhuǎn)陣列是使用陣列導(dǎo)引的角度尺寸來(lái)復(fù)制對(duì)象位置的特征。與線性陣列最大的不同是其驅(qū)動(dòng)尺寸要求是一個(gè)角度值，任何控制角度位置的尺寸都可以用來(lái)創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)陣列。對(duì)于草繪型特征和直接特征的旋轉(zhuǎn)陣列稍有不同。草繪型特征可以通過(guò)陣列草繪特征的參照平面來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于點(diǎn)放型特征(如孔特征)，由于其本身沒(méi)有角度位置尺寸，就需要先創(chuàng)建特征的內(nèi)部參照基準(zhǔn)或用其他方法獲得角度位置尺寸。下面將以草繪型特征旋轉(zhuǎn)陣列來(lái)說(shuō)明。

　　圖4所示實(shí)例是一齒輪軸的模型，軸上的齒形屬于典型的草繪型特征旋轉(zhuǎn)陣列。該旋轉(zhuǎn)陣列是在齒形的剪切特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行陣列而成的。在創(chuàng)建第一個(gè)齒形的剪切主特征時(shí)，必須先創(chuàng)建一個(gè)帶角度位置尺寸的內(nèi)部參照基準(zhǔn)平面DTM1(如圖5)，然后進(jìn)入草繪界面。草繪的截面如圖6所示，值得注意的是，草繪的參照基準(zhǔn)平面建議只選DTM1，這樣可以避免草繪截面產(chǎn)生過(guò)多的約束，減少陣列的失敗率。完成上述過(guò)程后，就可以DTM1的角度尺寸為驅(qū)動(dòng)尺寸陣列了。

圖4 齒輪軸模型

圖5 創(chuàng)建參照基準(zhǔn)平面

圖6 齒形草繪截面

　　上面所介紹的方法是直接創(chuàng)建特征的內(nèi)部參照基準(zhǔn)來(lái)獲得角度驅(qū)動(dòng)尺寸。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還可以不創(chuàng)建特征的內(nèi)部參照基準(zhǔn)。直接創(chuàng)建齒形的剪切特征后，對(duì)該特征進(jìn)行旋轉(zhuǎn)復(fù)制操作，這時(shí)會(huì)得到一個(gè)復(fù)制的特征，同時(shí)還可以獲得所需的角度驅(qū)動(dòng)尺寸，利用該角度驅(qū)動(dòng)尺寸就可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)陣列特征創(chuàng)建了。與上面的方法相比，這種方法更加方便快捷。不過(guò)，第一種方法更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)者對(duì)于旋轉(zhuǎn)陣列特征的把握程度。

　　另外，對(duì)于草繪型特征的旋轉(zhuǎn)陣列還要說(shuō)明的一點(diǎn)是，特征草繪時(shí)要注意其合理性，要保證草繪特征的約束盡可能相對(duì)參照基準(zhǔn)，這也是導(dǎo)致陣列成敗的一個(gè)因素。

　　3.其他應(yīng)用

　　除上述常用的尺寸陣列類型外，尺寸陣列還可應(yīng)用在其他的一些場(chǎng)合。當(dāng)所選驅(qū)動(dòng)尺寸的類型不同時(shí)，用尺寸陣列操作還有更廣泛的應(yīng)用。圖7是一項(xiàng)鏈模型，模型中圓珠是沿曲線均布排列的。創(chuàng)建該模型的思路是先畫出曲線，然后在曲線上定義按比率分布的點(diǎn)，以點(diǎn)為參照創(chuàng)建出圓珠，接著將點(diǎn)與圓珠特征設(shè)成組，最后以點(diǎn)的比率值為驅(qū)動(dòng)尺寸，對(duì)組特征進(jìn)行陣列就即可。

　　從上述實(shí)例可了解到，將多個(gè)不同特征設(shè)成組后，可對(duì)組同時(shí)進(jìn)行陣列。

　　最后要指出的是，尺寸陣列中的驅(qū)動(dòng)尺寸包括了“數(shù)值”和“關(guān)系”兩種。根據(jù)“關(guān)系”驅(qū)動(dòng)尺寸，我們還可以按設(shè)計(jì)的意圖更大地發(fā)揮該特征使用的優(yōu)越性，并能創(chuàng)建出更復(fù)雜的陣列特征。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　本文歸納介紹了創(chuàng)建尺寸陣列特征的思路及方法，其中提出的要點(diǎn)將有助于設(shè)計(jì)人員把握尺寸陣列特征的使用，并在熟悉上述尺寸陣列操作后，觸類旁通，舉一反三，用好陣列，提高設(shè)計(jì)效率。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，除尺寸陣列外的其他陣列類型(如參考陣列等)在不同的場(chǎng)合有其各自的特點(diǎn)，它們使用的功能彼此是互相補(bǔ)充的，這就留待設(shè)計(jì)人員在日后的工作中去體會(huì)了。