一、概述

　　皮帶機(jī)是煙草企業(yè)中常用的輔聯(lián)設(shè)備，由于在各煙廠生產(chǎn)線上聯(lián)接的設(shè)備不同，所以皮帶機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，但尺寸不同，需要進(jìn)行大量的變型設(shè)計。

　　在以往皮帶機(jī)的設(shè)計過程中，絕大部分都采用二維平面設(shè)計，為了趕工期，設(shè)計人員往往直接在老圖紙上刮去尺寸和線條，手工畫上線條、填寫新尺寸，這樣容易使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等信息表達(dá)有誤，引起設(shè)計部門與制造工藝部門不必要的信息反復(fù)。同時，由于沒有相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品三維裝配模型可供分析，給干涉分析及空間設(shè)計帶來了困難。而本文將要論述的三維參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)則很好地解決了這樣的問題。它以三維實體模型為基礎(chǔ)，利用參數(shù)化設(shè)計方法，實現(xiàn)以少數(shù)幾個參數(shù)來控制其他的特征參數(shù)，使整個設(shè)計過程都是針對實體特征模型進(jìn)行，擺脫了二維設(shè)計中的局限性。另外，本設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)了動態(tài)交互的設(shè)計功能，用戶可以隨時改變控制參數(shù)來滿足自己的要求，具有很大的靈活性與實用性，符合未來設(shè)計發(fā)展的需要，具有良好的發(fā)展前景。

　　二、皮帶機(jī)特征模型基本參數(shù)的交互式輸入及關(guān)聯(lián)

　　1.基本參數(shù)

　　下面以某型皮帶機(jī)為例，介紹整個控制過程。如圖1所示，皮帶機(jī)整體特征模型包括支腿、側(cè)板、側(cè)擋板、主動輥、被動輥、托輥和皮帶等部件，需要經(jīng)常變動的主要包括皮帶的寬度B、前后輥的中心距L和皮帶面的高度H三個尺寸參數(shù)。支腿的寬度、高度、主動輥的長度和側(cè)板的長度等結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)都可由以上的基本參數(shù)來確定，所以不作為基本參數(shù)，只作為設(shè)計中需要考慮的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這樣既減少了基本參數(shù)的數(shù)量，也有利于下一步控制參數(shù)的提取與確定。

　　2.基本參數(shù)的交互式輸入及關(guān)聯(lián)

　　(1)骨架模型的建立及裝配

　　在Pro/ENGINEER中提供了骨架模型的功能，允許設(shè)計者在加入零部件之前，先設(shè)計好每個零件在空間中的靜止位置或在運動時的相對位置的結(jié)構(gòu)圖。設(shè)計好結(jié)構(gòu)圖后，可以利用此結(jié)構(gòu)將每個零部件裝配上去，以避免不必要的裝配限制的沖突。在本例中則需要建立好皮帶的寬度B、前后輥的中心距L和皮帶面的高度H三個尺寸參數(shù)的骨架模型，如圖2所示。

圖1 皮帶機(jī)模型結(jié)構(gòu)

圖2 骨架模型

　　將做好的主動輥、被動輥、側(cè)板、側(cè)擋板、托輥、支腿和皮帶等部件按照相對位置進(jìn)行裝配。

　　(2)建立基本參數(shù)變量

　　在Pro/ENGINEER中提供了可程序化的工具Pro/PROGRAM，利用此工具可以事先將某些常常要更改的步驟和尺寸編寫成語句，使得整個零件文件或裝配部件能夠易于讓每個使用這些文件的人員明白如何操作。本例中，在裝配文件中的菜單管理器中，選擇【Assembly(組件)】→【Program(程序)】→【Edit Design(編輯設(shè)計)】，執(zhí)行后，Pro/ENGINEER會自動調(diào)用Windows內(nèi)嵌的編輯器(一般是記事本)，并顯示其內(nèi)容，在里面添加內(nèi)容，如圖3中上部方框所示。

圖3 添加參數(shù)變量和特征表達(dá)式關(guān)聯(lián)

　　(3)建立特征表達(dá)式關(guān)聯(lián)

　　在裝配文件中的菜單管理器中，選擇【Assembly(組件)】→【Relation(關(guān)系)】→【Switch Dim(切換尺寸)】→【Pick(選擇)】，選擇一個要顯示參數(shù)的特征，在Pro/ENGINEER中，每個尺寸均會給予一個代號，這些代號如圖4所示的方式表示，如選擇被動輥的輥筒的長度代號為d3:8。已知被動輥的輥筒的長度比皮帶的寬度B長20mm，所以選擇【Assembly(組件)】→【Assem Rel(裝配關(guān)系)】→【Add(增加)】，輸入d3:8=B+20。依此類推，逐一鍵入各個零件與L、B、H有關(guān)的各關(guān)系式。

圖4 切換參數(shù)代號

　　在皮帶機(jī)中，側(cè)板支撐、托輥、支腿等零部件的間距基本是固定的，當(dāng)前后輥的中心距L發(fā)生變化時，其數(shù)量也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的變化。下面以支腿的數(shù)量變化為例，介紹其實現(xiàn)的過程。由圖5可知，支腿的間距為d25:1，數(shù)量為p26:1，距一端距離為d24:1，由經(jīng)驗可知側(cè)板下部的長度為L-370，鍵入以下關(guān)系式：

　　d24:1=2000，

　　p26:1=ceil((L-370)/2000)，

　　d25:1=(L-370-400)/(P26:1-1)，

　　以上關(guān)系式意義如下，假設(shè)支腿的間距為2000mm，求支腿的數(shù)量，由支腿的數(shù)量求支腿的實際間距。

　　ceil()是求大于輸入實數(shù)的最小整數(shù)，例如，ceil(10.2)=11

　　完成后的特征表達(dá)式關(guān)聯(lián)列表如圖3中下部方框內(nèi)的內(nèi)容所示。

圖5 支腿陣列參數(shù)

　　(4)不同模型的生成

　　1)點擊【Regererate(再生)】→ 【Automatic(自動)】 → 【Enter(輸入)】 →【Select All (選取全部)】 →【Done Sel (完成選取)】。

　　2) 按屏幕提示輸入相應(yīng)參數(shù)

　　請輸入皮帶的寬度： [800] (括號內(nèi)為原有數(shù)值);

　　請輸入皮帶機(jī)兩輥的中心距： [3615];

　　請輸入皮帶面的高度： [1200]。

　　3)輸入完參數(shù)后，自動按照參數(shù)生成。

　　上文中圖1為B=1100，L=3615，H=1200的模型。圖5是相應(yīng)尺寸分別為800、9000和1000的模型。

　　三、結(jié)束語

　　本文只是以一個簡單的例子介紹了產(chǎn)品變型設(shè)計的思路和步驟。此方法可以在建模的同時將企業(yè)在設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域中積累的豐富技術(shù)資料和經(jīng)驗融入到典型零部件的設(shè)計中，以期盡量利用已有的成熟零部件設(shè)計新產(chǎn)品，即用盡量少的新設(shè)計零部件組成盡可能多的變型系列新產(chǎn)品，解決目前有經(jīng)驗的設(shè)計人員不多、設(shè)計水平不高的問題，又能使有經(jīng)驗的設(shè)計人員從事更多的創(chuàng)造性工作，從而縮短了產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)周期，提高了企業(yè)對市場的應(yīng)變能力。