基于SINOVATION平台的移动压板组件参数化设计

　　1 前言

   　 SINOVATION软件是山大华天软件引进国外先进三维CAD/CAM软件后，经过消化吸收后重新开发的一款国产化三维CAD/CAM一体化的综合性应用软件。该软件具有混合型建模、参数化设计、丰富的特征造型功能。

  　  基于SINOVATION平台进行机床夹具三维化设计时，相邻零件间需建立完整的装配约束关系。若机床夹具结构复杂，装配繁琐的问题日益突出。

  　  解决这类问题的方法有二种，一是可以将经常用的小装配组件单独进行装配，在夹具总装中多次调用该小装配件，这样可以减少一部分的装配工作量；另外，也可以将同系列的小装配组件建立参数化模型，使用时只需输入期望参数继而调用即可，这种方法类似于调用国标零件。若采用后一种方法，不仅将设计人员从枯燥无味的重复性装配劳动中解放出来，而且可以为机床夹具设计工作降低时间成本，提高设计效率。

　　2 移动压板组件

    　下面以工艺装备设计过程中经常用到的压紧元件——移动压板组件为例，介绍基于SINOVATION平台的装配件参数化模型建立流程。

   　 移动压板组件主要由移动压板、锥面垫圈、压力弹簧、双头螺栓、平垫圈、球面带肩螺母、六角薄螺母、调节支承等组成。如图1所示：

图1 移动压板组件

   　 常用的移动压板组件的参数使用范围较广，从M12×80到M30×250经常采用。针对同系列不同参数的移动压板组件，非常适合于建立参数化模型。

　　3 建模流程

  　  对移动压板组件进行参数化设计，首先要创建单个零件的参数化模型；接着将这些零件经装配约束组成移动压板装配组件，同时针对该组件提取所需的设计变量；创建设计变量参数表格以驱动每个设计变量；最后向三维辅助设计系统标准件数据库中添加该参数化模型。

  　  3.1 创建单个零件的参数化模型

  　  在SINOVATION平台上，依据每个零件的特征，建立二维驱动草图。例如，移动压板可以先绘制二维矩形轮廓草图，然后采用拉伸命令建立三维实体。垫圈、螺栓等件通过绘制二维截面轮廓草图采用扫描命令实现。弹簧件需建立扫描路径草图，经扫描命令后实现三维实体。

　    3.2 建立移动压板组件装配体

 　   基于SINOVATION平台新建装配体文件，并添加移动压板、锥面垫圈、压力弹簧、双头螺栓、平垫圈、球面带肩螺母、六角薄螺母、调节支承等件的三维模型，接着依据各种装配约束命令建立起相邻零件间正确的位置关系。

 　   SINOVATION提供有：距离、角度、平行、垂直、一致、相切、同轴等装配约束命令。利用这些约束关系可以对装配件进行完整与适当的约束。装配之后，运用干涉检查命令验证该模型是否存在干涉部位。若有干涉，则应及时修改和调整零件间的相对位置关系。

   　 装配好的移动压板组件装配模型，如图2所示。

图2 移动压板组件

　    3.3 设计变量

  　  装配体参数化设计的主要工作是在分析装配结构的基础上分配设计变量。每个零件的尺寸应由惟一的设计变量和变量关系式来实现控制。

    　在移动压板组件建模过程中，共使用了49个变量，分别是双头螺栓设计变量5个；球面带肩螺母设计变量8 个；锥面垫圈设计变量4个；移动压板设计变量13个；调节支承设计变量9个； 平垫圈设计变量3个；六角薄螺母设计变量3个；压力弹簧设计变量4个。图3为从移动压板组件中提取的设计变量表，由于表格太长，此处仅列取部分参数。另外说明的是：本文将装配约束的距离尺寸变量已经转化到移动压板单个零件的参数化模型中。

 
图3 设计变量

   　 3.4 建立驱动表格

  　  SINOVATION软件可以与Microsoft Excel电子表格实现关联，通过编辑表格中的数据来驱动设计变量，实现装配模型的尺寸、结构、装配位置的改变。这样以来，通过修改参数数据，就可以调用同系列的不同尺寸大小的装配件，大大节省了建模与装配时间。图4部分列取了移动压板组件设计变量的Excel电子表格。

图4 设计变量Excel数据表

 　   3.5 向数据库添加模型

  　  当移动压板组件实体模型和设计变量Excel数据表设计完成后，就可以向三维辅助设计系统标准件数据库中添加参数化模型。图5给出了参数化模型的添加过程图。

 
图5 添加参数化模型

　    向标准件数据库添加完参数化模型后，便可在三维辅助设计系统标准件数据库中调用该移动压板组件。调用过程，如图6所示。在调用过程中，只需确定6个尺寸参数，便可驱动移动压板组件参数模型。

图6 调用移动压板组件

　　4 结论

    　基于SINOVATION平台，以机床夹具设计中经常用到的压紧元件——移动压板组件为研究对象，详细说明了装配件参数化模型建立流程。通过采用设计变量驱动三维模型的方法，对移动压板组件的尺寸、结构以及零件间的相对位置关系进行驱动，实现移动压板组件真正参数化设计的目的。

   　 针对应用SINOVATION平台进行机床夹具三维化设计时，如果不断地将常用的夹具组件建立参数化模型，逐步积累、完善三维辅助设计系统标准件数据库，这样工程师可以将大量的时间倾注在方案设计里，具体实施上只需调用标准件即可，不但减少了琐碎、重复的建模与装配工作，而且工艺装备设计趋于简便、高效。另外，三维软件的模拟装配功能，减少了工艺装备制造过程中由于设计问题造成的失误。

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