畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）課題名稱：基于 Pro/E 的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的制作（螺釘部分）姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 第 1 章緒論 51 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)研究動態(tài) 51.1 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)發(fā)展歷程 .51.2 CAD 技術(shù)發(fā)展趨勢 .61.3 Pro/Engineer 二次開發(fā)現(xiàn)狀 72 研究目的、意義 .8第 2 章 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計及建庫實例 102.1 族表基礎(chǔ) 102.1.1 族表(Family Table)菜單簡介 [2] .112.1.2 族表（Family Table）實例的操作 162.1.3 創(chuàng)建族表（Family Table）的步驟 182.1.4 創(chuàng)建族表（Family Table）的幾個注意點 [5] 192.2 零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立 .192.2.1 創(chuàng)建通用零件(Generic Part ) 202.2.2 修改公稱參數(shù)的名稱 242.2.4 添加族項目 262.2.5 創(chuàng)建新的實例 282.2.6 校檢新添加的實例添加實例層 292.2.7 預(yù)覽生成的子實例 31第三章 三維標(biāo)準(zhǔn)庫在裝配中的應(yīng)用 323.1 尾架裝配中標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)用 .32第四章結(jié)論 40論文總結(jié) 40工作展望 41工作感受 41致謝 43摘要：參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計作為一種全新的設(shè)計方法現(xiàn)在已被工業(yè)界廣泛采用。它所具有的高效性、實用性等特點使其成為設(shè)計工作的發(fā)展方向。參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計應(yīng)用水平的高低直接決定了企業(yè)設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量的高低和企業(yè)核心競爭力的強(qiáng)弱。這是關(guān)系到企業(yè)長久生存與發(fā)展的重大問題。本文是研究三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)件包括螺釘、螺栓等。標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)是在Pro/ENGINEER基礎(chǔ)上，依據(jù)它的二次開發(fā)工具族表和excel，設(shè)計并開發(fā)了一套三維標(biāo)準(zhǔn)件庫，實現(xiàn)了各種標(biāo)準(zhǔn)件的自動生成，解決了產(chǎn)品設(shè)計效率、生產(chǎn)重復(fù)勞動、產(chǎn)品開發(fā)周期等問題。實際應(yīng)用表明，利用本論文開發(fā)的系統(tǒng)于各種標(biāo)準(zhǔn)件的建模工作，可提高效率 50％左右。關(guān)鍵字：設(shè)計方法； Pro/Engineer；標(biāo)準(zhǔn)件庫；族表；ESTABLISHMENT OF 3D COMMON AND STANDARD PART LIBRARYABSTRACTKey words: Mechanical manufacturing; Standard piece; Pro/Engineer; 3D databases; Family table;第 1 章緒論1 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)研究動態(tài)1.1 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)發(fā)展歷程 CAD 技術(shù)起步于 50 年代后期，60 年代，隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在計算機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭尚?，CAD 技術(shù)開始迅速發(fā)展。CAD 技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到 70 年代末期，CAD 開始實用化，以后的 CAD 技術(shù)作為一個分支而相對獨立、平穩(wěn)地發(fā)展。在 CAD 技術(shù)約 50 年的發(fā)展歷史中，共經(jīng)歷了四次重大的技術(shù)革命.（1）第一次 CAD 技術(shù)革命—“貴族化”的曲面造型系統(tǒng)70 年代，法國達(dá)索飛機(jī)制造公司的開發(fā)者們，在二維繪圖系統(tǒng) CADCAM 的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了三維曲面造型系統(tǒng) CATIA。此時 CAD 軟件價格極其昂貴，因此被稱為“貴族化”的曲面造型系統(tǒng)。（2）第二次 CAD 技術(shù)革命—生不逢時的實體造型技術(shù)有了表面模型，CAM 的問題可以基本解決。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其他特性。基于對于 CAD/CAE 一體化技術(shù)的探索，SDRC 公司于 1979 年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術(shù)的大型 CAD/CAE 軟件—I-DEAS。(3)第三次 CAD 技術(shù)革命—一鳴驚人的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)正當(dāng)實體造型技術(shù)逐漸普及之時，CAD 技術(shù)的研究又有了重大進(jìn)展。那就是參數(shù)化實體造型方法。該方法具有以下特點:基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改。80 年代中期，PTC 公司推出最早的參數(shù)化軟件Pro/Engineer。進(jìn)入 90 年代，參數(shù)化技術(shù)變得比較成熟起來，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計上的簡單易行的優(yōu)勢。因而參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了 CAD 發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。 (4)第四次 CAD 技術(shù)革命—更上層樓的變量化技術(shù)參數(shù)化技術(shù)的成功應(yīng)用，使它在 90 年代前后幾乎成為 CAD 業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。但參數(shù)化技術(shù)亦尚有一些不足之處。變量化造型的技術(shù)特點是保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改的優(yōu)點，但在約束定義方面做了根本性改變。它的成功應(yīng)用，為 CAD 技術(shù)的發(fā)展提供了更大的空間和機(jī)遇。率先使用變量化技術(shù)的軟件是 SDRC 公司推出的 I-DEAS Master Series 軟件。變量化技術(shù)驅(qū)動了 CAD 發(fā)展的第四次技術(shù)革命。從 CAD 技術(shù)的發(fā)展歷程可以看出，CAD 技術(shù)一直處于不斷的發(fā)展和探索之中。沒有那一種技術(shù)是常青樹，正是這種此消彼長的互動和交替，造就了今天CAD 技術(shù)的興旺與繁榮，促進(jìn)了工業(yè)的高速發(fā)展。CAD 技術(shù)在我國 CAD 技術(shù)的研究和開發(fā)工作起步相對較晚，自 80 年代開始，CAD 技術(shù)應(yīng)用工作才逐步得到了開展。在參數(shù)化技術(shù)方面我國仍處在不斷完善二維圖形參數(shù)化技術(shù)階段。國內(nèi)有自主版權(quán)的 CAD 軟件如高華 CAD、電子圖板 CAXA、開目 CAD 等軟件技術(shù)含量相對較低，它們主要面向國內(nèi)市場，提供操作簡便的二維工程圖設(shè)計平臺，在設(shè)計的參數(shù)化及軟件的可靠性方面都需進(jìn)一步提高。值得注意的是，經(jīng)過多年的投入和推廣，我國 CAD 技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電子、航空、建筑等行業(yè)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)起到了提高企業(yè)的設(shè)計效率、優(yōu)化設(shè)計方案、減輕技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度、縮短設(shè)計周期、加強(qiáng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化的作用。近年來，我國 CAD 技術(shù)的研究也有了長足的進(jìn)步。1.2 CAD 技術(shù)發(fā)展趨勢隨著CAD技術(shù)的不斷研究、開發(fā)與廣泛應(yīng)用，對CAD技術(shù)提出越來越高的要求，因此CAD從本身技術(shù)的發(fā)展來看，其發(fā)展趨勢是參數(shù)化、三維化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。具體表現(xiàn)為:(1)參數(shù)化設(shè)計參數(shù)化一直是CAD系統(tǒng)所追求的目標(biāo)，它能極大地提高機(jī)械設(shè)計效率。通過尺寸驅(qū)動既能為用戶提供設(shè)計對象的直觀、準(zhǔn)確的反饋，又能隨時對設(shè)計對象加以修改。(2)三維化傳統(tǒng)的CAD主要以二維繪圖軟件為主。從設(shè)計的觀點來看，人們頭腦中所構(gòu)思的設(shè)計對象是三維物體，用二維圖形表示三維物體有很多局限性。而采用三維建模更能直觀、全面地反映設(shè)計意圖。在三維的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行裝配、干涉檢查、有限元分析、運動分析等高級的計算機(jī)輔助設(shè)計工作。（3）智能化CAD技術(shù)作為一種設(shè)計工具，其核心目標(biāo)在于能夠幫助工程技術(shù)人員設(shè)計出更好、更具市場競爭力的產(chǎn)品。在以幾何模型為主的現(xiàn)代通用CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展面向設(shè)計過程的智能CAD技術(shù)是一種必然的趨勢。 （4）網(wǎng)絡(luò)化從工作站和高性能微機(jī)問世以后，大多數(shù)用戶采用工作站和微機(jī)系統(tǒng)來代替集中式CAD系統(tǒng)，形成網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)。借助于互聯(lián)網(wǎng)的跨地域、跨時空的溝通特性和近乎無限的接入能力，CAD軟件的團(tuán)隊協(xié)作能力可以直接利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行。(5)集成化從制造業(yè)的信息化角度來看，CAD的廣義概念包括AD/CAE/CAM/CAPP/PDM/ERP技術(shù)的集合，利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM集成技術(shù)，實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計與制造。（6）標(biāo)準(zhǔn)化隨著CAD系統(tǒng)的集成和網(wǎng)絡(luò)化，制定各種產(chǎn)品設(shè)計、評測和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織己經(jīng)頒布了新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP。建立符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型是企業(yè)未來發(fā)展的需要。同時國家還將建立圖文并茂、參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)件庫，替你現(xiàn)行的各種形式的標(biāo)準(zhǔn)化手冊。1.3 Pro/Engineer 二次開發(fā)現(xiàn)狀由于Pro/Engineer在CAD/CAM領(lǐng)域的優(yōu)秀表現(xiàn)，它在各個大中型企業(yè)中的使用率越來越高。但是這同時也帶來了另外一個問題，那就是怎樣對通用軟件進(jìn)行本地化的問題。因為通用的CAD軟件在設(shè)計的時候不可能考慮到每個企業(yè)的特殊情況，要想充分發(fā)揮CAD軟件的功能，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益，企業(yè)必須跟據(jù)自身的特點，對軟件進(jìn)行本地化的工作，即二次開發(fā)。這也是所有CAD軟件都留有開發(fā)接口的原因。Pro/Engineer的開發(fā)從實現(xiàn)方法上大致可以分為兩類:一類主要是對Pro/Engineer中使用的標(biāo)準(zhǔn)(如:公差符號、尺寸標(biāo)注樣式等)進(jìn)行符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的改造。這類開發(fā)只需要根據(jù)Pro/Engineer的開發(fā)工具族表進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置;另一類是需要開發(fā)出人性化的界面以方便用戶的使用，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的連接。這一類一般是在比較大型的系統(tǒng)中出現(xiàn)，因為操作復(fù)雜必須要有友好界面。所以必須借助于其它的開發(fā)工具來實現(xiàn)。而這就涉及了開發(fā)工具和Pro/toolkit的兼容性問題。這個問題長期以來一直困擾著開發(fā)人員，沒有得到很好的解決。這也是使得人們認(rèn)為Pro/Engineer難于開發(fā)的原因之一。2 研究目的、意義本論文是在裝配設(shè)計過程中，為提高設(shè)計效率，減少重復(fù)勞動，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，針對設(shè)計過程中所遇到的問題而做的部分研究工作。機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域里傳統(tǒng)的二維設(shè)計最終將被三維設(shè)計所取代。而如何更好地利用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計存在著以下值得研究的問題。因此，本論文的研究目的在于解決以下關(guān)鍵問題:(1)參數(shù)化建模參數(shù)化技術(shù)是當(dāng)前CAD技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一。參數(shù)化設(shè)計一般是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系。參數(shù)的求解較簡單，參數(shù)與設(shè)計對象的控制尺寸有顯式的對應(yīng)，設(shè)計結(jié)果的修改受到尺寸驅(qū)動。參數(shù)化設(shè)計技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計、尺寸驅(qū)動修改圖形功能，成為初始設(shè)計、產(chǎn)品建模及修改系列設(shè)計、多方案比較和動態(tài)設(shè)計的有效手段。因此，如何充分地運用參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行零件的參數(shù)化建模來提高各種零件的建模效率是本文研究的重點。運用參數(shù)化建?？梢酝耆慵淖詣踊＃峁┑闹皇且恍┗镜脑O(shè)計參數(shù)。從而減少設(shè)計過程中的大量重復(fù)性的工作，大大提高工作效率。(2)模板的開發(fā)定制采用Pro/Engineer進(jìn)行三維建模中，模板是建模的基礎(chǔ)，它能將相關(guān)的信息傳遞給根據(jù)模板創(chuàng)建的文件。通過模板創(chuàng)建的文件具有統(tǒng)一的界面、格式，符合相同的標(biāo)準(zhǔn)，如系統(tǒng)單位、零件精度、模型文件的參數(shù)及參數(shù)值等。在一定程度上可以提高設(shè)計效率。(3)標(biāo)準(zhǔn)零件庫的創(chuàng)建在機(jī)械設(shè)計中標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量日益增多，這主要是因為采用標(biāo)準(zhǔn)件給產(chǎn)品的設(shè)計、制造、裝配帶來了很大的方便。設(shè)計人員如果能從CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)件庫中獲得滿足設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)件，則可大大減少重復(fù)勞動，提高設(shè)計效率，從而縮短新產(chǎn)品的研制周期，所以，提供標(biāo)準(zhǔn)件庫或者提供開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件庫的工具是CAD系統(tǒng)的一個重要組成部分，也是評價CAD系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)。在設(shè)計過程中，如果缺少標(biāo)準(zhǔn)件庫，在調(diào)用每一個標(biāo)準(zhǔn)件時，就需要像別的非標(biāo)零件一樣，重新建模。而標(biāo)準(zhǔn)件的頻繁調(diào)用，大大降低了裝配效率，造成了時間和精力上的浪費。 第二章 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計及建庫實例2.1 族表基礎(chǔ)族表是Pro/ENG工NEER中的一個利用表格來驅(qū)動模型的工具，可以將事先定義好了的模型(稱為“GENER工C”的零件)中可供驅(qū)動的尺寸參數(shù)、特征、模型參數(shù)等放入表格中，通過在表格中輸入新的參數(shù)值就可以創(chuàng)建一個新的零件(稱為“INSTANCE” 的零件)。族表的產(chǎn)生過程是，首先建立一個具有代表性的零件， 此零件稱為普通零件(或原始零件)_Generic Part。然后，根據(jù)可變情況編輯族表項目，可變項目可以是:尺寸、參數(shù)、特征和組件等。完成族表內(nèi)容后，需進(jìn)行較對，然后系統(tǒng)會自動一一再生，從而生成若干子零件(Instance Part)族 表 是 本質(zhì)上相似零件(或裝配或特征)的集合，但在一兩個方面稍有不同。例如，圖2-1所示，這些螺釘雖然有各種尺寸，但它們看起來是一樣的并且具有相同的功能。這些零件構(gòu)成一個“族表” ， “族表” 中的零件也稱表驅(qū)動零件?！白灞怼钡膶嵗慵D 2-1 族表零件2.1.1 族表(Family Table)菜單簡介 [2]選擇菜單“工具/族表（Family Table） ”選項，彈出如圖2-1-2所示的族表（Family Table）對話框。該對話框的有關(guān)操作介紹如下。（1）查找范圍（Look In）組合框：從組合框選擇或輸入需要在族表中編輯的實例名。圖2-2族表對話框圖2-3陣列實例對話框（2） （Patten）：按增量復(fù)制所選實例按鈕。在族表中選中一個實例，單擊此按鈕，彈出如圖2-1-3所示對話框。通過在該對話框中設(shè)置尺寸或參數(shù)增量，這樣一次可生成按所選參數(shù)和尺寸遞增的多個實例，其他尺寸或參數(shù)值不變。用于陣列的實例和生成的多個實例沒有父子關(guān)系，因此刪除陣列中的任何一個對其他實例不會產(chǎn)生影響。利用陣列生成的實例還可以作為新“族表（Family Table） ”的基準(zhǔn)零件。另外，也可以在多個方向進(jìn)行陣列復(fù)制。在“方向”欄中單擊按鈕，出現(xiàn)方向2。第一個方向是定義的要一起增加其值的參數(shù)和尺寸。第二個方向相對與每一個方向的實例而言，實際上是一個第一方向的陣列復(fù)制。如圖2-1-4所示，選取“d”為變量，第一個方向的增量為“-20”，第二個方向的。表2-4 陣列實例方向增量為“-5” ，最后生成如圖2-1-5所示的族表（Family Table） 。圖2-5陣列生成的族表（3） ：添加刪除表列按鈕。單擊此按鈕彈出如圖2-1-6所示的“族項目”表2-6族項目對話框?qū)υ捒颍藢υ捒虬嗨屏慵南喈愔?，如尺寸、特征、參?shù)、元件、外部參照等。單擊 按鈕，新增項目；單擊 按鈕，刪除增加的項目；單擊 按鈕，選取全部項目；單擊 按鈕，取消選取全部項目。通過過濾器可以選擇相應(yīng)的項目，例如選中過濾器“參數(shù)”前的復(fù)選框，則“項目”欄中只有參數(shù)項。（4） ：在所選行處加入新的實例按鈕。（5） ：在當(dāng)前編輯的零件表中查找實例按鈕。單擊此按鈕，彈出如圖2-1-7所示的對話框，可以按項目、值及各種邏輯關(guān)系查找實例。圖2-7“搜索”對話框（6） ：預(yù)覽選中實例按鈕。（7） ：鎖定/解鎖實例按鈕。選中一個實例或者按Ctrl鍵選擇多個實例，單擊此按鈕，或者選擇菜單“工具/鎖定/解鎖實例”選項，可以鎖定或解鎖實例，鎖定實例的表驅(qū)動特性不能被修改。鎖定實例時，實例前出現(xiàn) 圖標(biāo)。（8） ：校檢族的實例。當(dāng)創(chuàng)建完族表（Family Table）以后，需要計算每一個實例是否可以再生。再生實例后，在對話框的“校檢狀態(tài)”列中將顯示再生狀態(tài)（成功或失?。?。校檢結(jié)果被寫入.tst的文件。如果族表中包含多層實例，即族樹中有多個分支，則校檢時將校檢所有選取的實例。（9） ：用Excel表編輯族表按鈕。在Excel中可以進(jìn)行插入新行、創(chuàng)建其他實例、重排序項目或?qū)嵗炔僮?。完成這些操作后，單擊“族表（Family Table） ”菜單欄中的“文件/更新Pro/Engineer” 。Excel檢查“族表（Family Table） ”可接受的值、名稱等。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，Excel會提示修復(fù)錯誤。如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，Excel將更改保存到族表中。這時候可以退出Excel，回到“族表（Family Table） ”對話框。2.1.2 族表（Family Table）實例的操作1.族表（Family Table）文件的打開打開包含族表（Family Table）的文件，選擇菜單“文件/打開”選項或者單擊工具欄中的 按鈕，彈出如圖2-1-8所示的對話框，這時可以“按名稱”或者“按參數(shù)”打開文件。按名稱打開文件，需要選定一個實例名，單擊“打開”按鈕即可。圖2-8 按名稱打開實例按參數(shù)打開文件，需要選中一個參數(shù)，再選中一個值，在“名稱”對話框中出現(xiàn)對應(yīng)的實例名如圖2-1-9所示，單擊“打開”按鈕即可。如果要恢復(fù)整個名稱的實例列表，單擊“恢復(fù)”按鈕即可。2-9 按參數(shù)打開實例2. 實例加速器在每次打開實例時，系統(tǒng)都會重新生成所有特征，這樣相當(dāng)耗時。把實例存儲在實例加速器文件中，可以大大減少從磁盤上檢索零件或組件實例時間。但是這樣的操作會占用大量的磁盤空間。對于每個實例零件都會產(chǎn)生擴(kuò)展名為“*.xpr”的加速器文件。對于組件產(chǎn)生擴(kuò)展名為“*.xas”的加速器文件。系統(tǒng)保存零件和組件實例的方式由“保存實例加速器”變量控制。可用下面兩種方法設(shè)置和修改變量。（1）設(shè)置配置文件選項save-instance-accelerateor。該選項的取值如有：無、始終、顯示。 “無”為默認(rèn)值，系統(tǒng)保存普通模型及通過“族表（Family Table） ”來保存實例時，系統(tǒng)不產(chǎn)生加速器文件。 “始終” ，當(dāng)實例本身被明確保存或通過高一級對象保存時，系統(tǒng)將產(chǎn)生加速器文件。 “顯式” ，只有當(dāng)明確保存實例時，系統(tǒng)才產(chǎn)生加速器文件。（2）選擇菜單“文件/實例/加速器選項”選項，彈出如圖2-1-10所示的對話框。單擊“更新”按鈕，則在零件所在的目錄下出現(xiàn)實例對應(yīng)的以“*.xpr”為擴(kuò)展名的加速器文件。 “使用選項”中的各選項和“配置文件”中的相同。圖2-10 實例加速器對話框3.創(chuàng)建或更新索引文件選擇菜單“文件/實例操作/更新索引”選項來創(chuàng)建或更新索引文件。實例索引文件能使用戶只需輸入實例名就可檢索實例。實例索引文件名為directoryname.idx（其中directoryname是文件存放的目錄名） 。保存任何普通模型時將自動創(chuàng)建一個新的實例索引文件或更新現(xiàn)有實例索引文件，系統(tǒng)自動把族表（Family Table）的所有實例加到索引文件中，包括子族中的實例名?！?.idx”文件是文本文件，可在Pro/Engineer之外任何文本編輯器進(jìn)行編輯。但是，如果在Pro/Engineer之外編輯此文件，Pro/Engineer將不能識別此文件。4.有關(guān)普通模型和實例的保存選擇菜單“文件/保存”選項來保存普通模型。系統(tǒng)自動將所有實例的名稱增加到實例索引文件中，而無需重新生成它們，包括實例的下層實例。但是如果將一個特殊的實例保存為分離模型，即對單個實例采用“文件/保存”或者“文件/保存副本” ，那么該實例將與普通模型不再由任何聯(lián)系。2.1.3 創(chuàng)建族表（Family Table）的步驟（1）創(chuàng)建一個模型樣板，作為普通模型來使用。（2）在“零件”或“組件”菜單中，單擊“族表（Family Table） ”，將“族表（Family Table） ”打開。（3）此時，族表（Family Table）只有普通模型。單擊 圖標(biāo)， “族表（Family Table）項目”對話框打開。選取要添加的項目，單擊“確定”按鈕回到“族表（Family Table） ”。（4）單擊 圖標(biāo)，出現(xiàn)一個新行。此實例和普通模型相同，可以用來陣列實例。（5）單擊 圖標(biāo)，出現(xiàn)陣列實例對話框，在“數(shù)量”對話框中輸入要陣列的數(shù)量。選取要陣列的尺寸或參數(shù)，單擊 按鈕，接受該項目。在“增量”對話框中輸入增量值，單擊回車鍵，然后單擊“確定” 。（6）單擊 圖標(biāo)，校檢各實例是否能生成。（7）如果要創(chuàng)建多層族表（Family Table） ，選取要用于創(chuàng)建新“族表（Family Table） ”的實例。單擊“族表（Family Table） ”菜單“插入/實例層表” ，將創(chuàng)建新的“族表（Family Table） ”。所選實例成為新族表（Family Table）中的普通模型。2.1.4 創(chuàng)建族表（Family Table）的幾個注意點 [5]（1）選擇合適的普通模型樣板，樣板模型應(yīng)該包含族表（Family Table）中所有零件的所有特征。這樣可以把一些零件步具有的特征添加到零件表中，只需在對話框中選擇“N”選項即可。（2）在構(gòu)件普通模型時，注意充分利用關(guān)系式約束各變量之間的關(guān)系，在標(biāo)注原始模型時選擇合理的基準(zhǔn)，這樣可以減少變量。（3）在構(gòu)建多層族表（Family Table）時，注意理清各層之間的關(guān)系。2.2 零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立是標(biāo)準(zhǔn)件三維圖庫建立的基礎(chǔ)，族表（Family Table）的建立在零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立中起著及其關(guān)鍵的作用。下面以本設(shè)計中所建立的螺釘標(biāo)準(zhǔn)件庫中的一個螺釘零件，螺釘（gld_gbt65_2000）為例，簡單的說明一下零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立過程。2.2.1 創(chuàng)建通用零件(Generic Part )前面在族表（Family Table）的建立時介紹過，在建立族表（Family Table）時要先創(chuàng)建一個具有代表性的零件--通用零件(Generic Part )，所以在建立螺釘標(biāo)準(zhǔn)件庫時要先創(chuàng)建該螺釘?shù)耐ㄓ昧慵?Generic Part )。1.新建零件單擊 按鈕，在“名字”對話框中輸入“gld_gbt65_2000” ，單擊“使用默認(rèn)模板”復(fù)選框取消選中標(biāo)志。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框。選擇“mms-part-solid”模板，建立單位為公制的新文件。2.創(chuàng)建螺釘零件單擊右側(cè)工具欄中的“旋轉(zhuǎn)” 按鈕，接受工作區(qū)下方“操縱板”默認(rèn)的選項。單擊“操縱板”中的“位置”按鈕，在彈出的菜單中選擇“定義” ，彈出的“草繪”對話框，選擇“FRONT”為草繪平面。接受系統(tǒng)默認(rèn)的草繪方向和參照平面，單擊“草繪”對話框中的“草繪”按鈕進(jìn)入草繪模式。在草繪模式下，繪制如圖2-11所示圖形。圖2-11拉伸草圖完成后單擊工作區(qū)右側(cè)的“確定” 按鈕，退出草繪模式。在工作區(qū)下方的“旋轉(zhuǎn)角度”輸入框中輸入旋轉(zhuǎn)角度“360” ，單擊“確定” 按鈕，完成圖2-12所示的特征。圖2-12生成的特征這步為止，螺釘?shù)幕拘螤钜呀?jīng)基本生成了，下面進(jìn)行開槽的繪制。單擊右側(cè)工具欄中的“拉伸” 按鈕，接受工作區(qū)下方“操縱板”默認(rèn)的選項。單擊“操縱板”中的“位置”按鈕，在彈出的菜單中選擇“定義” ，彈出的“草繪”對話框，選擇“FRONT”為草繪平面。接受系統(tǒng)默認(rèn)的草繪方向和參照平面，單擊“草繪”對話框中的“草繪”按鈕進(jìn)入草繪模式。在草繪模式下，繪制如圖2-13所示圖2-13草繪特征寬0.4長0.45的長方形完成后單擊工作區(qū)右側(cè)的“確定” 按鈕，退出草繪模式。完成后選擇選取“拉伸深度”為 （拉伸至所有曲面）然后選擇 去除材料特征單擊“確定” 按鈕，完成圖2-14所示的特征。圖2-14槽特征然后選擇“倒圓角” 按鈕選擇需要倒角的地方 ,輸入倒角半徑0.1單擊“確定” 按鈕，完成圖6所示的特征圖6倒角特征然后生成螺紋的修飾步驟如下:步驟1選擇“插入/修飾/螺紋”命令，后彈出如圖示修飾螺紋對話框，屏幕下方提示“選取螺紋曲面” 。 步驟2：選取螺桿的外表面，如下圖所示。此時“修飾：螺紋”對話框的箭頭指向“起始曲面”所示。步驟3:選取彈出的菜單管理器中選擇正向,如圖模型上箭頭只是特征創(chuàng)建方向.如圖2-16所示.步驟4:系統(tǒng)彈出如圖3-16所示的指定螺紋長度菜單，選擇“盲孔/完成” 。步驟5:在控制面板中輸入螺紋深度：9.3，然后單擊 按鈕。步驟6：在控制面板中輸入螺紋直徑1.22，然后單擊 按鈕。步驟7：單擊“完成/返回” ， 然后單擊確定按鈕完成修飾螺紋如圖2-16所示。圖2-6完成螺紋修飾至此，螺釘零件也就完成了。2.2.2 修改公稱參數(shù)的名稱為了方便地識別個參數(shù)，方便在以后的設(shè)計中迅速的調(diào)用各參數(shù)，最好把螺釘中一些系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)名稱修改為熟悉的參數(shù)符號名。用鼠標(biāo)右鍵單擊模型樹中的“旋轉(zhuǎn)”特征，在彈出的菜單中選擇“編輯” 命令，出現(xiàn)如圖2-16所示的尺寸。圖2-16顯示編輯的尺寸選取圖中的尺寸“直徑3” ，選中后單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“屬性” ，在彈出的“尺寸屬性”對話框中選擇“尺寸文本”把尺寸名稱改為法蘭外徑“dk” ，如圖2-17所示。 圖2-17尺寸屬性對話框同理，按照《機(jī)械設(shè)計手冊》中的要求，把尺寸“1.1000”改成沉頭厚度“k”，把螺釘?shù)拈L度“10”改成長度“l(fā)” ，把大徑尺寸“1.6”螺釘大徑“d” ，把螺釘槽寬“0.4”改成“n” ，把高度尺寸“0.45”改成高度 “t” ，把倒角尺寸“0.1” ，改成倒角 “r” 。同時修改螺紋的長度9.3用字母b表示2.2.3 添加關(guān)系式在建立族表（Family Table）時，經(jīng)常要建立一些關(guān)系式，以確保零件間各尺寸的正確性。在螺釘中，要建立關(guān)系式的是D1=D-2*0.541*p，根據(jù)分析計算可確定大徑與小徑的關(guān)系。同時確定在螺釘長度大于38時的長度關(guān)系，所用關(guān)系式為 IF (L45)B=L-2*PELSEB=38ENDIF選擇菜單“工具/關(guān)系”選項，彈出如圖2-18所示的“關(guān)系”對話框。在對話框中輸入“D1=D-2*0.541*p IF (L45) B=L-2*PELSE B=38 ENDIF”，單擊“確定”按鈕。圖2-18關(guān)系對話框2.2.4 添加族項目選擇菜單“工具/族表（Family Table） ”選項，彈出“族表（Family Table） ”對話框，單擊 按鈕，彈出如圖2-19所示的“族項目”對話框。接受系統(tǒng)默認(rèn)的“添加項目”中的“尺寸”選項，單擊模型樹中的各個項目，可以在零件圖中出現(xiàn)對應(yīng)的尺寸，為了方便輸入族表（Family Table）的數(shù)據(jù)，按照《機(jī)械設(shè)計手冊》上的順序單擊螺釘大徑“1.6” 、沉頭螺釘槽寬0.4和深0.45，螺釘頭大徑3以及高度3，倒角半徑0.1。這些尺寸，則在“項目”對話框中相對應(yīng)的增加了所選中的項目，選取完參數(shù)后的“族項目”如圖2-19所示。單擊“確定”按鈕，完成項目的添加，彈出如圖2-20所示的“族表”對話框。圖2-19族項目對話框圖2-20“族表”對話框2.2.5 創(chuàng)建新的實例要在族表（Family Table）中增加新的實例，可以在“族表”中單擊按鈕增加實例，也可以單擊 按鈕，在Excel表格中編輯數(shù)據(jù)來增加新的實例。在如圖2-20所示的“族表”對話框中，單擊 按鈕，彈出如圖2-21所示的Excel表格。把《機(jī)械設(shè)計手冊》中凸面鋼制管法蘭蓋（gb9123-6）的相關(guān)尺寸輸入到Excel表格中，如圖2-21所示。單擊Excel表格上方工具欄中的圖2-21 Excel表格圖2-22 讀入數(shù)據(jù)后的“族表”對話框按鈕，把Excel表格中的數(shù)據(jù)讀入到“族表”對話框中，如圖2-22所示。2.2.6 校檢新添加的實例添加實例層單擊 按鈕，彈出 “族樹”對話框。單擊 按鈕，則系統(tǒng)對各子實例逐一進(jìn)行校檢。當(dāng)校檢成功后在“校檢狀態(tài)”欄中出現(xiàn)“成功”字樣，如圖 2-32 所示。反之，如果校檢失敗，則在“校檢狀態(tài)”欄中出現(xiàn)“失敗”字樣。這就要求我們對所建立的族表（Family Table）進(jìn)行檢查，改正錯誤。圖 2-32 校檢成功對話框 圖 2-33 插入實例層表建立第二層族表。選擇 M5，單擊“插入/實例層表”命令。如圖 2-33 所示。系統(tǒng)彈出如圖 2-34 所示的族表編輯框，然后單擊“添加/刪除表例”按鈕添加螺栓長度尺寸 L，然后單擊 按鈕。圖 2-34 次級族表編輯框單擊“插入長度系列實例”按鈕 ，如圖 2-35 所示，填入數(shù)據(jù)后單擊按鈕。圖 2-35 輸入長度系列同樣的方法可以補(bǔ)全其他實例的長度系列。然后對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，以保證錄入的數(shù)據(jù)無相互沖突。單擊 ，校驗完畢單擊 按鈕，關(guān)閉“族表SCREW”窗口。2.2.7 預(yù)覽生成的子實例選中一個子實例的“實例名” ，如“M3_GBT65” ，單擊 按鈕，彈出如圖2- 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）課題名稱：基于 Pro/E 的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的制作（螺釘部分）姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 第 1 章緒論 51 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)研究動態(tài) 51.1 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)發(fā)展歷程 .51.2 CAD 技術(shù)發(fā)展趨勢 .61.3 Pro/Engineer 二次開發(fā)現(xiàn)狀 72 研究目的、意義 .8第 2 章 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計及建庫實例 102.1 族表基礎(chǔ) 102.1.1 族表(Family Table)菜單簡介 [2] .112.1.2 族表（Family Table）實例的操作 162.1.3 創(chuàng)建族表（Family Table）的步驟 182.1.4 創(chuàng)建族表（Family Table）的幾個注意點 [5] 192.2 零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立 .192.2.1 創(chuàng)建通用零件(Generic Part ) 202.2.2 修改公稱參數(shù)的名稱 242.2.4 添加族項目 262.2.5 創(chuàng)建新的實例 282.2.6 校檢新添加的實例添加實例層 292.2.7 預(yù)覽生成的子實例 31第三章 三維標(biāo)準(zhǔn)庫在裝配中的應(yīng)用 323.1 尾架裝配中標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)用 .32第四章結(jié)論 40論文總結(jié) 40工作展望 41工作感受 41致謝 43摘要：參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計作為一種全新的設(shè)計方法現(xiàn)在已被工業(yè)界廣泛采用。它所具有的高效性、實用性等特點使其成為設(shè)計工作的發(fā)展方向。參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計應(yīng)用水平的高低直接決定了企業(yè)設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量的高低和企業(yè)核心競爭力的強(qiáng)弱。這是關(guān)系到企業(yè)長久生存與發(fā)展的重大問題。本文是研究三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)件包括螺釘、螺栓等。標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)是在Pro/ENGINEER基礎(chǔ)上，依據(jù)它的二次開發(fā)工具族表和excel，設(shè)計并開發(fā)了一套三維標(biāo)準(zhǔn)件庫，實現(xiàn)了各種標(biāo)準(zhǔn)件的自動生成，解決了產(chǎn)品設(shè)計效率、生產(chǎn)重復(fù)勞動、產(chǎn)品開發(fā)周期等問題。實際應(yīng)用表明，利用本論文開發(fā)的系統(tǒng)于各種標(biāo)準(zhǔn)件的建模工作，可提高效率 50％左右。關(guān)鍵字：設(shè)計方法； Pro/Engineer；標(biāo)準(zhǔn)件庫；族表；ESTABLISHMENT OF 3D COMMON AND STANDARD PART LIBRARYABSTRACTKey words: Mechanical manufacturing; Standard piece; Pro/Engineer; 3D databases; Family table;第 1 章緒論1 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)研究動態(tài)1.1 國內(nèi)外 CAD 技術(shù)發(fā)展歷程 CAD 技術(shù)起步于 50 年代后期，60 年代，隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在計算機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭尚?，CAD 技術(shù)開始迅速發(fā)展。CAD 技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到 70 年代末期，CAD 開始實用化，以后的 CAD 技術(shù)作為一個分支而相對獨立、平穩(wěn)地發(fā)展。在 CAD 技術(shù)約 50 年的發(fā)展歷史中，共經(jīng)歷了四次重大的技術(shù)革命.（1）第一次 CAD 技術(shù)革命—“貴族化”的曲面造型系統(tǒng)70 年代，法國達(dá)索飛機(jī)制造公司的開發(fā)者們，在二維繪圖系統(tǒng) CADCAM 的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了三維曲面造型系統(tǒng) CATIA。此時 CAD 軟件價格極其昂貴，因此被稱為“貴族化”的曲面造型系統(tǒng)。（2）第二次 CAD 技術(shù)革命—生不逢時的實體造型技術(shù)有了表面模型，CAM 的問題可以基本解決。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其他特性。基于對于 CAD/CAE 一體化技術(shù)的探索，SDRC 公司于 1979 年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術(shù)的大型 CAD/CAE 軟件—I-DEAS。(3)第三次 CAD 技術(shù)革命—一鳴驚人的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)正當(dāng)實體造型技術(shù)逐漸普及之時，CAD 技術(shù)的研究又有了重大進(jìn)展。那就是參數(shù)化實體造型方法。該方法具有以下特點:基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改。80 年代中期，PTC 公司推出最早的參數(shù)化軟件Pro/Engineer。進(jìn)入 90 年代，參數(shù)化技術(shù)變得比較成熟起來，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計上的簡單易行的優(yōu)勢。因而參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了 CAD 發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。 (4)第四次 CAD 技術(shù)革命—更上層樓的變量化技術(shù)參數(shù)化技術(shù)的成功應(yīng)用，使它在 90 年代前后幾乎成為 CAD 業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。但參數(shù)化技術(shù)亦尚有一些不足之處。變量化造型的技術(shù)特點是保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改的優(yōu)點，但在約束定義方面做了根本性改變。它的成功應(yīng)用，為 CAD 技術(shù)的發(fā)展提供了更大的空間和機(jī)遇。率先使用變量化技術(shù)的軟件是 SDRC 公司推出的 I-DEAS Master Series 軟件。變量化技術(shù)驅(qū)動了 CAD 發(fā)展的第四次技術(shù)革命。從 CAD 技術(shù)的發(fā)展歷程可以看出，CAD 技術(shù)一直處于不斷的發(fā)展和探索之中。沒有那一種技術(shù)是常青樹，正是這種此消彼長的互動和交替，造就了今天CAD 技術(shù)的興旺與繁榮，促進(jìn)了工業(yè)的高速發(fā)展。CAD 技術(shù)在我國 CAD 技術(shù)的研究和開發(fā)工作起步相對較晚，自 80 年代開始，CAD 技術(shù)應(yīng)用工作才逐步得到了開展。在參數(shù)化技術(shù)方面我國仍處在不斷完善二維圖形參數(shù)化技術(shù)階段。國內(nèi)有自主版權(quán)的 CAD 軟件如高華 CAD、電子圖板 CAXA、開目 CAD 等軟件技術(shù)含量相對較低，它們主要面向國內(nèi)市場，提供操作簡便的二維工程圖設(shè)計平臺，在設(shè)計的參數(shù)化及軟件的可靠性方面都需進(jìn)一步提高。值得注意的是，經(jīng)過多年的投入和推廣，我國 CAD 技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電子、航空、建筑等行業(yè)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)起到了提高企業(yè)的設(shè)計效率、優(yōu)化設(shè)計方案、減輕技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度、縮短設(shè)計周期、加強(qiáng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化的作用。近年來，我國 CAD 技術(shù)的研究也有了長足的進(jìn)步。1.2 CAD 技術(shù)發(fā)展趨勢隨著CAD技術(shù)的不斷研究、開發(fā)與廣泛應(yīng)用，對CAD技術(shù)提出越來越高的要求，因此CAD從本身技術(shù)的發(fā)展來看，其發(fā)展趨勢是參數(shù)化、三維化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。具體表現(xiàn)為:(1)參數(shù)化設(shè)計參數(shù)化一直是CAD系統(tǒng)所追求的目標(biāo)，它能極大地提高機(jī)械設(shè)計效率。通過尺寸驅(qū)動既能為用戶提供設(shè)計對象的直觀、準(zhǔn)確的反饋，又能隨時對設(shè)計對象加以修改。(2)三維化傳統(tǒng)的CAD主要以二維繪圖軟件為主。從設(shè)計的觀點來看，人們頭腦中所構(gòu)思的設(shè)計對象是三維物體，用二維圖形表示三維物體有很多局限性。而采用三維建模更能直觀、全面地反映設(shè)計意圖。在三維的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行裝配、干涉檢查、有限元分析、運動分析等高級的計算機(jī)輔助設(shè)計工作。（3）智能化CAD技術(shù)作為一種設(shè)計工具，其核心目標(biāo)在于能夠幫助工程技術(shù)人員設(shè)計出更好、更具市場競爭力的產(chǎn)品。在以幾何模型為主的現(xiàn)代通用CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展面向設(shè)計過程的智能CAD技術(shù)是一種必然的趨勢。 （4）網(wǎng)絡(luò)化從工作站和高性能微機(jī)問世以后，大多數(shù)用戶采用工作站和微機(jī)系統(tǒng)來代替集中式CAD系統(tǒng)，形成網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)。借助于互聯(lián)網(wǎng)的跨地域、跨時空的溝通特性和近乎無限的接入能力，CAD軟件的團(tuán)隊協(xié)作能力可以直接利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行。(5)集成化從制造業(yè)的信息化角度來看，CAD的廣義概念包括AD/CAE/CAM/CAPP/PDM/ERP技術(shù)的集合，利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM集成技術(shù)，實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計與制造。（6）標(biāo)準(zhǔn)化隨著CAD系統(tǒng)的集成和網(wǎng)絡(luò)化，制定各種產(chǎn)品設(shè)計、評測和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織己經(jīng)頒布了新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP。建立符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型是企業(yè)未來發(fā)展的需要。同時國家還將建立圖文并茂、參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)件庫，替你現(xiàn)行的各種形式的標(biāo)準(zhǔn)化手冊。1.3 Pro/Engineer 二次開發(fā)現(xiàn)狀由于Pro/Engineer在CAD/CAM領(lǐng)域的優(yōu)秀表現(xiàn)，它在各個大中型企業(yè)中的使用率越來越高。但是這同時也帶來了另外一個問題，那就是怎樣對通用軟件進(jìn)行本地化的問題。因為通用的CAD軟件在設(shè)計的時候不可能考慮到每個企業(yè)的特殊情況，要想充分發(fā)揮CAD軟件的功能，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益，企業(yè)必須跟據(jù)自身的特點，對軟件進(jìn)行本地化的工作，即二次開發(fā)。這也是所有CAD軟件都留有開發(fā)接口的原因。Pro/Engineer的開發(fā)從實現(xiàn)方法上大致可以分為兩類:一類主要是對Pro/Engineer中使用的標(biāo)準(zhǔn)(如:公差符號、尺寸標(biāo)注樣式等)進(jìn)行符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的改造。這類開發(fā)只需要根據(jù)Pro/Engineer的開發(fā)工具族表進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置;另一類是需要開發(fā)出人性化的界面以方便用戶的使用，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的連接。這一類一般是在比較大型的系統(tǒng)中出現(xiàn)，因為操作復(fù)雜必須要有友好界面。所以必須借助于其它的開發(fā)工具來實現(xiàn)。而這就涉及了開發(fā)工具和Pro/toolkit的兼容性問題。這個問題長期以來一直困擾著開發(fā)人員，沒有得到很好的解決。這也是使得人們認(rèn)為Pro/Engineer難于開發(fā)的原因之一。2 研究目的、意義本論文是在裝配設(shè)計過程中，為提高設(shè)計效率，減少重復(fù)勞動，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，針對設(shè)計過程中所遇到的問題而做的部分研究工作。機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域里傳統(tǒng)的二維設(shè)計最終將被三維設(shè)計所取代。而如何更好地利用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計存在著以下值得研究的問題。因此，本論文的研究目的在于解決以下關(guān)鍵問題:(1)參數(shù)化建模參數(shù)化技術(shù)是當(dāng)前CAD技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一。參數(shù)化設(shè)計一般是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系。參數(shù)的求解較簡單，參數(shù)與設(shè)計對象的控制尺寸有顯式的對應(yīng)，設(shè)計結(jié)果的修改受到尺寸驅(qū)動。參數(shù)化設(shè)計技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計、尺寸驅(qū)動修改圖形功能，成為初始設(shè)計、產(chǎn)品建模及修改系列設(shè)計、多方案比較和動態(tài)設(shè)計的有效手段。因此，如何充分地運用參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行零件的參數(shù)化建模來提高各種零件的建模效率是本文研究的重點。運用參數(shù)化建?？梢酝耆慵淖詣踊?，而所要提供的只是一些基本的設(shè)計參數(shù)。從而減少設(shè)計過程中的大量重復(fù)性的工作，大大提高工作效率。(2)模板的開發(fā)定制采用Pro/Engineer進(jìn)行三維建模中，模板是建模的基礎(chǔ)，它能將相關(guān)的信息傳遞給根據(jù)模板創(chuàng)建的文件。通過模板創(chuàng)建的文件具有統(tǒng)一的界面、格式，符合相同的標(biāo)準(zhǔn)，如系統(tǒng)單位、零件精度、模型文件的參數(shù)及參數(shù)值等。在一定程度上可以提高設(shè)計效率。(3)標(biāo)準(zhǔn)零件庫的創(chuàng)建在機(jī)械設(shè)計中標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量日益增多，這主要是因為采用標(biāo)準(zhǔn)件給產(chǎn)品的設(shè)計、制造、裝配帶來了很大的方便。設(shè)計人員如果能從CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)件庫中獲得滿足設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)件，則可大大減少重復(fù)勞動，提高設(shè)計效率，從而縮短新產(chǎn)品的研制周期，所以，提供標(biāo)準(zhǔn)件庫或者提供開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件庫的工具是CAD系統(tǒng)的一個重要組成部分，也是評價CAD系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)。在設(shè)計過程中，如果缺少標(biāo)準(zhǔn)件庫，在調(diào)用每一個標(biāo)準(zhǔn)件時，就需要像別的非標(biāo)零件一樣，重新建模。而標(biāo)準(zhǔn)件的頻繁調(diào)用，大大降低了裝配效率，造成了時間和精力上的浪費。 第二章 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計及建庫實例2.1 族表基礎(chǔ)族表是Pro/ENG工NEER中的一個利用表格來驅(qū)動模型的工具，可以將事先定義好了的模型(稱為“GENER工C”的零件)中可供驅(qū)動的尺寸參數(shù)、特征、模型參數(shù)等放入表格中，通過在表格中輸入新的參數(shù)值就可以創(chuàng)建一個新的零件(稱為“INSTANCE” 的零件)。族表的產(chǎn)生過程是，首先建立一個具有代表性的零件， 此零件稱為普通零件(或原始零件)_Generic Part。然后，根據(jù)可變情況編輯族表項目，可變項目可以是:尺寸、參數(shù)、特征和組件等。完成族表內(nèi)容后，需進(jìn)行較對，然后系統(tǒng)會自動一一再生，從而生成若干子零件(Instance Part)族 表 是 本質(zhì)上相似零件(或裝配或特征)的集合，但在一兩個方面稍有不同。例如，圖2-1所示，這些螺釘雖然有各種尺寸，但它們看起來是一樣的并且具有相同的功能。這些零件構(gòu)成一個“族表” ， “族表” 中的零件也稱表驅(qū)動零件。“族表”的實例零件圖 2-1 族表零件2.1.1 族表(Family Table)菜單簡介 [2]選擇菜單“工具/族表（Family Table） ”選項，彈出如圖2-1-2所示的族表（Family Table）對話框。該對話框的有關(guān)操作介紹如下。（1）查找范圍（Look In）組合框：從組合框選擇或輸入需要在族表中編輯的實例名。圖2-2族表對話框圖2-3陣列實例對話框（2） （Patten）：按增量復(fù)制所選實例按鈕。在族表中選中一個實例，單擊此按鈕，彈出如圖2-1-3所示對話框。通過在該對話框中設(shè)置尺寸或參數(shù)增量，這樣一次可生成按所選參數(shù)和尺寸遞增的多個實例，其他尺寸或參數(shù)值不變。用于陣列的實例和生成的多個實例沒有父子關(guān)系，因此刪除陣列中的任何一個對其他實例不會產(chǎn)生影響。利用陣列生成的實例還可以作為新“族表（Family Table） ”的基準(zhǔn)零件。另外，也可以在多個方向進(jìn)行陣列復(fù)制。在“方向”欄中單擊按鈕，出現(xiàn)方向2。第一個方向是定義的要一起增加其值的參數(shù)和尺寸。第二個方向相對與每一個方向的實例而言，實際上是一個第一方向的陣列復(fù)制。如圖2-1-4所示，選取“d”為變量，第一個方向的增量為“-20”，第二個方向的。表2-4 陣列實例方向增量為“-5” ，最后生成如圖2-1-5所示的族表（Family Table） 。圖2-5陣列生成的族表（3） ：添加刪除表列按鈕。單擊此按鈕彈出如圖2-1-6所示的“族項目”表2-6族項目對話框?qū)υ捒?，此對話框包含相似零件的相異之處，如尺寸、特征、參?shù)、元件、外部參照等。單擊 按鈕，新增項目；單擊 按鈕，刪除增加的項目；單擊 按鈕，選取全部項目；單擊 按鈕，取消選取全部項目。通過過濾器可以選擇相應(yīng)的項目，例如選中過濾器“參數(shù)”前的復(fù)選框，則“項目”欄中只有參數(shù)項。（4） ：在所選行處加入新的實例按鈕。（5） ：在當(dāng)前編輯的零件表中查找實例按鈕。單擊此按鈕，彈出如圖2-1-7所示的對話框，可以按項目、值及各種邏輯關(guān)系查找實例。圖2-7“搜索”對話框（6） ：預(yù)覽選中實例按鈕。（7） ：鎖定/解鎖實例按鈕。選中一個實例或者按Ctrl鍵選擇多個實例，單擊此按鈕，或者選擇菜單“工具/鎖定/解鎖實例”選項，可以鎖定或解鎖實例，鎖定實例的表驅(qū)動特性不能被修改。鎖定實例時，實例前出現(xiàn) 圖標(biāo)。（8） ：校檢族的實例。當(dāng)創(chuàng)建完族表（Family Table）以后，需要計算每一個實例是否可以再生。再生實例后，在對話框的“校檢狀態(tài)”列中將顯示再生狀態(tài)（成功或失敗） 。校檢結(jié)果被寫入.tst的文件。如果族表中包含多層實例，即族樹中有多個分支，則校檢時將校檢所有選取的實例。（9） ：用Excel表編輯族表按鈕。在Excel中可以進(jìn)行插入新行、創(chuàng)建其他實例、重排序項目或?qū)嵗炔僮?。完成這些操作后，單擊“族表（Family Table） ”菜單欄中的“文件/更新Pro/Engineer” 。Excel檢查“族表（Family Table） ”可接受的值、名稱等。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，Excel會提示修復(fù)錯誤。如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，Excel將更改保存到族表中。這時候可以退出Excel，回到“族表（Family Table） ”對話框。2.1.2 族表（Family Table）實例的操作1.族表（Family Table）文件的打開打開包含族表（Family Table）的文件，選擇菜單“文件/打開”選項或者單擊工具欄中的 按鈕，彈出如圖2-1-8所示的對話框，這時可以“按名稱”或者“按參數(shù)”打開文件。按名稱打開文件，需要選定一個實例名，單擊“打開”按鈕即可。圖2-8 按名稱打開實例按參數(shù)打開文件，需要選中一個參數(shù)，再選中一個值，在“名稱”對話框中出現(xiàn)對應(yīng)的實例名如圖2-1-9所示，單擊“打開”按鈕即可。如果要恢復(fù)整個名稱的實例列表，單擊“恢復(fù)”按鈕即可。2-9 按參數(shù)打開實例2. 實例加速器在每次打開實例時，系統(tǒng)都會重新生成所有特征，這樣相當(dāng)耗時。把實例存儲在實例加速器文件中，可以大大減少從磁盤上檢索零件或組件實例時間。但是這樣的操作會占用大量的磁盤空間。對于每個實例零件都會產(chǎn)生擴(kuò)展名為“*.xpr”的加速器文件。對于組件產(chǎn)生擴(kuò)展名為“*.xas”的加速器文件。系統(tǒng)保存零件和組件實例的方式由“保存實例加速器”變量控制。可用下面兩種方法設(shè)置和修改變量。（1）設(shè)置配置文件選項save-instance-accelerateor。該選項的取值如有：無、始終、顯示。 “無”為默認(rèn)值，系統(tǒng)保存普通模型及通過“族表（Family Table） ”來保存實例時，系統(tǒng)不產(chǎn)生加速器文件。 “始終” ，當(dāng)實例本身被明確保存或通過高一級對象保存時，系統(tǒng)將產(chǎn)生加速器文件。 “顯式” ，只有當(dāng)明確保存實例時，系統(tǒng)才產(chǎn)生加速器文件。（2）選擇菜單“文件/實例/加速器選項”選項，彈出如圖2-1-10所示的對話框。單擊“更新”按鈕，則在零件所在的目錄下出現(xiàn)實例對應(yīng)的以“*.xpr”為擴(kuò)展名的加速器文件。 “使用選項”中的各選項和“配置文件”中的相同。圖2-10 實例加速器對話框3.創(chuàng)建或更新索引文件選擇菜單“文件/實例操作/更新索引”選項來創(chuàng)建或更新索引文件。實例索引文件能使用戶只需輸入實例名就可檢索實例。實例索引文件名為directoryname.idx（其中directoryname是文件存放的目錄名） 。保存任何普通模型時將自動創(chuàng)建一個新的實例索引文件或更新現(xiàn)有實例索引文件，系統(tǒng)自動把族表（Family Table）的所有實例加到索引文件中，包括子族中的實例名?！?.idx”文件是文本文件，可在Pro/Engineer之外任何文本編輯器進(jìn)行編輯。但是，如果在Pro/Engineer之外編輯此文件，Pro/Engineer將不能識別此文件。4.有關(guān)普通模型和實例的保存選擇菜單“文件/保存”選項來保存普通模型。系統(tǒng)自動將所有實例的名稱增加到實例索引文件中，而無需重新生成它們，包括實例的下層實例。但是如果將一個特殊的實例保存為分離模型，即對單個實例采用“文件/保存”或者“文件/保存副本” ，那么該實例將與普通模型不再由任何聯(lián)系。2.1.3 創(chuàng)建族表（Family Table）的步驟（1）創(chuàng)建一個模型樣板，作為普通模型來使用。（2）在“零件”或“組件”菜單中，單擊“族表（Family Table） ”，將“族表（Family Table） ”打開。（3）此時，族表（Family Table）只有普通模型。單擊 圖標(biāo)， “族表（Family Table）項目”對話框打開。選取要添加的項目，單擊“確定”按鈕回到“族表（Family Table） ”。（4）單擊 圖標(biāo)，出現(xiàn)一個新行。此實例和普通模型相同，可以用來陣列實例。（5）單擊 圖標(biāo)，出現(xiàn)陣列實例對話框，在“數(shù)量”對話框中輸入要陣列的數(shù)量。選取要陣列的尺寸或參數(shù)，單擊 按鈕，接受該項目。在“增量”對話框中輸入增量值，單擊回車鍵，然后單擊“確定” 。（6）單擊 圖標(biāo)，校檢各實例是否能生成。（7）如果要創(chuàng)建多層族表（Family Table） ，選取要用于創(chuàng)建新“族表（Family Table） ”的實例。單擊“族表（Family Table） ”菜單“插入/實例層表” ，將創(chuàng)建新的“族表（Family Table） ”。所選實例成為新族表（Family Table）中的普通模型。2.1.4 創(chuàng)建族表（Family Table）的幾個注意點 [5]（1）選擇合適的普通模型樣板，樣板模型應(yīng)該包含族表（Family Table）中所有零件的所有特征。這樣可以把一些零件步具有的特征添加到零件表中，只需在對話框中選擇“N”選項即可。（2）在構(gòu)件普通模型時，注意充分利用關(guān)系式約束各變量之間的關(guān)系，在標(biāo)注原始模型時選擇合理的基準(zhǔn)，這樣可以減少變量。（3）在構(gòu)建多層族表（Family Table）時，注意理清各層之間的關(guān)系。2.2 零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立是標(biāo)準(zhǔn)件三維圖庫建立的基礎(chǔ)，族表（Family Table）的建立在零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立中起著及其關(guān)鍵的作用。下面以本設(shè)計中所建立的螺釘標(biāo)準(zhǔn)件庫中的一個螺釘零件，螺釘（gld_gbt65_2000）為例，簡單的說明一下零件標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立過程。2.2.1 創(chuàng)建通用零件(Generic Part )前面在族表（Family Table）的建立時介紹過，在建立族表（Family Table）時要先創(chuàng)建一個具有代表性的零件--通用零件(Generic Part )，所以在建立螺釘標(biāo)準(zhǔn)件庫時要先創(chuàng)建該螺釘?shù)耐ㄓ昧慵?Generic Part )。1.新建零件單擊 按鈕，在“名字”對話框中輸入“gld_gbt65_2000” ，單擊“使用默認(rèn)模板”復(fù)選框取消選中標(biāo)志。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框。選擇“mms-part-solid”模板，建立單位為公制的新文件。2.創(chuàng)建螺釘零件單擊右側(cè)工具欄中的“旋轉(zhuǎn)” 按鈕，接受工作區(qū)下方“操縱板”默認(rèn)的選項。單擊“操縱板”中的“位置”按鈕，在彈出的菜單中選擇“定義” ，彈出的“草繪”對話框，選擇“FRONT”為草繪平面。接受系統(tǒng)默認(rèn)的草繪方向和參照平面，單擊“草繪”對話框中的“草繪”按鈕進(jìn)入草繪模式。在草繪模式下，繪制如圖2-11所示圖形。圖2-11拉伸草圖完成后單擊工作區(qū)右側(cè)的“確定” 按鈕，退出草繪模式。在工作區(qū)下方的“旋轉(zhuǎn)角度”輸入框中輸入旋轉(zhuǎn)角度“360” ，單擊“確定” 按鈕，完成圖2-12所示的特征。圖2-12生成的特征這步為止，螺釘?shù)幕拘螤钜呀?jīng)基本生成了，下面進(jìn)行開槽的繪制。單擊右側(cè)工具欄中的“拉伸” 按鈕，接受工作區(qū)下方“操縱板”默認(rèn)的選項。單擊“操縱板”中的“位置”按鈕，在彈出的菜單中選擇“定義” ，彈出的“草繪”對話框，選擇“FRONT”為草繪平面。接受系統(tǒng)默認(rèn)的草繪方向和參照平面，單擊“草繪”對話框中的“草繪”按鈕進(jìn)入草繪模式。在草繪模式下，繪制如圖2-13所示圖2-13草繪特征寬0.4長0.45的長方形完成后單擊工作區(qū)右側(cè)的“確定” 按鈕，退出草繪模式。完成后選擇選取“拉伸深度”為 （拉伸至所有曲面）然后選擇 去除材料特征單擊“確定” 按鈕，完成圖2-14所示的特征。圖2-14槽特征然后選擇“倒圓角” 按鈕選擇需要倒角的地方 ,輸入倒角半徑0.1單擊“確定” 按鈕，完成圖6所示的特征圖6倒角特征然后生成螺紋的修飾步驟如下:步驟1選擇“插入/修飾/螺紋”命令，后彈出如圖示修飾螺紋對話框，屏幕下方提示“選取螺紋曲面” 。 步驟2：選取螺桿的外表面，如下圖所示。此時“修飾：螺紋”對話框的箭頭指向“起始曲面”所示。步驟3:選取彈出的菜單管理器中選擇正向,如圖模型上箭頭只是特征創(chuàng)建方向.如圖2-16所示.步驟4:系統(tǒng)彈出如圖3-16所示的指定螺紋長度菜單，選擇“盲孔/完成” 。步驟5:在控制面板中輸入螺紋深度：9.3，然后單擊 按鈕。步驟6：在控制面板中輸入螺紋直徑1.22，然后單擊 按鈕。步驟7：單擊“完成/返回” ， 然后單擊確定按鈕完成修飾螺紋如圖2-16所示。圖2-6完成螺紋修飾至此，螺釘零件也就完成了。2.2.2 修改公稱參數(shù)的名稱為了方便地識別個參數(shù)，方便在以后的設(shè)計中迅速的調(diào)用各參數(shù)，最好把螺釘中一些系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)名稱修改為熟悉的參數(shù)符號名。用鼠標(biāo)右鍵單擊模型樹中的“旋轉(zhuǎn)”特征，在彈出的菜單中選擇“編輯” 命令，出現(xiàn)如圖2-16所示的尺寸。圖2-16顯示編輯的尺寸選取圖中的尺寸“直徑3” ，選中后單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“屬性” ，在彈出的“尺寸屬性”對話框中選擇“尺寸文本”把尺寸名稱改為法蘭外徑“dk” ，如圖2-17所示。 圖2-17尺寸屬性對話框同理，按照《機(jī)械設(shè)計手冊》中的要求，把尺寸“1.1000”改成沉頭厚度“k”，把螺釘?shù)拈L度“10”改成長度“l(fā)” ，把大徑尺寸“1.6”螺釘大徑“d” ，把螺釘槽寬“0.4”改成“n” ，把高度尺寸“0.45”改成高度 “t” ，把倒角尺寸“0.1” ，改成倒角 “r” 。同時修改螺紋的長度9.3用字母b表示2.2.3 添加關(guān)系式在建立族表（Family Table）時，經(jīng)常要建立一些關(guān)系式，以確保零件間各尺寸的正確性。在螺釘中，要建立關(guān)系式的是D1=D-2*0.541*p，根據(jù)分析計算可確定大徑與小徑的關(guān)系。同時確定在螺釘長度大于38時的長度關(guān)系，所用關(guān)系式為 IF (L45)B=L-2*PELSEB=38ENDIF選擇菜單“工具/關(guān)系”選項，彈出如圖2-18所示的“關(guān)系”對話框。在對話框中輸入“D1=D-2*0.541*p IF (L45) B=L-2*PELSE B=38 ENDIF”，單擊“確定”按鈕。圖2-18關(guān)系對話框2.2.4 添加族項目選擇菜單“工具/族表（Family Table） ”選項，彈出“族表（Family Table） ”對話框，單擊 按鈕，彈出如圖2-19所示的“族項目”對話框。接受系統(tǒng)默認(rèn)的“添加項目”中的“尺寸”選項，單擊模型樹中的各個項目，可以在零件圖中出現(xiàn)對應(yīng)的尺寸，為了方便輸入族表（Family Table）的數(shù)據(jù)，按照《機(jī)械設(shè)計手冊》上的順序單擊螺釘大徑“1.6” 、沉頭螺釘槽寬0.4和深0.45，螺釘頭大徑3以及高度3，倒角半徑0.1。這些尺寸，則在“項目”對話框中相對應(yīng)的增加了所選中的項目，選取完參數(shù)后的“族項目”如圖2-19所示。單擊“確定”按鈕，完成項目的添加，彈出如圖2-20所示的“族表”對話框。圖2-19族項目對話框圖2-20“族表”對話框2.2.5 創(chuàng)建新的實例要在族表（Family Table）中增加新的實例，可以在“族表”中單擊按鈕增加實例，也可以單擊 按鈕，在Excel表格中編輯數(shù)據(jù)來增加新的實例。在如圖2-20所示的“族表”對話框中，單擊 按鈕，彈出如圖2-21所示的Excel表格。把《機(jī)械設(shè)計手冊》中凸面鋼制管法蘭蓋（gb9123-6）的相關(guān)尺寸輸入到Excel表格中，如圖2-21所示。單擊Excel表格上方工具欄中的圖2-21 Excel表格圖2-22 讀入數(shù)據(jù)后的“族表”對話框按鈕，把Excel表格中的數(shù)據(jù)讀入到“族表”對話框中，如圖2-22所示。2.2.6 校檢新添加的實例添加實例層單擊 按鈕，彈出 “族樹”對話框。單擊 按鈕，則系統(tǒng)對各子實例逐一進(jìn)行校檢。當(dāng)校檢成功后在“校檢狀態(tài)”欄中出現(xiàn)“成功”字樣，如圖 2-32 所示。反之，如果校檢失敗，則在“校檢狀態(tài)”欄中出現(xiàn)“失敗”字樣。這就要求我們對所建立的族表（Family Table）進(jìn)行檢查，改正錯誤。圖 2-32 校檢成功對話框 圖 2-33 插入實例層表建立第二層族表。選擇 M5，單擊“插入/實例層表”命令。如圖 2-33 所示。系統(tǒng)彈出如圖 2-34 所示的族表編輯框，然后單擊“添加/刪除表例”按鈕添加螺栓長度尺寸 L，然后單擊 按鈕。圖 2-34 次級族表編輯框單擊“插入長度系列實例”按鈕 ，如圖 2-35 所示，填入數(shù)據(jù)后單擊按鈕。圖 2-35 輸入長度系列同樣的方法可以補(bǔ)全其他實例的長度系列。然后對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，以保證錄入的數(shù)據(jù)無相互沖突。單擊 ，校驗完畢單擊 按鈕，關(guān)閉“族表SCREW”窗口。2.2.7 預(yù)覽生成的子實例選中一個子實例的“實例名” ，如“M3_GBT65” ，單擊 按鈕，彈出如圖2-