CN103838916A - 机械零件二次参数化快速建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机辅助设计与制造领域，具体涉及构建一种二次参数化方法进行机械零件快速三维建模的技术。本发明提出的二次参数化零件族快速建模方法是针对结构相同、尺寸不同的标准件族或非标准件族，在族中已有某个尺寸的三维模型基础上，从其所有参数信息中通过二次参数化技术筛选出会影响模型结构的关键参数，能根据模型各关键参数的尺寸数值列表自动生成族中其它尺寸模型的快速建模方法。该建模方法允许用户建立适合自己需求的模型库，可有效提高机械零件模型库的自适应性和建模效率、降低人工成本、减少模型库占用空间，可广泛推广应用。

Description

机械零件二次参数化快速建模方法

技术领域

本发明是一种二次参数化零件族建模方法，具体涉及计算机建模问题，属于计算机辅助设计与制造领域。 

背景技术

当今世界工业国家正处于由“工业经济”模式向“信息经济”模式转变的时期，“以高新技术为核心，以信息电子化为手段，提高工业产品附加值”已经成为现代工业企业自动化重要的发展目标。在传统的生产方法和管理方法的约束下，大多数企业必然面临如下问题：如何解决多品种小批量问题；如何缩短产品的生产周期、降低成本、提高产品质量，以满足市场需求的问题；如何提高企业的综合管理水平和计划实现率的问题。于是计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)就应运而生。 

计算机辅助设计与制造的基础是机械零件建模技术，但目前在机械零件三维模型库基本都面向用户封闭，用户只能使用模型库中预先内置好的三维模型，无法自己修改和添加新的模型，这样会造成如下几个问题：一是各企业产品千差万别，预先内置的模型库难以满足所有需求，不允许用户自己添加模型会有很大的局限性；二是同一企业产品相差会比较小，预先内置的模型库中大部分模型完全用不到，造成大量数据冗余和空间占用。 

同时还存在另外一个问题，如果允许用户向库中添加模型，由于现在三维模型的信息量大，参数多，用户在做信息处理时无从下手，而其中是有大量参数是与结构变化无关的，无需用户知道，更不需要他们处理。 

所以需要一种新的建模方法，既能让用户对模型库进行添加、删除和修改， 满足各企业的不同需求；又简单操作方便，容易上手，让用户不需要太多的经验和技能。 

发明内容

基于上述情况，发明了一种允许用户选择模型关键参数实现用户自主管理机械零件三维模型库的二次参数化建模方法。 

本建模方法分五个步骤完成，如图1建模流程图所示。 

第一步S1：打开或设计某零件三维模型。在SolidEdge(后文“具体实施方式”中将以此为例)、Pro/E、Solidworks等通用三维设计软件中，打开或者设计好需要往三维模型库中添加的三维模型。 

第二步S2：打开模型参数列表，选择关键参数，并将其名称修改为熟知名称。在上面的设计软件中打开该模型的参数列表，根据零件结构选择影响零件各尺寸的参数，例如长宽高等，而像角度等参数在同一零件族中是不会变的，就可以不选，并根据该参数的位置和特征重新命名成用户熟知的用户名，便于使用。 

第三步S3：根据所选关键参数的名称和性质在数据库中新建数据表。根据已经选择和修改好的参数名，用Visual C++(后文“具体实施方式”中将以此为例)、Visual Basic、Java等通用编程工具和语言编程实现在Access(后文“具体实施方式”中将以此为例)、SQL Server、MySql等通用数据库中动态创建相应的数据表，每个参数为数据表中的一列，并数据表命名为与该模型关联的名称。 

第四步S4：在数据表中输入该零件所在零件族的尺寸序列值。如果该模型是国家或行业标准件，将标准件的尺寸列表中的值添加到S4步骤中新建的数据表的各相应参数列中，形成该零件模型的尺寸序列表。 

第五步S5：根据三维模型和尺寸序列值生成新的模型。用Visual C++(后文“具体实施方式”中将以此为例)、Visual Basic、Java等通用编程工具和语言编程实现利用SolidEdge(后文“具体实施方式”中将以此为例)、Pro/E、Solidworks等通用三维设计软件中已有的参数驱动功能，依据零件三维模型及其尺寸序列表，选择尺寸序列表中任意一行参数，可以生成该行参数决定的尺寸的三维模型，完成新零件的设计。 

通过上述S1之S5这五步即可实现零件族二次参数化快速建模。修改模型参数可以完全重复上述步骤，而要删除某零件族，先删除三维模型，然后删除相应的尺寸序列表即可。 

本发明提出的二次参数化零件族建模方法有益的效果为： 

(1)三维模型库面向用户开放。在使用过程中，用户可以将任意零件添加到资源库中成为一个零件族，并可以修改和删除，满足用户定制的需求； 

(2)模型结构参数的选择面向用户开放。模型参数信息众多，但需要进行二次参数化的参数很有限，允许用户选择进行使用，并可修改参数名称是可用性更强； 

(3)零件模型库的结构层次对用户开放。用户在使用过程中，可以根据本企业或部门的实际情况，添加、删除、更改零件模型分类等。 

(4)建模速度非常快。对于库中已有模型的零件族，要生成该零件族中其他模型时，只需要选择尺寸序列表中的某行尺寸值，1到2秒即可生成得到；对于库中没有的零件族，也只在添加时稍显繁琐，使用时一样方便。 

具体实施方式

本建模方法中使用的三维设计软件可以是SolidEdge、Solidworks、Pro/E等通用软件，采用的编程语言与工具可以是Visual C++、Visual Basic、Java等通用 工具和语言，采用的数据库可以是Access、SQL Server、MySql等通用数据库，不受某软件或工具的限制。 

在此以SolidEdge、Visual C++、Access这三种软件和工具阐述具体实现方法和方式，建模步骤和流程如图1所示。 

第一步S1：在SolidEdge打开或设计某零件三维模型，如图2所示。 

第二步S2：打开该模型参数列表，选择关键参数，并将其名称修改为熟知名称，如图3将m_l、m_d、m_H0等参数选中并修改为l、d、H0等熟悉的参数，而上部和下部未经选择和修改的即是不会影响模型尺寸的参数，如A1、A2、m_r等，可有效提高建模效率和模型参数可读性。 

第三步S3：用Visual C++对SolidEdge进行二次开发，读取参数列表中被选择和修改了的参数名，并根据各参数在Access软件中建立相应的数据表，该模型的数据表如图4所示，此过程是程序自动完成的，无需人工干预。 

第四步S4：在数据表中输入该零件所在零件族的尺寸序列值，鉴于使用者一般对数据库不熟悉，在对数据表进行数据输入的时候也采用软件编程实现输入界面，如图5所示，保存形成该零件模型的尺寸序列表。 

第五步S5：根据步骤S1中的三维模型和步骤S4中的尺寸序列表，选择表中某一行尺寸数据，通过Visual C++对SolidEdge进行二次开发，利用SolidEdge的参数驱动技术即可生成新的模型。如图6所示的零件模型即是通过使用本二次参数化零件族建模方法，在图2所示的三维模型上自动生成的。 

当用户用本二次参数化零件族建模方法添加成功零件族后，如果要建立该零件族中新的尺寸的三维模型，用户只需要在步骤S4中选中某行的尺寸数据，然后进行生成即可，一般1到2秒可以完成，速度和效率都非常高。 

附图说明

图1：机械零件族二次参数化建模流程图 

图2：在SolidEdge软件中打开或设计完成某零件三维模型 

图3：在SolidEdge软件中该模型的参数列表(部分) 

图4：在Access中建立的该模型二次参数化后的数据表 

图5：模型尺寸参数序列输入界面 

图6：用二次参数化建模方法根据图2模型新生成的三维模型。 

Claims (4)

1.机械零件二次参数化快速建模方法是针对结构相同、尺寸不同的机械标准件族或非标准件族，采用二次参数化方法在族中已有某三维模型基础上自动生成族中其它尺寸三维模型的快速建模方法。 

2.根据权利要求1所述机械零件二次参数化建模方法，其特征在于建模时可以在已有模型所有参数信息中选择控制模型结构与尺寸的所需关键参数，形成新的参数列表，即二次参数化，在参数列表中填入零件族的尺寸数值形成零件序列的尺寸数值列表。 

3.根据权利要求1所述的二次参数化零件建模方法和权利要求2中采用二次参数化形成的零件序列尺寸数值表，在通用三维造型软件的辅助下可自动生成零件族中其它任意尺寸的三维模型。 

4.根据权利要求1所述的二次参数化建模方法，其特征在于用户采用该方法可以在零件三维模型库中添加、修改和删除零件族，构建满足用户个性需求的自适应三维模型库。 

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