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《南方農機雜志》2014年第四期

1關鍵技術

1.1基礎骨架搭建零件的基礎骨架搭建是骨架參數化式建模方法的重點，主要在三維軟件如CATIA中建立可以繪制出零件基礎模型的尺寸參數，同時基本也是零件鍵參數，以某氣缸體基礎骨架為例：通過基礎骨架參數定義后，我們既可以繪制出基礎氣缸體外形輪廓，也可以繪制出基礎內腔外形。從下圖1可知，骨架參數的內容中已是由設計工程師對缸體各系統參數進行了定義，有壁厚、到前端距離、高度、螺栓尺寸、主軸承寬度等。而各系統功能模塊則分為了曲軸箱、前端、后端、主軸承座、水套、油道、螺栓孔、曲軸包絡、加工等，各個模塊中都存有相關的參數信息和基本草圖。工程師在對各系統模塊進行設計的過程中會很方便，只要將相關模塊的參數信息和草圖調用出來就可以了。

1.2功能骨架模塊劃分功能骨架模塊的劃分需要依靠工程師對零件結構的理解，還是以氣缸體為例，氣缸體作為一個復雜零件可以看作是一個內部有很多隔板的箱型殼體結構，是安裝運動件和各附件的支撐架。根據其功能應用的不同，可以將氣缸體劃分為幾個不同的功能模塊，再通過統一定義的骨架參數分別繪制出各功能模塊的外形包絡，這樣只要通過修改骨架參數即可得到不同的功能模塊外形包絡。氣缸體功能模塊的劃分和其加工過程的砂芯劃分十分類似，骨架模塊劃分如下：1、內腔模塊2、水套模塊3、油腔模塊4、外形模塊（包含螺栓包絡及加強筋）5、整合毛坯模塊6、工藝加工及成品模塊。這樣的拆分使零件結構變得更加清晰。

1.3各功能骨架之間參數關聯及傳遞由于各功能模塊之間有數據關聯關系，因此如果將每個模塊的數據都存放在CATIA軟件里的同一零件體下，勢必Part的結構樹會非常復雜，不便于后期操作。此時可以利用CATIA軟件里面產品功能，將每個模塊存放在不同的產品下，做到一個產品包含一個功能模塊。根據產品特點，為避免數據關聯混亂及傳遞數據，需要引用CATIA軟件中的功能。經過后的參數，可以被包括本零件體在內的所有在產品結構里的其他零件體引用，類似文件共享；其他使用者是無法更改后的參數的，只能由初始者更改，而相關引用者會自動得到更新后的數據。因此很好達到了數據傳遞的效果。

1.4布爾運算替代普通加/減操作普通加/減操作多采用堆疊的方式，利用CATIA軟件本身對實體零件進行獨立性控制修飾特征操作，如圖3所示：圖3Catia軟件普通增添操作圖示骨架式建模主要通過布爾運算的方式進行操作，在不同的特征結合之前，可以各自運用倒角方式，結合之后無需進行細節倒角處理，并且各個特征是由各自的骨架參數進行操作得到的，對于一些參數進行修改調整，零件不容易出錯，很容易修改，如圖4所示：圖4骨架參數化式建模增添操作圖示

2創新點

2.1自頂向下式建模流程

基礎骨架與功能模塊骨架的引入使建模流程變為自頂向下式，零件工程師在數模搭建時思路與步驟也隨之自頂向下，清晰的零件結構樹不僅可視性較好且可操作性高，工程師僅需調整基礎骨架參數（頂端），各功能骨架參數（下部分支）也會隨之進行更改，在產品設計初期，靈變的零件數模可以適應各項變化要求，大量的節省了零件設計及驗證時間。

2.2零件加工工藝引入建模流程零件建模中引入加工工藝模塊不僅使零件數模更為準確，同時節省了在零件發包后由于供應商反饋的零件加工分析存在問題而反復進行修改的時間。另一方面，設計過程與制造工藝相聯系也使得零件工程師的技術專業知識進一步提高，從而設計出更合理的產品結構，提高設計質量。

2.3團隊協同式建模操作與普通建模方式相比，該創新的建模方式在團隊協作共同建模的任務上有著十分顯著的優勢。普通建模方式同時只能經由一人對零件各功能模塊進行設計、修改，如果同時多人進行操作則只會以最后一人修改內容為主。在考慮到節省建模時間等方面問題，該創新建模方式在搭建完基礎骨架參數之后，通過工作站共享操作，各協同建模者從本地電腦直接打開存放在工作站中各自負責的模塊，此時在不打開基礎骨架而單獨打開功能骨架的情況下可以單獨設計及修改所負責的模塊。

3結語

骨架式參數化建模方法相對于我們傳統的建模思路更加的規范，主要體現在建模的過程中考慮了大量的加工工藝過程在內，在零件建模時從零件生產工藝、模具制造的角度出發進行建模是零部件的建模特點，這樣的設計過程與制造工藝相聯系，而不僅僅是功能設計。利用骨架方法（自頂向下進行）建模，使得建模思路更加清晰，利于后續的設計變更。骨架參數和信息需要由經驗豐富的設計工程師確定。合適的骨架模型既有利于進行同步建模，也有利于工程師在設計過程中方便修改。同時通過使用骨架式參數化建模方法，可提高設計工程師三維模型繪制能力，掌握先進的三維建模技術，使得設計工程師自主研發能力得到提升。

作者：駱旭薇曾小春柴偉華王楠李輝許林單位：江鈴汽車股份有限公司發動機開發部