浅谈参数化设计在烟草机械设计中的应用

王旭峰

摘 要：参数化设计对于有着特殊设计要求的烟草机械设计来说，有着良好的应用前景。文中重点对两种典型的参数化设计方法：机械CAD的参数化设计和Pro/E的参数化设计的应用进行了分析。

关键词：参数化设计；烟草机械设计；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.207

为了实现烟草机械设计的成本降低，使用参数化的设计就尤为重要。所谓的参数化设计就是用对应的关系表示参数化的模型尺寸，是一种具有灵活性的方法，可以用不确定的数值，而一旦其中一个参数值发生变化，而与它相关的尺寸也会随之发生改变。所以，参数化设计就是一种通过修改参数和几何形状控制，用参数化模型实现精确的原件造型。

1 参数化设计的功能介绍

参数化设计主要有以下几方面的功能：①参数化模型能够实现自动导出几何模型，输入的图形只要一个草图，没有必要是精确的图形，但是需要对一些几何要素进行约束，再通过约束条件的改变来确保精确的几何模型自动导出；②通过对局部参数进行修改即可实现集合模型的修改，对于機械设计中形状比较类似的一系列零件，对相关参数进行修改就能实现满足需求的新的设计；③将设计的全部过程信息存储下来，不仅能实现单一的产品模型设计，主要的是还能实现一族的设计，如此产品系列化设计即可得以实现。

2 参数化设计在烟草机械设计中应用的可能性

参数化设计在烟草机械设计中可以应用主要有以下几方面的原因：①参数化设计具有强大的尺寸修改图形功能和优良的草图设计能力，这对于多方案快速比较和开展动态设计的实现至关重要，对于全面做到优化烟机产品设计，实现变革产品设计方法意义重大；②在产品设计开发的初期，设计者对于下一步的需求和约束难免考虑不周，这样很容易出现设计图纸修改过大甚至导致图纸完全不可用，而参数化设计的协同工作环境，有效的改善了设计人员的产品设计过程，避免了设计人员进行串行设计过程的缺陷，而采用并行设计，通过参数化设计实现随时调整；③对于完全相同或者比较相近的零部件，参数化设计实现工作简化，避免重复劳动，节省了劳动时间；④应用参数化设计，提高了企业的自动化程度，利于企业人才培养，增强企业发展活力；⑤应用参数化设计对于设计人员工作效率的提高至关重要，同时能够设计出性能和质量更有优良的产品，同时缩短开发周期，降低成本，实现企业市场竞争力的增强。

3 两种典型的参数化设计方法在烟草机械设计中的应用分析

3.1 机械CAD的参数化设计

将计算机技术应用于设计领域，引起了设计技术的大变革，同样，也深深影响了烟草机械设计手段。如今，机械CAD在烟草机械行业的应用已经相当的普遍，而人们对CAD支持软件的使用已不只是满足于用其进行一点一线的画图和图形修改。接下来的这场变革，彻底结束了过去烟草机械设计人员在的图版中反复画图、修改的徒劳工作。CAD的参数化设计便是引起这场变革关键，它可以采用计算机辅助，实现整个产品生命周期的设计与制造，实现了产品的快速更新换代。另一方面，它利用友好的用户界面可以实现结构参数的改变，最终完成设计工作。在这个过程中，参数化设计系统不仅具有参数化设计功能、绘图以及装配功能，同时还能提供给用户参数化图库生成工具，这种工具能够让使用者建立自己的参数化图库。总而言之，CAD的参数化设计对于烟草机械设计来说具有非常关键的优势，能够实现烟草行业的快速、个性化设计需求。

3.2 Pro/E的参数化设计

Pro/E能够实现参数化设计，同时还能够与CAD进行数据交换，它的使用对于烟草机械设计行业的发展影响重大。Pro/E环境中，用户自定义特征（UDF）能通过Create Local Group 生成，同时gph 文件也能生成，然后就可以在Pro/E 中随时调用文件造型。相关变量赋值也可以通过调用簇表形式实现，然后根据输入的参数得到新的模型；在Pro/program的Input 模块中有用户放入的参数，用户需要更新时，系统会提示输入参数，然后系统会自动生成新模型，重新使其模数化。烟草机械设计中比较有特点是链传动和齿轮传动的装置比较多，比如烟草机械中应用范围比较广的直齿圆柱齿轮，在Pro/E系统中，可以用Pro/program 方法来进行参数化设计。设计的步骤是：首先打开Pro/E，选择新建零件，在“工具”栏中选择命令“参数”，定义齿轮参数。然后选择“关系”命令，定义齿轮参数关系式：Z 设置成齿轮齿数；M设置成齿轮模数； HAX设置成齿顶高因数；X 设置成变位系数；D 设置成分度圆直径；CX设置成径向间隙系数；DF 设置成齿根圆；HA 设置成齿顶高；HF 设置成齿根高；DB设置成基圆直径；DA设置成齿顶圆直径；A设置设置成压力角。渐开线的生成是齿形生成关键点，可以用笛卡儿坐标系实现直齿轮齿渐开线的生成。第一个齿形的完成可以利用切割法，生成的渐开线命名为1，然后通过镜像功能得到渐开线2；将后将渐开线2围绕中心线旋转，可以自定义旋转的角度；再选择得到的渐开线3，以同样的旋转角度旋转，即可以生成渐开线4；然后用“拉伸”、“切除”命令在渐开线1和4 ，以及这两条渐开线与齿顶圆和齿根圆所形成的齿槽截面轮廓上开出齿槽，最后根据“阵列”命令实现固定齿数的齿轮生成，运用这种方法就能设计出任何类型的齿轮。

4 结语

作为一种新型的设计方法，参数化设计具有非常强大的优越性，近些年来已经受到工程设计人员的广泛好评，并得到了很好的推广和应用效果。作为高级精密技术产品的烟草机械，同时又具有种类繁多，个性化要求较多的特点，因此将参数化设计应用在烟草机械设计中，不仅能够实现劳动时间的节省和劳动成本的降低，同时工程技术人员还能将节省的时间用于新产品的研发。但是参数化设计方法的广泛应用还需要广大技术人员继续努力，同时，将参数化设计的功能发展的更为全面也还需要一定的时间。

参考文献：

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