ProE普通螺栓三维参数化模型计算机辅助设计

基于Pro/E普通螺栓三维参数化模型计算机辅助设计

摘要：Pro/E参数化的设计, 使用户可以运用强大的数学运算方式, 建立各尺寸参数间的关系式, 系统自动计算出模型应有的外形。还可以运用其提供的各种工具, 进行二次开发, 将繁琐的设计过程化为几个变量的输入, 快速生成新的实体模型, 大大简化了产品设计过程。

关键字：参数化、模型、螺栓、拉伸

前言：螺栓是机械设备中应用最广泛的紧固零件,为了使人们对螺栓的成型过程有一个明确的了解，所以对螺栓进行参数化处理，参数化处理能够对螺栓的制作处理更加的方便。本文基于Pro/E5.0平台上进行螺栓的三维建模研究。主要简叙了六角头螺栓的参数化建模方法。通过此次建模，使我们可以了解到螺栓的构造以及螺栓的参数化建模的方便，便于以后在工程上的使用。

一、普通螺纹的牙型及规格

Pro/E参数化的设计, 使用户可以运用强大的数学运算方式, 建立各尺寸参数间的关系式, 系统自动计算出模型应有的外形。还可以运用其提供的各种工具, 进行二次开发, 将繁琐的设计过程化为几个变量的输入, 快速生成新的实体模型, 大大简化了产品设计过程。本文利用这一功能对普通螺栓进行了参数化建模。

(1)普通螺纹的牙型及规格常见的普通螺栓其螺纹为牙型角=60°的三角形米制螺纹, 亦称普通螺纹。按照国家标准, 普通螺纹的牙型及尺寸规格如图所示

D、d 为内外螺纹的大径( 公称直径) ; D2、d2为内外螺纹的中径; D1、d1 为内外螺纹的小径; P 为螺纹的螺距。各参数具体关系如下:H=0.866P, d2=d-0.6495P, d1=d- 1.0825P。

（2）参数化建模过程以规格为M12× 1.5×80GB/T5785- 2000 六角头螺栓为例, 说明普通螺栓的参数化建模过程。该六角螺栓的零件图如图2所示。

表 1

二、创建螺栓实体模型

( 1) 先创建螺栓的六角头部分，首先单击“新建”按钮，出现以下的对话框。选择零件选项，将“使用缺省模板”的√去掉。

(2）.拉伸六角螺栓的头部。首先点击拉伸，进入工作界面后点击对话框中的“放置”，选择草绘的基准平面top平面，选择缺省后打钩确定。在草绘平面中画出正六边形，可直接从pro/e调用。将六边形的中心与坐标系的原点重合。画好截面后打钩，将拉伸长度定为7.5mm。

(3)分别用同样的拉伸原理，拉出六角螺栓的圆柱体部分，各部分的尺寸安排按照M12的螺栓尺寸进行绘制。进行三次拉伸后的到的基本图形如下图所示。

（4）以螺旋扫描的方式切除外螺纹结构。先用螺旋扫描绘出螺旋扫描轨迹线。图4 中, 扫描轨迹沿螺旋大径的轴线方向, 螺尾画成一与轴线成135°、高为一个螺距的斜直线, 这样可以切出螺纹的收尾结构, 接着输入螺距值 1.5mm

出下图所示的界面, 要求草绘切除外螺纹的牙型横截面。单击“插入”，“混合”，“切口”，按照界面的提示步骤，先绘制处扫描轨迹，扫描截面，导程等基本的尺寸，具体尺寸的大小参看表1。

( 5) 参照图1 绘出所要切除外螺纹的牙型横截面。但在设计中, 常将普通螺纹的牙型横截面简化绘制成下图所示的等边三角形, 图中H=1.3mm,H/8≈0.162mm。

最后经螺旋扫描切除得到的螺栓模型下图所示。

（7）进行六角螺栓的头部的去除材料。单击“旋转”按钮，选择放置，选择基准平面文front平面，选择“草绘”，选择完毕后打钩。草绘过程中一定要注意首先应该建立一条旋转中心线，选择去除材料，将封闭截面画出后打钩。经过旋转后的六角螺栓显得更加的美观。

(8)经过前几个步骤之后，六角螺栓的基本算是画出来了。紧接着是参数化设计的重点过程了。

三、设置螺栓的基本参数并定义关系式

( 1) 设置螺栓基本参数

选择 “工具” → “参数” 命令, 在图所示的参数对话框

中设置表 1 所示的螺栓基本参数, 并赋初值。其中L1是以后在螺栓上的文字的高度，暂时设置为0。

( 2) 定义关系式

选择“工具”→“关系”命令, 在图所示的关系对话框中点击插入尺寸符合按钮, 再点击界面螺栓模型, 在弹出的“菜单管理器”中选择“所有”命令, 最后在对话框中输入关系式, 定义各参数符号之间的关系。其中d35为在以后的过程中将名字拉伸的高度，为了能够随着不同的螺栓而变动不超出螺栓，所以设置了一函数关系式：d35=0.25*D。

3）利用编程的方法进行参数的输入控制, 并验证程序设计效果

( 1) 通过程序对参数进行输入控制。选择“工具”→“程序”命令, 在弹出的“菜单管理器”中选择“编辑设计”命令, 系统弹出“程序编辑窗口( 记事本) ”如图所示。在编辑器的INPUT和END INPUT之间输入如下语句: INPUT

D NUMBER

"请输入螺栓的公称直径="

L NUMBER

"请输入螺栓的公称长度="

P NUMBER

"请输入螺栓的螺距="

S NUMBER

"请输入s 值="

E NUMBER

"请输入螺栓的e 值="

C NUMBER

"请输入螺栓的c 值="

R NUMBER

请输入螺栓过渡圆角r 值="

U NUMBER

"请输入螺栓末端倒角u 值="

B NUMBER

"请输入螺纹旋合长度b 值="

DW NUMBER

"请输入螺栓dw值="

BETA NUMBER

"请输入螺栓头部beta 角="

K NUMBER

"请输入螺栓头部厚度k 值="

END

INPUT

（4）最后保存文件退出程序编辑窗口, 完成程序的编写。此时根据系统提示: 单击“是”按钮。

（5）验证程序设计效果。

完成上一步操作后, 系统在“菜单管理器”中出现“得到输入”菜单, 选择其中的“输入”命令, 在出现的“INPUT SEL”菜单中选择“选取全部”命令, 得图所示界面。单击“完成选取”命令, 系统出现之前设置的输入提示信息, 按照提示信息依次输入螺栓的各基本参数: d=12, l=80, P=1.5, s=18, e=20.03, c=0.5, r=0.6, u=1.5, b=38, dw=22.5, β=25°, k=7.5。系统自动生成模型,得到新的螺栓模型下图示, 其规格为M12×1×80。