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摘要：介绍了Creo三维软件数字化组件自动装配方法对企业产品设计的作用，阐述了Creo零件或部件数字化建模的原理及基本方法和对组件自动装配效率的影响。最后通过电力机柜框架快速建模和装配实例，为电力设备设计提供新的设计方案。
关键词：设备设计；自动装配；Creo；
0 引言
在全球数字化的时代背景下，我国制造业逐步运用CAD技术进行产品设计开发。利用三维绘图软件绘制出的三维模型较二维软件绘制出的图纸更加的形象直观，模型设计数字化程度高，且大大降低了系统级产品开发的错误率和门槛。目前商业化的3D设计软件主要以Creo、NX和CATIA等为主导，其中Creo是三维设计软件的标杆。该软件实现了在产品三维中所作的任何修改都会反映到二维图纸中，颠覆了传统从二维到三维的设计思路。随着全球工业4.0的迅猛发展，传统加工制造业迎来新的机遇和挑战。以电力设备的结构设计为例，产品的设计越来越以用户的个性需求为指向。这就要求企业投放到市场的产品，无论大小、颜色、功能的多少、性能的高低等都要有多种方案供用户选择。这就意味着在产品设计阶段，产品零件和组件的数字化程度要非常得高。一个系统级的产品，其中某个零件尺寸的改变需要与之有联系的所有零件的大小和位置甚至材料都要有相应的调整。这种功能在传统二维设计方法中实现起来工作量非常巨大。现在利用Creo平台使用一种新的数字化建模和组件自动装配方法可以大大提升同类不同规格产品的模型绘制和装配效率。新的建模思路和数字化建模方法配合快速装配约束技巧，为企业产品设计提供了一种新的思路和方法。
1 Creo平台数字化建模的基本原理及方法
Creo平台数字化建模方法是将一个外形复杂的零件，根据零件具体的使用情况对零件尺寸数量进行简化，对草绘约束关系特殊设计，将装配需要用到或经常变化的尺寸数值凸显出来，再利用数字表格对其进行修改，达到快速生成同类但规格不同的零件的目的。
典型的数字化建模案例，本文选用紧固件的数字化建模进行说明。以六角头螺栓为例，一个螺栓制造过程中需要用到的数值不下10余个，但设计选型装配使用时用到的尺寸数值为4个，涉及产品装配时考虑的大小空间，旋合长度和深度干涉等。如图1。
图1 螺栓GB/T 5783 设计选用主要规格参数
常规的建模方式是一个零件一个零件的画出三维模型或者直接下载紧固件零件模型。这种建模方式只能用在结构简单且规格比较稳定的产品设计中。像紧固件这种规格种类比较繁琐的零件，一个个地建模费时费力且不方便管理。新的数字化建模方法，是先画出一个基础螺栓模型，模型名称不包含螺栓的大小和长度信息，然后使用数字表格功能对经过尺寸约束后的基础模型进行规格修改，批量得到想要的三维模型。如图2。
图2 六角螺栓数字化建模
2 Creo平台自动装配方法的原理及要点
新自动装配方法实现的基础为上节介绍的数字化建模方法。在上节的基础上，Creo平台实现自动装配功能的原理为：将零件中尺寸数值发生变化的特征对应的基准，沿自由度方向固定约束在相对不变的参考系上，而从实现整个组件会因其中某个零件特定尺寸地改变，自动装配成为新的组件的功能。
新自动装配方法通过对各零件装配基准的约束可以实现组件装配的表格化管理。以紧固件的组合使用为例，如图3。
图3 自动装配数字化管理
3 电力机柜框架数字化建模及快速装配实例
第一步使用新数字化建模方法绘制组成机柜框架必要的零件模型。已经确定需要尺寸变动的零件使用数字化建模方法绘制，部分尺寸不会变动的通用配件模型可以直接使用现有的模型的stp格式。这样既节约时间又可以减少软件内部不必要的尺寸数值。
第二步使用自动装配方法将各个零件基准按本文第二节描述的方法约束起来，建立装配组件基础模型。强调约束方式的选择需要遵循两个原则：首先是要为后期产品规格的变化服务原则，其次是使用公共基准装配原则。两个零件装配尽量使用不会改变的基本生成约束。零件尺寸调整方向的基准要跟主装配体中不会改变的基准约束。
第三步根据用户或设计需要，使用表格录入设计项目中需要的组件规格模型，最后点击生成。如图4，5。
图4 框架自动装配数字管理 图5 快速生成
的框架规格
结束语
本文详细介绍了电力设备用紧固件零件及电力机柜框架组件数字化建模及自动装配的方法和过程，实现了同类不同规格产品的快速建模，大大提高了产品的设计效率。未来利用Creo软件二次开发功能使用excel等数字表格管理产品数据，且利用VB人机交互界面使用户可以现场选择自己需要的产品规格将成为产品设计领域的趋势。
参考文献：
[1]胡友安.Creo二次开发数字化设计与自动装配的应用研究[J].机电信息.2017,9（507）：90-93
[2][德]乌尔里希?森德勒 主编,邓敏 李现民 译.工业4.0. 北京：机械工业出版社, 2015.3
论文作者:杨龙飞1，2,叶体俊1
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/18
标签：建模论文; 零件论文; 方法论文; 模型论文; 组件论文; 尺寸论文; 螺栓论文; 《防护工程》2018年第31期论文;