毕业设计(论文)开题报告
题目： 基于ProE的重型机械标准件库开发
–可锻铸铁管路连接件模块
院（系） 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师
2015年3 月 15 日
1．毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。 1.1题目背景 可锻铸铁管路连接件作为典型的重型机械标准件目前已被广泛地应用于众多领域的重型机械产品中，实际中针对它们的设计建模工作被设计人员反复开展，但由于其类型品种繁多，因此传统人工设计建模费时费力，效率低下。针对重机领域产品中所广泛应用的可锻铸铁管路连接件这类标准件，如果能够利用三维CAD系统PROE开发建立便于调用检索的三维可锻铸铁管路连接件标准件库则可以从根本上解决上述人工设计建模效率低下的问题。这不仅可以提高重型机械产品的设计效率和质量，而且可减少设计人员的重复劳动，对缩短重型机械产品开发周期意义明显。 1.2 国内外 CAD 技术发展历程 CAD 技术起步于50年代后期,60年代，随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可行，CAD技术开始迅速发展。CAD 技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，CAD开始实用化，以后的CAD技术作为一个分支而相对独立、平稳地发展。在CAD 技术约50年的发展历史中，共经历了四次重大的技术革命. （1）第一次CAD 技术革命—“贵族化”的曲面造型系统 70 年代，法国达索飞机制造公司的开发者们，在二维绘图系统 CADCAM 的基础上，开发出了三维曲面造型系统 CATIA。此时CAD软件价格极其昂贵，因此被称为“贵族化”的曲面造型系统。 （2）第二次 CAD 技术革命—生不逢时的实体造型技术 有了表面模型，CAM 的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其他特性。基于对于 CAD/CAE 一体化技术的探索，SDRC 公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型 CAD/CAE 软件—I-DEAS。 (3)第三次 CAD 技术革命—一鸣惊人的参数化设计技术 正当实体造型技术逐渐普及之时，CAD 技术的研究又有了重大进展。那就是参数化实体造型方法。该方法具有以下特点:基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。80 年代中期，PTC 公司推出最早的参数化软件 Pro/Engineer。进入 90 年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上的简单易行的优势。因而参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命。 (4)第四次CAD技术革命—更上层楼的变量化技术 参数化技术的成功应用，使它在90年代前后几乎成为CAD业界的标准。但参数化技术亦尚有一些不足之处。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点，但在约束定义方面做了根本性改变。它的成功应用，为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇。率先使用变量化技术的软件是 SDRC 公司推出的 I-DEAS Master Series 软件。变量化技术驱动了CAD发展的第四次技术革命。 从CAD技术的发展历程可以看出，CAD 技术一直处于不断的发展和探索之 中。没有那一种技术是常青树，正是这种此消彼长的互动和交替，造就了今天 CAD 技术的兴旺与繁荣，促进了工业的高速发展。 CAD技术在我国CAD技术的研究和开发工作起步相对较晚，自80年代开始， CAD技术应用工作才逐步得到了开展。在参数化技术方面我国仍处在不断完善二 维图形参数化技术阶段。国内有自主版权的CAD软件如高华CAD、电子图板CAXA、 开目 CAD 等软件技术含量相对较低，它们主要面向国内市场，提供操作简便的 二维工程图设计平台，在设计的参数化及软件的可靠性方面都需进一步提高。 值得注意的是，经过多年的投入和推广，我国CAD技术己经广泛应用在机械、 电子、航空、建筑等行业，应用 CAD 技术起到了提高企业的设计效率、优化设 计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化的作用。 近年来，我国 CAD 技术的研究也有了长足的进步。 1.3 标准件库的发展现状 一些优秀的三维CAD软件如UG,solidedge等都未提供标准件库。目前成 功开发的一些标准件库，大部分都是基于AutoCAD的二位标准件库，其中有些是专用的，如模具标准件库等，一些三维标准件库一般也是针对专门的系统，可移植性不强，而且这些标准件库存在一些问题： (1)不同系统开发的标准件库由于对标准件没有统一的描述形式，不能进行信息的交换，造成了资源的极大浪费； (2)包括的信息不完整，多数只描述标准件的几何特性，而不包括材料，性能等级等技术信息； (3)在建库方法上，多采用建立图库的方法，即把预先定义好的图形放入图库中，需要时重新调用。由于标准件的数量成千上万，这样做势必造成资源的浪费，所以我们需求一种对标准件信息的统一描述，包括尽可能多的信息，减少不必要的浪费。 而标准件库的标准化是CAD标准化的一项重要内容。德国早在1971成立标准件的中性表达标准化技术委员会，至今已制定70余个具体标准件的事物特性表。至1990年，已编制出具体标准件的DIN4001系列标准近30个。德国标准化协会DIN在这方面比较成熟，形成了较为完整的标准件库体系，应用这个标准体系能够建立CAD系统可访问的标准件库，为设计人员提供尽可能完整的标准件，通用件信息。 1.4研究意义 本论文的研究目的在于解决以下关键问题: (1)参数化建模 参数化技术是当前CAD技术重要的研究领域之一.参数化设计一般是指 设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系。 参数的求解较 简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸 驱动.参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成 为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。因此，如何充分地运用参数化技术进行零件的参数化建模来提高各种零 件的建模效率是本文研究的重点。运用参数化建模可以完全零件的自动化建 模，而所要提供的只是一些基本的设计参数。从而减少设计过程中的大量重 复性的工作，大大提高工作效率。 (2)模板的开发定制 采用Pro/Engineer进行三维建模中，模板是建模的基础，它能将相 关的信息传递给根据模板创建的文件。通过模板创建的文件具有统一的界 面、格式，符合相同的标准，如系统单位、零件精度、模型文件的参数及参 数值等。在一定程度上可以提高设计效率。 (3)标准零件库的创建 在机械设计中标准件的数量日益增多，这主要是因为采用标准件给产品的设计、制造、装配带来了很大的方便。设计人员如果能从CAD系统的标准件库中获得满足设计要求的标准件，则可大大减少重复劳动，提高设计效率，从而缩短新产品的研制周期，所以，提供标准件库或者提供开发标准件库的工具是CAD系统的一个重要组成部分，也是评价CAD系统的一个重要指标。在设计过程中，如果缺少标准件库，在调用每一个标准件时，就需要像别的非标零件一样，重新建模。而标准件的频繁调用，大大降低了装配效率，造成了时间和精力上的浪费。 2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施。 (1)依据新版重型机械标准，完成可锻铸铁管路连接件的类型结构分析。 (2）运用AutoCAD绘制各类可锻铸铁管路连接件的2D结构图并制作对应的 JPG图表文件（表1）。依据标准规定的结构尺寸数据，运用Access建立可锻铸铁管路连接件的结构参数和尺寸数据库。 (3）运用ProE完成各类可锻铸铁管路连接件的参数化建模，基于标准规定的结构尺寸参数实现模型的参数化驱动。 (4）基于3中建立的可锻铸铁管路连接件模型利用Pro/E族表创建可锻铸铁管路连接件三维模型库。 (5）基于可锻铸铁管路连接件的尺寸数据库和三维模型库开发对应的交互 检索和自动建模程序。 3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作。 （1）依据标准规定的结构尺寸数据，运用Access建立可锻铸铁管路连接件的结构参数和尺寸数据库。 （2)运用ProE完成各类可锻铸铁管路连接件的参数化建模，基于标准规定的结构尺寸参数实现模型的参数化驱动。 （3)基于3中建立的可锻铸铁管路连接件模型利用Pro/E族表创建可锻铸铁管路连接件三维模型库. （4)基于可锻铸铁管路连接件的尺寸数据库和三维模型库开发对应的交互 检索和自动建模程序. 4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）。 第1周-第3周，查阅资料，写开题报告。 第4周-第6周，针对各类型可锻铸铁管路连接件，运用AutoCAD绘制其结构 图，制作jpg格式的图文件。利用关系数据库系统Access建立可锻铸铁管路连接及结构尺寸参数数据库。 第7周-第8周，运用ProE系统完成各类型可锻铸铁管路连接件的参数化建模, 建立可锻铸铁管路连接件的三维模型库。
第9周-第13周，基于ProE系统，运用VC6.0设计开发可锻铸铁管路连接件三维标准件库交互检索及自动造型程序。 第14周-第18周，完成毕业论文和论文答辩。 表1 型式 形状及主要参数 弯头A1(有14种) 主要参数：a,z. 内外丝弯头A4（有12种） 主要参数;a,b,z. A 弯 头 异径弯头A1（有12种） 主要参数;a,b,z1,z2. 异径内外丝弯头A4（有4种） 主要参数;a,c,z1. 45°弯头A1/45°（有7种） 45°内外丝弯头A4/45°（有7种） 主要参数;a,z. 主要参数:a,b,z. B 三 通 异径三通B1（有25种） 主要参数;a,b,c,z1,z2,z3. 中大异径三通B1(有10种) 主要参数;a,b,z1,z2. 三通B1（有14种）主要参数;a,z. 中小异径三通B1（有34种） 主要参数;a,b,z1,z2. 侧小异径三通B1（有17种） 主要参数;a,b,c,z1,z2,z3 C 四 通 四通C1（有11种） 主要参数;a,z, D 短月弯 异径四通（有7种） 主要参数;a,b,z1,z2. 短月弯D1（有8种） 主要参数;a,z. E 单弯三通双弯弯头 内外丝短月弯D4（有8种） 主要参数;a,b,z. 单弯三通E1（有7种） 主要参数;a,c,z,z3. 双弯弯头E2（有7种） 主要参数;a,z. 中小异径单弯三通E1（有12种） 侧小异径单弯三通E1（有1种） 主要参数;a,b,c,z1,z2.z3. 主要参数;a,b,c,z1,z2.z3. 异径双弯弯头E2（有5种） 主要参数;a,b,z1,z2. 异径单弯三通E1（有3种） 主要参数;a,b,c,z1,z2.z3. G 长月弯 长月弯G1（有11种） 主要参数;a,z. 内外丝月弯G4（有12种） 主要参数;a,b,z.
外丝月弯G8（有7种） 主要参数;b. 45°月弯G1/45°（有9种） 主要参数;a,z. M 外接头 45°内外丝月弯G4/45°（有10种） 主要参数;a,b,z. 外接头M2（有14种） 异径外接头M2（有32种） 左右旋外接头M2R-L（有7种） 主要参数;a,z2. 主要参数;a,z1. 内外丝接头M4（有5种） 主要参数;a,z. N 内外螺丝 内接头 异径内外丝接头M4（有13种） 主要参数;a,z. 内外螺丝N4（Ⅰ型7种，Ⅱ型22种，Ⅲ型10种）主要参数;a,b,z. 内接头N8（有11种） 异径内接头N8（有19种） 左右旋内接头N8R-L（有3种） 主要参数;a, 主要参数;a, P 锁紧螺母 锁紧螺母p4(有10种) 主要参数;a,s. T 管帽 管堵 管帽T1（有12种）主要参数;a 外方管堵T8（有12种） 主要参数;b,s U 活接头 平座活接头U1(有10种) 主要参数;a,z1. 内外丝平座活接头U2（有8种） 主要参数;b,z2. 种） 主要参数;c,s 带边外方管堵T9（有12内方管堵T11（有4种） 主要参数;d,s. 锥座活接头U11（有12种） 主要参数;a,z. 内外丝锥座活接头U12（有10种）主要参数;b,z2. UA 活结弯头 平座活接弯头UA1(有7种) 主要参数;a,c,z1,,z2. 主要参数;b,c,z1. 内外丝平座活接弯头UA2（有7种） 锥座活接弯头UA11（有8种） 内外丝平座活接弯头UA12（有8种） 主要参数;b,c,z1,z2. 主要参数;b,c,z1. 垫圈（有13种）主要参数;D,d. Za 侧孔弯头 侧孔三通 侧孔弯头Za1(有4种) 主要参数;a,z. 侧孔三通Za2(有4种) 主要参数;a,z.
5. 参考文献 [1]童秉枢，吴志军，李学志等著，机械CAD技术基础第三版，北京大学出版社， 北京. [2]赵群.可锻铸铁管路连接件新旧标准间的差异.机械工业标准化和质量2014. [3]孙江宏，段大高，黄小龙著.Pro/Engineer wildfire入门与实际教程。北京：中国铁道出版社，2004,7. [4]李世国，李强著.Pro/Engineer wildfire中文版范例教程.北京;机械工业出版社。2004.1 [5]云杰媒体工作室编著.Pro/Engineer wildfire装配设计，北京，北京大学出版社，2004.7 [6]吴海华，曾梦雄著，基于Pro/Engineer的三维标准件库研究与实现，机械设计，第20卷第9期，2003.9. [7].丘宏扬，张明超，谢嘉生.Pro/E标准零件库建立.模具工业，2003，（1）：11-13. [8].蒋晓.基于Pro/Engineer的标准件库建立.机械设计与制造，2003，（3）：15-16. [9].黄圣杰，张益三，洪立群.Pro/Engineer2001高级开发实例.北京：机械工业出版社，2002. [10].王芳，高竞.基于Pro/E机床夹具三维标准件库的研究与实现.西安工业大学学报，第25卷第4期，2005.8. [11].康兰.基于Pro/Engineer参数化标准件和常用件图库的研究和开发.机械设计与制造,2004.4. [12].张继春，Pro/Engineer二次开发实用教程.北京.北京大学出版社.2003. [13].赖朝安，李振南，孙延明.Pro/Engineer二次开发的关键技术.机械设计与制造工程. [14].齐舒创作室.Visual C++6.0开发技巧及实例剖析，清华大学出版社.1999.11. [15].梁普选.Visual C++6.0程序设计与实践.清华大学，北京交通大学出版社.2005.7. [16].Kruglins Ki David J,Wingo Soot,Shepherd George.Visual C++6.0技术内幕.北京:北京希望电子出版社.2001. [17].Jean-Claude Lation.Solid Modeling with Consraintis and Parameterized Featres Inf ormation Visualzation.1998.3. [18].PTC .Pro/toolkit user`s Guide. USA:PTC.2004.
