参数化建模

参数化建模（精选14篇）

1.参数化建模 篇一

卫星总体参数多学科优化与建模探讨

卫星总体参数优化是一个典型的多学科优化问题.文章针对卫星总体参数优化建模及其他相关问题进行了探讨,阐述了卫星总体参数优化的过程;以对地观察卫星为对象,给出了多学科优化模型,包括优化目标、约束条件和设计变量.

作 者：黄海 谭春林 裴晓强 HUANG Hai TAN Chunlin PEI Xiaoqiang 作者单位：黄海,裴晓强,HUANG Hai,PEI Xiaoqiang(北京航空航天大学宇航学院,北京,100083)

谭春林,TAN Chunlin(北京空间飞行器总体设计部,北京,100094)

刊 名：航天器工程 ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING年，卷(期)：16(3)分类号：V421.1关键词：卫星设计 建模 多学科优化

2.参数化建模 篇二

数字化样机是汽车公司核心的数据库之一。原先对于整机和零部件结构的设计及建模多采用普通的建模方式, 它存在很大局限性, 例如:1) 繁杂的建模操作集中在单个Part中且没有自顶向下建模流程, 不仅影响建模思路同时完成的模型质量较低, 修改只能通过重新建模方式。2) 遇复杂零件时, 由于没有经过结构细分, 各模块参数的建立及引用往往会导致错误频现, 严重影响建模时间。3) 未增添零件加工特征, 最终建立的零件模型满足不了加工工艺, 导致建模工作的反复。设计团队经过一年时间对骨架式参数化建模方法的研究, 创新出一种新型的骨架式参数化建模方法, 不仅解决了如上3个问题, 同时也极大的提高了建模效率及质量。

骨架参数化式建模方式的采用使工程师在微调几个参数后就能得到需求的新数模, 避免了单个零件因需要大量时间修改数模而导致项目节点拖延的问题;同时在零件工程师熟悉零件加工工艺的情况下, 可以着手进行复杂零件的建模工作, 避免了因发包数据不全而影响供应商无法开展工作等问题。

1 技术原理

骨架参数化式建模方法的主要技术原理在于零件系统骨架的搭建及三维软件中布尔运算的灵活应用。以复杂零件气缸体为例, 在加工过程中, 气缸体一般由内腔、外形轮廓、水套、油腔及加工特征等模块组成, 各个模块中存在相互影响的参数特征, 骨架参数化式建模方法在单一Part中搭建各模块基础骨架参数 (如影响外形轮廓、内腔及加工特征模块的单一螺栓孔特征) , 并通过发布关联方式引用至各系统模块中, 从而达到只要修改基础骨架内容, 相应的系统模块特征 (外形轮廓、内腔及加工特征模块) 即会随之更改, 而无需挨个对相应影响的系统模块进行调整。

2 关键技术

2.1 基础骨架搭建

零件的基础骨架搭建是骨架参数化式建模方法的重点, 主要在三维软件如CATIA中建立可以绘制出零件基础模型的尺寸参数, 同时基本也是零件关键参数, 以某气缸体基础骨架为例:

通过基础骨架参数定义后, 我们既可以绘制出基础气缸体外形轮廓, 也可以绘制出基础内腔外形。从下图1可知, 骨架参数的内容中已是由设计工程师对缸体各系统参数进行了定义, 有壁厚、到前端距离、高度、螺栓尺寸、主轴承宽度等。而各系统功能模块则分为了曲轴箱、前端、后端、主轴承座、水套、油道、螺栓孔、曲轴包络、加工等, 各个模块中都存有相关的参数信息和基本草图。工程师在对各系统模块进行设计的过程中会很方便, 只要将相关模块的参数信息和草图调用出来就可以了。

2.2 功能骨架模块划分

功能骨架模块的划分需要依靠工程师对零件结构的理解, 还是以气缸体为例, 气缸体作为一个复杂零件可以看作是一个内部有很多隔板的箱型壳体结构, 是安装运动件和各附件的支撑架。根据其功能应用的不同, 可以将气缸体划分为几个不同的功能模块, 再通过统一定义的骨架参数分别绘制出各功能模块的外形包络, 这样只要通过修改骨架参数即可得到不同的功能模块外形包络。气缸体功能模块的划分和其加工过程的砂芯划分十分类似, 骨架模块划分如下:1、内腔模块2、水套模块3、油腔模块4、外形模块 (包含螺栓包络及加强筋) 5、整合毛坯模块6、工艺加工及成品模块。这样的拆分使零件结构变得更加清晰。如图2所示:

2.3 各功能骨架之间参数关联及传递

由于各功能模块之间有数据关联关系, 因此如果将每个模块的数据都存放在CATIA软件里的同一零件体下, 势必Part的结构树会非常复杂, 不便于后期操作。此时可以利用CATIA软件里面产品功能, 将每个模块存放在不同的产品下, 做到一个产品包含一个功能模块。根据产品特点, 为避免数据关联混乱及传递数据, 需要引用CATIA软件中的发布功能。经过发布后的参数, 可以被包括本零件体在内的所有在产品结构里的其他零件体引用, 类似文件共享;其他使用者是无法更改发布后的参数的, 只能由初始发布者更改, 而相关引用者会自动得到更新后的数据。因此很好达到了数据传递的效果。

2.4 布尔运算替代普通加/减操作

普通加/减操作多采用堆叠的方式, 利用CATIA软件本身对实体零件进行独立性控制修饰特征操作, 如图3所示:

骨架式建模主要通过布尔运算的方式进行操作, 在不同的特征结合之前, 可以各自运用倒角方式, 结合之后无需进行细节倒角处理, 并且各个特征是由各自的骨架参数进行操作得到的, 对于一些参数进行修改调整, 零件不容易出错, 很容易修改, 如图4所示:

3 创新点

3.1 自顶向下式建模流程

基础骨架与功能模块骨架的引入使建模流程变为自顶向下式, 零件工程师在数模搭建时思路与步骤也随之自顶向下, 清晰的零件结构树不仅可视性较好且可操作性高, 工程师仅需调整基础骨架参数 (顶端) , 各功能骨架参数 (下部分支) 也会随之进行更改, 在产品设计初期, 灵变的零件数模可以适应各项变化要求, 大量的节省了零件设计及验证时间。

3.2 零件加工工艺引入建模流程

零件建模中引入加工工艺模块不仅使零件数模更为准确, 同时节省了在零件发包后由于供应商反馈的零件加工分析存在问题而反复进行修改的时间。另一方面, 设计过程与制造工艺相联系也使得零件工程师的技术专业知识进一步提高, 从而设计出更合理的产品结构, 提高设计质量。

3.3 团队协同式建模操作

与普通建模方式相比, 该创新的建模方式在团队协作共同建模的任务上有着十分显著的优势。普通建模方式同时只能经由一人对零件各功能模块进行设计、修改, 如果同时多人进行操作则只会以最后一人修改内容为主。在考虑到节省建模时间等方面问题, 该创新建模方式在搭建完基础骨架参数之后, 通过工作站共享操作, 各协同建模者从本地电脑直接打开存放在工作站中各自负责的模块, 此时在不打开基础骨架而单独打开功能骨架的情况下可以单独设计及修改所负责的模块。

4 结语

骨架式参数化建模方法相对于我们传统的建模思路更加的规范, 主要体现在建模的过程中考虑了大量的加工工艺过程在内, 在零件建模时从零件生产工艺、模具制造的角度出发进行建模是零部件的建模特点, 这样的设计过程与制造工艺相联系, 而不仅仅是功能设计。

利用骨架方法 (自顶向下进行) 建模, 使得建模思路更加清晰, 利于后续的设计变更。骨架参数和信息需要由经验丰富的设计工程师确定。合适的骨架模型既有利于进行同步建模, 也有利于工程师在设计过程中方便修改。

同时通过使用骨架式参数化建模方法, 可提高设计工程师三维模型绘制能力, 掌握先进的三维建模技术, 使得设计工程师自主研发能力得到提升。

摘要：零部件三维数模是数字化样机的基础, 现今大多数零件通过普通的建模方法搭建三维模型后难以进行变更操作, 这十分不利于工程师在设计初期对零件结构进行修整, 而重新建模又浪费了大量的时间。设计团队经过一年时间对骨架式参数化建模方法的研究, 创新出一种新型的骨架式参数化建模方法:自顶向下式建模流程、零件加工工艺引入建模流程、团队协同式建模操作。不仅解决了如上问题, 同时也极大的提高了建模效率及质量。

关键词：三维数模,普通建模方法,创新,骨架式,参数化建模方法

参考文献

[1]黄兵锋.汽车零部件逆向设计中的参数化建模方法研究[J].机电工程, 2013, 43 (11) :1345-1349.

3.三维建模中的参数化草图绘制 篇三

一、引言

草图是根据一定的特征建模要求将一定的设计意图或图样中的直线、圆弧、样条以及文字等图元按照一定的几何与尺寸约束关系绘制在一定的平面上的2D图形。参数化草图就是以尺寸参数来控制处于完全约束的草绘截面的大小和形状，这其中涉及了许多先进的设计理念，如“尺寸驱动”、“参数化设计”以及“特征约束”等。目前，几乎所有三维软件的特征建模与曲面造型中的线框图均不同程度地依赖于草图的绘制。并且，它们之间具有一定的父子关系。因此，运用三维CAD软件进行产品、模具等的设计必须重视草图的绘制。

二、参数化草图的绘制

采用“形似——添加约束——标注尺寸——修改尺寸”方法，完成参数化草图的绘制能最大限度地减少对图形或图元的编辑操作以节省时间与精力，快速、高效地完成草图的绘制过程，提升软件的应用技能，其具体绘制过程如下。

（1）“形似”就是按照截面图的形状完成近似图形的绘制，必要时可对其中的图元进行适时的拖动，使之看起来“更像”，不必关注系统所添加的任何一个尺寸与约束。首先，要熟悉所绘制截面图的结构、图元的构成、几何约束与尺寸标注、图元的定位等方面内容，尽可能地掌握图形的大部分结构与主要尺寸，真正做到心中有数。其次，充分利用现有的参照如系统坐标系或创建合适的定位参照。第三，绘制图形过程中采用从左到右、自上而下、从外向里的方法顺次进行操作。第四，绘制过程中尽量避免并非图元之间所具有的约束，如水平与竖直的对齐、重合或共点、相切、等长与等半径、平行及垂直等。此外，第一个图元的选取、绘制起始位置也很重要，所有这些，唯有通过不断的练习与思考才能灵活掌握与应用。

（2）“添加约束”就是对已完成的图形应根据设计等相关要求来添加必要的约束，如通过添加几何中心线来实现图元的对称约束。

（3）“标注尺寸”就是对已添加完约束的图形进行必要的尺寸标注，添加几何约束有时会与标注尺寸交替完成，真正实现两者一个也不多一个也不少。

（4）“修改尺寸”就是对已完成几何约束与尺寸标注的图形的所有尺寸同时进行修改以实现草图成功的完成。复杂的几何图形若采用逐个修改尺寸的方法来完成草图会因系统自动更新时找不到解而导致草图的尺寸驱动失败。

三、参数化草图的绘制实例

1.吊钩轮廓曲线草图

选择TOP基准平面作为草绘放置平面，运用“形似——添加约束——标注尺寸——修改尺寸”的方法，分别单击“线”按钮＼与“3点/相切端”按钮、，按照图l-18中的操作顺序完成吊钩轮廓曲线草图的绘制，在绘制过程中，直线、圆弧尽可能保持相切，其中图1-9为连续绘制直线与圆弧；图10为添加中心线；图11-12为分别约束两圆弧圆心与坐标系原点及水平轴重合；图13为约束上方斜直线的端点与中心线对称；图14为约束右侧直线成竖直；图15为标注大圆弧的定位尺寸；图16为利用“修改尺寸”对话框编辑、修改尺寸，切记取消对话框中“再生”复选框的勾选。

图16为吊钩轮廓曲线的参数化草图，而图18为吊钩轮廓曲线另一可能的情形，这是由R2圆弧的绘制位置所决定的，只需在R14与R24之间添加一圆弧，然后再稍加编辑即可完成图17中的草图。

2.鞋底的轮廓曲线草图

运用“形似——添加约束——标注尺寸——修改尺寸”的方法，以图19中的左上斜线作为起始图元按照逆时针方向完成鞋底轮廓曲线参数化草图的绘制。图中，左侧R60圆弧的圆心为系统坐标系原点、R20圆弧的定位尺寸为“39.5”、左上的斜线与水平的夹角为“17”、RIOORRF（参考尺寸）圆弧的定位尺寸为“65”和“45.5”、R57.5圆弧的定位尺寸为“43.5”和“13”、R56.5圆弧的定位尺寸为“75.5”和“75”、R189圆弧端点的水平尺寸为“24.3”、R36圆弧的定位尺寸为“197.5”。

四、结语

（1）对于NX与CATIA两软件，前者采用直线与圆弧相切的“轮廓”工具以拖放式操作进行草图的形似绘制，后者则分别采用直线与圆弧工具完成草图的形似绘制，在添加几何与尺寸约束后再运用“编辑参数”的方法对草图的尺寸进行参数驱动修改即勾选“编辑草图尺寸”对话框中的“延时评估”复选框，以快速实现截面草图的参数化绘制过程。对于SolidWorks软件，同样是运用直线与圆弧工具完成草图的形似绘制，双击草图并分别编辑其各几何曲线的尺寸，经再生后即可完成草图的参数化绘制。此外，Pro/ENGINEER软件自动添加几何约束的能力是比较强的，因此，在绘制图形时应适时注意避免必不要的系统自动添加的约束，如水平、竖直对齐或等圆弧半径等的约束，可右键单击选择禁用，禁用不必要的约束，另外应注意几何图元端点是否真正位于水平或竖直轴线上。Pro/ENGINEER软件系统对于曲线的点采用单值求解方式，只返回一个解值。因此，充分运用“修改”工具实现一次修改所有的尺寸一次驱动完成参数化草图的绘制。

（2）为了快速创建特征造型，将草图作为一个特征来处理还是将草图作为一个内部特征适时地进行创建要视后续结构而定。有时一个相对比较复杂的截面草图以特征的方式来创建更具有一定的价值。

（3）对于具有多重过渡圆角的截面草图，如带圆角的矩形结构，若相关特征没有拔模要求，可以将过渡圆角以倒圆角特征的方式来创建以便于编辑定义。

（4）有时为了到达驱动草图的尺寸这一效果，将圆、直线等这些图元转换为几何图元是一个很好的举措，尤其在创建可变剖面扫描的截面草图绘制时值得注意和练习。如利用几何圆来实现五角星尺寸的驱动；利用正交的中心线或几何圆绘制对称于原点或定位基准的矩形。三条以上的正交直线就可采用矩形命令绘制，如“T”形结构等，所有这些均是参数化草图绘制中的基本操作方法。此外，对草图绘制过程中对没有实质作用的定位中心线、圆或圆弧的对称线等不必画出，以使草图更简洁。

（5） Pro/ENGINEER软件的草绘功能中有镜像工具但没有阵列工具，镜像功能的使用应该是有条件的，如由圆弧等曲线构成的几何图元，则应该注意其断点位置，以免特征几何表面形成不必要的曲面片。至于阵列功能，一般情形下，其截面区域中的众多重复的结构单元会减缓图形的刷新速度，以“阵列”特征的方式来创建这些重复的结构，更具有可编辑性。

（6）采用“使用”句、“偏移”工工具分别进行原位复制与偏移复制操作中，合理选择使用边的操作方式即“单个”、“链”与“环”，做到既快速而又不遗漏相关对象。

（7）在特征或曲面创建过程中要获得完美的外表面，有时需要将草图中的几何图元转换为样条线，即采用复制功能以“逼近”方式创建复合曲线或直接顺次拾取几何图元选择“编辑”一“转换到”一“样条”命令创建样条曲线，注意这时的草图必须是光滑连续的曲线链。

（8）相同或相近的草图进行保存以备后续调用。Pro/ENGINEER软件中的按“草绘截面”方式创建的“混合”、“扫描混合”功能涉及到两个或两个以上的相似截面，调用已保存的草图即选择“草绘”一“数据来自文件”一“文件系统”命令或单击“调色板”按钮，可加快建模进程。

（9）草图绘制过程中应充分利用系统所提供的默认参照如基准平面、基准坐标系等，尽量减少几何约束与尺寸约束的数量。

4.卫星轨迹跟踪控制的参数化方法 篇四

卫星轨迹跟踪控制的参数化方法

在卫星轨迹控制系统的状态空间模型的基础上,通过分析卫星的轨道动力学方程,给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述;基于线性系统的`特征结构配置和模型参考理论提出一种卫星轨迹跟踪控制的参数化方法,设计系统的反馈镇定控制器和前馈跟踪控制器.分别进行卫星悬停和绕飞两种指令下的仿真.仿真结果表明,提出的控制方案是行之有效的.

作 者：段广仁 谭峰 张世杰 顾大可 DUAN Guangren TAN Feng ZHANG Shijie GU Dake 作者单位：哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,哈尔滨,150001刊 名：空间控制技术与应用英文刊名：AEROSPACE CONTROL AND APPLICATION年，卷(期)：34(5)分类号：V448.2关键词：卫星轨迹跟踪 参数化方法 模型参考 悬停 绕飞

5.参数化建模 篇五

基于强度约束的叶片榫头参数化设计

针对榫头的.设计要求,介绍了榫头的设计方法和过程.以榫头重量最轻和满足静强度约束为基点,确定榫头的控制参数,实现了人机交互的榫头参数化设计.

作 者：姚利兵 莫蓉 刘红军 常智勇 作者单位：西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(8)分类号：V2关键词：航空发动机 榫头 参数化设计 强度 约束

6.参数化建模 篇六

不同参数化方案对长江中游汛期降水模式预报试验

利用中尺度模式多个物理过程组合成不同预报方案,对长江中游汛期降水预报进行了对比试验.试验结果表明,使用不同物理过程参数化方案对长江中游汛期降水的预报效果存在差异,这种差异随降水预报量级的提高而愈加明显;而就试验而言,Grell积云对流参数化方案与Blackadar边界层参数化方案的`组合预报效果相对较好;就单个降水个例而言,预报效果相对好的参数化方案存在不确定性,集合平均预报相对稳定且优于大多数方案,其对降水评分的改进尤其体现在暴雨以下量级的预报中.

作 者：李俊 王斌 王志斌 沈铁元 Li Jun Wang Bin Wang Zhibin Shen Tieyuan 作者单位：中国气象局武汉暴雨研究所,武汉,430074刊 名：气象科技 PKU英文刊名：METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：36(2)分类号：P4关键词：物理过程 对比试验 集合预报

7.液压支架立柱的三维参数化建模 篇七

关键词：液压支架立柱,Pro/Engineer,三维建模

0引言

在机械设计和机械制造中,对机件进行优化分析、 仿真、实验等都需要依托于机件的三维模型。而在机械设计中,三维模型的实际大小或者尺寸并不是一成不变的,要根据优化结果进行不断的调整。这就要求三维建模时设置一些参数,使之改变参数后可以快速地生成新的模型[1],所以参数化三维建模在现代机械优化设计中得到越来越广泛的应用。本文就是针对这一问题,对所研究的液压支架立柱进行了参数化的三维建模。

1建模软件的介绍

针对本课题中参数化要求的特点,选用的建模软件为Pro/E,因为它最大的特点便是参数化[2],而且在后续的分析中所用的软件ANSYS,可以在安装时实现与Pro/E软件的无缝连接[3],如图1所示。

2基于Pro/Engineer的立柱参数化三维建模

2.1参数化建模介绍

Pro/E软件最大的特 点就是强 大的二次 开发功能,Pro/E软件中自带有Pro/Toolkit,可以很方便地实现各种库函数及头文件的调用[4]。本课题中使用了C++语言来完成课题所需的针对Pro/E软件的二次开发[5]。参数化设计的流程图见图2。

2.2菜单栏的制作

本课题的参数化建模,首先需要在Pro/E的菜单栏中添加自定义的菜单和下 拉子菜单。制作Pro/E的菜单栏是二次开发中最基本的通用技术,需要使用编程语言编绘源文件程序和文本文件,并且注册运行程序成功[6]。本文中采取的方法是手动注册,需要强调的是注册文件的后缀一定要写成.dat格式,以保证其正确运行。

本文中所用的注册文件如下:

因篇幅问题,编译程序在此文中不做详细展示。 制作完成的菜单栏如图3所示。

2.3对话框的制作

做出菜单栏后,还要有对话框进行人机对话才能实现零件的三维参数化建模。目前对话框主要有UI对话框和MFC对话框两种形式[8],两者的比较见表1。本文采用MFC对话框进行制作,制作的一般过程见图4。

2.4立柱零件的参数化建模

对零件进行参数化建模首先需要在零件中提取出相应的参数[9],然后按照需要对这些参数进行更改,最后根据参数的变化重新生成变化后的模型[10]。建模过程如图5所示。

本文以液压支架立柱的外缸为例介绍参数化建模的过程。首先在Pro/E软件中建立外缸的三维模型并且指定设计的参数和其之间的相互关系,如图6所示;接着利用C++建立人机交互界面用以写入设计模型中提取出的相应参数,并且利用自带的Pro/Toolkit调用软件中的底层函数将其传输到Pro/E建立好的模型中;然后进行菜单栏和对话框的制作并开发生成可执行文 件,实现模型 和用户界 面之间的 无缝连接[11]。

在执行文件加载了二次开发的菜单栏之后,选择自定义菜单栏【支架参数化设计】中的下拉菜单【外缸参数化设计】,会出现如图7所示的提示对话框,选择确定出现如图8所示的外缸参数化建模对话框,在对话框中输入相关参数,即可生成新的外缸模型。原外缸模型和更新后的外缸模型对比如图9和10所示。

液压支架立柱的其他零件模型见图11和图12, 装配完成的液压支架立柱三维模型见图13。

3结论

8.参数化建模 篇八

现代汽车发动机制造业对装备生产线自动化水平和无故障运行有很高的要求，柔性运输线是其最重要的组成部分。滚道升降设备是连接柔性运输线中不同输送高度滚道的关键设备，通用性强，适合模块化设计，以减少产品开发时间，便于产品升级，提高设计制造效率等。另根据公司研究表明，重量轻而结构合理的产品将赢得竞争优势，那么最大限度地减少重量将成为设计者追求的目标。

本文针对滚道升降设备结合 SolidWorks软件的参数化建模手段和强大的 Simulation功能模块实践了完整的 CAD/CAE设计解决方案，内容覆盖“设备组成原理—参数化建模—虚拟机干涉检查—减重优化”，贯穿整个设计过程。该一体化设计解决方案可为企业开发其他新产品提供技术保障。

一、滚道升降设备参数化建模

1.滚道升降设备组成和工作原理

滚道升降设备主要由 13个关键部分组成（图 1），分别为底座 1、立柱 2、导轨 3、滑台 4、配重 5、驱动装置 6、驱动链轮组 7、驱动链条组 8、固定端9、配重链条组 10、配重导轮组 11、驱动导向链轮组 12和上下缓冲器组 13。滑台 4上安装的滚道组不属于设备的组成部分，为设备的升降负载，负载能力小于 100kg，滚道内宽 350mm。滚道升降设备滑台 4上下移动是利用动滑轮原理，驱动装置 6伸出和退回带动驱动链轮组 7上下移动，环绕在驱动链轮组 7上的驱动链条组 8一端通过固定端 9连接在立柱 2顶部，另一端绕过驱动导向链轮组 12带动滑台 4随之在导轨 3上反向滑动，移动极限位置由上下缓冲器组 13限制。配重 5上下移动是利用定滑轮原理，通过配重链条组 10绕过配重导轮组 11随之上下移动。配重 5起到抵消惯性运动、平衡滑台 4的作用。

在发动机柔性运输线中，不同高度的滚道间连接仅对滚动升降设备的最低输送高度有着不同的需求，其他部分均可通用。基于此条件本设备仅设置一个参数变量最低输送高度 H，设计者可通过修改 H值来获取任意最低输送高度的模块化滚道升降设备。图 1虚线框内所有零件随最低输送高度 H改变均整体上移。本设备最低输送高度600mm，适用于升降行程在 200mm～ 300mm以内的滚道升降。

2. SolidWorks参数化建模

SolidWorks是一款功能强大的机械设计软件，通过零件模型尺寸参数的改变，其工程图、隶属的设备模型及设备工程图都随之同步改变。分析滚道升降设备最低输送高度 H值变化的要求，通过改变立柱 2的高度尺寸参数值即可实现，其尺寸关系为立柱 2高度 L=最低输送高度 H+350，其他与 H变化无关的特征尺寸在建模时注意选择合适的与 H无关的参考基准进行标注。如图 2所示。

设备其他零件均按装配约束关系正确的安装在立柱 2上，如图3所示。设备模型完成装配后，通过干涉检查命令，检查零件间是否有装配干涉现象或运动零件是否有碰撞或互相干扰等，以消除设备制造前虚拟样机上的设计错误 ，如图 4所示。

二、 SolidWorks二次开发改变特定参数

1.程序运行过程

SolidWorks软件具有灵活的开发兼容能力，如VBA、Visual C++和 VB等编程语言都可以对其进行二次开发。本文的二次开发是以 VBA编程语言进行，该程序功能可实现任意设备的特定参数值获取和修改，这对于企业其他核心功能部件的参数化提供了方便的设计途径。程序运行前界面如图5所示，提供可提取参数的总数量为4个，参数个数可根据需要调整。

程序运行前，滚道升降设备虚拟样机需要在 SolidWorks中打开。执行程序后，程序获取具有“参数”二字名称的特征，如“参数上料高度 H+ 350”，且根据模型中设置的特定参数名称的数量自动过滤掉无用输入框，仅保留具有特定参数名称的输入框。设计者在输入框内输入所需的最低输送高度值，点击确定，样机模型发生变化，结果如图 6所示，滚道升级设备由输送高度 600mm变为850mm。

2.程序关键代码

在此仅给出程序关键代码，程序书写格式未按程序正常缩进样式给出。

三、SolidWorks Simulation优化分析

1.立柱 2优化前准备

通过对滚道升降设备中关键件立柱 2进行 Simulation静力学分析，可优化其结构，减轻其设计重量。焊接件立柱 2材料为 Q235-A，主要材料属性如下：密度 7860kg/m3，弹性模量 212GPa，泊松比 0.288，屈服强度235MPa。采用自由网络划分方式，底面固定约束。加载面为顶端接触面，载荷大小 400kgf。立柱 2设计要求：von Mises应力的大小 <50MPa；最大位移 <0.02mm；第一阶固有频率>150Hz。进行 simulation优化分析操作步骤前，须对立柱 2的初始结构做静态分析和频率分析，分析结果都将被优化分析采用。分析前需要简化模型上的孔和细节设计。执行静态分析时，网格密度调整到良好状态，解算器默认选择 FFEPlus；执行频率分析时，为使分析中包含载荷效应，解算器选择 Direct Sparse。分析结果如图 7所示，最大 von Mises应力为2.3MPa，最大位移0.005mm，第一阶固有频率 199Hz，所有的设计约束都满足。

2.立柱2优化分析

优化分析由三个设计参数组成，变量、约束和目标。设计变量主要关注焊接板材的厚度 （需选择公司标准规格板材，主要有 20mm和 25mm两种规格 ）和底板开口窗的长 ×宽尺寸；约束主要涉及应力约束、位移约束和频率约束；优化目标主要是保证约束的条件下，立柱 2装配体的质量最小化。考虑到优化计算量的大小，须尽量减少变量种类和设置合理步长，优化分析属性设置如图 8所示。

3.立柱优化结果

优化分析完成后，SolidWorks中模型几何尺寸已经发生了变化。基于这个原因，优化分析模型不建议用原有模型文件。切换到结果视图中，可以看到，优化第49种情形被推荐，优化后的立柱 2所有焊接板材厚度由 25mm优化为 20mm，底端开口窗尺寸由 150mm×100mm优化为 200mm×150mm，设计质量从 280.32kg下降到 222.94kg，节省材料约 20.5%。优化后 von Mises应力为 3MPa；最大位移 0.006mm；第一阶固有频率为182.85Hz。优化结果完全满足设计要求 ，如图 9和图 10所示。

四、结语

（1）通过模块化建模理念和二次开发方式改变设备参数值的设计手段，能够快速、高品质的满足市场对企业产品的需求。

（2）通过 SolidWorks虚拟样机检查，帮助设计者在设计过程的早期预防设计错误，从而最大限度节省新产品开发费用。

9.参数化建模 篇九

对干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表能量通量的研究是一个十分重要但又是一个难点问题.作者提出了一个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其用于中国西北地区“我国重大气候和天气灾害形成和预测理论的研究”(国家重点基础研究发展规划项目G040900,-)的“敦煌试验”区和“黑河试验”(HEIFE,1989-1994)区,并利用4个景(“敦煌试验区”:6月3日-初夏、208月22日-夏末和1月29日-冬天;“黑河试验”区:1991年7月9日-夏季)的.陆地资源卫星Landsat-5 TM和Landsat-7 TM资料进行了分析研究,得到了有关干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的分布图像.最后还讨论了参数化方案的适用范围和需改进之处.

作 者：马耀明 王介民 黄荣辉 卫国安 Massimo Menenti 苏中波 胡泽勇 高峰 文军 MA Yaoming WANG Jiemin HUANG Ronghui Wei Guoan Massimo Menenti SU Zhongbo Hu Zeyong GAO Feng WEN Jun 作者单位：马耀明,MA Yaoming(Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000;Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029)

王介民,卫国安,胡泽勇,高峰,WANG Jiemin,Wei Guoan,Hu Zeyong,GAO Feng(Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000)

黄荣辉,HUANG Ronghui(Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029)

Massimo Menenti,苏中波,文军,Massimo Menenti,SU Zhongbo,WEN Jun(Alterra Green World Research, Wageningen UR, 6700 AA, Wageningen, The Netherlands)

10.参数化建模 篇十

先介绍一下当时申请AA的情况吧. DY:那个时候知道AA是从建筑学导报,1996年有一期很详细地介绍了AA的教育体系和每个UNIT的`研究方向,这样对AA这个学校就有了个大概的认识,之后也时常关注一些相关的信息,不过那个时候AA的主页远没有现在这么精致,信息量也不大,然后大三学年结束后接触到一位老师,她自己对AA所进行的教育模式以及内容方向很感兴趣,同时也鼓励学生去接触这方面的知识,了解国外的不同设计理念和设计方法.

作 者：袁文斓 YUAN Wenlan  作者单位： 刊 名：中外建筑 英文刊名：CHINESE AND OVERSEAS ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 “”(5) 分类号： 关键词： 

★ 基于测速定轨的轨道参数精度分析

★ 润滑与冷却系统数字化设计平台研究

★ 设计工作年终工作总结

★ 茶叶包装图案设计数字化表现的实现论文

★ 档案数字化扫描工作问题探讨与安全实施对策

★ 航空雷达和通信原理课程教学设计的几点思考论文

★ 基于粒子群算法的并联机构结构参数优化设计

★ 设计个人工作总结报告

★ 《一夜工作》教学设计

11.参数化建模 篇十一

关键词：词典参数理论，术语词典参数

中图分类号：H083；N04 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2015）04-0005-06

一 词典编纂参数化理论产生的基础

词典类型问题一直是词典学理论的核心。词典学中一切理论问题的研究均难回避这一核心问题。真正意义上的词典编纂实践也应首先从确定词典类型开始。值得注意的是，学者谢尔巴（几B.IIIepбa）院士在其词典学理论奠基之作中同时对术语词典编纂提出了自己的看法。他写道：“最后需要强调的是，技术词典理论的状况丝毫也不比其他词典理论强，甚至是要差，因为多数人都认为，这里不需要任何理论，只要是一个工程人员就能弄清其中的问题。”他在《词典学一般理论初探》一文中，将词典类型划分出6个对立面：（1）学院型词典和查考型词典；（2）百科词典和普通词典；（3）大全型词典和一般词典（详解词典或翻译词典）；（4）一般词典（详解词典或翻译词典）和概念词典；（5）详解词典和翻译词典；（6）非历史型词典和历史型词典。

谢尔巴提出的6个对立面词典分类理论在很长一段时期有着广泛的支持者。然而，在他的分类体系中，却找不到术语词典或专业词汇词典。或许谢尔巴院士当时误把术语词典与百科词典混为一谈，似乎也不是没有可能，尽管该学者对技术词典编纂一直比较重视。

继谢尔巴之后，比较有影响的是蔡文（A.M.ВНН）的词典分类模式。它是由8个按不同区分特征确定的二分法的分类表组成，如表1所示。具有涵盖面更广的区别功能。对词典的类型列举也是比较全面的。但这种二分法局限性同样是比较明显的。比如，仅仅指出了词典类型，却没有指出每一类型词典具体的区分特征。

俄罗斯的另一位语言学家格罗杰茨基（B.10.енкп й）将词典的分类特征做了新的归纳，从整体上提m词典编纂的20项内容，几乎都以问题的形式很醒目地罗列出来，具体有：

1.词典只反映描写单位的形式信息还是也反映其语义信息；2.词典反映语言哪一层面的信息总汇：3.词典是规范性的还是描写性的：4.词典包括怎样的时限：5.词典反映的是言语的总貌还是某一社会地域的亚语言；6.语言（亚语言）词汇的收入幅度；7.对描写的语言单位提供哪些语法信息；8.采用哪些修辞标注；9.词典使用哪种类型的释义方法；10.是否收入百科信息：11.是否解释描写单位的理据性；12.在多大程度上考虑语义关系；13.是否在语境中展现描写单位；14.是否指出描写单位的产生历史；15.是否标明描写单位及其意义的数量特征；16.描写单位的排列次序是怎样的，是按形式原则（如按字母表顺序）还是按语义原则；17.词典是否有索引；18.是否提供所谓元语言学信息；19.是否将描写单位及其意义与亲属语言做对比；20.是否将非亲属语言材料作类型学的比较。

按照上面20个方面考量任何一部词典，可以比较清晰地判定词典侧重描写语言单位的倾向，确定词典的性质和类型。尤为重要的是，格氏提m的词典编纂的20个方面，能够帮助词典编者在开始词典编纂工作之前对词典的编纂进行设计，对所要描写的语言单位从哪些方面进行处理做出周密的安排。上述分类的不足之处是可操作性不强。

正是在对词典类型问题的探讨过程中，一些著名的语言学家都曾寄希望于编纂一部大全型（ thesaurus）词典（Д. B.谢尔巴）或“完备型词典”（J.卡萨雷斯）。这种词典的特点是“某种语言从开始诞生起在成长和发展过程中不断形成的一切语言现象的综合。实际上，早在20世纪40年代，谢尔巴院士在其发表的《论语言现象的三个层面及语言学研究实验》一文中就已经明确提m，复杂的语言现象包括3个层面：言语活动、语言系统和语料。正是在这篇文章中，他首次表述了语言学描写一体化的想法。他写道：“一部编得好的词典和语法书应该穷尽某种语言的全部知识。我们当然离这个理想境界还相去甚远，但是，我认为，词典和语法书的优点如何，应该用借助它们能否在现实生活中的任何场合构造出各种正确的语句以及能否完全理解用该语言所说的话语来衡量。然而，这一高屋建瓴的见解并没有以术语的形式得到体现，也没有一体化描写的实例作为支撑。由于上述两个原因，该提法既没有对语言学思想，也没有对语言学描写实践产生较大影响。稍晚时候，莫斯科语义学派基于这一想法提出了语言描写一体化理论。在词典学领域，这一理论体现在编纂多功能词典的理论和实践上。20世纪80年代初，俄罗斯语言学家卡拉乌洛夫（юн.карлчлов）还提出了一个“词典编纂参数化”（лекснкографнческая параметриэация）问题。与谢尔巴的6个对立面及其他学者的分类相比，这些分类标准更加深入、细致，可谓面面俱到。

二 词典编纂参数化理论的主要内容

什么是词典编纂参教化？卡拉乌洛夫解释说：“通常的理解是：把现代语言科学研究的各种成果（最好是所有的成果），用词典形式体现出来，即语言学描写词典化。词典编纂参数化理论可以用来编纂多功能词典。尽管很多学者都承认，编纂这样一部“再现整个标准语全貌的包罗万象的词典”只是一种理想。因为在收词上无一遗漏，在内容上无所不包，在实践上和理论上都有矛盾，这种矛盾中就包含了与词典体系和词典编纂系列化的矛盾。但是，编写一部广大读者普遍需要的多功能的（卡拉乌洛夫称之为“各种参数优化结合的”）综合型词典却是可能的，而且是现代词典学的一种发展趋势。单一参数词典（如某一种单科性语文词典）由于功能只局限于某一方面，并不代表现代词典学发展的大方向，尽管它们是不可缺少的。词典编纂参数化思想是编纂多功能词典的一个理论基础。功能多元化的词典，实质上是义用兼顾的积极型词典，要尽量提供有针对性的，实用的语文信息，包括词汇——语义信息、词的变体信息、相关词语信息、语法信息、语用信息、文化背景信息等等。当然，由于词典规模与对象不同，可分为基本信息和补充信息（或“必选参数”和“任选参数”）两种。endprint

卡拉乌洛夫把词典的参数看作是语言结构的某种信息量子。如果有需要，用户可能对某个量子有特殊的兴趣，一个量子通常与其他量子组合使用，在词典中以独特的方式表现出来，换句话说，这是词典呈现语言结构特征的特殊方式。词典编纂的参数大体上可以看作是在词典编纂中对某一个结构要素或语言的功能现象以及语言外相关信息进行诠释的一种方法。一部理想的词典应该是某些量子的最优化组合。

卡拉乌洛夫在《论当代词典编纂中的一个趋势》一文中，首次较全面地列举出词典的编纂参数，达67个之多，其中包括语言参数、词目参数、年代参数、数量参数、拼写法参数、词长参数、重音参数、性参数、数参数、动词的体参数、及物性参数、变位参数、时间参数、词的形态切分参数、构词参数、地域参数、组合参数、配例参数、修辞（语体）参数、借词参数、同义词参数、联想参数、文献参数等。

在此之后，词典编纂参数的提法和理念在语言学界，尤其是词典研究领域被广泛使用，并对其做出各种归纳，对该理论的认识也在不断加深。斯科.利娅列夫斯卡娅（г.н.скляревская）试图对把词典编纂的各个参数进行归类，力图使该理论的表述更加紧凑。她认为，把词典的诸参数分成理论参数（指导思想参数）和经验参数（实用参数）在理论上是说得通的，在方法上也是有据可循的。她把词典的分类特征及其在词典体系中的地位归为理论参数。理论参数反映词典的指导思想，即词典的精髓；经验参数包括词典针对的对象，文本的年代界限、收词的依据、体例的规定、材料来源、词典结构、语义信息量、功能和修辞评价、配例的原则等，是理论参数的体现，受理论参数制约，形成词典的文本，是词典的血肉。

三 词典编纂参数化理论与术语词典的参数问题

术语编纂学是词典学的一个分支学科，它同术语学有着千丝万缕的联系。术语词典学中的诸多问题，如同义、同音、多义术语的界定、术语意义的厘定、对应外来词语的选取等一系列问题通常都是在术语学框架内解决的。正因为如此，大多术语学家把术语学看作是术语编纂学的理论基础，也有人把它看作是术语学的一个分支学科。然而，近些年来，术语编纂学本身的问题范围已经确定，因此，很多情况下甚至可以把它看成一个独立的学科领域，是词典学和术语学的一个交叉学科，有人把术语编纂学的这种身份形象地比作“一仆侍二主”，这似乎也不无道理。

近些年来，词典编纂参数理论被越来越广泛地运用于术语词典编纂理论研究与实践活动当中。这个理论在俄罗斯似乎更有“市场”。术语学家格里尼奥夫（с.в.гринёв-гринёвйч）在他撰写的专著及教材的多处地方提及词典编纂参数及参数化。他认为：“对词典编纂参数最为一般的理解是，它是词典编纂对语言的某一结构成分或功能现象及其语言外相关因素的阐释方法。”

词典参数在词典学理论研究中得到不断的细化。依托词典编纂参数化理论，格里尼奥夫对前人词典的分类进行了高度概括。他认为：多数词典编纂参数传统上是从一般词典编纂中脱颖而出的。如谢尔巴划分出规范性、语言词汇描写的穷尽性、词的排序（按字母或类义）、词典的用途（详解或是翻译）、时间定位（历史词典与非历史词典）。兹古斯塔又补充了如下参数：对词汇层和词源的定位、选取所描写的单位和描写的层次以及词典的篇幅。稍后在此基础上又添加了一些参数，如主题定位（多学科、单一学科及狭窄专业学科）、用户群定位、选取所描写单位的原则等。

事实上，只有充分考虑到决定词典结构的所有元素，才能对一部词典的结构做出准确的评价。格里尼奥夫把术语词典编纂的所有参数归为三个大类：编写意图参数、宏观结构参数和微观结构参数。每一组参数包括一系列元素构成的集合。这些集合中，首先要考虑的就是词典的编写意图参数集合。图1列出术语词典编写意图元素集合。术语词典编写意图参数是术语词典编纂的外部参数，同时也是术语词典分类的基础。词典的类型首先通过上面指出的这套参数进行描写。外部参数的描写顺序体现着各个参数之间的制约的倾向性，实现各个参数的相互牵制性，因此，也体现着在编写词典时选取各个参数的最有效的顺序。比如，用途的选择决定着词典的读者范围以及词典的题材取向，而选择词典的功能取决于学科取向、词典的用途及描写的层面，选择词典的篇幅取决于学科和读者取向及词典的用途和功能，而上述各项因素决定着词典词表如何筛选词汇单位。因此在编写和评价术语词典时遵循这个顺序是比较合理的。

术语词典的宏观结构参数包括：词典中词目的排列原则、词典主体部分的组成、术语词组和多义术语的处理方法等。

术语词典的微观结构参数有：词条内部词典编纂信息单位的选择、编排和体例。这些参数可以分为以下9组：

（1）录人参数：录入信息，某一具体词汇单位信息录入的条件，包括录入号码、录入日期、词目信息的来源、录入者信息等。这组信息中，多数并非直接体现在词典中，而是存在于卡片上，主要是供在必要的情况下核对一些信息的真伪。

（2）形式参数：条目词（所描写的术语）的形式特征信息，包括条目词的写法、发音、重音、音节划分、移行规则、各类语法信息（形态信息和句构信息等）。

（3）词源参数：条目词出现的时间、源出语、中介语及构造方法和模式等，是对术语形成和发展阶段的说明。

（4）限定参数：术语单位属于某一词层、语体、题材、地域及使用场合等信息。这类信息往往通过一系列标注手段来实现。

（5）诠释参数：词典中对术语意义进行诠释、解释的各种方法，包括科学定义、词语释义、参见定义、图解、上下文定义、百科定义等。

（6）联想参数：某一术语与其他术语在形式和语义上引发联想的联系参数，包括词目语义环境信息、词目的对应词、有联想关系的术语、意义相关的术语以及同音异义术语等.

（7）语用参数：术语使用特征信息，指出术语的年代、使用的地域、规范程度及在言语中的语用特征（术语的普及程度、新旧程度等）。endprint

（8）配例参数：对术语使用特征加以说明的语词或图表手段，这组参数与诠释参数联系极为密切，是对诠释参数的补充，也是术语释义过程的延伸。

（9）微词条参数：对术语词条信息的安排及包装，通常使用一系列词典编纂符号、字体、字号等。

研究各个参数之间的关系告诉我们，其中的一些参数可能影响另一些参数特征的体现。因此，可以选择这样一个参数的先后顺序，以便选取前一个参数可以为比较有效地解决后面的参数设下伏笔。此外，可以厘定一些决定词典类型特征的参数。

四 词典参数化理论对中国术语词典编纂的启示

词典参数化理论是词典类型学研究的延伸。词典类型的研究有助于国家有关部门制定m版规划，填补某些空白，避免因选题重复、内容雷同而浪费人力、财力。毋庸讳言，目前中国的词典出版事业基本上仍处于受市场经济支配的无序状态。市场上术语词典的种类可谓五花八门。这些术语词典是科学技术发展不同时期的产物，为读者阅读科技文献、生成科技语篇、提供科技信息服务等多方面发挥了应有的作用。然而，在阅读和使用各类术语词典的时候，我们也会发现很多问题，如各类科技词典的学科定位并不十分明确，综合类术语词典居多；对词典中编纂参数的处理存在很多不尽合理之处：对词目释义不规范、不准确，一些双语或多语术语词典提供的译语对应词错误较多；很多术语词典编写体例不统一等。

设计和编纂任何一部词典，也包括术语词典，都应该有切实可行的词典编纂理论和原则作为指导。从传统词典编纂的角度上看，词典编纂的实践通常先于词典编纂理论研究。词典学理论发展的相对滞后导致了在相当长的一段时期内词典的编纂缺乏相应的理论依据作为指导，从而形成了无需具备任何专业知识，只需要“剪刀加浆糊”，就可以编纂词典的不正常局面，也使得词典编者落下了“辞书匠”的鄙称。很显然，剪刀加浆糊的“编纂T艺”造成了大量低质量词典产品的出现：部分同类词典内容大同小异，一部词典中存在的问题同样被带入另一部词典，词典编纂技术含量不高、创新之处不多，也造成一些人对词典编纂乃至词典学存在某些误解。实际上，词典编纂是需要有指导性的理论依据、有针对性的设计原则，并经过词典编者的辛勤劳动才能完成的。在术语词典编纂中，目前，研编词典，尤其是创建术语数据库和术语网络平台已经是大势所趋，因其技术含量较高、有新意、面向更广泛用户，得到学者们和使用者广泛支持。词典编纂呼唤创新，理论研究更期待有新的突破。

全国科学技术名词审定委员会（以下简称“全国科技名词委”）十分注重科技名词工作形式与方式上的开拓与创新，在加强术语数据库和网络建设，完善数据库和网站功能方面做出了很大努力并取得成效。2002年初建成术语数据库，提高了审定工作的效率。2003年，全国科技名词委网站正式开始运行，2014年新版网站上线。网站提供已公布科技名词的免费查询，是全国科技名词委在因特网上的宣传和服务的平台之一。该数据库可看作是双语数据库，主要包括汉、英两种语言。

从查询结果页面上看，该数据库大体包括如下参数：录人参数、外语对应词参数、所选题材（学科及子学科参数）等。白2014年新版网站上线以来，该数据库又增加了一个重要的参数，即术语的定义参数，因为在很多术语词典及术语数据库中，为术语所称名的概念提供定义是必选参数。除了以上这些参数以外，该数据库还可以适当收入一些供选择参数，如词源参数、术语的时间和空间参数，即某一个术语是何时出现，在哪些国家和地区使用较广等信息。

五、结语

12.参数化建模 篇十二

CATIA V5是法国达索系统公司的CAD/CAE/CAM一体化软件, 在世界CAD/CAE/CAM领域处于领导地位。CATIA被广泛应用于航空航天、汽车、造船、电子设备、消费品行业。作为一个完全集成化的软件系统, CATIA将机械设计、工程分析、数字化仿真及数控加工整合在一个系统中, 为用户提供了一个无纸化的工作环境, 能够缩短设计生产时间、提高加工质量、降低成本。CATIA提供了极为强大的三维参数化建模功能, 在其可视化环境下, 设计人员能够高速高效地完成极为复杂的三维参数化建模工作。

1 CATIA参数化建模技术

1.1 参数化建模技术介绍

传统的CAD技术采用固定的尺寸值定义几何元素, 输入的每一个元素都有确定的位置, 如果要进行修改则需要删除原有几何元素并重新绘制。而在设计过程中, 多次反复修改是不可避免的, 如果反复地重新绘制会极大地影响设计效率。参数化建模技术可以使得产品设计利用相关参数的修改和使用环境的变化而自动改变, 因而可以极大地提高建模的效率。

参数化设计的目的是通过尺寸驱动方式在设计或绘图状态下灵活的修改图形, 方便设计过程, 提高设计效率。参数化设计通常是指软件设计者为图形设计及修改提供一个软件环境, 工程技术人员在这个环境下所绘制的任意图形可以被参数化, 修改图中的任一尺寸, 均可实现尺寸驱动, 引起相关图形的改变。同时, 系统一般还预先设置了一些常用的几何图形约束, 提供设计者在设计时使用。参数化设计的主要技术特点是:基于特征, 全尺寸约束, 尺寸驱动设计修改和全数据相关。

参数化技术特别适用于相对稳定、成熟的零配件和系列化产品行业。此外参数化设计还能较好地支持类比设计和变形设计, 即在原有产品或零件的基础上只需要改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。如模具制造行业, 模具除了零件成形部位外, 其他零部件的形状改变很少, 通常只需要采用类比设计或改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。

1.2 CATIA参数化建模方法

1.2.1 系统参数与尺寸约束驱动图形

CATIA V5具有完善的系统参数自动提取功能, 设计人员在建模过程中的所有操作, 系统都会做出记录。这些详细记录, 可以在CATIA的模型树中找到相应的信息。各种定位的数值会作为系统参数进行记录, 即使没有通过添加约束, 在建模完成后, 也可以在模型树中进行修改而驱动模型的改变。这种方法在一般的三维建模设计软件中, 常常是无法做到的;它们往往需要将这些定位数值利用尺寸约束的方式, 才能形成参数进而驱动模型。

尺寸约束即把设计人员输入的特征参数保存起来, 并且在此后的设计中可视化地对它进行修改, 从而达到最直接的参数驱动建模的目的。尺寸驱动是参数驱动的基础, 尺寸约束是实现尺寸驱动的前提。尺寸约束将形状与尺寸联系起来, 通过尺寸约束实现对几何形状的控制。参数化设计时, 不可过约束 (多注尺寸) , 也不宜欠约束 (少注尺寸) , 应尽量以全约束 (完整尺寸) 的方式进行设计。图形完全约束后, 其尺寸和位置关系才能协同变化, 系统会直接将尺寸约束转化为系统参数。这样才能实现理想的参数化驱动的模型。

1.叉耳2.铰销3.锚具4.密封筒5.成品索

1.2.2 用户参数和公式驱动图形

除了系统参数, CATIA V5中用户还可以添加自定义参数。利用用户自定义参数和格式工具, 设计人员能够轻松地定制其所需的各种参数及参数间的关系。这里的参数可以是几何参数 (如长度、角度等) 、物理参数 (如材料、质量、密度、温度等) 、无量纲参数 (如整数) 、布尔参数以及字符串参数等等。利用公式可以实现各种参数间的联动, 添加参数间的各种关系。在用户参数定义后, 要实现对模型的驱动, 必须将用户参数与系统参数利用公式建立起恰当的关系, 通过驱动系统参数间接来驱动模型。因此用户参数与公式是不可分开的, 否则便毫无意义。

1.2.3 表格数据驱动图形

对于系列化产品 (例如多数的标准件和通用件) , 这类模型往往具有相同的拓扑关系, 只是部分尺寸有所不同, 这些关键尺寸都可通过表格查找获得。CATIA V5中提供了将参数与表格数据关联的功能, 利用该功能可以实现表格数据与模型的实时联动。首先将与模型有关的数据以表格的形式存放在相应的文件中, 再利用“设计表”工具将模型的参数 (可以是系统参数也可以是用户参数) 与表格中的数据关联起来, 在“设计表”工具中通过选择不同的数据就可实现对模型的驱动。该方法可以使用的图表文件格式可以是文本格式或Exel表格文件。

2 应用实例

图1所示为某系列高应力幅拉索示意图, 该拉索为两端叉耳式。表1中为该系列拉索各型号产品对应的各关键尺寸数值, 通过该表我们即可了解对应产品模型的关键尺寸信息。下文将以某系列拉索为例, 介绍CATIA参数化建模技术的应用。

通过分析可知, 参数化技术特别适用于那些相当稳定、成熟的零配件和系列化产品行业, 由于已经提供了该系列产品的各型号关键尺寸信息, 我们可以考虑使用表格数据驱动图形的方法, 创建参数化的模型, 具体操作方法如下。

2.1 创建实体模型

CATIA模型的文档类型分为part和product, 分别代表零件和部件, 这里选用零件来进行创建。使用表格数据驱动图形的方法, 需要首先创建一个基础模型。分析示意图可知, 该模型可以采用以拉伸和旋转体两个方法为基础进行创建。叉耳、销轴、成品索采用拉伸方法;锚具和密封筒有部分变截面, 故采用旋转体方法创建;另外叉耳还需打孔及倒角的方法创建销轴孔和端部倒角。

按型号OVM.ST15-2所给出的参数创建一个实体模型, 由于该模型为对称结构, 因此可创建出一半, 再镜像得到完整模型。

2.2 创建参数

为了与所提供的参数表中的参数保持一致, 因而采用添加自定义的用户参数 (如图3所示, 用户参数会显示在模型树的“参数”一栏) , 需要注意的是添加的用户参数值须与对应参数表中的值一致。用户参数要实现与模型特征的关联, 还需将其与建模过程中自动建立的系统参数建立关系。在与模型的系统参数关联后, 通过修改用户参数就能够实现对模型的驱动。

2.3 创建设计表驱动模型

为使设计表中的参数更直观, 采用Exel表格文件创建设计表。利用CATIA的“设计表”命令, 选择“使用当前的参数值创建设计表”, 插入各个用户参数以及“零件编号”, 其中“零件编号”不可漏选, 否则生成的设计表无法驱动模型。而且为了与已提供的参数表中数据一致, 可将零件属性中的“零件编号”设置为对应的型号“OVM.ST15-2”。最后选择Exel文件的名称和路径即可生成初步的设计表格文件, 这时的模型特征已经实现了与Exel表格中数据的实时关联。接下来利用“编辑表”功能打开Exel文件, 录入其它型号的相应数据, 完成设计表的配置。这时要得到该系列其它型号的模型, 只需在“设计表”中将参数配置到对应行, 就可自动关联完成驱动后的模型 (如图6) 。

3 结语

本文首先介绍了参数化建模技术, 探讨了CATIA实现参数化的建模方法, 然后通过工程实例某系列拉索参数化建模的实现过程。从中我们可以发现, 参数化建模对于标准件等系列化产品设计可以极大地减轻人们的工作量, 提高工作效率, 具有非常大的实用价值。另外如果将CATIA的参数化建模技术与其二次开发技术相结合, 将会实现更多更复杂的功能, 会有更广的应用价值。

参考文献

[1]毛春升.基于CATIA的零件参数化建模技术研究与系统实现[D].武汉:武汉理工大学, 2007.

[2]范丽丽, 王峰.基于CATIA的液压缸三维标准件库的开发[J].中国科技信息, 2009 (6) :99-100.

13.基于形态分析法的逆向参数化建模 篇十三

逆向工程(Reverse Engineering,RE)作为掌握新技术的一种手段,可将产品研制周期缩短40%以上,受到工业界等多行业工作者的重视。逆向参数化建模主要包括特征提取、创建特征、特征编辑[1]三个步骤,在特征提取阶段因其方便对原产品参数进行修改并进行二次设计,所以已成为逆向工程中的重要发展方向[2],以及实现新产品快速开发的重要技术手段。

随着生活水平的不断提高,以消费者心理实验和用户反馈信息作为出发点,设计出结合消费者与市场的创新产品,对企业的发展至关重要,同时也对设计人员如何设计出满足产品属性、系统性准则及设计目标相结合的产品模型[3]提出了更高的要求。因此,能否将产品设计需要与逆向再设计相结合,决定着新产品研发的效果及其可推广程度。

1 形态分析法

形态分析法是二战期间,美国加州理工学院的兹维基教授为研制德国高度保密的F-1型和F-2型巡航导弹,通过分析火箭的各主要组成要素,及各要素可能具有的形态,将其形态要素按排列组合原理,构造出576种设计方案,并成功制造出巡航导弹[4],经后期的总结研究,进而创造了该方法。

形态分析法的主要操作步骤是:1)要素分析,即将研究对象分解为若干相互独立的基本要素;2)形态分析,即详细分析各基本要素的“形”和“态”(形是指物质形体,包括形状、颜色、材质等外在物质性因素;态是指产品的神态,包括内涵要素)[5];3)构造形态矩阵,即以某一独立要素形态与其他各要素形态进行矩阵分析,再进行排列组合,总结出可能的总体组合方案;4)评价选择,即以需求为评价标准,对各形态组合方案进行评价,从中选取最佳方案。

形态分析法作为一种技术预测定性方法已广泛应用于工业等多个领域[6],因其能够对产品各要素进行分析,确定要素原件,再对要素原件进行形态分解,获取产品形状单元,从而使设计师能够明确新产品的结构设计知识,包含通用性知识、控制性知识和表达性知识[7]。其提取创新产品的通用性知识所蕴含的平面形态元素能够满足进行逆向参数化建模中的特征提取建模环节的需要;控制性知识所蕴含的三维形态元素能够满足创建特征环节的需要以及表达性知识所蕴含的三维空间元素能够满足特征编辑环节的需要,所以经形态分析法分析后进行逆向参数化建模能够明确设计目的、设计要求,从而提高设计效率,使之与逆向参数化建模相结合成为可能。

因此,本文提出了一种基于形态分析法的逆向参数化建模方法,在逆向设计前,通过形态分析法对原产品进行系统分析,获取各建模要素,从而明确设计要求,并通过逆向参数化建模进行实现,提高产品再设计效率。

2 基于形态分析法的逆向参数化建模

基于形态分析法的逆向参数化建模是对传统形态分析法进行改进,使其与逆向参数化建模更加紧密结合,从而缩短设计周期,提高产品设计效率,其流程如图1所示。

该方法是以创建新产品模型为导向,以用户反馈信息和厂家制造需求为出发点,首先进行需求分析,提炼需改进的功能及新功能;而后进行要素分析,明确实现各功能的要素原件,并对各要素原件进行数据采集,然后对各要素原件进行形态分析,获取要素原件组合后的待设计产品总体结构;再对形态分析中待设计产品总体结构进行形态分解,通过解构[8]提取基本结构形状等相关设计信息,建立结构模型,从而获取结构模型与逆向建模流程映射关系图,如图2所示,并创建新产品模型。

解构是实现该建模方法的重要步骤,本研究所述解构是以逆向参数化建模需要为出发点,以解构出最小的参数化建模单元为目标,对形态分析中的各要素位置关系、尺寸大小进行提取。

形态分析所获各结构元素与逆向建模要素存在如图2所示映射关系,可以使设计师在掌握最终产品三维空间元素(即逆向建模中产品最终特征)的基础上,明确特征编辑前所需三维形态元素(即创建待编辑实体特征),进而有针对性的对原产品数据模型进行特征提取,以获取创建特征所需的平面形态元素,从而明确各设计步骤,能够使设计师快速、准确的创建新产品参数化模型。

通过需求分析,可明确设计目的,使新产品最大限度的满足使用和市场需要,进而减少出现反复设计的情况。而后经要素分析,确定要素原件,明确设计对象。再对设计对象进行形态分析获取要素原件组合后的待设计产品总体结构,规划逆向设计要求思路,并通过形态分解、解构将设计对象分解为结构单元,确定各要素位置关系、尺寸大小,进而可以快速获取模型的设计要求,根据设计要求进行逆向参数化建模,从而实现快速、有效地创建新产品模型。

3 应用实例

本实例采用电热水器控制板为创新设计对象,如图3所示。以关节臂作为数据采集工具,以Geomagic Design X软件为逆向参数化建模平台进行逆向创新建模。

3.1 需求分析

经过长期的使用,用户反映该控制板存在出如下问题:1)显示屏固定于水箱上,维修、更换不便;2)当水温达到设定要求时会自动断电,因此不需要设置定时器;3)冷水和热水出水口位置不便于洗澡;4)避免被控制板划伤。上述问题即为用户反馈信息。对于电热水器厂家制造需求方面,为降低成本,应不改变控制板整体安装结构,确保实现控制板与电热水器外壳装配,因此逆向创新建模时要保证控制板外轮廓结构形状、尺寸大小不变,以及控制板厚度不变。

综上所述,可以确定逆向参数化建模设计目的为在不改变控制板外轮廓形态条件下,使显示屏固定于控制面板,去除定时器固定孔,保留开关固定孔、流量计固定槽,增加冷水和热水出水口,并将各边倒钝。

3.2 要素分析

为解决用户和企业需求,需要如下要素:1)原控制板;2)显示屏;3)冷水和热水出水接口。因开关和流量计保留原设计,所以新控制板形状由原控制板通过关节臂扫描,获取其表面数据即可。定时器固定孔因去除该功能,所以在进行点云数据封装后去除这一特征。在新控制板上加装冷、热水管出口固定孔。显示屏固定于控制板,需加装显示屏固定槽,同时固定槽应符合电热水器内水箱表面曲率变化,使新控制板固定后固定槽不与水箱产生干涉。因此,可以确定设计对象为原控制板、冷热水出水管固定接口及显示屏固定槽。

使用关节臂对原控制板进行扫描,获取点云数据,然后将点云数据导入到Geomagic Design X软件中,经采样、删除体外孤点等点阶段操作,将点云数据封装为多边形模型,并对多边形进行网格医生、编辑边界等多边形阶段操作,所得模型如图4所示。

使用游标卡尺测量原控制板总厚度为3mm,上层厚度为1.2mm,下层厚度为1.8mm;冷水和热水出水接口为R8mm;显示屏4固定孔外径为R2mm,内径为R1mm,相互距离为89mm×49mm,显示屏屏幕尺寸为92mm×52mm×7mm。

3.3 形态分析

对原控制板进行形态分析,如图5所示。通过形态分析结果,我们可以直观地掌握设计对象的各形态单元。然后依次对显示屏和出水接口进行形态分析。

对各要素形状单元汇总,其中原控制板形状为非规则自由曲面,显示屏为长方体,出水接口为圆柱形,形成新控制板总体结构(即原非规则自由曲面上增加一个长方体显示屏固定槽和两个水管出口圆柱固定孔),同时对新控制板结构进行形态分解、解构,创建结构模型及其与逆向建模流程映射关系图,如图6所示,并进行逆向建模。

由结构模型与逆向建模流程映射关系图可知,设计要求是逆向设计出原控制板特征及流量计固定槽特征等相关特征,并对显示屏安装槽进行设计,同时对各边进行倒钝处理。

3.4 逆向参数化建模

通过设计要求可知,首先对控制板、流量计固定槽相关特征进行逆向设计,获取电热水器控制板大致轮廓形状,然后再对显示器安装槽进行设计,将各边倒钝后,完成电热水器控制板创新设计。

3.4.1 控制板逆向设计

将多边形模型进行领域划分,并对领域进行编辑,如图7所示。划分领域时应使各独立特征由同一个领域表达,可方便对非规则自由曲面进行拟合,创建曲面特征。

因控制板上、下两层轮廓尺寸不同,所以先获取上层轮廓特征,然后获取下层轮廓特征,最后将两特征进行布尔求和,获取控制板。

通过边界投影,提取控制板边界轮廓(P1)特征草图,并对草图中各边线尺寸进行修改,同时对位置进行约束[9],因上层各轮廓尺寸较整体轮廓尺寸小4mm,再将草图向内偏置2mm,然后进行拉伸,获得实体模型,创建控制板拉伸实体特征(X1)。由于上层轮廓特征表达不完全,因此继续创建其非规则自由曲面特征(X2)。首先对上层轮廓特征领域1进行面片拟合[10],并将拟合后曲面其向下偏置1.2mm,然后使用两个已拟合的自由曲面分别对拉伸实体进行剪切,获取控制板上层特征,如图8所示。

以原多边形模型数据为参考,进行偏差分析[11],可知所创建实体模型偏差可控制在±0.05内,如图9所示。

依据控制板上层特征操作流程,获取控制板下层特征,然后将两特征进行合并布尔运算,获取控制板,如图10所示。

再根据边界投影,提取显示屏、流量计和开关及冷热水管接口特征草图(P3),并进行拉伸剪切,获取开关及冷热水管固定接口(X3),完成控制板各特征(K1),如图11所示。

3.4.2 流量计固定槽逆向设计

通过领域2对固定槽进行面片拟合,拟合时进行平面和圆柱面定义,保证固定槽特征,然后各曲面进行相互裁剪并缝合,获取流量计固定槽曲面,如图12所示。

将流量计固定槽曲面向外偏置3mm,两曲面与控制板上层特征曲面进行裁剪并缝合,生成特征实体(X4),然后通过边界投影,提取两固定孔草图(P5),而后拉伸剪切,形成流量计固定孔(X5),完成流量计固定槽(K2)逆向设计,并进行偏差分析,可知所创建实体模型偏差可控制在±0.05内,如图13所示。

3.4.3 显示器固定槽设计

依据要素分析中所测得显示器各相关参数值,构建固定槽结构、尺寸(P6),然后经拉伸到曲面操作,创建显示屏固定槽特征(X6),再通过控制板下层特征曲面偏置8mm的曲面(X2)裁剪拉伸实体,确定固定槽高度为8mm,同时根据显示屏固定孔位置(P7),确定控制板上固定孔位置,经拉伸后形成圆柱固定孔(X7),完成显示屏固定槽特征创建(K3),且该固定槽符合水箱特征曲率,不会与水箱发生干涉,如图14所示。

各形态特征设计完成后,将各特征进行布尔运算,合并为同一整体,并进行倒角(K4)等特征编辑,完成原电热水器控制板的创新设计,新电热水器控制板参数化模型如图15所示。

4 结束语

本文提出了基于形态分析法的逆向参数化建模方法,并分析了这种参数化建模方法的优势及其一般流程。以Geomagic Design X软件为平台,通过逆向创新设计电热水器控制板的参数化模型为例,证明了该建模方法可以使设计人员明确设计目的、设计对象、设计要求,通过对形态分析获取各单元要素,并对形状单元要素进行解构创建结构模型,由解构后映射关系图可使设计师直观了解模型原始设计意图,进而明确建模信息,掌握新产品相关结构设计知识,从而达到便于进行逆向参数化建模的目的。并以原始采集数据的多边形模型为依据,对参数化模型进行了误差分析,表明该参数化建模方法可在保证模型精度的基础上,进行产品再设计,为产品的逆向创新设计提供了一种有效地建模方法。

摘要：近年来,随着逆向工程的发展,逆向参数化建模在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过对形态分析法进行分析、改进,以实现与逆向参数化建模相结合,提出基于形态分析法的逆向参数化建模方法,并详细介绍了这种逆向参数化建模方法的优势及其一般流程。以逆向参数化建模软件Geomagic Design X为平台,通过对电热水器控制板进行基于形态分析的逆向参数化建模及误差分析,验证了该建模方法的优势,为产品的逆向创新设计提供了一种有效的建模方法。

关键词：逆向工程,创新设计,形态分析法,参数化建模,Geomagic Design X

参考文献

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[11]范钧,王雷刚.基于逆向工程的模具型面参数化设计的精度分析[J].制造业自动化,2013,35(8):26-28.

14.参数化建模 篇十四

关键词：Inventor；参数化设计；数据库；自动建模

1 概述

随着市场竞争的加剧，产品投放市场的速度要求也越来越高，从产品设计、虚拟仿真装配到最终工程图和BOM表，这一过程往往占据了整个产品设计生产周期的很大比例。而如今同一行业的产品设计，往往是在某一相似结构的产品上进行设计修改，修改其中几个关键的尺寸参数，就可以产生新零件的设计。

本文对Inventor零件参数化设计方法进行了深入研究，通过将设计参数存放于Excel文件中，利用Excel强大的数学计算能力并配以VBA编程，然后将Excel文件内嵌到Inventor中实现数据关联，最终实现利用Inventor强大的三维功能进行快速建模，以达到提高零件和产品设计效率之目的。

2 Inventor软件fx参数功能表

fx参数功能表是Inventor软件参数化设计的核心部分，它相当于Inventor数据存储和交互的一个容器，显示并定义模型的参数，从而达到对模型形态及运动状态的全参数控制。当修改任何一个参数功能表中的数值时，都可以改变三维模型的表现。

所以通常情况下可以选取零件的关键参数，并且在参数表中设置它们为用户参数，这样每当需要生成新的零件时，我们只需修改这些关键参数，Inventor就会自动计算数值和生成新的模型。但是在具体的应用过程中，还存在很多尚待解决的问题，例如：

①哪些参数不能随便修改；

②能修改参数的取值范围为多少；

③遇到用户参数比较多的零件，使用者是否知道从哪个参数入手进行修改等等。而这些问题用Inventor的fx参数功能表的现有功能是难以解决的。

我们利用Excel强大的数字处理能力并结合VBA编程，把Excel文件内嵌到fx参数功能表中从而有效解决这些问题。

3 内嵌Excel参数化设计实现流程

内嵌Excel参数化设计的过程如下。

3.1 建立通用的Excel电子表格。创建参数表格时，针对零件的几个需要修改的关键尺寸，要分别进行自定义命名，以便后期容易区分，这也是建立模型的依据，如图1所示。

3.2 创建基础零件模型。利用Inventor的3D模型功能（如拉伸，旋转等）等基本命令生成三维实体。在具体建模过程中，应确定合理的建模顺序和尽量考虑到与Excel数据链接的方便性和可行性。比如，如果零件有倒角特征，应采用拉伸-切除功能来实现，而不是直接使用Inventor自带的倒角命令。

3.3 对刚刚建立的Excel表格进行VBA编程，使之具有我们希望的数字处理功能，比如自动计算、锁定数值、非法输入警告等。

3.4 将调试好的Excel表格嵌入到Inventor fx参数功能表当中，并且确保零件模型的关键尺寸命名与Excel中的同一尺寸名称相同。

3.5 这样就可以允许用户在内嵌的Excel中输入设计数据和修改参数，而此参数又与Inventor相关联，从而快速准确的得到用户所需的新三维零件模型。

具体流程如图2所示。

4 开发实例

通过一个普通的导向零件，对如何运用内嵌Excel到Inventor中实现快速的零件参数化设计过程进行详细介绍。

4.1 零件实体建模

如圖3所示的导向块，中间导槽的宽度、深度和多个孔的大小都会根据实际通过产品的不同而进行改变。所以这里需要根据实际零件的外形特征，决定合理的建模顺序，使用正确的Inventor高效功能来创建特征对象。值得注意的是，后期与Excel数据表有联动关系的特征（如此处的导槽），应使此类特征的尺寸数量和完成的步骤尽可能少，特征结构尽可能简单，这样在将来的尺寸驱动时效率会更高，出现错误的几率也会降低。

4.2 建立Excel参数表

在Inventor中嵌入Excel表格实际上相当于一个小型的数据库被依附在零件文件中，所以在建立Excel参数表时，要做到关键参数明晰，需要修改的设计尺寸要尽可能排列在一起，这样可以为以后的编程带来方便。但值得注意的是，填写在Excel中的数据项可以按行或按列进行输入，不过还是必须按照正确的顺序，否则嵌入到Inventor fx参数表中后，软件会读取失败。所以，在这里还是建议从Excel的A1单元格开始输入数据，且自左向右按照如下顺序：参数名称、值或表达式、度量单位、备注等，如图4所示。

4.3 编写程序代码

现以图4为例，对创建好的Excel数据表格进行VBA编程，并且希望完成后的表格有如下功能：①灰色高亮显示可供修改的数据，其余数据全部锁定，不允许设计使用者进行数据输入；②填入新的参数后，在Excel中可以自动生成零件描述；③Excel中的零件描述可以自动更新到Inventor中。

要把内嵌Excel表格中的数据自动更新到Inventor中，这里需要用到Inventor自带的iLogic模块。iLogic是自Inventor2011被正式列为Inventor功能序列的，它实际上类似于一个简化功能版的Inventor API，可以用它进行简单的二次开发。关于iLogic的功能与使用在这里就不再叙述。

在iLogic编辑框中，输入如图5所示的代码，就会自动把如，零件描述、设计者姓名、设计时间等自动更新到Inventor中，在设计者生成二维图纸时这些信息都会被自动读取，设计者无须手动填入。

[图5 iLogic程序]

5 结束语

本文以Autodesk Inventor 2014为基础平台，通过将Excel内嵌到Inventor三维零件文件中，并基于VBA编程实现Inventor零件参数化设计，以一个简单导向零件为例介绍了零件参数设计实现流程，包括建立标准实体，创建和内嵌Excel数据库文件，以及利用Excel-VBA和Inventor自带的iLogic模块对数据库进行开发，经过调试和运行，达到了预期的目的和效果，使得内嵌数据库的Inventor在参数化、标准化、简单化方面都有了很大的提高。同时也给设计人员带来了极大的便利，大大提升了设计效率。

参考文献：

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[4]杜峰坡，穆希辉.基于Inventor的三维实体造型设计[J].湖北汽车工业学院学报，2003，17（4）：8-10.

作者简介：

朱献悦（1984-），男，江苏苏州人，工程硕士，研究方向为虚拟装配，CAD/CAM技术。