淺談如何在Pro/E中創(chuàng)建尺寸陣列特征(How to Pro / E in the size of the array feature to create)

一、引言

    在使用Pro/ENGINEER進(jìn)行零件建模過程中，常常會遇到一些多次重復(fù)出現(xiàn)的相同或者相似的特征，如果逐個(gè)創(chuàng)建這些特征，設(shè)計(jì)過程將非常煩瑣。這時(shí)可以考慮采用陣列特征進(jìn)行建模。陣列特征是按指定方式排列的多個(gè)對象副本，該特征可對包含在一個(gè)陣列中的多個(gè)特征同時(shí)執(zhí)行操作或修改，比操作單獨(dú)特征更為方便和高效。然而，由于零件特征變化的各異性，使得設(shè)計(jì)人員在使用陣列特征時(shí)不能很好的把握使用該特征的思路及方法，導(dǎo)致再生失敗或達(dá)不到最初的設(shè)計(jì)意圖。對于部分設(shè)計(jì)人員尤其是初學(xué)者，如何理解和用好陣列特征就成為現(xiàn)實(shí)高效設(shè)計(jì)的一個(gè)瓶頸。

    在Pro/ENGINEER的Wildfire版本中，陣列特征包括了尺寸陣列、參考陣列、表陣列及填充陣列幾種類型。其中尺寸陣列使用比較廣泛，下面以Wildfire版本為例，通過典型的實(shí)例來介紹和分析尺寸陣列特征的創(chuàng)建思路及方法。

    二、尺寸陣列特征的創(chuàng)建思路及方法

    創(chuàng)建尺寸陣列特征是通過使用驅(qū)動尺寸和將增量更改指定給陣列進(jìn)行特征復(fù)制的過程。尺寸陣列可以分為單向或雙向。根據(jù)所選取的驅(qū)動尺寸，陣列可以是線性或角度（旋轉(zhuǎn)陣列）的。完成一個(gè)尺寸陣列特征，需要確定驅(qū)動尺寸和尺寸增量兩個(gè)要素。在Pro/ENGINEER中，這兩個(gè)要素可通過圖1所示的“尺寸”面板來錄入。
 

圖1 “尺寸”面板

    各類型的尺寸陣列特征的創(chuàng)建思路及方法介紹如下。

    1.線性陣列

    （1）基本線性陣列
   
    基本線性陣列的創(chuàng)建只需按特征的要求確定驅(qū)動尺寸和尺寸增量，其驅(qū)動尺寸可在特征本身的參數(shù)中直接選取，操作簡單，所生成的特征也容易實(shí)現(xiàn)。但是在不同的方向上選取不同的驅(qū)動尺寸所產(chǎn)生的結(jié)果卻大不相同，這要求設(shè)計(jì)者有清晰的選取思路。

    下面以平板開孔的陣列特征為例，其不同的驅(qū)動尺寸選取方式將產(chǎn)生的不同的結(jié)果如表1所示。
從表1可見，陣列特征不但可以控制復(fù)制特征的位置，還可以控制其形狀大小的變化。如結(jié)果3，只需將d3驅(qū)動尺寸的增量設(shè)為“d4－d3”，就能得到該結(jié)果。表1所列舉的僅是一些基本的變化，只要掌握驅(qū)動尺寸選取方式的方法，該類其他的陣列變化就不難把握了。
 

表1

    （2）具有約束的線性陣列
   
    具有約束的線性陣列是指對陣列特征的位置及形狀變化有特定的約束要求。這種特征的創(chuàng)建不能直接僅以特征本身的參數(shù)作為驅(qū)動尺寸完成，還需增加輔助的約束基準(zhǔn)或其他元素。在創(chuàng)建特征的過程中，其達(dá)不到最初的設(shè)計(jì)意圖往往是由于不能正確的定義第一個(gè)主特征約束條件。

    如圖2所示的實(shí)例是在平板上開通氣孔的陣列特征，從特征的形狀分析，該陣列中的長圓孔兩側(cè)是沿兩條直線向下不斷增長的，屬于單向尺寸陣列，但卻不能用基本線性陣列來完成。創(chuàng)建該陣列特征關(guān)鍵點(diǎn)是陣列主特征的創(chuàng)建，其草繪截面圖如圖3所示，其中的構(gòu)造線（虛線）就是前面所說的輔助的約束基準(zhǔn)，sd16是驅(qū)動尺寸。要特別注意的是，構(gòu)造線必須是完全約束的，否則將得不到圖2的結(jié)果。完成了主特征的創(chuàng)建后，按一般的陣列操作步驟就可得到圖2的通氣孔外形了。
圖2 通氣孔陣列特征

圖3 主特征的草繪截面圖

    2.旋轉(zhuǎn)陣列

    #p#分頁標(biāo)題#e#旋轉(zhuǎn)陣列是使用陣列導(dǎo)引的角度尺寸來復(fù)制對象位置的特征。與線性陣列最大的不同是其驅(qū)動尺寸要求是一個(gè)角度值，任何控制角度位置的尺寸都可以用來創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)陣列。對于草繪型特征和直接特征的旋轉(zhuǎn)陣列稍有不同。草繪型特征可以通過陣列草繪特征的參照平面來實(shí)現(xiàn)。而對于點(diǎn)放型特征（如孔特征），由于其本身沒有角度位置尺寸，就需要先創(chuàng)建特征的內(nèi)部參照基準(zhǔn)或用其他方法獲得角度位置尺寸。下面將以草繪型特征旋轉(zhuǎn)陣列來說明。

    圖4所示實(shí)例是一齒輪軸的模型，軸上的齒形屬于典型的草繪型特征旋轉(zhuǎn)陣列。該旋轉(zhuǎn)陣列是在齒形的剪切特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行陣列而成的。在創(chuàng)建第一個(gè)齒形的剪切主特征時(shí)，必須先創(chuàng)建一個(gè)帶角度位置尺寸的內(nèi)部參照基準(zhǔn)平面DTM1（如圖5），然后進(jìn)入草繪界面。草繪的截面如圖6所示，值得注意的是，草繪的參照基準(zhǔn)平面建議只選DTM1，這樣可以避免草繪截面產(chǎn)生過多的約束，減少陣列的失敗率。完成上述過程后，就可以DTM1的角度尺寸為驅(qū)動尺寸陣列了。
圖4 齒輪軸模型

圖5 創(chuàng)建參照基準(zhǔn)平面

圖6 齒形草繪截面
    上面所介紹的方法是直接創(chuàng)建特征的內(nèi)部參照基準(zhǔn)來獲得角度驅(qū)動尺寸。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，還可以不創(chuàng)建特征的內(nèi)部參照基準(zhǔn)。直接創(chuàng)建齒形的剪切特征后，對該特征進(jìn)行旋轉(zhuǎn)復(fù)制操作，這時(shí)會得到一個(gè)復(fù)制的特征，同時(shí)還可以獲得所需的角度驅(qū)動尺寸，利用該角度驅(qū)動尺寸就可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)陣列特征創(chuàng)建了。與上面的方法相比，這種方法更加方便快捷。不過，第一種方法更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)者對于旋轉(zhuǎn)陣列特征的把握程度。

    另外，對于草繪型特征的旋轉(zhuǎn)陣列還要說明的一點(diǎn)是，特征草繪時(shí)要注意其合理性，要保證草繪特征的約束盡可能相對參照基準(zhǔn)，這也是導(dǎo)致陣列成敗的一個(gè)因素。

    3.其他應(yīng)用

    除上述常用的尺寸陣列類型外，尺寸陣列還可應(yīng)用在其他的一些場合。當(dāng)所選驅(qū)動尺寸的類型不同時(shí)，用尺寸陣列操作還有更廣泛的應(yīng)用。圖7是一項(xiàng)鏈模型，模型中圓珠是沿曲線均布排列的。創(chuàng)建該模型的思路是先畫出曲線，然后在曲線上定義按比率分布的點(diǎn)，以點(diǎn)為參照創(chuàng)建出圓珠，接著將點(diǎn)與圓珠特征設(shè)成組，最后以點(diǎn)的比率值為驅(qū)動尺寸，對組特征進(jìn)行陣列就即可。
圖7 項(xiàng)鏈模型
    從上述實(shí)例可了解到，將多個(gè)不同特征設(shè)成組后，可對組同時(shí)進(jìn)行陣列。

    最后要指出的是，尺寸陣列中的驅(qū)動尺寸包括了“數(shù)值”和“關(guān)系”兩種。根據(jù)“關(guān)系”驅(qū)動尺寸，我們還可以按設(shè)計(jì)的意圖更大地發(fā)揮該特征使用的優(yōu)越性，并能創(chuàng)建出更復(fù)雜的陣列特征。

    三、結(jié)束語
   
    本文歸納介紹了創(chuàng)建尺寸陣列特征的思路及方法，其中提出的要點(diǎn)將有助于設(shè)計(jì)人員把握尺寸陣列特征的使用，并在熟悉上述尺寸陣列操作后，觸類旁通，舉一反三，用好陣列，提高設(shè)計(jì)效率。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，除尺寸陣列外的其他陣列類型(如參考陣列等)在不同的場合有其各自的特點(diǎn)，它們使用的功能彼此是互相補(bǔ)充的，這就留待設(shè)計(jì)人員在日后的工作中去體會了。