變速器三維模型的模塊化及方法

（陜西法士特汽車傳動工程研究院,西安 710119）

0 前言

Pro/E軟件是一個面向工業廠品全生命周期的集設計、工藝、制造、工程分析、運動仿真等于一體的PLM系統。該軟件一經面世，它的尺寸驅動、基于特征設計等優點深受用戶歡迎，很快就被廣泛用于自動化、機械、電子、模具、汽車、航空航天、醫療器械等領域。汽車公司在匹配我公司產品的同時，由于整車布置的需要，需要法士特提供變速器的三維模型給主機廠用于整車布置。應用工程師通常將變速器三維裝好后，另存成通用的數據交換格式IGS、SET、VAP、中性文件等形式交付給客戶[1]。該文件總體上有以下幾個缺點：

（1）變速器模型沒有進行模塊化處理，模型不能復用。

（2）所生成的文件通常為曲面文件，客戶無法出圖。

（3）變速器模型所生成的數據量較大，發送給客戶費時費力。

1 變速器三維圖的模塊化

圖1為基型變速器三維模型的模型樹，我們可以看到變速器每個零件都有，考慮到應用工程師與主機廠交換數據并不需要提供變速器內部結構如齒輪、同步器等零件[2]。

圖1 變速器三維圖模型樹

根據主機廠只需要變速器的三維外形圖，應用工程師可以根據變速器的特點將變速器分成以下幾部分：僅需要提供外連接尺寸接口，也就是應用工程師將必須先簡化自己的三維模型后才可以給客戶提供。

以12擋變速器為例，見圖2，我們可以將變速器分成6大模塊，以變速器大殼組為例，可以將變速器大殼、雙頭螺栓、油堵等件裝為一體，做成一個實體的part文件。

圖2 變速器模型的數據結構

對圖3的變速器大殼組采用收縮包絡處理后，剖切殼體會發現變速器大殼已全部填充，無法看到內部結構，滿足公司對數據交換的要求。

圖3 變速器大殼組示意圖

圖4 收縮包絡好的變速器大殼組

2 收縮包絡在變速器模型中的應用

“收縮包絡”特征可以自動從零件或組件中選取曲面數據，并將其復制到特征中。收縮包絡特征主要用途有三種：

（1）為可用做參照封裝模型的復雜零件或組件創建輕量化版本。也可以將包含收縮包絡特征的模型轉化為三維模型，并在簡化表示中替代它。

（2）創建可用來與供應商或客戶共享幾何的關聯模型，并去掉不希望共享的任何細節。

（3）在組件中創建收縮包絡特征，然后再通過排除組件中除收縮包絡特征之外的所有項目來創建輕量化簡化表示。

通過分別變速器的6大組塊創建收縮包絡好的子模型，做成三維模型數據庫，當客戶需要三維模型，應用工程師短時間即可以提供裝好的三維實體模型供客戶校核，提高工作效率。

以變速器殼體組為例，將變速器殼體進行預處理，將變速器殼體的各個開口結合面，如與離合器大殼結合面、后蓋接合面、上蓋結合面等采用“拉伸特征”，拉伸厚度取10個即可，將變速器殼體做成全封閉的空腔，如圖5所示，同時留下各個接口面的螺栓接口，采用“一面兩銷”的定位方式留下裝配基準可以與其它模塊定位。

圖5 封閉好的變速器大殼

圖5中上蓋結合面拉伸好的結合面留下2個孔以便裝配上蓋組可以用作裝配基準。對變速器中的襯墊建議按相配件的大小將襯墊按一定厚度直接做“拉伸”長在較小的零件上，如離合器殼體襯墊可以長在離合器大殼上，后蓋襯墊長在后蓋殼體上，上蓋襯墊長在上蓋上，這樣做的好處是方便建模，如果長在變速器殼體上，結合面大小不好確定。

新建一個變速器大殼裝配體，將封閉好的大殼裝上螺栓、油堵、定位銷等零件，如圖6所示。

圖6 變速器大殼組

單擊“文件”＞“保存副本”，并在保存副本對話框中選取“收縮包絡”文件類型。隨后再“創建收縮包絡”對話框中會顯示用來創建模型的各種創建方法以及幾何定義選項。

圖7 收縮包絡菜單

創建收縮包絡模型時，有3種創建方法可以供用戶使用：

（1）曲面子集-一組曲面合基準特征，表示參照模型的外部幾何。曲面子集是速度最快的收縮包絡方法，且產生的模型尺寸最小，因為它只包含曲面幾何。

（2）多面實體-它是一個約略的多面實體模型，表示所有外部曲面，會添加附加曲面來橋接間隙和完成實體。

（3）合并的實體-非常精確的源組件的實體表示。源組件中的元件會一起合并成一個零件，該零件表示所有已收集元件的實體幾何。

這里我們選合并實體，質量等級通常選3級就可以了，等級越高模型數據量越大。我們根據需要可以勾選相應的框。所選擇完成后，點確定，生成一個實體的part，此時完成一個變速器大殼組的創建。按照類似方法創建變速器其它的各個模塊。對于變速器的氣管類、閥類可以歸到其它組。

圖8 按組搭好的變速器分解示意圖

所有的組準備好以后，可以根據客戶需求按組搭建變速器三維模型，快速提供給用戶所需要的三維模型，見圖8。單擊“文件”＞“保存副本”，并在保存副本對話框中選取“STEP”文件類型，生成“STEP”格式的文件。打開生成的變速器三維“STEP”格式的文件，做成剖面如圖9所示。

圖9 提供給客戶的變速器三維圖

該模型方便用戶做整體布置和校核，同時客戶很方便生成二維圖。

3 結語

本文首先按變速器功能對變速器分成了6大組塊，并以變速器組模型為例介紹了如何對變速器大殼進行預處理，并闡述了收縮包絡在創建變速器組模型的創建方法。在做好變速器各個組塊的基礎上，提供符合客戶要求的三維模型，同時去掉了不必要與客戶共享的任何細節。做好的模型方便用戶做整體布置和校核，同時客戶很方便生成二維圖，提高應用工程師的工作效率。