農業機械裝置通常機構較為復雜，傳動路線較長，鈑金零件、焊接結構件使用較多，大量使用各類專用零部件和標準零件，其設計制造自成體系，所以現代農業機械的開發與設計必須針對以上特點進行。同時，農業機械產品還必須滿足日益提高的功能需求，結構要小巧緊湊，運動要輕便靈活，工作效率要高，能耗要低，還要便于維護和保養。這些都必須采用先進的設計思想和高效的設計方法來實現。
三維數字化設計方法為農業機械產品研發提供了有效手段。CATIA是一種功能強大的機械設計三維軟件，廣泛應用于飛行器、車輛、船舶等各類機械產品的設計中。CATIA本身帶有符合ISO標準的標準件庫，但其并非全部符合我國的國家標準和農機產品標準，為滿足農業機械產品系列化研制的需要，提出了一種基于參數化設計的農業機械的三維標準零件庫創建方法，在實際使用中可快速建立各類農機標準零件，通過標準零件庫的調用，提高了整機的設計效率，縮短設計周期。
1 農機標準零件庫的系統構成和調用網絡
為方便高效創建和使用農機標準件庫，首先根據農機零件的功能進行分類，構建如圖1所示的標準零件庫系統。
圖1 農機標準零件庫
農機標準零件庫的創建和調用網絡如圖2所示。
圖2 農機標準零件庫的創建和調用網絡
2 農機標準零件庫的創建實例
在CATIA V5環境中，建立農機標準件庫的基本方法是：
(1)構建農機標準零件的三維模型；
(2)利用CATIA中的Formula工具，對三維模型進行參數化設置，以實現尺寸驅動；
(3)利用CATIA中的Design Table工具，對照農機標準零件國家標準進行數據表文件的創建，使用Excel軟件對數據表文件進行維護；
(4)創建Catalog文件，利用添加零件系列功能，將已建立好的參數化標準零件文件導入，建立標準零件庫文件。
下面以農機產品中的GB/T 8-1988 C級方頭螺栓為例介紹標準零件庫的創建方法和使用方法。
2.1 尺寸驅動的零件參數化造型
方頭螺栓的幾何特征如圖3所示，其形狀由d、6、看、s（e參考）、r和l六個特征參數決定，按GB/T 8-1988規定，摘錄部分螺栓尺寸參數數值系列如表1所示，用這些尺寸即可驅動生成螺栓的三維模型。
圖3 方頭螺栓工程圖
表1 方頭螺栓尺寸系列表
建立方頭螺栓的三維模型母板，利用Formula功能創建6個對應的尺寸參數，用表1中的任意一組值對參數進行賦值（如M10×60），然后利用創建的尺寸參數對照應三維模型的幾何拓撲結構進行關系設置，即設置相應的公式，約束模型的幾何形狀。修改相應的參數，三維模型會隨之發生相應變化，實現了模型的尺寸驅動，如圖4所示。
圖4 尺寸驅動下的方頭螺栓三維模型母板
2.2 創建設計表實現零件系列化
使用Design Table工具，點選“使用當前的參數值創建設計表”，在隨后的對話框中過濾出用戶自建的6個尺寸特征參數，新建Excel數據表文件，以ftls_table_M10來命名，工作臺中以M10系列表與之對應。點擊“編輯表”按鈕，利用Excel軟件打開剛才創建的數據表文件，按國標規定添加公稱直徑為10，長度從40～100的多條記錄，形成方頭螺栓M10的尺寸系列表，如圖5所示。完成后保存模型文件，以GBT8-1988-M10.CATPrt命名。
圖5 方頭螺栓M10尺寸系列表
2.3 零件庫的生成與預覽
用相同方法創建方頭螺栓M12、M14、M16等對應的三維參數化模型，用統一形式進行命名。在CATIA中新建Catalog Document文件，在插入菜單中選擇“添加零件系列”命令，在“零件系列定義”對話框中點擊“選擇文檔”按鈕，選擇已保存的GBT8-1988-M10.CATPrt文件，并在名稱一欄中輸入“M10”，點擊“確定”，在左側的樹中顯示已經建立了對應的零件索引，完成了公稱直徑為M10的方頭螺栓的長度系列的數據導入，同時可在右側窗口中預覽到對應的零件。用同樣方法添加M12、M14等零件索引，最后保存文件，命名為GBT8-1988-ftls.catalog，生成了方頭螺栓的零件庫。如圖6所示。
圖6 方頭螺栓的零件庫
2.4 標準零件庫的使用
在進行裝配設計過程中，通過“工具”菜單中的“目錄瀏覽器”命令，在對話框中打開建好的方頭螺栓零件庫文件，即可在目錄瀏覽器窗口瀏覽零件庫中的零件。在圖形目錄列表中選取相應公稱直徑和長度的螺栓，雙擊即可生成對應的零件，并加入到當前的裝配體中，如圖7所示。
圖7 目錄瀏覽器瀏覽和使用標準零件庫
3 結束語
本文根據農機研發需要，按CIMS要求，在CATIA中完成了農機零部件的三維參數化定義，使用Catalog工具創建了零件數據庫，．使用電子表格進行零件庫管理，為農機產品的研制及系列產品的開發提供數字模型基礎。
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