0 引言 
 
    鋼結(jié)構(gòu)往往是輸送機功能部件的支撐與安裝基礎(chǔ)，在輸送系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝中占有很大比例；工程項目中，它隨輸送機的種類、規(guī)格、工房條件的不同而不同，是典型的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。鋼結(jié)構(gòu)中各種型鋼間的連接，主要有三種手段：鉚接、焊接、栓接。早期的鋼結(jié)構(gòu)多用鉚接，施工簡單，但需在構(gòu)件開孔洞，因而降低了斷面性能，易在節(jié)點處產(chǎn)生集中應(yīng)力，近來較少采用。采用焊接時的節(jié)點，外觀簡潔、荷載傳遞效率連續(xù)，但焊工作業(yè)要求較高。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)保理念日益強化；近年來機械化輸送系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，多用高強度螺栓連接形式，見圖1。它可達(dá)到類似焊接的強度要求，故在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中大量采用。栓接鋼結(jié)構(gòu)的施工特點之一是用工廠加工、現(xiàn)場裝配。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接與構(gòu)造復(fù)雜多變，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特點之一，也是設(shè)計人員需要注意的主要問題。

    圖1 栓接的鋼結(jié)構(gòu)形式

    鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件中的屋架工藝吊點、輔梁、吊桿等，雖然尺寸各異，但其本質(zhì)是一樣的，并且具有相同的功能，非常適合于參數(shù)化設(shè)計。Pro/E是基于特征的全參數(shù)化軟件，具有強大的族表功能；族表是本質(zhì)上相似零件（或裝配或特征）的集合，可將連接構(gòu)件形成一個族表，族表中的零件也稱表驅(qū)動零件。建成后的族表具備如下功能：1）把零件生成標(biāo)準(zhǔn)化，既省時又省力。2）從零件文件中生成各種零件，而無需重新構(gòu)造。例如螺栓連接球等需數(shù)控加工的構(gòu)件，3D建模也很方便。3）可以對零件進(jìn)行細(xì)小的改變，而無須用關(guān)系改變模型。4）族表提高了標(biāo)準(zhǔn)化元件的用途，它們允許在Pro/E中表示實際的零件清單。5）族表也使得裝配中的零件和子裝配容易互換，因為來自同一族表的實例之間可以自動互換。現(xiàn)以平臺鋼結(jié)構(gòu)中的槽鋼梁為例，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件的3D快速建模。如果這種構(gòu)件截面規(guī)格不同，連接螺栓孔尺寸各異，為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，需先完成各槽鋼梁的3D建模。采用Pro/E族表技術(shù)，從Excel文件直接復(fù)制數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)快速完成大量相似的槽鋼梁的快速建模。

1 槽鋼梁的數(shù)據(jù)及難點分析

    槽鋼梁數(shù)據(jù)由專業(yè)軟件從AutoCAD圖紙中生成電子版的Excel數(shù)據(jù)，見圖2。根據(jù)1號槽鋼梁的數(shù)據(jù)建立原始模型（母體），2-168號槽鋼梁的數(shù)據(jù)格式類似。圖3為槽鋼梁參數(shù)代號意義。本案共168種梁，每個槽鋼梁有18個數(shù)據(jù)，共168種球，就有3024個數(shù)據(jù)，如果逐個建立3D模型，數(shù)據(jù)處理量非常大；若靠人工處理耗時長，效率低，而且難免出錯；這也是槽鋼梁3D建模的難點所在。

    圖2 槽鋼梁的Excel數(shù)據(jù)表格

    圖3 槽鋼梁參數(shù)代號圖

2 槽鋼梁的參數(shù)化建模

    2.1 槽鋼梁的參數(shù)化建模流程

    槽鋼梁具有數(shù)量多、參數(shù)雜、尺寸異、外形似、功能同等特點，是一個零件的家“族”，非常適合參數(shù)化設(shè)計。因此，選用Pro/E作為建模軟件，用共強大的族表功能，族表是本質(zhì)上相似零件（或裝配或特征）的集合，可將連接構(gòu)件構(gòu)成一個族表，族表中的零件也稱表驅(qū)動零件。可將模型的可變尺寸與族表建立對應(yīng)關(guān)系，通過表驅(qū)動，獲得系列化的模型，基本流程圖，見圖4。

    圖4 基本流程圖

    2.2 建立參數(shù)化的槽鋼梁原始模型（母體）

    根據(jù)圖2序號1的數(shù)據(jù)，通過革繪、拉伸、孔工具等操作，建立槽鋼梁的原始模型，其建模過程與一般的新建零件相同，在此不再贅述。

    2.3 建立槽鋼梁的族表

    以建立好的原始槽鋼梁模型作為母體（類屬）零件，建立槽鋼梁的族表結(jié)構(gòu)。族表的行是模型對應(yīng)的特征值；列則是槽鋼梁的名稱和可變尺寸參數(shù)，每一行構(gòu)建一件槽鋼梁。

    1)確定可變尺寸：確定圖3所示參數(shù)為可變尺寸。為了便于族表操作，將模型巾的代號為d02000，d165，d2160，d76.5等與原始數(shù)據(jù)對應(yīng)，并在尺寸代號上加注L、B、H、t等前綴，見圖5。這些更改可通過修改特征屬性下的尺寸文本等操作完成。

    圖5 模型可變尺寸的編輯圖

    2)建立槽鋼梁的族表：選擇下拉菜單[工具]→[族表]命令，彈出圖6“族表BEAM[1601A”對話框。在此選擇[插入]→[列]命令，彈出圖7“族項目”對話框，進(jìn)行如下操作：(1)在[添加項目]區(qū)域中選中[尺寸]單選按鈕，然后單擊模型中的[拉伸]及[孔]特征，系統(tǒng)立即顯示其所有尺寸。(2)分別選擇模型中的尺寸2000、160、65、6.5、22、50、40、80等，這些尺寸的參數(shù)代號d0、d2、d1、d7、d9、d12、d14、d18等，即刻顯示在圖7的“族項目”對話框的項目列表中。(3)單擊[選取]對話框中的[確定]按鈕，再單擊“族項目”對話框中的[確定]按鈕。完成后可通過[校驗]檢驗正確與否。(4)槽鋼梁族表可變尺寸的編輯輸入，將原始的Excel電子版數(shù)據(jù)（圖2）直接復(fù)制到族表中，準(zhǔn)確高效。但需注意，每列的可變尺寸順序需與圖2的保持一致，這可快速完成槽鋼梁族表的建立，見圖8。按[確定]按鈕后，單擊[效驗]，檢驗族表的正確性。待校驗成功，見圖9，保存族表文件，至此槽鋼梁3D建模全部完成。重新打開槽鋼梁的族表文件，選取所需要的實例，即可方便快捷地得到相應(yīng)的實體模型。

    圖6 “族表BEAMC1601A”對話框

    圖7 “族項目”對話框

    圖8 建立好的族表

    圖9 “校驗成功”對話框

3 結(jié)束語

    現(xiàn)代的栓接鋼結(jié)構(gòu)中，連接構(gòu)件種類眾多，數(shù)據(jù)龐雜。為便于設(shè)計制造，基于Pro/E強大的族表功能，以槽鋼梁為例構(gòu)建族表，直接從自動生成的Excel文件中復(fù)制數(shù)據(jù)到族表中，3D建模準(zhǔn)確高效。完成建模后，即使各槽鋼梁的尺寸各異，也能以表驅(qū)動生成槽鋼梁模型，通過編輯數(shù)據(jù)表中的變量，數(shù)據(jù)清單就能自動生成，便于檢驗數(shù)據(jù)的正確性。如果需對某一槽鋼梁做細(xì)小變更，也只需修改原始模型，短時間內(nèi)即可完成所有槽鋼梁的3D建模。希望本文為解決同類問題起到拋磚引玉的作用。

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本文標(biāo)題：基于Pro/E的輸送系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件設(shè)計

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