Pro/ENGINEER中創建尺寸陣列特征的思路及方法

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一、引言
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    在使用Pro/ENGINEER進行零件建模過程中，常常會遇到一些多次重復出現的相同或者相似的特征，如果逐個創建這些特征，設計過程將非常煩瑣。這時可以考慮采用陣列特征進行建模。陣列特征是按指定方式排列的多個對象副本，該特征可對包含在一個陣列中的多個特征同時執行操作或修改，比操作單獨特征更為方便和高效。然而，由于零件特征變化的各異性，使得設計人員在使用陣列特征時不能很好的把握使用該特征的思路及方法，導致再生失敗或達不到最初的設計意圖。對于部分設計人員尤其是初學者，如何理解和用好陣列特征就成為現實高效設計的一個瓶頸。
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    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，通過典型的實例來介紹和分析尺寸陣列特征的創建思路及方法。
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    二、尺寸陣列特征的創建思路及方法

    創建尺寸陣列特征是通過使用驅動尺寸和將增量更改指定給陣列進行特征復制的過程。尺寸陣列可以分為單向或雙向。根據所選取的驅動尺寸，陣列可以是線性或角度（旋轉陣列）的。完成一個尺寸陣列特征，需要確定驅動尺寸和尺寸增量兩個要素。在Pro/ENGINEER中，這兩個要素可通過圖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建思路及方法介紹如下。
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    1.線性陣列

4 W' I8 ?% r6 |% ^$ k# t4 y    （1）基本線性陣列
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  c- Q, k# Z7 r, V; i  b    基本線性陣列的創建只需按特征的要求確定驅動尺寸和尺寸增量，其驅動尺寸可在特征本身的參數中直接選取，操作簡單，所生成的特征也容易實現。但是在不同的方向上選取不同的驅動尺寸所產生的結果卻大不相同，這要求設計者有清晰的選取思路。
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) a5 ?1 i3 [, R% `8 X( Q* E+ X- V" s    下面以平板開孔的陣列特征為例，其不同的驅動尺寸選取方式將產生的不同的結果如表1所示。
從表1可見，陣列特征不但可以控制復制特征的位置，還可以控制其形狀大小的變化。如結果3，只需將d3驅動尺寸的增量設為“d4－d3”，就能得到該結果。表1所列舉的僅是一些基本的變化，只要掌握驅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。這種特征的創建不能直接僅以特征本身的參數作為驅動尺寸完成，還需增加輔助的約束基準或其他元素。在創建特征的過程中，其達不到最初的設計意圖往往是由于不能正確的定義第一個主特征約束條件。
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6 c! z) t/ X& e+ T( `3 Y    如圖2所示的實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。創建該陣列特征關鍵點是陣列主特征的創建，其草繪截面圖如圖3所示，其中的構造線（虛線）就是前面所說的輔助的約束基準，sd16是驅動尺寸。要特別注意的是，構造線必須是完全約束的，否則將得不到圖2的結果。完成了主特征的創建后，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.旋轉陣列

( g6 Y5 A9 N3 a- O3 u) {    旋轉陣列是使用陣列導引的角度尺寸來復制對象位置的特征。與線性陣列最大的不同是其驅動尺寸要求是一個角度值，任何控制角度位置的尺寸都可以用來創建旋轉陣列。對于草繪型特征和直接特征的旋轉陣列稍有不同。草繪型特征可以通過陣列草繪特征的參照平面來實現。而對于點放型特征（如孔特征），由于其本身沒有角度位置尺寸，就需要先創建特征的內部參照基準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陣列來說明。

! D# p; u( D' \- d2 _/ W  N    圖4所示實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陣列。該旋轉陣列是在齒形的剪切特征的基礎上進行陣列而成的。在創建第一個齒形的剪切主特征時，必須先創建一個帶角度位置尺寸的內部參照基準平面DTM1（如圖5），然后進入草繪界面。草繪的截面如圖6所示，值得注意的是，草繪的參照基準平面建議只選DTM1，這樣可以避免草繪截面產生過多的約束，減少陣列的失敗率。完成上述過程后，就可以DTM1的角度尺寸為驅動尺寸陣列了。

圖4 齒輪軸模型

圖5 創建參照基準平面

圖6 齒形草繪截面
    上面所介紹的方法是直接創建特征的內部參照基準來獲得角度驅動尺寸。在實際的設計過程中，還可以不創建特征的內部參照基準。直接創建齒形的剪切特征后，對該特征進行旋轉復制操作，這時會得到一個復制的特征，同時還可以獲得所需的角度驅動尺寸，利用該角度驅動尺寸就可以進行旋轉陣列特征創建了。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設計者對于旋轉陣列特征的把握程度。
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    另外，對于草繪型特征的旋轉陣列還要說明的一點是，特征草繪時要注意其合理性，要保證草繪特征的約束盡可能相對參照基準，這也是導致陣列成敗的一個因素。

    3.其他應用

    除上述常用的尺寸陣列類型外，尺寸陣列還可應用在其他的一些場合。當所選驅動尺寸的類型不同時，用尺寸陣列操作還有更廣泛的應用。圖7是一項鏈模型，模型中圓珠是沿曲線均布排列的。創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，以點為參照創建出圓珠，接著將點與圓珠特征設成組，最后以點的比率值為驅動尺寸，對組特征進行陣列就即可。
圖7 項鏈模型
; K1 ^% O* J$ {2 n    從上述實例可了解到，將多個不同特征設成組后，可對組同時進行陣列。
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9 r$ U7 S1 k  k- \8 w% X, n# r    最后要指出的是，尺寸陣列中的驅動尺寸包括了“數值”和“關系”兩種。根據“關系”驅動尺寸，我們還可以按設計的意圖更大地發揮該特征使用的優越性，并能創建出更復雜的陣列特征。