农业机械装置通常机构较为复杂，传动路线较长，钣金零件、焊接结构件使用较多，大量使用各类专用零部件和标准零件，其设计制造自成体系，所以现代农业机械的开发与设计必须针对以上特点进行。同时，农业机械产品还必须满足日益提高的功能需求，结构要小巧紧凑，运动要轻便灵活，工作效率要高，能耗要低，还要便于维护和保养。这些都必须采用先进的设计思想和高效的设计方法来实现。
三维数字化设计方法为农业机械产品研发提供了有效手段。CATIA是一种功能强大的机械设计三维软件，广泛应用于飞行器、车辆、船舶等各类机械产品的设计中。CATIA本身带有符合ISO标准的标准件库，但其并非全部符合我国的国家标准和农机产品标准，为满足农业机械产品系列化研制的需要，提出了一种基于参数化设计的农业机械的三维标准零件库创建方法，在实际使用中可快速建立各类农机标准零件，通过标准零件库的调用，提高了整机的设计效率，缩短设计周期。
1 农机标准零件库的系统构成和调用网络
为方便高效创建和使用农机标准件库，首先根据农机零件的功能进行分类，构建如图1所示的标准零件库系统。
图1 农机标准零件库
农机标准零件库的创建和调用网络如图2所示。
图2 农机标准零件库的创建和调用网络
2 农机标准零件库的创建实例
在CATIA V5环境中，建立农机标准件库的基本方法是：
(1)构建农机标准零件的三维模型；
(2)利用CATIA中的Formula工具，对三维模型进行参数化设置，以实现尺寸驱动；
(3)利用CATIA中的Design Table工具，对照农机标准零件国家标准进行数据表文件的创建，使用Excel软件对数据表文件进行维护；
(4)创建Catalog文件，利用添加零件系列功能，将已建立好的参数化标准零件文件导入，建立标准零件库文件。
下面以农机产品中的GB/T 8-1988 C级方头螺栓为例介绍标准零件库的创建方法和使用方法。
2.1 尺寸驱动的零件参数化造型
方头螺栓的几何特征如图3所示，其形状由d、6、看、s（e参考）、r和l六个特征参数决定，按GB/T 8-1988规定，摘录部分螺栓尺寸参数数值系列如表1所示，用这些尺寸即可驱动生成螺栓的三维模型。
图3 方头螺栓工程图
表1 方头螺栓尺寸系列表
建立方头螺栓的三维模型母板，利用Formula功能创建6个对应的尺寸参数，用表1中的任意一组值对参数进行赋值（如M10×60），然后利用创建的尺寸参数对照应三维模型的几何拓扑结构进行关系设置，即设置相应的公式，约束模型的几何形状。修改相应的参数，三维模型会随之发生相应变化，实现了模型的尺寸驱动，如图4所示。
图4 尺寸驱动下的方头螺栓三维模型母板
2.2 创建设计表实现零件系列化
使用Design Table工具，点选“使用当前的参数值创建设计表”，在随后的对话框中过滤出用户自建的6个尺寸特征参数，新建Excel数据表文件，以ftls_table_M10来命名，工作台中以M10系列表与之对应。点击“编辑表”按钮，利用Excel软件打开刚才创建的数据表文件，按国标规定添加公称直径为10，长度从40～100的多条记录，形成方头螺栓M10的尺寸系列表，如图5所示。完成后保存模型文件，以GBT8-1988-M10.CATPrt命名。
图5 方头螺栓M10尺寸系列表
2.3 零件库的生成与预览
用相同方法创建方头螺栓M12、M14、M16等对应的三维参数化模型，用统一形式进行命名。在CATIA中新建Catalog Document文件，在插入菜单中选择“添加零件系列”命令，在“零件系列定义”对话框中点击“选择文档”按钮，选择已保存的GBT8-1988-M10.CATPrt文件，并在名称一栏中输入“M10”，点击“确定”，在左侧的树中显示已经建立了对应的零件索引，完成了公称直径为M10的方头螺栓的长度系列的数据导入，同时可在右侧窗口中预览到对应的零件。用同样方法添加M12、M14等零件索引，最后保存文件，命名为GBT8-1988-ftls.catalog，生成了方头螺栓的零件库。如图6所示。
图6 方头螺栓的零件库
2.4 标准零件库的使用
在进行装配设计过程中，通过“工具”菜单中的“目录浏览器”命令，在对话框中打开建好的方头螺栓零件库文件，即可在目录浏览器窗口浏览零件库中的零件。在图形目录列表中选取相应公称直径和长度的螺栓，双击即可生成对应的零件，并加入到当前的装配体中，如图7所示。
图7 目录浏览器浏览和使用标准零件库
3 结束语
本文根据农机研发需要，按CIMS要求，在CATIA中完成了农机零部件的三维参数化定义，使用Catalog工具创建了零件数据库，．使用电子表格进行零件库管理，为农机产品的研制及系列产品的开发提供数字模型基础。
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