论文部分内容阅读
【摘 要】参数化设计方法具有高效性、实用性的特点，在产品的系列设计、相似设计方面都具有较大的应用价值。与传统设计方法相比，能够减少重复劳动，提高设计效率，符合现代产品设计需求。针对油浸式变压器零部件，其结构的相似性与设计的重复性适合于进行参数化设计。在此背景下，本文仅针对Pro/E参数化的功能来阐述变压器油箱的箱底的设计。
【关键词】变压器箱底；参数化设计；PROGRAM
Transformer bottom based on Pro/E parametric design
SUN Hong-ling，LIU Qing-Liang，LI Yong-mei，GAO Wei-ting
（Siemens （Jinan） transformer Co.，Ltd.，Jinan 250022，China）
【Abstract】 Parametric design method is efficient and practical. It has great application value in the series design， similar design of products. Compared with traditional design method， it can decrease the repeated work and improve the design efficiency， accords with modern product design demand. For transformer parts design. Considering its similarity of structure and repeatability of design， it is suitable for the parametric design method. On this background， we will describe Pro/E parametric function aim at transformer tank bottom design.
【Key words】 transformer bottom； parametric design；PROGRAM
1.引言
参数化设计是proe重点强调的设计理念。所谓参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定的数值，变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，也就是采用参数化模型，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型。参数是参数化设计的核心概念。关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。
本文将通过实例来阐述参数化设计技术 以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。
2.结构简介
油浸式电力变压器的结构主要分为内部 结构和外部结构，内部结构主要包括铁芯，线圈，器身等，外部结构主要包括油箱，箱盖以及附件等，其中外部结构中最重要的部分就是油箱，油箱具有容纳起身，充注变压器油以及散熱冷却的作用。而油箱结构中最重要的部分就是油箱箱底，通常情况下油箱箱底是由箱底底板和底部加强筋组成的框架结构，同时还具有起到变压器器身定位作用的定位筒。油箱箱底的结构可参见图6，图7。
3.油箱箱底模型以及布局的建立
我们采用自顶向下的设计原则来构建我们的模型，针对我公司220KV级以上的变压器来讲，这种结构形式能够降低变压器的整体高度。
首先构建模型的骨架，我们采用的是建立一系列的坐标点以及平面，曲线。这些创建好的坐标点以及平面，曲线列于模型树中（如图1所示）
在我们创建骨架模型的同时创建相应的布局来控制我们想要得到的尺寸及参数。
以箱底底板为例：
我们以在骨架中所建的曲线为基准，根据油箱的尺寸来定义箱底底板的尺寸，控制箱底底板的曲线如图2所示
我们利用关系式来实现参数化的控制，
设定油箱的净长尺寸SD4=TKL
油箱的净宽尺寸SD3=TKW
其中的参数TKL，TKW引自我们所创建的布局如图3所示
这样由于我们的变压器结构箱底底板伸出箱壁20毫米（如图4所示），那么箱底板的尺寸就可以由下述关系式确定下来。即为：箱底长度=油箱的净长尺寸SD4+20+箱壁厚
箱底宽度=油箱的净宽尺寸SD3+20+箱壁厚
同样我们在布局中加入了一系列的参数，用来控制油箱箱底的骨架。（如图5所示）
如图5所示的参数NB是用来控制芯柱的数量，参数NU控制边柱的数量，这样我们
通过改变NB，NU来符合我们每一个订单的不同铁芯的结构型式，比如3/2，3/0，1/2等等。并且每一台的芯柱中心距以及芯柱与旁轭的中心距也不同，是通过布局中的参数Es，Esr来控制的.而我们的变压器的器身的底脚是沉入箱底式的结构，这样箱底的主要加强筋的位置（如图例6，图7所示）就可以按照芯柱和边柱的间距而定，我们把把Es和Esr赋值给箱底支撑间距，这样一来，当Es和Esr的数值改变时，箱底支撑间距也随之改变，从而实现了参数化的控制理念。
对于3/2的结构型式可参见图6，3/0以及1/2的结构型式可参见图7。
对于变压器铁芯的参数（如NB，NU，Es，Esr等）我们是通过Pro/E二次开发的工具Toolkit导入布局的，这样既避免了数据的误输又能简化繁琐的数据输入工作。有关数据的导入过程可以从图8中看到相关的信息。
对于箱底的主要加强筋的位置我们已经通过布局中的参数Es，Esr来控制了，那么箱底的辅助加强筋的位置及其数量我们通过计算后也是通过布局来控制，如图9所示。
我们可以通过关系式来控制辅助加强筋在什么位置是否需要，以及其距主要加强筋的距离，通过布局中的图9能够得到简单明确的控制。
对于箱底的主辅加强筋的位置已经确定下来了，那么箱底底板的开孔尺寸，我们通过布局中参数CFW，CFL来控制（如图10所示），
CFW是指器身底脚的宽度，CFL是指器身底脚的长度，那么通过关系式来定义即为
箱底底板长度方向开孔尺寸D73=CFL+60
箱底底板宽度方向开孔尺寸D72=CFW+60
其中60mm为安装公差。
当然油箱箱底加强筋的宽度，以及加强筋的厚度是通过我公司内部的计算程序经由布局来中的参数来控制的，从图示11中可以看到。
对于油箱箱底的定位轴的位置以及定位轴的尺寸经过计算后，通过布局中的参数来控制，可以通过图示12来控制定位轴所在的位置，如高低压侧，定位轴是否偏离夹件的中心是通过参数LDBOTPIN来控制的。
4.利用PROGRAM对所出图纸的自动控制
我们通过建立模型骨架以及建立布局把我们所需要的模型建立好了，那么现在需要做的工作就是出生产所用的图纸了。
我们根据铁芯的不同结构型式 3/2，3/0，1/2等等，做了几张相应的图纸（图13，图14），并且通过Pro/E Tools中的drawing Program来控制图纸的生成。如图15，16所示。当我们的铁芯结构型式为3/2，满足这种结构型式的图纸就会无误的显示出来，不满足这种结构型式的图纸就会用红色的字体显示NOT AVALIBLE.
5.结束语
对于传统意义上的变压器外部结构来说，我们可以手动的来更改我们所需要的结构尺寸，这样就存在一系列的问题，比如更改不完全，手动更改不直观，另外就是对于我们拓展设计不是很有利，比如说我们要在目前的基础上进行油箱箱壁，箱沿的设计。
综上所述通过一系列的步骤我们可以得出
参数化模型建立好之后，参数的意义可以确定一系列的产品，通过更改参数即可生成不同尺寸的零件，而关系是确保在更改参数的过程中，该零件能满足基本的形状要求。
从建立骨架，建立整体布局，到出生产图纸我们就可以充分的运用Pro/E参数化模型的尺寸变化来完成草图设计、尺寸驱动修改图形功能，来达到系列化，多方案的产品设计，从而将我们的设计工作达到一个有效，简洁，无误的工作状态。
【关键词】变压器箱底；参数化设计；PROGRAM
Transformer bottom based on Pro/E parametric design
SUN Hong-ling，LIU Qing-Liang，LI Yong-mei，GAO Wei-ting
（Siemens （Jinan） transformer Co.，Ltd.，Jinan 250022，China）
【Abstract】 Parametric design method is efficient and practical. It has great application value in the series design， similar design of products. Compared with traditional design method， it can decrease the repeated work and improve the design efficiency， accords with modern product design demand. For transformer parts design. Considering its similarity of structure and repeatability of design， it is suitable for the parametric design method. On this background， we will describe Pro/E parametric function aim at transformer tank bottom design.
【Key words】 transformer bottom； parametric design；PROGRAM
1.引言
参数化设计是proe重点强调的设计理念。所谓参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定的数值，变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，也就是采用参数化模型，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型。参数是参数化设计的核心概念。关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。
本文将通过实例来阐述参数化设计技术 以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。
2.结构简介
油浸式电力变压器的结构主要分为内部 结构和外部结构，内部结构主要包括铁芯，线圈，器身等，外部结构主要包括油箱，箱盖以及附件等，其中外部结构中最重要的部分就是油箱，油箱具有容纳起身，充注变压器油以及散熱冷却的作用。而油箱结构中最重要的部分就是油箱箱底，通常情况下油箱箱底是由箱底底板和底部加强筋组成的框架结构，同时还具有起到变压器器身定位作用的定位筒。油箱箱底的结构可参见图6，图7。
3.油箱箱底模型以及布局的建立
我们采用自顶向下的设计原则来构建我们的模型，针对我公司220KV级以上的变压器来讲，这种结构形式能够降低变压器的整体高度。
首先构建模型的骨架，我们采用的是建立一系列的坐标点以及平面，曲线。这些创建好的坐标点以及平面，曲线列于模型树中（如图1所示）
在我们创建骨架模型的同时创建相应的布局来控制我们想要得到的尺寸及参数。
以箱底底板为例：
我们以在骨架中所建的曲线为基准，根据油箱的尺寸来定义箱底底板的尺寸，控制箱底底板的曲线如图2所示
我们利用关系式来实现参数化的控制，
设定油箱的净长尺寸SD4=TKL
油箱的净宽尺寸SD3=TKW
其中的参数TKL，TKW引自我们所创建的布局如图3所示
这样由于我们的变压器结构箱底底板伸出箱壁20毫米（如图4所示），那么箱底板的尺寸就可以由下述关系式确定下来。即为：箱底长度=油箱的净长尺寸SD4+20+箱壁厚
箱底宽度=油箱的净宽尺寸SD3+20+箱壁厚
同样我们在布局中加入了一系列的参数，用来控制油箱箱底的骨架。（如图5所示）
如图5所示的参数NB是用来控制芯柱的数量，参数NU控制边柱的数量，这样我们
通过改变NB，NU来符合我们每一个订单的不同铁芯的结构型式，比如3/2，3/0，1/2等等。并且每一台的芯柱中心距以及芯柱与旁轭的中心距也不同，是通过布局中的参数Es，Esr来控制的.而我们的变压器的器身的底脚是沉入箱底式的结构，这样箱底的主要加强筋的位置（如图例6，图7所示）就可以按照芯柱和边柱的间距而定，我们把把Es和Esr赋值给箱底支撑间距，这样一来，当Es和Esr的数值改变时，箱底支撑间距也随之改变，从而实现了参数化的控制理念。
对于3/2的结构型式可参见图6，3/0以及1/2的结构型式可参见图7。
对于变压器铁芯的参数（如NB，NU，Es，Esr等）我们是通过Pro/E二次开发的工具Toolkit导入布局的，这样既避免了数据的误输又能简化繁琐的数据输入工作。有关数据的导入过程可以从图8中看到相关的信息。
对于箱底的主要加强筋的位置我们已经通过布局中的参数Es，Esr来控制了，那么箱底的辅助加强筋的位置及其数量我们通过计算后也是通过布局来控制，如图9所示。
我们可以通过关系式来控制辅助加强筋在什么位置是否需要，以及其距主要加强筋的距离，通过布局中的图9能够得到简单明确的控制。
对于箱底的主辅加强筋的位置已经确定下来了，那么箱底底板的开孔尺寸，我们通过布局中参数CFW，CFL来控制（如图10所示），
CFW是指器身底脚的宽度，CFL是指器身底脚的长度，那么通过关系式来定义即为
箱底底板长度方向开孔尺寸D73=CFL+60
箱底底板宽度方向开孔尺寸D72=CFW+60
其中60mm为安装公差。
当然油箱箱底加强筋的宽度，以及加强筋的厚度是通过我公司内部的计算程序经由布局来中的参数来控制的，从图示11中可以看到。
对于油箱箱底的定位轴的位置以及定位轴的尺寸经过计算后，通过布局中的参数来控制，可以通过图示12来控制定位轴所在的位置，如高低压侧，定位轴是否偏离夹件的中心是通过参数LDBOTPIN来控制的。
4.利用PROGRAM对所出图纸的自动控制
我们通过建立模型骨架以及建立布局把我们所需要的模型建立好了，那么现在需要做的工作就是出生产所用的图纸了。
我们根据铁芯的不同结构型式 3/2，3/0，1/2等等，做了几张相应的图纸（图13，图14），并且通过Pro/E Tools中的drawing Program来控制图纸的生成。如图15，16所示。当我们的铁芯结构型式为3/2，满足这种结构型式的图纸就会无误的显示出来，不满足这种结构型式的图纸就会用红色的字体显示NOT AVALIBLE.
5.结束语
对于传统意义上的变压器外部结构来说，我们可以手动的来更改我们所需要的结构尺寸，这样就存在一系列的问题，比如更改不完全，手动更改不直观，另外就是对于我们拓展设计不是很有利，比如说我们要在目前的基础上进行油箱箱壁，箱沿的设计。
综上所述通过一系列的步骤我们可以得出
参数化模型建立好之后，参数的意义可以确定一系列的产品，通过更改参数即可生成不同尺寸的零件，而关系是确保在更改参数的过程中，该零件能满足基本的形状要求。
从建立骨架，建立整体布局，到出生产图纸我们就可以充分的运用Pro/E参数化模型的尺寸变化来完成草图设计、尺寸驱动修改图形功能，来达到系列化，多方案的产品设计，从而将我们的设计工作达到一个有效，简洁，无误的工作状态。