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摘 要：本文介绍了利用Pro/E5.0三维设计软件，针对三绕组电力变压器桶式油箱基本结构，进行三维设计的基本思路。
关键词：模块；参数化；油箱；骨架；自顶向下
1 前言
随着信息技术在各个领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE技术已经得以广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。在这样的CAD应用软件和应用技术的不断发展的情况下，广大设计人员对CAD系统的功能要求也越来越高，他们已经不再满足于利用CAD系统达到“甩图板”的目的，而是希望能使企业的设计人员从本质上减轻大量简单、重复、烦琐的工作量，使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次创新设计活动中。而三维CAD系统具有可视性好、形象直观、设计效率高以及能为CIMS工程中各应用环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势，取代二维CAD系统已经成为历史发展的必然，满足广大设计人员的迫切需求以及企业发展所需。
2 变压器油箱基本结构分析
电力变压器是根据电磁感应原理制造出来的电气设备，本文主要是针对三相五柱有载电力变压器的桶式油箱三维设计进行讨论的。
电力变压器的桶式油箱包括箱盖、箱体两大部分。其中箱盖部分包括箱盖零件，它作为箱盖装配件的母体，箱盖上其它组配件均安装在箱盖上。这些组配件包括高压法兰、低压法兰、中压法兰、高压中性点法兰、中压中性点法兰、出油口法兰或管接头、联气管法兰、压力释放阀法兰、绕组控制器底座、温度控制器底座等。
油箱箱体主要包括四个箱壁、箱沿以及与总装部分接口的一些零部件，其中箱壁是油箱装配的母体，其它大部分零部件均安装在箱壁之上，而箱沿通过紧固件将箱体与箱盖连接起来。还有箱体上与总装具有接口的元件如观察孔法兰、人孔法兰、各种标识牌底板等，在三维设计时均应予以考虑。
这里油箱的结构分析，不是仅仅分析结构，重要的是从结构中分析接口。
2.1 箱盖与总装接口
箱盖与总装部分的接口主要包括高压升高座接口、低压接口、高压中性点接口、中压中性点接口、箱盖与散热器接口（出油口接口）、联气管接口、压力释放阀接口、水银温度计、温度控制器、绕组控制器、绕组温度计接口。这些接口与总装部分相连接，是以面或轴为两者的公共参考基准，通过这些接口，将箱盖与总装部分相关零部件连接起来，但不论拆卸掉箱盖或总装的那一部分零部件，都不影响相关的其它零部件。
2.2 油箱与总装接口
箱体与总装的接口主要包括，箱体与冷却器（散热器）接口、箱体与储油柜接口、箱体与充氮灭火装置接口、箱体与操纵结构接口、箱体与观察孔接口、箱体与视察窗接口、箱体与滤油阀接口、箱体与补氮装置接口、箱体与速动油压继电器接口、箱体与端子箱接口、箱体与重心牌接口、注放油接口等。这些接口均已面或轴为参考，通过这些接口将箱体与总装部分相关部分连接起来，但不论拆卸掉箱体或总装的那一部分零部件，都不影响相关的其它零部件。
2.3 油箱与箱盖接口
箱盖与箱体两部分是箱沿通过螺栓的紧固作用连接在一起的，在箱盖和箱沿之间还安装有密封垫元件。可以把箱盖的下端面与箱沿的上端面作为接口将两部分连接起来，两个端面分别参考两个基准平面。
3 三维设计前期准备
主要是指基本设计环境搭建、三维零部件模板、2D工程图模板、企业通用件和国标件库建立等。
3.1 设计环境
三维协同设计是以三维数字技术为基础，以三维CAD设计软件为载体，由不同设计人员组成的设计团队，为了实现或完成一个共同的设计目标或项目在一起开展工作，是一个知识共享和集成的过程，共同设计某一个目标的专家们必须共享数据、信息和知识。
计算机网络的搭建。硬件环境由一台服务器主机、交换机和多台工作站组成一个局域网，交换机到桌面的网络带宽为100Mb，交换机到服务器的网络带宽为1000Mb。网络搭建可以根据本单位的实际需求搭建更为复杂的网络。软件环境，利用PDM Link软件在服务器主机上安装文件服务器服务软件、Oracle数据库服务软件，在每个客户端工作站上安装野火版Proe5.0软件。
3.2三维零部件模板
基本三维设计模板主要包括零件三维设计模板、装配件三维设计模板、钣金件三维设计模板。三个三维设计模板已将三维设计时需要的基本设计参数变量如BOM表中参数与2D工程图模板进行了关联，尺寸、质量和时间的单位设计成mmKgs等，三维零部件模板只是基本的设计模板，在进行实际零件设计时还需要进一步地完善零部件模型。
3.4 企业通用件和国标件库建立
企业通用件是指企业根据设计的产品经验总结出的在某一系列产品中具有一定通用性的零件或组配件，这些零件或装配件由于具有一定的通用性，因此在许多产品设计时得以应用。也正是由于企业通用件的这个特点，在三维设计前期应该将这些通用件的三维模型设计完成，在具体产品设计时根据需求进行调用，而不必再次绘制，提高了效率，减少了设计周期，同时在一定程度上也避免了设计差错的产生。
企业通用件库基本分为油箱通用件库、总装通用件库、散热器（冷却器）通用件库、铁心通用件库、线圈通用件库、绝缘通用件库。每个通用件库中分类保存相应的通用件。
国标件库主要包含一些国家标准件三维模型。这些模型使用Pro/E绘制而成。主要包括一些常用的紧固件，如垫圈、螺栓、螺杆、螺母、铆钉、销子等。国标件均是一些具有固定尺寸的零件，产品中可多次调用它。
4 油箱模塊的化分与设计
4.1 模块化设计的定义
模块化设计就是把一个较大的实体或复杂模块实体进行分解，对其进行并行、分支、同步建设的方法。
4.2 模块的定义
在建模过程中，把狭义上的模块定义为一个或一组相关实体，该实体或实体的集合隶属于某一个更高级别的实体或模块实体。
对于油箱而言，其模块化分基本可以分为箱盖模块、箱体模块两大部分，而箱体模块根据桶式油箱的结构特点，又可以分为四个箱壁模块、箱沿模块、箱底模块等，如图1。
4.3 油箱三维模型设计一般步骤
按照自顶向下设计思想，首先设计出油箱的骨架模型，在骨架模型中主要应描绘出油箱的各个部分的接口以及装配关系，其次考虑到虽然目前有大量的通用件可以使用，但并非任何情况下都要使用通用件，专用件的设计也是会存在的，所以在骨架中，对于一些零部件的三维模型特征还应以设计专用件的要求去做，只不过在具体装配某个部件时，能用通用件的我们建议还是尽量使用通用件，这样可以大大减少出图量，暂时无通用件可用时再将其设计成专用件。
5 结束语
三维实体建模，实际上就是通过三维CAD软件开发数字化的客观物体模型，由于参数驱动技术的应用，使三维参数化建模更加精彩。然而在进行大型装配的三维设计时，我们不仅要考虑大型装配的结构以及装配要求，同时还要考虑大型装配内部各个零部件之间关系，合理划分模块，降低复杂度，将问题由复杂转为简单。根据结构抽象出逻辑接口，合理规划，尽量做到同级模块之间不耦合，各级模块之间自上而下建立驱动关系。
关键词：模块；参数化；油箱；骨架；自顶向下
1 前言
随着信息技术在各个领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE技术已经得以广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。在这样的CAD应用软件和应用技术的不断发展的情况下，广大设计人员对CAD系统的功能要求也越来越高，他们已经不再满足于利用CAD系统达到“甩图板”的目的，而是希望能使企业的设计人员从本质上减轻大量简单、重复、烦琐的工作量，使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次创新设计活动中。而三维CAD系统具有可视性好、形象直观、设计效率高以及能为CIMS工程中各应用环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势，取代二维CAD系统已经成为历史发展的必然，满足广大设计人员的迫切需求以及企业发展所需。
2 变压器油箱基本结构分析
电力变压器是根据电磁感应原理制造出来的电气设备，本文主要是针对三相五柱有载电力变压器的桶式油箱三维设计进行讨论的。
电力变压器的桶式油箱包括箱盖、箱体两大部分。其中箱盖部分包括箱盖零件，它作为箱盖装配件的母体，箱盖上其它组配件均安装在箱盖上。这些组配件包括高压法兰、低压法兰、中压法兰、高压中性点法兰、中压中性点法兰、出油口法兰或管接头、联气管法兰、压力释放阀法兰、绕组控制器底座、温度控制器底座等。
油箱箱体主要包括四个箱壁、箱沿以及与总装部分接口的一些零部件，其中箱壁是油箱装配的母体，其它大部分零部件均安装在箱壁之上，而箱沿通过紧固件将箱体与箱盖连接起来。还有箱体上与总装具有接口的元件如观察孔法兰、人孔法兰、各种标识牌底板等，在三维设计时均应予以考虑。
这里油箱的结构分析，不是仅仅分析结构，重要的是从结构中分析接口。
2.1 箱盖与总装接口
箱盖与总装部分的接口主要包括高压升高座接口、低压接口、高压中性点接口、中压中性点接口、箱盖与散热器接口（出油口接口）、联气管接口、压力释放阀接口、水银温度计、温度控制器、绕组控制器、绕组温度计接口。这些接口与总装部分相连接，是以面或轴为两者的公共参考基准，通过这些接口，将箱盖与总装部分相关零部件连接起来，但不论拆卸掉箱盖或总装的那一部分零部件，都不影响相关的其它零部件。
2.2 油箱与总装接口
箱体与总装的接口主要包括，箱体与冷却器（散热器）接口、箱体与储油柜接口、箱体与充氮灭火装置接口、箱体与操纵结构接口、箱体与观察孔接口、箱体与视察窗接口、箱体与滤油阀接口、箱体与补氮装置接口、箱体与速动油压继电器接口、箱体与端子箱接口、箱体与重心牌接口、注放油接口等。这些接口均已面或轴为参考，通过这些接口将箱体与总装部分相关部分连接起来，但不论拆卸掉箱体或总装的那一部分零部件，都不影响相关的其它零部件。
2.3 油箱与箱盖接口
箱盖与箱体两部分是箱沿通过螺栓的紧固作用连接在一起的，在箱盖和箱沿之间还安装有密封垫元件。可以把箱盖的下端面与箱沿的上端面作为接口将两部分连接起来，两个端面分别参考两个基准平面。
3 三维设计前期准备
主要是指基本设计环境搭建、三维零部件模板、2D工程图模板、企业通用件和国标件库建立等。
3.1 设计环境
三维协同设计是以三维数字技术为基础，以三维CAD设计软件为载体，由不同设计人员组成的设计团队，为了实现或完成一个共同的设计目标或项目在一起开展工作，是一个知识共享和集成的过程，共同设计某一个目标的专家们必须共享数据、信息和知识。
计算机网络的搭建。硬件环境由一台服务器主机、交换机和多台工作站组成一个局域网，交换机到桌面的网络带宽为100Mb，交换机到服务器的网络带宽为1000Mb。网络搭建可以根据本单位的实际需求搭建更为复杂的网络。软件环境，利用PDM Link软件在服务器主机上安装文件服务器服务软件、Oracle数据库服务软件，在每个客户端工作站上安装野火版Proe5.0软件。
3.2三维零部件模板
基本三维设计模板主要包括零件三维设计模板、装配件三维设计模板、钣金件三维设计模板。三个三维设计模板已将三维设计时需要的基本设计参数变量如BOM表中参数与2D工程图模板进行了关联，尺寸、质量和时间的单位设计成mmKgs等，三维零部件模板只是基本的设计模板，在进行实际零件设计时还需要进一步地完善零部件模型。
3.4 企业通用件和国标件库建立
企业通用件是指企业根据设计的产品经验总结出的在某一系列产品中具有一定通用性的零件或组配件，这些零件或装配件由于具有一定的通用性，因此在许多产品设计时得以应用。也正是由于企业通用件的这个特点，在三维设计前期应该将这些通用件的三维模型设计完成，在具体产品设计时根据需求进行调用，而不必再次绘制，提高了效率，减少了设计周期，同时在一定程度上也避免了设计差错的产生。
企业通用件库基本分为油箱通用件库、总装通用件库、散热器（冷却器）通用件库、铁心通用件库、线圈通用件库、绝缘通用件库。每个通用件库中分类保存相应的通用件。
国标件库主要包含一些国家标准件三维模型。这些模型使用Pro/E绘制而成。主要包括一些常用的紧固件，如垫圈、螺栓、螺杆、螺母、铆钉、销子等。国标件均是一些具有固定尺寸的零件，产品中可多次调用它。
4 油箱模塊的化分与设计
4.1 模块化设计的定义
模块化设计就是把一个较大的实体或复杂模块实体进行分解，对其进行并行、分支、同步建设的方法。
4.2 模块的定义
在建模过程中，把狭义上的模块定义为一个或一组相关实体，该实体或实体的集合隶属于某一个更高级别的实体或模块实体。
对于油箱而言，其模块化分基本可以分为箱盖模块、箱体模块两大部分，而箱体模块根据桶式油箱的结构特点，又可以分为四个箱壁模块、箱沿模块、箱底模块等，如图1。
4.3 油箱三维模型设计一般步骤
按照自顶向下设计思想，首先设计出油箱的骨架模型，在骨架模型中主要应描绘出油箱的各个部分的接口以及装配关系，其次考虑到虽然目前有大量的通用件可以使用，但并非任何情况下都要使用通用件，专用件的设计也是会存在的，所以在骨架中，对于一些零部件的三维模型特征还应以设计专用件的要求去做，只不过在具体装配某个部件时，能用通用件的我们建议还是尽量使用通用件，这样可以大大减少出图量，暂时无通用件可用时再将其设计成专用件。
5 结束语
三维实体建模，实际上就是通过三维CAD软件开发数字化的客观物体模型，由于参数驱动技术的应用，使三维参数化建模更加精彩。然而在进行大型装配的三维设计时，我们不仅要考虑大型装配的结构以及装配要求，同时还要考虑大型装配内部各个零部件之间关系，合理划分模块，降低复杂度，将问题由复杂转为简单。根据结构抽象出逻辑接口，合理规划，尽量做到同级模块之间不耦合，各级模块之间自上而下建立驱动关系。