联轴器在机械行业中的应用非常广泛，它是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转并传递扭矩，部分联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。这些联轴器的尺寸参数虽然不尽相同，但对于同一类别的联轴器在形状及结构上具有很大程度的相似。若每次生产都重新设计，会增加很多原本没必要的开发时间，因为每次重复的设计所浪费的时间对于企业来说是一种直接的经济效益损失，另外重复设计繁琐且重复性劳动量大，非常容易出差错。对此，可以引入参数化的设计方法来简化压力容器的设计过程，这样不仅设计人员工作量得以减轻、同时也为提高产品的设计质量提供了保障，从而最终达到提高生产效率的目的。

1 参数化设计的概述

三维参数化建模的主要优点体现在所绘制出的三维模型可以充分地将零件的结构和特性表达出来。软件中建立的模型降低了人们对空间想象力的要求，因为软件中不同方向的投影视图以及自定义方向视图相对二维平面图来说有不可超越的优势，若是零部件之间有干涉的情形发生可很直观地发现，保证了零件设计的准确性，可使设计人员将更多的精力投入在零部件的结构改进方面。将参数化和零部件设计相结合的核心问题是如何将参数和模型建立一定的联系，以实现三维模型随参数的变化而更新。这种设计方法大大减轻了机械零件中的标件以及系列化产品设计工作量，在设计过程中将共性的特征参数抽象出来，建立相应的用户参数，当客户有特定的要求时便可以通过修改参数来获取客户所希望的零件模型，最终实现生产。总而言之，三维参数化建模技术是一项基础性的工作，它比二维参数建模更能体现产品特征，更适应时代发展的需要。

2 应用CATIA参数化对ML型联轴器进行三维建模

CATIA自带的可视化尺寸操作很大程度上提高了建模过程的人性化，只需少量的编程即可实现参数化三维建模。本文以ML型联轴器为例来对参数化的建模过程加以说明。

2.1 ML型联轴器的建模特征

图1为ML型联轴器结构示意图。其系列化库中应包含金属爪盘与梅花弹性块，在零部件设计以及联轴器装配设计时通过参数的修改来实现快速调用。本文分别对金属爪盘和梅花弹性块进行参数化设计。

图1 ML型联轴器结构示意图

该金属爪盘的结构简图如图2，该实体底部由两截圆柱体组成，顶部由一段圆柱体挖去了梅花弹性块和对称的爪形结构而生成，故首先对梅花弹性块进行参数化设计。梅花弹性块结构较为简单，如图3所示。

图2 金属爪盘结构示意图

图3 梅花弹性块结构示意图

2.2 定义参数及公式

查阅国标GB-T5272-2002及相关资料可得梅花弹性块的规格参数如图4，根据企业产品选择适合的尺寸范围，这里适用的范围是MT2～MT8。

图4 梅花弹性块规格参数

金属爪盘的结构较为复杂，尤其是爪部，由于该部分为对称结构，其基本尺寸参数可在AutoCAD中用主视图与俯视图表示出来，如图5所示。其余主要参数在总图上标注出来，如图6所示。

图5 金属爪盘规格参数

图6 联轴器外形尺寸

参数化设计是通过约束参数的修改来驱动模型，实现模型的修改和联动的一种先进设计理念。在零件设计中分别定义梅花弹性块参数如外径d0、内环外径d1、内环内径d2、梅花弹性块瓣数n、花瓣外径d、弹性块厚度h以及金属爪盘的各参数D、L0、L、D1、h1、d3、l、11，并选择一组初值进行赋值以及对作图过程中存在关联关系的各尺寸添加公式和约束。

上述参数除了梅花弹性块瓣数n外类型均为长度，变量类型为实数，n类型为整数。对各参数进行赋值的结果如图7(a)所示，建立的特征参数之间的关系如图7(b)所示，部分未添加公式的尺寸间的约束人图7(c)所示。这样当需要对零件的部分参数进行修改时，就无需进入草图设计，而直接在特征树的参数中找到需要修改的参数直接修改即可。将零件的参数以用户参数的形式表达出来，这样定义出来的参数易于辨识，同时用户可直接通过特征树中的参数修改来驱动三维模型尺寸的更新。

图7 参数和公式、约束

3 ML型联轴器系列化库的配置和管理

在产品的开发流程中，产品定义有着极其重要的作用。若产品无准确的定义，大量的时间将会浪费在更改产品规格上。在CATIA知识工程模块中有ProductFunctionalDefinition命令，通过一定的语言描述，可以精确、有效地表达产品定义。ML型联轴器的功能定义图如图8所示，利用功能定义图我们可以清晰地了解压力容器开发过程中的零部件组成及装配关系。

图8 ML型联轴器功能定义图

3.1 建立ML型联轴器系列化产品的特征尺寸表

由于金属爪盘的轴孔部分，在同一个规格型号下可选用若干种不同的尺寸，例如采用初值生成的ML3型联轴器，即可选用20、22、24、25、28、30、32这7种尺寸，根据GB／T1095-2003r，这7种尺寸的轴孔所配合的键槽又不尽相同，将其完全使用参数化的方法归纳人系列化库内无疑会大大地增加数据的繁琐性，故在此忽略这一部分的参数化设计。

表1为适用于某企业产品的ML型联轴器特征尺寸表。ML型联轴器系列化产品的特征尺寸表的建立通常有以下两种方法，一是用文本文件格式建表，以制表键制表；二是用Excel电子表格格式建表。另外还可以将表格从Access数据库中输出到文本文件中或电子表格中，这样就可以利用数据库的表格来传递数据。建表时应注意各列对应于相应的用户参数，各列的名称应和用户定义的参数名一一对应，以便CATIA辨认，如要得到ML型联轴器系列产品的三维模型的不同尺寸，只需改变表格中的不同记录即可；如果有同类型新尺寸的产品，则只需在表中各列加入相应的数据即可。

表1 适用于某企业产品的ML型联轴器特征尺寸

3.2 ML联轴器零部件入库与调用

在CATIA的产品知识模版(Product Knowledge Template)模块中可以创建用户自定义特征(UDFs)，用户自定义特征可以保存在Catalog中重复使用。利用Catalog编辑工具引入含有特征尺寸表的ML联轴器零部件模型文件，加入描述(Description)并生成Catalog文件，即可完成ML联轴器零部件的入库。当需要特定型号产品时，将调用出的零部件修改参数后组装起来便得到了特定型号的ML联轴器，若要进行生产，可将各零件模型生成零件图后进行分别加工。

企业在竞争中成败的关键问题之一是能否快速开发出新产品并缩短产品的上市周期，现代的企业大多数产品是基于上代产品的改型设计，在这种背景下，参数化的设计方法大大提高了零部件的设计效率，为设计人员提供了简捷方便的设计方法，缩短了产品开发的周期，减少了其开发成本，且提高了产品质量，从而为增强产品市场竞争力创造了有利条件。