。 目 前 我 国 螺栓 球 加 工 普 遍 还 是采用半 机械 化
装置， 螺孔精度低、 螺 纹 质 量 差 的 情 况 较 为 普 遍， 较 大的 制 造 误 差 将 对 空 间 网 格 受 力 性 能 造 成 显 著 影
２］ 。再者， 响［ 螺栓 球 空 间 网 格 工 程 造 型 愈 来 愈 显 复
建 立 螺栓 球 节点 参 数化 模 型 。
参 数化 模 型 需 要 选取特征 参 数 来 表 示各 零 件 特 征， 并 建 立 相 应表 达 式 来 表 述 特 征 参 数 之 间 的 约 束 关 系 。 螺栓 球 节点 通 常 由 多 个 零 件 组 成 ， 本文设计 的节点 由 螺栓 球 、 高强 螺栓 、 锥头、 封板、 套筒和销钉 组 成 。 考 虑 到 螺栓 球 节 点 构 成 的 复 杂 性 ， 为了更好 地 描 述 和 展 开 分析 ， 给 出以 下定 义 ： 螺栓 球 节点 由 螺 栓 球 及若 干子 节点 构 成 ， 子节点包含螺栓球及其相 应 单 根 杆 件 唯 一 确定 的 全 部 零 件 。 本 文 节点 包 含 高 强 螺栓 、 套筒、 销钉、 封板或锥头， 这样的定义对于标 准 节点和 非 标 准 节 点 都 具 备 一 定 的 适 应 性 。 另 外 ， 子 节点 参 数化 采用 通 过 建 立 全 局 变 量 ， 自上而下的 逐 层 递 进 参 数化 模 式 ， 将套筒和封板、 锥头定义为同 级零件， 高强 螺栓 定 义 为 上 级 零 件 ， 销钉定义为下级 零件， 如图２所示。
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软件天地

传 播 机 制自 动完成 系 统 内 其 余 关 联 参 数 的 修 改 ， 其 核 心 是 尺寸 参 数 对模 型 的 驱 动 。 本 文将 基 于 装 配 约 束 的 参 数化 设计
［ ３］
栓 球 节点 参 数化 模 型 ， 进而通过对特征参数的变量 修改， 从而实现 同 类 螺 栓 球 节 点 参 数 化 设 计。 工 程 信 息 参 数化 流 程 如 图 ３ 所 示 。
／ 魏云亮 ， 等： 螺栓 球 节点 Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 系 统 集成方案
／ 螺栓球 节点 Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 系 统 集 成 方案 ＊
魏云亮 龚 景 海
（ ） 上 海 交 通大学 土木 工程 系 ，上 海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ 摘 要： 考 虑到 螺栓 球 节点 制 造 误 差 对 空 间 网 格 结构 受 力 性 能 的 影 响 以 及 市 场 对 非 标 产 品 制 造 能 力 的 客 观 需 求 ， ／ 提出 基 于 空 间 网 格 结构设计 软 件 开发面 向 数 控 加 工的 螺 栓 球 节 点 Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 集 成 系 统 。 方 案 结 合 基 于 装 配 约 束 的 参 数 化 设计 思想 ， 围绕 螺栓 球 节点的 参 数 化 问 题 进 行 深 入 探 讨 ， 对其中的关键问题参数化模型和参数驱动机制 做出了详尽的论述。系统采用 Ａ 并以 Ｓ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ软 件 建立 了 全 数 据 相 关 的 节 点 信 息 数 据 库 ， ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ软 件 为 开 发 平 ／ 台， 最 终 完 成 了 螺栓 球 节点 Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 系 统 集成 平 台 的 搭 建 。 ／ ； 关键词 ： 螺栓 球 节点 ； Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ；参 数 化 设计 ；Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ
／ Ｔ Ｈ Ｅ Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｇ Ｒ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｓ Ｏ Ｌ Ｕ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｏ Ｆ Ｂ Ｏ Ｌ Ｔ Ｂ Ａ Ｌ Ｌ Ｊ Ｏ Ｉ Ｎ Ｔ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ Ｓ Ｙ Ｓ Ｔ ＥＭ －
Ｗ ｅ ｉ Ｙ ｕ ｎ ｌ ｉ ａ ｎ ｏ ｎ Ｊ ｉ ｎ ｈ ａ ｉ ｇ Ｇ ｇ ｇ
） ，Ｖ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ２ ０ １ ２（ ４ ｏ ｌ ． ２ ７，Ｎ ｏ ． １ ５ ８
／ 图 １ 螺栓 球 节点 Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 系 统 模 型 示意
１ 螺栓球 节点参 数 化设计 １ ． １ 参 数 化 模 型 ／ Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 系 统 集 成 首 先 需 要 建 立 统 一 的 产 品信息模型， 即 参 数 化 模 型。 参 数 化 设 计 是 指 通 过 改变 部 分 特征 参 数 信 息 ， 系统基于完善的模型约束
Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｔ： Ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｏ ｌ ｔ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ － ｇ ｇ ｊ ， ／ ｓ ａ ｃ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｂ ｏ ｌ ｔ ｂ ａ ｌ ｌ Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｃ Ｎ Ｃ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｉ ｄ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ － ｐ ｙ ｇ ｇ ｊ ｐ ｐ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｓ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｌ ｓ ｏ ｍ ｅ ｅ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｒ ｋ ｅ ｔ ｏ ｂ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｎ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ － ｇ ｙ ｊ ｇ ｐ ｃ ａ ａ ｃ ｉ ｔ ． Ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｓ ａ ｃ ｏ ｍ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ － ｐ ｙ ｇ ｐ ｐ ｐ ｙ ｙ ， ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｎ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｉ ｎ － ｐ ｐ ｐ ｇ ， ， ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｆ ｕ ｌ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｎ ｏ ｄ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ａ ｎ ａ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ． Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ａ ｎ － ｙ ｙ ｇ ｙ ／ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｏ ｌ ｔ ｂ ａ ｌ ｌ Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｏ ｉ ｎ ｔ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ． － ｇ ｙ ｊ ｐ ： ； ／ ； ； ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｋ Ｅ Ｙ ＷＯ Ｒ Ｄ Ｓ ｂ ｏ ｌ ｔ ｂ ａ ｌ ｌ Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ； ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ － ｊ ｐ ｇ
０ 世纪 ８ ０年代引进我 螺栓 球 空 间 网 格 结构 自 ２ ， 、 国 以 来 在 设计 制 造 和安 装 等 各 方 面都 取 得了 快 速 的发展， 但依旧存在螺栓球节点制造误差大的问 题
［ １］
化 特征 造 型 建 模 ， 最终借用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｃ ＡＭ 生 成 数 控 加 ／ 工代码， 实现 螺 栓 球 节 点 设 计 加 工 全 过 程 的 Ｃ Ａ Ｄ 如图１所示。 Ｃ ＡＭ 一 体 化平 台 的 搭 建 ，
） 。 １ ０ ＱＨ １ ４ ０ １ ５ ０ ０ ＊ 上 海 市 科技 启 明 星 跟踪 项 目 （ 第 一 作者 ： 魏云亮， 男， 硕士 研究 生 。 １ ９ ８ ７ 年出生 ， ： Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｕ ｎ ｌ ｉ ａ ｎ ０ ５ １ ３＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ ｙ ｇ 收稿日期 ： ２ ０ １ ２ －０ １ －０ ５
杂， 不 仅对制 造 精 度要求 高 ， 而 且对 非 标 产 品 的 快 速 研 制 和生 产 能 力 都 提 出 了 新 要 求 ， 可以说传统的螺 栓 球 节点 制 造 工 艺 已 经 在 一 定 程 度 上 阻 碍 了 螺栓 球 空 间 网 格 结构的 快 速 发 展 态 势 和 应 用 领 域 。 ／ 随着 Ｃ 数控机床的 Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 技术的 快 速 发 展 ， 应用越来越普遍， 运用此技术来改造和提升传统空 间网格制造业， 是提高螺栓球节点加工精度和非标 产品制造能力 的 有 效 途 径。 本 着 快 速 高 效 的 原 则， ／ 本文提出 面 向 数 控 加 工 的 螺 栓 球 节 点 Ｃ Ａ Ｄ Ｃ ＡＭ 系 统 集 成 方 案 。 工程 设计 人员可 依据 实 际 需 要 对 螺 同时可将节点参数信息 栓 球 节点 进行 参 数 化 设 计 ， 输 入 后 台 数据 库 ， 并依托 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄＷ ｏ ｒ ｋ ｓ进行 三 维 参 数
（ ， ， ） Ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｐ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ ｇ