基于UG的工裝夾具零件庫的參數(shù)化建模及工程圖的生成

陳忠敏

（上海三菱電梯有限公司, 上海 200245）

隨著時(shí)代的發(fā)展，各行各業(yè)都開始全面使用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。應(yīng)用三維軟件進(jìn)行工裝夾具的設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)者而言有著諸多的優(yōu)勢(shì)：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及效果更直觀、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)干涉檢查、設(shè)計(jì)的模型可直接用于后續(xù)的強(qiáng)度、耐久性、模態(tài)分析以及CAM。

在工裝夾具的設(shè)計(jì)中，有超過50%的零件是標(biāo)準(zhǔn)件及通用件。對(duì)于這些零件，設(shè)計(jì)人員不得不進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)性的工作來進(jìn)行建模繪圖，在有設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)時(shí)，團(tuán)隊(duì)中的其他人員也無法知道某個(gè)零件是否以前設(shè)計(jì)過，這就需要我們建立一個(gè)工裝夾具的零件庫共享給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中每一個(gè)人以提高設(shè)計(jì)效率。

Unigraphics（UG）是一款中高端的三維CAD軟件，具有功能強(qiáng)大、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有統(tǒng)一力的中高端設(shè)計(jì)解決方案，是工裝夾具行業(yè)使用最普遍的三維CAD軟件。

UG提供了多種建立零件庫的方法，其中關(guān)系表達(dá)式法（Expression）、用戶自定義特征法（.udf）和編程法，都需要使用用戶有比較專業(yè)的知識(shí)，普及性不強(qiáng)。UG還提供了使用電子表格（Microsoft Office Excel）進(jìn)行部件族設(shè)計(jì)的功能，我們通常稱之為電子表格法（SpreadSheet），憑借此功能，我們可以簡(jiǎn)單的通過建立電子表格以及模板文件的建模來實(shí)現(xiàn)相似零件的批量建模。

1 參數(shù)化建模的原理

圖1 建模過程圖

UG提供了使用電子表格進(jìn)行部件族設(shè)計(jì)的功能。在UG建模時(shí)，對(duì)于類似的零件，可以將零件的各種尺寸（草圖和實(shí)體建模中的尺寸均可）定義為表達(dá)式，然后建立一個(gè)關(guān)聯(lián)的電子表格，在電子表格中將各類似零件的不同尺寸輸入，最后以此電子表格驅(qū)動(dòng)生成不同的零件。

2 參數(shù)化模板文件的構(gòu)建

我們按照常規(guī)的建模方法將零件建模，可以繪制草圖進(jìn)行拉伸回轉(zhuǎn)，也可以使用實(shí)體建模，下面以帶肩六角螺母的建模進(jìn)行舉例說明。

（1） 實(shí)體建模生成螺母的肩部，肩部的直徑為D，高度為h1；

（2）建草圖，畫六角，六角的內(nèi)切圓直徑為S，拉伸六角至總高度H；

圖2 帶肩六角螺母的參數(shù)化建模

（3）畫草圖，直徑為S的圓，向下拔模形成倒角；

（4）實(shí)體建模生成螺紋M，螺距為P；

（5）在制圖模式完成2D工程圖。

3 參數(shù)表的建立

圖3 帶肩六角螺母的參數(shù)表

在三維模型和2D工程圖完成之后，在三維建模環(huán)境下，選取“工具”中的“部件族”命令，將建模時(shí)定義的各個(gè)表達(dá)式添加到參數(shù)表中，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”按鈕建立參數(shù)表，參數(shù)表為Excel型式。

圖示表格中，第一列是零件的序列號(hào)，第二列是零件的名稱，后面若干列是建模中用到的各個(gè)表達(dá)式的名稱及其對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。

4 標(biāo)準(zhǔn)零件的生成

參數(shù)表建立之后，可以保存此參數(shù)表，在需要使用時(shí)，點(diǎn)擊Excel中部件族菜單中的創(chuàng)建部件命令，即可創(chuàng)建出需要的部件。

這些部件除了可以拿來直接進(jìn)行建模裝配之外，本身附帶的2D工程圖也跟著自動(dòng)更新，此工程圖可直接用于生產(chǎn)制造。

5 零件庫的使用方法

運(yùn)用這種方法我們可以簡(jiǎn)單的在很短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建出大量的標(biāo)準(zhǔn)及通用零件。這些零件，我們可以保存在自己的電腦上供個(gè)人使用，也可以放在某個(gè)共享目錄里供整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行調(diào)用。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要調(diào)用零件庫時(shí)，只需在UG的重用庫窗口中右鍵鼠標(biāo)，點(diǎn)擊添加庫，選擇到存放零件庫的路徑即可。同時(shí)將存放零件庫的路徑添加到UG的裝配加載選項(xiàng)中。

有了這個(gè)零件中，我們?cè)谠O(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，如果需要使用庫里的零件，直接把庫里的文件拖到當(dāng)前裝配文件即可；如果我們需要一個(gè)庫里沒有但是差不多的零件，可以簡(jiǎn)單的把庫里的零件拉出來后進(jìn)行適當(dāng)修改，3D模型更改后，2D工程圖會(huì)跟隨模型自動(dòng)修改，無需人工干預(yù)。

結(jié)語

本文通過簡(jiǎn)單易學(xué)的方式成功的實(shí)現(xiàn)了工裝夾具零件庫的參數(shù)化建模及其工程圖的生成，此方法現(xiàn)在正在應(yīng)用于上海三菱電梯有限公司的工裝夾具設(shè)計(jì)部門，已建零件庫中達(dá)到四千多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件及通用件，大大方便了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的使用效率。

[ 1 ] 楊曉琦、胡仁喜，UG NX 6.0標(biāo)準(zhǔn)教程， 清華大學(xué)出版社，2008.

[ 2 ] 戴麗娜、徐冰、柴國(guó)鐘等，以UG為平臺(tái)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)，現(xiàn)代制造工程，2006（4）：43-45.