基于UG二次開發(fā)的夾具參數(shù)化設計*

□李忠 □呂彥明 □陳林

江南大學機械工程學院 江蘇無錫 214122

基于UG二次開發(fā)的夾具參數(shù)化設計*

□李忠 □呂彥明 □陳林

江南大學機械工程學院 江蘇無錫 214122

在制造業(yè)中夾具是相對比較活躍的因素，對產(chǎn)品起著重要的作用，它設計的好壞不僅對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響，也對生產(chǎn)效率起著積極的作用。利用UG二次開發(fā)技術結(jié)合參數(shù)化［1］技術對夾具進行設計，能夠提高夾具的設計效率。

參數(shù)化設計 二次開發(fā) 夾具設計

當前，制造業(yè)的特點是產(chǎn)品研發(fā)周期比以前大大縮短了，這是由市場環(huán)境決定的。制造業(yè)的市場由以前的少品種大批量向多品種中小批量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，這就要求企業(yè)具備快速響應市場的能力。在激烈的競爭中，企業(yè)可以通過增強自身產(chǎn)品的知識含量，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期以及提高開發(fā)的成功率來獲得競爭力。對產(chǎn)品進行參數(shù)化設計，結(jié)合UG二次開發(fā)技術能夠?qū)崿F(xiàn)設計效率的提高。

1 夾具上參數(shù)化零件［2］的創(chuàng)建

夾具裝配體是由參數(shù)化零件和系列化零件構(gòu)成，夾具上參數(shù)化的零件是按照夾具設計的需要去自行設計的，而系列化零件就是各種標準件，是可以在市場上購買的。參數(shù)化零件體現(xiàn)了夾具設計者的設計理念，其參數(shù)在很大程度上取決于產(chǎn)品的形狀和尺寸，因此在設計參數(shù)化零件時，夾具設計人員需要對產(chǎn)品的技術參數(shù)有詳盡的了解。然后在UG建模環(huán)境下通過軟件自帶的部件族功能完成參數(shù)化零件的創(chuàng)建。圖1所示為產(chǎn)品零件的技術參數(shù)，根據(jù)產(chǎn)品的參數(shù)完成夾具參數(shù)化零件的設計，參數(shù)化零件的參數(shù)如圖2所示，由此可以看出，參數(shù)化零件的參數(shù)與產(chǎn)品的參數(shù)有著密切的關系。

要提高產(chǎn)品的設計效率，僅僅進行參數(shù)化設計還不夠，還需要運用UG二次開發(fā)技術去實現(xiàn)零件的快速調(diào)用［3-4］。UG二次開發(fā)的使用避免了重復性操作，縮短了研發(fā)周期。它的優(yōu)勢在于能提供良好的可視化界面，用戶能夠直觀地結(jié)合產(chǎn)品圖形和參數(shù)信息選擇合適的規(guī)格。UG二次開發(fā)對標準化也有重要的意義，UG二次開發(fā)的工具包括 UG/Open MenuScrip、UG/Open UIStyler、UG/Open Grip、UG/Open API這4部分。UG/ Open MenuScript提供了一套用于定義UG菜單的腳本語言；UG/Open UIStyler模塊為用戶提供了強大的可視化制作UG風格對話框的功能，不僅可以所見即所得的方式生成對話框，系統(tǒng)還可以自動為對話框生成對

應的C語言模板文件，使開發(fā)對話框的應用變得簡單、快捷；UG/Open Grip功能強大，通過人-機交互界面，幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的所有需求，它的最大優(yōu)點是程序語言相對比較簡單，容易上手；UG/Open API是UG與外部應用程序之間的接口，UG/Open Grip還可以與UG/Open API協(xié)同配合，充分發(fā)揮各自語言的優(yōu)點，利用UG/Open API控制用戶界面。UG/Open Grip編寫參數(shù)化模型，通過用戶界面把數(shù)據(jù)傳給UG/Open Grip，這樣可以提高參數(shù)化設計的效率。夾具參數(shù)化零件調(diào)用的對話框如圖3所示。當在設計參數(shù)中對各個參數(shù)輸入合適的尺寸后，就可以生成指定大小的參數(shù)化零件。點擊另存為按鈕，可以將零件保存到指定的夾具文件中。

▲圖1 產(chǎn)品的技術參數(shù)

▲圖3 參數(shù)化零件的調(diào)用對話框

▲圖2 參數(shù)化零件的參數(shù)

2 夾具上系列化零件的創(chuàng)建

系列化零件和參數(shù)化零件是有區(qū)別的，參數(shù)化零件的參數(shù)具有連續(xù)性，它的參數(shù)值可以根據(jù)自身的需要去設計，而系列化零件的參數(shù)是固定的，它是要符合國家標準的，因此它們在參數(shù)的選擇上是有區(qū)別的。圖3參數(shù)化零件的參數(shù)是通過輸入來完成的，而系列化的零件是通過選擇來完成的，由于它們之間很多的創(chuàng)建過程是類似的，這里就不重復了，只敘述它們之間的差異。圖4為系列化零件的調(diào)用對話框，當在壓板類型選擇的列表框中選擇一種壓板時（如圖4所示），會自動切換到該類型壓板的二維圖，具有可視化功能，在OS_PART_NAME的單選列表框中選擇一種規(guī)格的型號，在主要參數(shù)中會自動顯示其尺寸。

3 夾具上裝配體的參數(shù)化設計

參數(shù)化技術的使用可以有效地提高產(chǎn)品的研發(fā)效率。在機械設計過程中，裝配體往往是一系列零件的組合，將單個零件參數(shù)化的思想延伸到裝配體的參數(shù)化設計中，可實現(xiàn)裝配體的整體參數(shù)化設計，這會極大地提高產(chǎn)品的設計效率，避免不必要的重復性勞動，為企業(yè)在產(chǎn)品的研發(fā)設計上節(jié)省了寶貴的時間。

夾具裝配體的參數(shù)化設計是建立在系列化零件和參數(shù)化零件的參數(shù)化設計基礎之上的，同時還涉及參

數(shù)化零件和系列化零件的裝配關系以及相配合零件參數(shù)之間的函數(shù)關系［5-6］。裝配關系的確立以及配合零件之間的函數(shù)關系是串聯(lián)夾具裝配體各零件之間的橋梁，夾具零件之間的約束關系以及關聯(lián)尺寸之間的關系要求如圖5所示。

▲圖4 系列化零件調(diào)用對話框

▲圖5 夾具零件數(shù)據(jù)關系

夾具的參數(shù)按零件之間關聯(lián)的有無可以分為內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。內(nèi)部參數(shù)指的是與夾具裝配無關的參數(shù)，而外部參數(shù)指的是與夾具裝配有關的參數(shù)，外部參數(shù)必須進行關聯(lián)。聯(lián)動的實現(xiàn)過程是通過程序去控制零件之間的參數(shù)表達式。

夾具參數(shù)化設計的實質(zhì)是用盡可能少的參數(shù)去驅(qū)動整個夾具模型發(fā)生變化，參數(shù)的確定要通過調(diào)研產(chǎn)品來決定，確定的這組參數(shù)稱為關聯(lián)參數(shù)。夾具裝配參數(shù)化實現(xiàn)的與否關鍵看確定這組參數(shù)的聯(lián)動，所謂的聯(lián)動就是當參數(shù)中一個發(fā)生變化時能夠引起其它參數(shù)發(fā)生相應的變化。

4 夾具裝配體的參數(shù)更新［7-8］

參數(shù)的關聯(lián)可以通過應用程序去實現(xiàn)，就是通過程序去控制零件之間的關聯(lián)參數(shù)。在設計中通過交互的方式，激活應用程序，根據(jù)函數(shù)關系對零件的關聯(lián)參數(shù)進行驗證，如不滿足函數(shù)關系，則重新通過交互方式，進行修改參數(shù)，使之滿足要求，從而實現(xiàn)參數(shù)的聯(lián)動。

在開發(fā)夾具的專用CAD系統(tǒng)中，無論是自上而下還是自下而上對產(chǎn)品進行設計，系統(tǒng)中通過設計計算得到夾具或者其部件的設計參數(shù)，大多都需要快速、高效地轉(zhuǎn)化為其幾何模型上的相關尺寸參數(shù)。通過UG表達機制，可以在設計參數(shù)與產(chǎn)品零部件之間建立關系，且這種關系都可以保存在UG的模型中。一般情況下，應用程序計算得到的主要設計參數(shù)可保存在數(shù)據(jù)庫中，計算完成后，只需要更新UG模型中相關表達式即可實現(xiàn)設計更新。

5 結(jié)束語

本文綜合運用了參數(shù)化設計技術和UG二次開發(fā)技術對夾具的裝配體進行了參數(shù)化設計，夾具的參數(shù)化設計解決了夾具設計效率低的問題，避免了企業(yè)一些非技術性的重復勞動，對企業(yè)提升自身競爭力很有幫助。

［1］陳酹滔.零部件參數(shù)化設計方法研究與系統(tǒng)實現(xiàn) ［D］.南京：南京理工大學，2004.

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［7］何援軍，曹金勇，李強，等.基于參數(shù)化零部件的自動裝配設計［J］.計算機輔助設計與圖形學報，2001，13（11）：1008-1011.

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（編輯 日 月）

Fixture is one of the relatively dynamic factors in manufacturing and plays an important role for the product，Its design will not only take an effect to the product quality，but also plays an active contribution to production efficiency.When using UG secondary technique and combining it with parametric technology［1］to design fixture，its design efficiency will be improved.

Parametric Design Redevelopment Fixture Design

TH122；TG75

A

1000-4998（2015）09-0005-03

*江蘇省產(chǎn)學研前瞻性聯(lián)合研究項目（編號：SBY201320266）

2015年3月