基于UG的檢測(cè)模型未注公差自動(dòng)完善研究

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué)航空制造工藝數(shù)字化國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110136）

隨著MBD技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)航空企業(yè)已逐步實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和制造的數(shù)字化，如何打通檢測(cè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-制造-檢測(cè)的閉環(huán)控制日益成為人們研究的熱點(diǎn)[1]?；贛BD的數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的MBD檢測(cè)模型為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，制定合理的檢測(cè)工藝規(guī)劃，通過(guò)離線編程驅(qū)動(dòng)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至質(zhì)量管理系統(tǒng)，分析產(chǎn)品質(zhì)量并指導(dǎo)設(shè)計(jì)、加工部門(mén)改進(jìn)產(chǎn)品[2]。檢測(cè)模型作為數(shù)字化檢測(cè)的唯一依據(jù)，需要包含零件所有的檢測(cè)信息，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，上游工藝部門(mén)提供的檢測(cè)模型只對(duì)有裝配要求的尺寸和某些重要尺寸進(jìn)行公差標(biāo)注，而對(duì)功能上無(wú)特殊要求的尺寸和要素按照一般公差處理，在檢測(cè)模型上不做標(biāo)注。檢測(cè)人員在測(cè)量這些未注公差的尺寸和要素時(shí)需要人工查閱一般公差標(biāo)準(zhǔn)，然后在檢測(cè)模型上對(duì)未注公差進(jìn)行手工完善，加大了檢測(cè)人員的工作量，嚴(yán)重影響了檢測(cè)效率。本文通過(guò)分析一般公差標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在Access中建立一般公差數(shù)據(jù)庫(kù)，利用UG/Open API在UG中開(kāi)發(fā)未注公差處理模塊，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)模型線性尺寸未注公差的自動(dòng)完善。

1 一般公差數(shù)據(jù)庫(kù)建立

一般公差指的是在車(chē)間普通工藝條件下，機(jī)床設(shè)備正常加工能力可以保證的公差，主要用于零件上對(duì)功能無(wú)特殊要求的要素以及精度較低的非配合尺寸，通常在二維圖樣或三維模型中不做具體標(biāo)注，只給出統(tǒng)一的未注公差等級(jí)[3]。本文研究對(duì)象是以生產(chǎn)航空切削加工件為主的某航空企業(yè)，其檢測(cè)模型中未注公差主要為線性尺寸公差，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是《中華人民共和國(guó)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB5800-1999》，通過(guò)分析該標(biāo)準(zhǔn)中切削加工件線性尺寸一般公差的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立一般公差數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

切削加工件線性尺寸一般公差的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示，已知基本尺寸L0，通過(guò)判斷基本尺寸類(lèi)型可以得到長(zhǎng)度類(lèi)型尺寸L的中差值，如果是孔或軸類(lèi)尺寸還需要根據(jù)公差等級(jí)確定出孔直徑D或軸直徑d的上下偏差。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

UG平臺(tái)可以方便地通過(guò)ODBC接口訪問(wèn)Access數(shù)據(jù)庫(kù)[4]，在Access2010中將線性尺寸一般公差的多維數(shù)據(jù)離散為二維表，表的字段名稱(chēng)、類(lèi)型及含義如表2所示。這樣通過(guò)基本尺寸值、尺寸類(lèi)型和公差等級(jí)就可以唯一確定出尺寸的公差值[5]。

2 基于UG的未注公差自動(dòng)完善方案

2.1 方案設(shè)計(jì)

本方案采用典型的4層系統(tǒng)架構(gòu)[6]，如圖1所示。

（1）MFC基礎(chǔ)類(lèi)系與UG/Open API主要實(shí)現(xiàn)對(duì)UG模型的操作和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，包括提取并記錄模型的幾何特征類(lèi)型和標(biāo)注信息；修改完善標(biāo)注信息和改變顯示顏色；以VC++為工具，通過(guò)MFC ODBC類(lèi)訪問(wèn)一般公差數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）對(duì)象層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的分類(lèi)和儲(chǔ)存，包括對(duì)標(biāo)注信息尺寸類(lèi)型的分類(lèi)和儲(chǔ)存；對(duì)公差數(shù)據(jù)的分類(lèi)和儲(chǔ)存；對(duì)標(biāo)注信息顯示顏色的分類(lèi)和儲(chǔ)存。

（3）功能層主要通過(guò)功能函數(shù)調(diào)用基礎(chǔ)類(lèi)系及API實(shí)現(xiàn)與對(duì)象層的數(shù)據(jù)交互和管理，包括未注公差檢索；公差數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)與提??；未注公差顏色突出顯示；未注公差完善；處理結(jié)果導(dǎo)出。

（4）系統(tǒng)界面層主要通過(guò)可視化界面實(shí)現(xiàn)用戶交互，包括在UG平臺(tái)中利用UG/Open Menuscript腳本語(yǔ)言建立功能菜單；調(diào)用MFC基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)建立對(duì)話框。

系統(tǒng)架構(gòu)各層之間為請(qǐng)求服務(wù)與提供服務(wù)的關(guān)系。系統(tǒng)界面層提供的命令由功能層來(lái)實(shí)現(xiàn)，功能層通過(guò)調(diào)用對(duì)象層的對(duì)象和方法實(shí)現(xiàn)具體流程，MFC基礎(chǔ)類(lèi)系與UG/Open API負(fù)責(zé)對(duì)象層、三維模型和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)交互。各個(gè)層次之間結(jié)構(gòu)清晰，功能分配合理，有利于組織開(kāi)發(fā)和源代碼管理。

表1 線性尺寸一般公差數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表2 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 System structure

2.2 流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用自動(dòng)的方式，用戶只需根據(jù)檢測(cè)模型精度要求選擇孔、軸類(lèi)尺寸的公差等級(jí)，便可自動(dòng)提取檢測(cè)模型尺寸信息。篩選出未注公差并將未注公差尺寸標(biāo)注用紅色突出顯示，根據(jù)尺寸類(lèi)型對(duì)未注公差進(jìn)行分類(lèi)，然后訪問(wèn)公差數(shù)據(jù)庫(kù)提取對(duì)應(yīng)的公差值，在模型中對(duì)未注公差進(jìn)行完善，最后輸出處理結(jié)果，流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)流程Fig.2 System process

2.3 主要功能實(shí)現(xiàn)

（1）尺寸對(duì)象提取與分類(lèi)。

首先，利用UF_PART_ask_display_part()函數(shù)獲取當(dāng)前顯示的部件，設(shè)置函數(shù)UF_OBJ_cycle_objs_in_part()的篩選類(lèi)型為UF_dimension_type，得到該部件中所有的尺寸類(lèi)型對(duì)象并存入容器vecDimensionTag中。然后，通過(guò)UF_OBJ_ask_type_and_subtype()函數(shù)得到對(duì)象的subtype屬性，根據(jù)subtype的不同類(lèi)型對(duì)尺寸對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)并存入相應(yīng)的容器中。

（2）尺寸數(shù)據(jù)和公差數(shù)據(jù)的提取與分類(lèi)。

通過(guò)UF_DRF_ask_dimension_text()函數(shù)獲取尺寸對(duì)象的基本尺寸值，然后利用UF_DRF_ask_object_preferences()函數(shù)提取尺寸標(biāo)注的MPI與MPR參數(shù)。MPI是一個(gè)由100個(gè)整型數(shù)組成的數(shù)組，其中第7個(gè)元素表示尺寸的公差類(lèi)型，若MPI[6]=1，則該尺寸屬于未注公差類(lèi)型；MPR是一個(gè)由70個(gè)雙精度實(shí)型數(shù)組成的數(shù)組，其中第25、26個(gè)元素便是尺寸對(duì)象的上、下公差值[7]。最后利用UF_OBJ_set_color()函數(shù)將未注公差尺寸對(duì)象設(shè)置為紅色，可以更直觀顯示出未注公差尺寸信息。

（3）公差數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)與公差值提取。

通過(guò)MFC ODBC類(lèi)建立與公差數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，根據(jù)未注公差尺寸對(duì)象的類(lèi)型和基本尺寸值，以及孔、軸類(lèi)尺寸的公差等級(jí)通過(guò)SQL語(yǔ)句從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出對(duì)應(yīng)尺寸的公差值，存入相應(yīng)變量中。

（4）檢測(cè)模型未注公差完善。

利用命名空間Annotations中LinearTolerance的SetTolerance方法將公差數(shù)據(jù)庫(kù)提取的公差數(shù)據(jù)賦值到對(duì)應(yīng)的尺寸對(duì)象上，并設(shè)置為對(duì)應(yīng)的公差類(lèi)型。然后，通過(guò)UF_DISP_refresh()函數(shù)刷新當(dāng)前模型顯示，在對(duì)話框列表控件中顯示處理后的尺寸公差數(shù)據(jù)。

（5）處理結(jié)果導(dǎo)出。

通過(guò)UF_UI_open_listing_window()函數(shù)打開(kāi)Unigraphics信息窗口，利用UF_UI_write_listing_window()函數(shù)將前面幾個(gè)過(guò)程記錄的未注公差尺寸對(duì)象信息、尺寸數(shù)據(jù)和完善后的公差數(shù)據(jù)寫(xiě)入信息窗口，用戶可以根據(jù)需要對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行輸出和保存。

3 實(shí)例驗(yàn)證

原始檢測(cè)模型如圖3所示。在傳統(tǒng)的檢測(cè)模式中，檢測(cè)人員需要逐條檢查模型中的尺寸公差信息，篩選出需要檢測(cè)但是未注公差的尺寸標(biāo)注，手工查閱一般公差標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢測(cè)模型的未注公差進(jìn)行完善，并將修改信息記錄歸檔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，普通操作水平的檢測(cè)員完成整個(gè)過(guò)程耗時(shí)115.19s。

通過(guò)未注公差處理模塊，在對(duì)話框中點(diǎn)擊“檢索”按鈕，從顯示列表中可以得到該模型所有的尺寸公差信息，包括3個(gè)長(zhǎng)度類(lèi)尺寸、2個(gè)軸類(lèi)尺寸和2個(gè)孔類(lèi)尺寸，其中有3個(gè)尺寸屬于未注公差類(lèi)型，分別為軸類(lèi)尺寸φ20mm、孔類(lèi)尺寸φ15mm和長(zhǎng)度尺寸80mm，在模型中已用紅色突出顯示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用公差等級(jí)為“Ⅱ”，點(diǎn)擊“處理”按鈕，程序從公差數(shù)據(jù)庫(kù)中提取對(duì)應(yīng)的公差數(shù)據(jù)，分別為單向下偏差-0.33mm、單向上偏差0.27mm和極限偏差±0.37mm，并對(duì)模型中對(duì)應(yīng)的未注公差進(jìn)行自動(dòng)完善，最后通過(guò)“導(dǎo)出”按鈕將修改信息導(dǎo)出歸檔，處理后的檢測(cè)模型如圖4所示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，普通操作水平的操作員完成整個(gè)過(guò)程耗時(shí)12.35s。

圖3 原始檢測(cè)模型Fig.3 Original inspection model

圖4 處理后的檢測(cè)模型Fig.4 Processed inspection model

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，基于UG的檢測(cè)模型未注公差自動(dòng)完善方案可以快速、準(zhǔn)確地提取檢測(cè)模型的線性尺寸未注公差，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的一般公差標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未注公差進(jìn)行自動(dòng)完善，有效解決了檢測(cè)模型線性尺寸未注公差問(wèn)題，大大減少了檢測(cè)人員的手工勞動(dòng)，也避免了手工操作可能產(chǎn)生的失誤，有效縮短了零件檢測(cè)的輔助時(shí)間。同時(shí)，本文提出的檢測(cè)模型未注公差研究方案可以用于解決其他尺寸類(lèi)型的未注公差問(wèn)題，對(duì)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有一定意義。

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