基于UG的三维标准件库的建立方法

  随着工业技术的发展 , 工业标准化程度不断得到提高 , 因而在机械产品的设计 中,标准件所 占的 比 重也越来越大.标准件 已逐渐成为企业提高创新能力和提高产品设计质量的一个重要手段 , 同时也是代 表一个国家和企业设计制造水平的重要标志.如果没有标准件库 , 将不得不在创建和开发过程中,对标准件进行重复建模.这不但耗费了设计人员的时间和精力 , 延长了设计周期 , 而且增加 了产品的生产制 造成 本.所 以标准零 件 库 的开发 成 为 CAD软件 二次 开发 的一 个必 不可 少 的部分 .随着 CAD/CAM 的继续深入发展,基于特征造型的三维造型方法已受到人们的普遍重视并已在许多系统中实现 , 使设计人员 在计算机上能快捷 、 准确的实现三维实体造型 , 从而彻底改变了传统机械工程设计中零件设计和装配设 计 的方法.UG作 为全新 的 CAD/CAM / CAE集成 软件 ,目前 已得到 了广 泛 的应用 及发 展 ,合理 而有 效 的 利 用 、开发 它成 为 当务 之急 .三维标准件库的建立 , 离不开种类丰富的标准件模型.三维标准件的建模方式可分为静态建模、编 程动态 建模 和造 型动 态建模 三种 :a)静态建模 ,就是建立完全的三维标准件模型 , 逐个输入计算机 中的标准零件库中, 然后按照要求 调用零件.由于每种标准件其实就是一个系列 , 如果把各个尺寸的零件逐一输入 , 工作量 巨大不说 , 并且b)编 程 动态 建模 ,就是 利 用二 次 开发 工 具通 过 编 程来 实 现三 维标 准 件 建模 , 对 于 每 一 系列 的标 准件 , 采用一个独立的子程序来实现 , 通过预留的接 I = I来实现参数化.这样的好处是不必建立三维实体模 型库 , 标 准件 实 例化 是在 程序 运 行 时 自动形 成装 配用 的零 件 图形 文件 , 大 大 节 省 了硬 盘 空 间.缺 点 是 编 程 工作 量庞 大 , 有 些 复杂零件 建模 困难 , 容易 出错.c)造型 动态 建模 , 就 是采 用参 数化 方法 建立 三维标 准 件模 型 ,由于相 同系列的标准件具有相间的拓扑结构 和不同的尺寸参数 , 对 同一系列 的标准件就可以使用 同一三维实体 模 型.不同 的实 际尺寸 由存储 在数据 库 中的参数 表来提 供 .其 特点 一 是 现用 现生 成 ,执行 速 度快 ,占用 空 间小 ;二 是 只通过修改参数表就可以修改标准 , 给标准件库的维护和扩 充带来了极大的便利.它是一种非常可行的建库方法 , 本文 所 述正 是采 用这种 方法 建立 UG 环境下 的标 准件库 .Spr eads heet是 UG提供的一个友好的表格驱动界面 , 图1 标准零件创建过程框图 从而使 参数 化设计 变得 非常 清楚 和明 了.它有 以下 几方面 的特点 :(1)通过 一 种标 准 的表 格 布局 建 了一组 标 准件 的参 数 表 ,使用 该表对标准件模型内的各种尺寸类型进行驱动 ; (2)可配合使用 Expr es—s i on公式驱动功能 , 对标准件重要的尺寸进行公式驱动 , 这样就可以生 成既有关键尺寸又有形象外观的标准件系列;(3)计算机可以优化几 何 图形 ; 通过 分析脚 本增 加造 型设计 ; 可 以节省 时间并 进行装 配 和出装配 图, 节约了设计 时间, 提高了设计效率.此外, Spr e ads heet还允许你 建 立或 调入一 个表 格文 件 , 这 个表格 文件 包含一 组变 量和 多组数 组 , 标 图2 三维实体模型图 准件三维实体的 pr t文件的变量与表格变量相对应, 而每组数组是标准件 中的一个规格.在调用表格驱动功能时, 你可以任意激活一组数值 , 或者选择所有数组 , 选择 Cr e at par tf ami l y生成零件家族 , 就能得到各 个不同零件的 pr t文件.我们对这些 pr t文件中的参数还可以再次修改.设计时调出 pr t文件 , 再针对具体情 况对 标 准结 构 的位 置 尺寸 及少 量 参数 进 行改 变 ,就 可完 成设计工作 , 这无疑会大大缩短设计周期.

  1 .2 参数表数据库管理 标准件参数化模块通过三维图形库接 口与三维标准件 库相 连接 , 通过 数据 接 口与存放 参数表 的数 据库相 连接 , 三

  维标准件库与存放参数表的数据库是开放的; 便 于用户对 数据元素(即标准件模型与参数表)的添加、编辑与修改.标

  准件参数化模块开始运行时 , 同步调用三维标准件库 中的 “种子零件”和数据库 中的参数表 , 完成初始化, 然后根据用 户的不同需要,更改同一零件的不同配置, 进行后台的分析 运算(主要是对“种子零件”的 自由尺寸用参数表 中的相对 应数据来覆盖.然后根据 函数关系式, 计算其他 的派生尺

  寸), 就可以得到具有不同尺寸系列的三维参数化标准件实 体模 型 , 见 图 1.

  建立标准件库应遵循一定原则 ,即建模时坐标系应在 标准件的对称中心位置 ; 模型特征应尽量少.特征间尺寸用 关 系 表 达 式 表 示;每 个 标 准 件 应 在 菜 单 “装 配

  ( Ass embl i e s)”中设置“参考集 ( Ref er ence Ret s)”,调出时 只显示特征 实体(Sol i d) .下 面介绍某一标 准件 库的创建

  为方便进行电子表格驱动, 可按最小化规格建模 , 在建模时先分析零件的外形特点 , 以及零件变量尺

  寸的定位关 系, 对一些外形规则部分可用体素、特征建模.而对于外形不规则,由多个变量控制 的部分 , 可 用草图 Sket ch来建立模型,草图尺寸标注方法要尽可能与标准件的尺寸标注方法一致 ,以便为下一步建

  2.2 建立 数学 表达式 进入表达式 Expr es si on对话框中, 将表达式内的参数与标准件的可变参数一一对应 , 并按照标准件

  2.3 建 了 电子 表格 列表 进入零件家族 Par t f a mi l i es, 在 Avai l abl e Col umns栏内选定标准件可变参数表达式 , 点击 Add Col —

  2.4 填 写并编 辑 电子 表格 在 Spr eads he et内要输入标准件零件系列号以及相关可变参数值 ( D1、 D2⋯ ..),填写完毕 后,选择

  Part生成零件 , 测量模型是否按尺寸被驱动,明确参数选定是否正确 , 待上述工作明 确 无误后 , 可 选择 Par t

  3 三维标 准件库 的软件实现 UG提供了一个产品建模系统 , 优越的参数化和变量化技术给合在一起 , 在零件造型特征技术的基础 上 , 抽取有用的几何参数, 生成三维参数化标准件模型.由于 UG本身具有较好 的开发性接 口和强大的二 次开发工具 , 利用 内部的 UG/OpenAPI和与 UG集成界面相统一的 Ugst yl er, 并且结合数据库技术 , 就能 开发 出通用 的模块 实 现三维 参数 化标准 件模 型库 的建立

  4 结束 语 UG 面向用户开放的非编程建库工具和参数化方法设计标准零件 , 这一方法避免 了用程序库开发图 形 库 的弊端 , 减 少 了开 发工 作量 , 有利 于扩充 图形 库.引用参数 化设 计技术 建 立 的图形 库 , 能 有效 对 因图形 尺寸变化而引起的图形相关变化进行 自动处理, 便于用户进行设计修改 , 可使设计人员从大量繁重而琐碎 的工 作 中解 脱 出来 , 有 利 于提 高设计人 员 的工作 效率 .