基于UG生成表驅(qū)動的三維參數(shù)化零件庫的研究

1、基于UG生成表驅(qū)動的三維參數(shù)化零件庫的研究(2006-06-24 22:26:01本文闡述了基于UG生成表驅(qū)動的三維參數(shù)化零件庫的方法和步驟，并以一個實例對如何建立參數(shù)化模型、確定設(shè)計變量、給模型分配設(shè)計變量以及設(shè)置和編輯電子表進行了詳細的論述。實踐證明，利用此方法可以方便快捷地建立零件的三維參數(shù)化模型庫，以實現(xiàn)零件的系列化設(shè)計，能大大提高設(shè)計效率。在設(shè)計中經(jīng)常遇到形狀相似，但尺寸并不完全相同的零件，如系列化的產(chǎn)品零件、常用的標準件等。對于這些零件的二維設(shè)計，目前已經(jīng)比較成熟。但隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計與制造有了新的發(fā)展，即從三維到二維的設(shè)計步驟，也就是首先要建立三維模型，然后

2、自動生成二維的工程圖紙，或者利用三維零件模型直接生成數(shù)控代碼，實現(xiàn)無圖紙加工，節(jié)約時間和成本。因此零件三維參數(shù)化模型的建立，就顯得尤為重要，它將使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的系列化成為可能，并極大地縮短了結(jié)構(gòu)設(shè)計周期，減少了由于零件的尺寸變化帶給工程師的工作量。一、建立表驅(qū)動零件模型庫的原理在產(chǎn)品的系列化設(shè)計過程中，為了加快產(chǎn)品設(shè)計過程，減少重復(fù)性的勞動,應(yīng)建立結(jié)構(gòu)形狀相同僅尺寸不同零件的三維模型庫，如螺釘、螺栓、螺母、墊圈、密封件、潤滑件和軸承等一些標準件。UG雖然提供了許多二次開發(fā)工具（如UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open等），但利用二次開發(fā)工具需要設(shè)計人員具有比較高的技

3、術(shù),一般設(shè)計人員很難完成。而利用UG提供的表驅(qū)動技術(shù)同樣可以創(chuàng)建標準零件、通用零件以及產(chǎn)品系列化設(shè)計的三維模型庫。建立三維參數(shù)化模型以后，設(shè)置設(shè)計變量并將設(shè)計變量分配給模型，然后創(chuàng)建一個含有這些變量的外部電子表，將電子表鏈接到當前模型中。因為電子表中的變量被當前圖形文件的零件尺寸所引用，這個表就可以用來改變當前圖形文件中的零件的尺寸，所以用戶都可以通過控制外部電子表對零件進行修改，避免了由于設(shè)計變化而不得不修改大量模型參數(shù)所帶來的損失，并且用一個模型就可表達多個同類結(jié)構(gòu)的零件。二、建立基于表驅(qū)動的零件三維參數(shù)化模型1.分析零件特征為了高效地創(chuàng)建表驅(qū)動零件，在設(shè)計前必須對該零件進行仔細地分析，首

4、先要從整體上形成關(guān)于這個零件建模的大概思路，明確設(shè)計零件需要創(chuàng)建哪些特征以及創(chuàng)建這些特征的次序；同時還需要注意所要創(chuàng)建的各種特征的內(nèi)在聯(lián)系及其各自的特點，最后明確該零件需要幾個參數(shù)進行驅(qū)動。為了實現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設(shè)計，首先要對零件進行尺寸約束和幾何約束，從而確定唯一的零件形狀。如圖1所示，零件需要8個尺寸約束和一些幾何約束。尺寸約束見圖1。其中幾何約束包括：俯視圖中四條直線分別與相鄰的圓弧相切；直徑25mm、40mm和半徑28mm的三個圓或圓弧同圓心；半徑15mm的圓弧和直徑16mm的圓同圓心；兩個直徑為16mm的圓的圓心連線處于水平。通過以上尺寸約束和幾何約束的建立，保證了零件的唯一性。2

5、.建立零件模型在分析零件的基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的各自特點，創(chuàng)建三維參數(shù)化模型所需的各種特征，包括幾何特征和輔助特征，并且用上述分析的所有約束完全約束零件的三維模型。3.創(chuàng)建并分配設(shè)計變量UG通過表達式提供了在驅(qū)動尺寸與零件的模型之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系的功能。在建立表驅(qū)動之前,要把已經(jīng)確定的設(shè)計變量通過重命名表達式分配給對應(yīng)的尺寸，如圖2、圖3所示。在UG中對約束尺寸重新進行編輯，這樣就完成了設(shè)計變量的分配。圖1 零件的尺寸約束圖2 分配設(shè)計變量圖3 重命名表達式4.建立表驅(qū)動在UG中可以把某一零件的系列尺寸完整地建立在電子表格中，形成一個零件數(shù)據(jù)庫。這樣做對于此數(shù)據(jù)庫的管理、編輯和擴展都很方便。具體地說

6、，可以任意修改表格中的某一個或某些數(shù)據(jù)、增加一組新的零件數(shù)據(jù)、增加設(shè)計變量等等，最終產(chǎn)生使用同一實體模型的系列零件三維模型。UG中的電子表格的創(chuàng)建步驟如下：1單擊菜單“ToolsExpression”，對參數(shù)表達式進行重命名和編輯，如圖2所示；2單擊菜單“ToolsPart Families”，系統(tǒng)將彈出如圖4所示的“Part Families”對話框，在圖3所示的待提取參數(shù)框中雙擊各個表達式，這時這些表達式將出現(xiàn)在“提取后的參數(shù)”列表中，將“Family Save Dictionary”設(shè)置為“E:falan”，然后點擊“Create”進人“Spreadsheet（電子表格）”進行零件庫的創(chuàng)

7、建；圖4 Part Families 對話框3這時系統(tǒng)彈出如圖5所示的Excel工作表，在該表中系統(tǒng)產(chǎn)生了8個數(shù)據(jù)列，分別對應(yīng)于剛剛提取的8個參數(shù)。在表中輸人零件號（PartName）以及系列零件的相關(guān)參數(shù)值。用電子表格（Excel）建立如下數(shù)據(jù)（見圖4所示）。這一數(shù)據(jù)形式可以直接和UG鏈接，從而實現(xiàn)了零件的三維參數(shù)化模型。表中第一行為各個設(shè)計變量，即數(shù)據(jù)庫中的字段名，以下每行為一個記錄，表示確定某一尺寸零件的一組參數(shù)。輸入完畢后，可以選用“PartFamily”菜單下的“verify Part”來生成某零件，以明確參數(shù)選定是否正確。待上述工作明確無誤后，可選“PartFamily”下的“Save Family”來存儲該電子格式；圖5 Excel 工作表4）在圖5所示的工作表中選擇38列，然后在Excel程序中單擊“PartFamily”菜單下的“Create parts”，便可在指定的工作目錄下生成系列零件族。圖6 創(chuàng)建系列零件三、結(jié)論利用表驅(qū)動技術(shù)來創(chuàng)建系列零