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基于UG的组合机床模块化设计.pdf基于UG的组合机床模块化设计.pdf -- 1 元

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基于UG的组合机床模块化设计任小中,李春梅,苏建新,杜新胜河南科技大学,河南洛阳471003摘要根据模块化设计原理,在功能分析的基础上划分组合机床的各级模块。以三维设计软件UG为开发平台,建立了组合机床各级模块的参数化三维造型模板库,同时还建立了存放设计过程中所需数据的数据库。用户在系统的引导下可完成设计过程中的模块选择、模块组合和设计计算等环节,从而实现了计算机辅助组合机床模块化设计,提高了设计效率。关键词组合机床模块化设计CADUG中图分类号TG65TP391.72文献标识码A文章编号10060006200702002802ModularizationDesignofAggregateMachineToolBasedonUGRENXiao2zhong,LIChun2mei,SUJian2xin,DUXin2shengHenanUniversityofScienceTechnology,Luoyang471003,ChinaAbstractAccordingtomodularizationdesigntheory,themodulesofaggregatemachinetoolaredividedinthispaperonthebasisoffunctionanalysis.TakingUGsoftwareasdevelopingflat,theparametric3Dmodelingmodulebankissetup.Thedatabaseforstoringthedatausedindesignisalsosetupatthesametime.Undertheguidingofthesystem,userscancompletesuchtasksasmodulechoice,modulecombination,andcalculation,etc.Therefore,computeraidedmodularizationdesignofaggregatemachinetoolcanberealized,thusimprovingthedesignefficiency.KeywordsAggregatemachinetoolModularizationdesignCADUG近年来,作为组合机床主要用户的汽车、拖拉机、内燃机等机械制造行业对组合机床的技术先进性、质量可靠性以及供货及时性要求都很高,使传统的组合机床设计方法已经不能适应多品种、小批量、高柔性、低成本的要求。以面向模块和功能分析为主要特征的模块化设计,使得设计者能够通过模块的划分、设计、选择与组合来构成不同功能、不同性能或不同规格的产品系列,以缩短产品设计与制造周期,减少设计与制造成本,快速应对市场变化1,增强企业的竞争能力。因此,模块化设计成为可以同时从设计与制造两个方面解决上述问题的较优选择2。本文以组合机床为研究对象,以三维设计软件UnigraphicsUG为开发平台,采用了UG/OPENAPI接口,Visualstudio.net编译环境,利用基于特征的参数化造型方法,开发出了计算机辅助组合机床模块化设计系统,实现了组合机床整机三维模块化设计。1设计原理模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,以满足市场的不同需求3。组合机床模块化设计主要在功能分析的基础上划分各级模块,采用面向装配的原则来设计模块的接口,实现模块综合的柔性和多样性4。首先建立机床总体的功能模型,抽象出机床的总功能,这是第一层模块。然后将机床总功能分解成不同级别、不同层次的子功能。每一功能层都建立对应的模块库。每一个模块都对应独立的功能。面向装配设计是指在概念设计阶段就考虑装配中可能存在的问题,以确保零件快速有效地进行装配,从而支持自顶向下的设计过程5。模块的划分和设计应该遵循面向装配设计的原则,模块应具有易于装配的互换性接口,以保证模块组合的快速准确。因此,在模块接口设计时,应考虑接口的的统一性,即具有相同功能的模块接口应该采用相同的接口几何形状,接口方位应该一致,模块接口几何尺寸精度、表面粗糙度应该尽可能统一。2CAD系统框架和三维造型模板库的创建2.1系统框架按照上述的功能模块划分,组合机床模块化CAD系统框架主要由五部分组成,如图1所示。组合机床整机模板库中提供了机床整机设计平台,用户可以在此平台上直接进行整机设计。这个模块中需要用户选择主要部件的型号。组合机床是由大量通用部件和少量专门部件组成的。当整机模板库和加工单元模板库不能满足用户的需要时,在用户进行组合机床设计时,可以在通用件模板库中选择通用件模型。图1组合机床模块化CAD系统模块划分Fig.1ModuleDivisionofAggregateMachineToolCADSystem2.2三维造型模板库2.2.1采用参数化三维造型技术参数化建模采用尺寸驱动技术,以约束造型为核心。由于组合机床通用部件的数据己经标准化、系列化,可以实现用几个关键尺寸驱动整个视图的绘制。图2所示为组合机床通用件设计模块的系统结构。收稿日期20061128基金项目河南省科技攻关项目022433009282第34卷第2期拖拉机与农用运输车Vol.34No.22007年4月TractorFarmTransporterApr.,2007图2通用件设计模块系统结构Fig.2SystemStructureofGeneral2purposeAssemblyDesignModule1通用件模块图形库通用件模块的图形库的建立包括各种通用件的参数化三维模型,是组合机床模块化CAD系统的基础。本系统主要利用UG的参数化建模方法直接建立零件模型,用表达式对模型实现全参数控制。表达式既可以用于控制模型内部的尺寸及尺寸与尺寸之间的关系,也可以控制装配中零件之间的尺寸关系。利用表达式建立的三维模型,当需要得到相同拓扑结构而几何尺寸不同的零件时,只需打开表达式编辑器,修改相应表达式的值,并输出为另一个命名零件文件即可。2数据库接口程序在组合机床CAD系统中,所有通用件的标准数据都存放在数据库中,采用数据库技术来管理数据。本文选用MicrosoftAccess建立数据库,并使用了其中的ADO.net技术来进行数据库的连接和访问。ADO.net提供了相容的连接微软SQLServer、Access和OLEDB等数据源的接口,以数据共享为目标的用户应用程序可以方便地对数据库进行各种操作。在通用件设计模块中,对每一个通用件建立一个数据表,数据表的名字为该通用件的代号。数据表中为每一个参数建立一列,其中该通用件的型号设计为主键。这个主键值将作为数据库查询函数的查询条件。数据库访问程序在后台执行。3主控程序的设计通用件模块的主控程序界面如图3所示。通用部件型号及其参数都存放在数据库中。用户在通用部件分类的下拉列表框中选择通用部件的分类,系统将根据类型名称在数据库中查询该类型所有的型号,并在通用部件型号列表框中列出,避免了用户查询标准型号的麻烦。同时在界面中的图形区内显示相应通用件的简图。图3通用件模块的参数输入界面Fig.3ParameterInputInterfaceofGeneral2purposeAssemblyModule2.2.2WAVE技术的采用WAVEwhatifalternativevaluableengineering技术是建立各零件间参数关系的技术,即在一个零件的形状和位置的基础上设计另一个零件。UGWAVE通过部件间建模来实现零件间的相关,即在同一装配体中,不同零部件或同一零部件内部在建模时共享连接几何体。对这个连接几何体参数的改变,可以自动地传递到装配中其它相关的组件。组合机床设计模块对应的各级装配模型,不仅包括部件结构,还包括部件之间的装配关系和装配约束。在组合机床模块化CAD系统中,使用WAVE技术将模块按设计规则形成一个控制结构,在其中定义所需要的几何信息和参数,使组合机床各级模板装配模型中的子模块之间的几何特征都是整体相关。图4所示为利用本系统生成的三面加工组合机床。用户只需输入主要参数即可得到所需的三维模型,在此基础上再进行详细设计。图4三面加工组合机床Fig.4AggregateMachineToolwithThree2sideMachining3结束语本文在对组合机床进行结构分析和功能分析的基础上,运用模块化设计理论,划分并设计出一系列机床模块。以三维设计软件UG为开发平台,建立起组合机床各级模块的参数化三维造型模板库。软件系统采用自动设计和交互设计相结合的方法。用户在系统界面的引导下,借助于庞大的数据库,根据自己的需要,选择合适的平台模板进行组合机床设计,从而实现计算机辅助机床模块化设计,提高设计效率,缩短产品开发周期。参考文献1贾延林.模块化设计M.北京机械工业出版社,1993.2赵韩,宋晖,朱家诚.基于SolidWorks的模块化设计关键技术研究J.组合机床与自动化加工技术,200411,24~26.3童时中.模块化原理设计方法及应用M.北京中国标准出版社,2000.4李春梅,崔凤奎.组合机床.模块化设计CAD系统J.河南科技大学学报,2004,2559~12.5王隆太,盛爱平.基于CIMS的组合机床CAD系统的研究开发及应用J.扬州大学学报,1999,2464~66.编辑齐亮作者简介任小中1957,男,河南武陟县人,教授,研究方向为先进制造技术。上接第27页4试验中要安排足够数量的测试点。特别是在车轮共振区对应的振动速度点附近应安排间隔较小的多个测试点,且各点的速度差应不大于0.05m/s。参考文献1徐浩,陈显华,陈庆东,等.轿车、微车悬架减振器设计与反求工程研究J.车辆与动力技术,2003349~54.2叶全勇,俞德孚.车辆悬架减振器外特性非线性的等效线性计算J.兵工学报坦克装甲车与发动机分册,1994127.3QC/T5451999,汽车筒式减振器台架试验方法S.4曾庆东.机动车减振器设计M.北京机械工业出版社,2000.编辑姜洪君作者简介王天利1957,男,辽宁省朝阳市人,教授,学士,主要研究方向为车辆工程。92任小中等基于UG的组合机床模块化设计
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