基于模板的专用夹具CAD系统的研究

第 4期 2 0 1 0年 4月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c hi n e r y De s i g n M a n uf a c t u r e 2 4 5 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 0 0 4 0 2 4 5 0 3 基于模板 的专用夹具 C A D系统的研 究 秦 忠 吴洪明 吕彦明 滕树新 毛 锐 江南大学 机械工程学院 无锡 2 1 4 1 2 2 无锡透平叶片有限公司 技术 中心 无锡 2 1 4 1 2 2 Th e s t u d y o f t h e s p e c i aI f i x t u r e CAD s y s t e m b a s e d o n t e mp l a t e Q I N Z h o n g wu H o n g mi n g L V Y a n m i n g T E N G S h u x i n MA O R u i S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g J i a n g n a n U n i v e r s i t y Wu x i 2 1 4 1 2 2 C h i n a Wu x i T u r b i n e B l a d e C o L t d T e c h n i c a l C e n t e r Wu x i 2 1 4 1 2 2 C h i n a 驴驴 d d P d P d d d 矿 P d 口 驴 矿 d dP 0 d p 驴 摘要 针对系列化的专用夹具中存在拓扑结构相同和尺寸参数不同的零件的特点 借助U GN X 软件 自身提供的参数化特征建模的功能和二次开发工具 对某系列专用夹具 首先采用参数化建模技术 创建该系列夹具的一套实体模型 然后通过系统的人机交互界面 可视化 集中提取该套夹具中所有需要 的参数化尺寸作为模板的尺寸接 13 最后在设计该系列的夹具时 再通过系统的人机交互界面 调用模 板 将新的尺寸可视化 集中输入到模板的尺寸接 口 系统再通过算法对输入的尺寸作智能排错 最终生 成满足用户实际需要的高质量的专用夹具 关键词 模板零件 参数化建模 二次开发 U G Ab s t r a c t A c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o ft h e s a l n e t o p o l o g i c a l s t r u c t u r e a n d d if f e r e n t d i m e n s i o n p a r a me t e r s of t h e fix t u r e p a r t s i n t h e s a lT t e s e r i e s w i t h t h e of t h e f u n c t i o n w h i c h i s p a r a me t e r i z e d m o d e l i n g t h e U G N X o ffe a n d t h e s e c o n d d e v e l o p me n t t o o l f o r a t y p e o fp art s fir s t i t s e t s u p s e r i e s ofp art mo d e l s ofo n e t e m p l a t e p art b y t h e p a r a m e t e r i z e d m o d e l i n g t e c h n o l o g y p i c k s up t h e d i me n s i o n o ft h e t e rn p l ate p art t o b e p ara m e t e r i z e d d i me n s i o n i n t e rf a c e t h r o u g h t h e 帆一 m a c h i n e i n t e rf ace o f t h e s y s t e m m a k e s t h e n e w d i me nsi o ns v i s i b l e e n t e r s t h e n e w d i me n s i o n s i n t o t h e d i m e n s i o n i n t e rf ace Q t h e t e m p l a t e 5 p a r t o i l t o g e th e r e r c a l l i n g t h e t e m p l at e p a r t t h r o u g h t h e m a n m ach in e i n t e rf ace of th e s y s te m w h e n d e 一 2 s ig n i n g th e s e r ie s Q t h e fi x t u r e s a n d t h e n a d j u s t s t h e i n p u t d i m e n s i o n b y t h e a l g o r i t h m A t l a s t i t b u il d s 2 k p art s ofh i g h q u al i t yt h e u s e r s n e e 5 K e y w o r d s T e mp l a t e p a r t P a r a m e t e r i z e d mo d e li n g T h e s e c o n d d e v e lo p me n t U G 中图分类号 T H1 6 T P 3 9 1 7 文献标识码 A 1 引言 在生产过程中 夹具设计是技术准备工作中的一项重要内 容 是产品设计与车间生产 的纽带 是经验性很强且影响因素很 多的决策过程 目前 在无锡某企业中 由于产品形状具有一定的相似性 决 定了夹具的结构也具有一定的相似性 即相同系列的夹具存在拓 扑结构相同和尺寸参数不同的零件或组件 但设计人员在设计相 同系列 的央具时 还是需要对那些形状相似 尺寸 不同的零件或 部件分别进行重新建模或对已有的零件进行尺寸修改 不但耗费 了设计人员的时问和精力 延长了设计周期 而且使夹具的设计 质量得到保证 从而增加了产品的生产制造成本 U G N X软件是一个集成化的C A D C A M C A E系统软件 不 仅具有强大的参数化特征造型功能 而且还为工程设计人员提供 了二次开发工具 从而满足了用户化 专业化的需要 针对以上情况的综合分析 采用在 U G N X平台上利用基于模 板的参数化建模技术构建一个能方便 快速 可靠地生成专用夹 具所需要 的三维实体模型和二维工程图的专用夹具 C A D系统 来稿 日期 2 0 0 9 0 6 1 3 2 基于模板的参数化建模技术 2 1基于模板的参数化建模技术的介绍 模 板零 件是 采用特征造型技术和拓扑关系约束建立 的三维 参数化实体模型 该模型经简化后只有代表其特征的结构和尺 寸参数 基于模板的参数化建模技术就是指将已创建的模板 零件中的需要参数化尺寸提取出来提供给用户作为模板的尺寸 接 口 用户在今后创建拓扑结构相同 尺寸不同的零件实体模型 时 只需可视化输入模板的尺寸接 口 通过尺寸驱动实现新的零 件的建模 该技术结合了 U G可以实现参数化建模的特点和程 序可以实现智能化设计的特点 使 U G自身重复而烦琐建模过 程 尤其是对复杂零件的建模过程 变得简单 智能 人性化 从 而提高了模 型设计 的效率 和质量 2 2模板零件的创建过程 1 在建模环境中创建自定义表达式 点击工具一 表达式命 令 创建具有实际意义的表达式名与表达式初值 如底板的长 1 7 0 5 mm 如 图 l 所示 2 在草图绘制过程中 将需要参数化的尺寸与已定义的表 2 4 6 秦 忠等 基于模板的专用夹具 C A D系统的研究 第 4期 达式相关联 如底板的长p 如图2 所示 化尺寸的对话框 如图4 5 所示 图 1创建表达式 3 拉伸草图 创建其他特征 生成底板的三维实体模型 完 成模板零件的创建 如图3 所示 图 2关联表达式 图 3模板零件 3 基于模板的专用夹具 C A D系统的实现 3 1 U G Op e n A P I 与 MF C的结合 U G O p e n A P I 又称为 U s e r F u n c t i o n 是一个允许程序访问并 改变U G对象模型的程序集 U G O p e n A P I 封装了近 2 0 0 0个 U G 操作函数 它可以对 U G的图形终端 文件管理系统和数据库进 行操作 几乎所有能在 U G界面 的操作都可以用 U G O p e n A P I 函数实现目 因此 U G O p e n A P I 成为 U G最常用的二次开发丁具 MF C是 V c 的一个重要的软件资源 利用 MF C可以方便 得利用 V c 开发环境提供的先进的开发技术和 二 具 实现程序 的可视化设计 与 U G自带的界面开发工具 U I S t y l e r 相比 利用 MF C设计对话框更容易 修改和调试也更加方便 快捷f3 1 尽管 U G O p e n A P I 的功能比较强大 而且也可采用v c 作 为编译器 但仍然存在很大的局限 如在字符串的处理方面很不 方便 所以 将 U G O p e n A P I 与 M F C相结合对应用程序进行设 计 创建和调试无疑是一种较完美的选择 3 2利用 UG Op e n A PI 与 MF C实现基于模 板的专 用夹具 CA D系统 U G表达式的功能十分强大 它不仅可以使 U G实现参数化 设计 还可以非常简便地对模型进行编辑I 但就一套夹具 尤其 是对零件数目 较多 复杂程度较大的夹具来说 需要设计人员逐 个打开夹具中的每个零件 再找出需要修改的尺寸进行修改 虽 然也能实现参数化建模的目的 但其过程十分烦琐 而且不能保 存零件之间尺寸不发生干涉 因此 利用二次开发技术在 U G N X 4 0的平 台上创建 一个具 有可视化 集中修改夹具零件的参数化尺寸 并能保证零件内部 或零件与零件之间不会发生尺寸干涉现象的专用夹具 C A D系统 3 2 1可视化 集中提取模板零件 中的参数化尺寸作为 模 板尺寸接 口 利用 MF C创建了一个用于集中提取 套夹具中的所有参数 图 4选择夹具中的模板零件x q i 框 图5提取模板零件中的参数化尺寸 图4中 应用程序首先将一套夹具中所有需要参数化的模板 零件的名称集中显示到左边的列表框中 然后 用户双击列表框 中的任一模板零件名称 程序将打开该套夹具的装配图 同时将 当前选中的模板零件在装配图中以工作部件的形式区别显示 最 后 点击提取 按钮 进入图5 界面 图5中 应用程序首先将选中的模板零件的所有参数化尺寸 集中显示到左边的列表框中 然后用户通过点击 按钮提取需要 的参数化尺寸纠右边的列表框中 最后 点击 完成并返回上一步 按钮 将右边列表框中已提取的参数化尺寸以零件名 参数化名 参数值的命名格式显示到图4右边的列表框中 最后 将提取的所有信息以写文件的方式保存到 I n f o r m a t i o n t x t 文件中 该文件即为该夹具模板的尺寸接口 以便在今后 的调用过程中直接读取使用 如图6 所示 图 6 I n f o r m a t i o n t x t 文件 在提 取表 达式过 程 中 采 用 了 U G O p e n A P I提供 的 UF MODL a s k e x p s o f p a r t 函 数 和 U F MO D L a s k e x p t a g s t r i n g 函数将用户在创建模板零件时创建的表达式全部遍历出来 显示到图 5的左边列表框中 3 2 2可视化 集中输入模板的尺寸接 口 在 U G中 要对已存在的表达式进行修改 可以首先利用 U G O p e n A P I 提供的 U F MO D L e d i t e x p函数修改表达式的值 然后利用 U F M O D L u p d a t e 函数实现模型的更新 利用 MF C创建一个能可视化 集中输入模板的尺寸接口的 No 4 A p r 2 0 1 0 机 械 设 计 与制 造 2 4 7 对话框 应用程序通过读取 I n f o r m a t i o n t x t 文件将模板的尺寸接 口信息显示在 的对话框 中 如 图 7所示 图 7输入模板 的尺寸接 口对话框 图7中 应用程序先将读取到的所有需要修改尺寸的模板零 件的名称集中显示在左边的列表框中 然后 用户双击任一零件 名 程序将打开夹具模板的装配图 同时将选中的模板零件以工 作部件的形式显示在装配图中 并将该模板零件的所有尺寸接口 显示在右边的列表控件 中 以方便用户修改 最后 利用 UF MODL e d i t e x p函数将 用 输入 的尺寸 赋给到该模 板零件 中 实现参数化 此外 该对话框还提供了尺寸提示和预览的功能 尺寸提示 是在用户不 明确当前输入的尺寸参数是模 型中的哪一个 时 可以 点击尺寸提示按钮 让系统给 出绿色提示 如图 8 所示 浏览是在 用户输入完 当前模板的尺寸后 点击 预览按钮 观察新的零件的 模型是否合理 图 8尺寸提不 3 2 3 系统智 能化 当用户在 图 8对话框 中完成 了所有模板零件的所有尺寸接 口的输入后 点击下一步按钮 程序将通过算法判断所输入的尺 寸是否存在干涉 若有 则提示给用户进行修正 否则 进入下一 个界面 此外 该系统还可以添加其他算法实现其他功能 这就可 使该 系统具有一定的智能化 4专用夹具 C AD系统的应用实例 以无锡某公司的某套专用夹具为例说明利用该系统进行夹 具设计的过程 1 创建整套夹具所需的模板零件 如图9所示 2 使用该系统创建夹具模板 首先可视化 集中提取夹具中 所需的所有参数化尺寸 同时根据需要对提取的尺寸创建尺寸提 示 然后集中设置所有模板零件的部件属性 最后将所有信息保 存在 I n f o rma t i o n t x t