基于UG的零件參數(shù)化設(shè)計.pdf

計算機(jī)應(yīng)用作者簡介 : 楊家鵬 (1958- ) , 女 , 廣西平南縣人 , 副教授 , 研究領(lǐng)域 : CAD 及其應(yīng)用。收稿日期 : 2003- 08- 20基于 U G 的零件參數(shù)化設(shè)計楊家鵬(廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 廣西 南寧 530023)摘要 : 結(jié)合零件參數(shù)化設(shè)計的特點 , 介紹使用 U G 進(jìn)行零件參數(shù)化設(shè)計的基本過程和方法。關(guān)鍵詞 : U G; 零件 ; 參數(shù)化設(shè)計中圖分類號 : T P39117 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 : B 文章編號 : 1672- 545X (2003) 04- 0026- 03引言U n igraph ics (簡稱 U G) 是集 CAD CA E CAM于一體的集成化計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng) , 提供了從產(chǎn)品概念設(shè)計到生產(chǎn)開發(fā)全過程的一個完整的系統(tǒng) ,有著強(qiáng)大的三維造型功能和良好的參數(shù)化建模技術(shù) , 利用 U G 能很方便地進(jìn)行零件的參數(shù)化設(shè)計。零件的參數(shù)化設(shè)計是指零件在設(shè)計過程中 , 以零件的尺寸作為變量參數(shù) , 用對應(yīng)的關(guān)系來表示 , 通過調(diào)整尺寸參數(shù)就可以修改和控制零件的幾何形狀。這樣 , 當(dāng)需改變零件的大小和位置時 , 只要變動相關(guān)的尺寸數(shù)值 , 與之相關(guān)的尺寸將會自動隨之改變。利用 U G 進(jìn)行零件參數(shù)化設(shè)計 , 可根據(jù)零件的特點 , 采用草圖、表達(dá)式、截面之間的相關(guān)性等方法建立三維參數(shù)化模型來實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。1零件參數(shù)化設(shè)計方法和過程111使用草圖進(jìn)行零件參數(shù)化設(shè)計草圖是 U G 建模中建立參數(shù)化模型的一個重要手段 , 草圖曲線是一條參數(shù)化曲線 , 通過使用平面曲線來建立零件的大致輪廓。在進(jìn)行零件的參數(shù)化設(shè)計中大量采用草圖 , 因為草圖容易使用 , 容易建立 ,容易修改。特別是復(fù)雜的零件 , 可建立多個草圖 , 幾個草圖之間有形狀和位置關(guān)系的 , 用尺寸關(guān)系式使其產(chǎn)生相關(guān)性。 U G 采用的是“變量化技術(shù)”的設(shè)計建模方法 , 在繪制草圖時 , 不需要精確地畫出表示其輪廓形狀的平面曲線 , 只是繪出零件的大致輪廓形狀 , 然后通過給草圖加上尺寸約束和幾何約束來精確地定義其形狀 , 利用這些輪廓曲線通過拉伸或旋轉(zhuǎn)等掃描方法來建立符合設(shè)計要求的零件的三維參數(shù)化模型。要修改零件的形狀 , 只需改變草圖尺寸參數(shù) , 則由草圖建立的零件三維模型也相應(yīng)改變。112使用表達(dá)式進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計表達(dá)式是 U G 中參數(shù)化設(shè)計的一個重要的工具。在零件的參數(shù)化設(shè)計中起著很重要作用 , 使用表達(dá)式可以定義和控制零件的尺寸參數(shù) , 通過建立算術(shù)和條件表達(dá)式可以控制一個零件特征之間的尺寸和位置關(guān)系 , 也可以控制幾個草圖之間的相互關(guān)系的尺寸 , 使之產(chǎn)生相關(guān)性。使用表達(dá)式很容易對零件進(jìn)行修改 , 也容易實現(xiàn)零件的系列化設(shè)計。如一個長方體的高度可以用它與長度的關(guān)系式來表述 , 如果其長度改變 , 則高度也自動隨之改變。表達(dá)式可以自動建立或手工建立。當(dāng)建立草圖特征時 , 系統(tǒng)自動建立相應(yīng)的表達(dá)式 , 在給草圖標(biāo)注尺寸時可給出數(shù)值 , 也可用算術(shù)表達(dá)式來表示。幾個草圖之間的尺寸關(guān)系也可用表達(dá)式表示。還可根據(jù)設(shè)計意圖自定義算術(shù)或條件表達(dá)式。自定義表達(dá)式采用下拉菜單中表達(dá)式的命令 ,通過對話框輸入來建立。只要改變表達(dá)式中的任意一個參數(shù) , 零件三維模型與其相關(guān)的形狀和尺寸就會自動隨之改變。113利用形狀約束條件建立截面之間的相關(guān)對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計在設(shè)計一些復(fù)雜曲面時 , 通常要建立各截面的形狀 , 這時可通過求出實體表面、平面、曲線與指定平面之間的交線或交點 , 使用這些點利用幾何形狀約束條件建立截面之間的相關(guān)關(guān)系。從而在各截面62Equ ipm en t M anufactu ring T echno logy N o14, 2003 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 之間建立起相關(guān)的參數(shù)化關(guān)系 , 只要對其中一個截面進(jìn)行任何修改 , 三維模型都會自動隨之改變。除此之外 , 還可利用 U G 中的提取功能、 W ave技術(shù)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計來實現(xiàn)零件的系列設(shè)計。2零件參數(shù)化設(shè)計實例以圖 1 所示的支架零件為例 , 進(jìn)一步說明其設(shè)計方法和過程。圖 1支架第一步 , 繪制草圖曲線。根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)特點 , 建立基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸以及確定草圖的數(shù)量。把坐標(biāo)原點選在支架的上下對稱面 , 建立兩個草圖。坐標(biāo)原點的選取要考慮方便繪制草圖及建立零件的參數(shù)關(guān)系 , 選定草圖的構(gòu)圖平面為 XC2YC 平面 , 進(jìn)入草圖模式繪出圖 2 和圖 3 所示的草圖曲線 1 和草圖曲線 2。圖 2草圖曲線 1圖 3草圖曲線 2繪制草圖時 , 可先畫出確定上下凸緣輪廓形狀的草圖曲線 1 和確定中間圓筒輪廓形狀的草圖曲線2 的大致形狀 , 然后 , 加上尺寸約束即標(biāo)出各部分的實際尺寸 ; 再添加上幾何約束條件 : 在草圖曲線 1中 , 所有的圓弧和圓的圓心均在 XC 軸上 , C1 和 C2同心 , 并且定義在坐標(biāo)原點上 ; C3 與 C4 同心 , 兩直線 L 1、 L 2 分別與 C1、 C3 相切。給定尺寸約束和幾何約束后就會自動生成準(zhǔn)確的草圖曲線。在繪制草圖2 時 , 要使兩圓的圓心與草圖曲線 1 的 C1 和 C2 的圓心一樣同在坐標(biāo)原點 , 這樣就使草圖曲線 1 和草圖曲線 2 建立起確定的位置關(guān)系。這時可退出草圖模式準(zhǔn)備建立零件的三維模型。當(dāng)要修改模型的形狀和大小時 , 只需進(jìn)入草圖狀態(tài)進(jìn)行編輯修改 , 三維模型就可自動隨之更新。草圖曲線 1 的具體作圖步驟 :(1) 作圓弧 C1, 標(biāo)出半徑尺寸 R 1. 25, 添加約束 : 圓心固定在 XC 軸和 YC 軸上。(2) 作圓 C2, 標(biāo)上直徑尺寸 1, 添加約束 : 圓心和 C1 同心。(3) 作圓弧 C3, 添加約束 : 圓心在 XC 軸上 , 標(biāo)出 C3 和 C1 的中心距和 C3 的半徑尺寸 R 015。(4) 作圓 C4, 標(biāo)出尺寸 0135, 添加約束 : C4 和C3 同心。(5) 分別過 C1、 C3 的端點作直線 L 1 和 L 2, 添加約束 : L 1 和 C1 相切 , L 1 和 C3 相切 , L 2 和 C1 相切 ,L 2 和 C3 相切。圖 4高度參數(shù)第二步 , 拉伸草圖曲線建立零件的三維模型。對稱拉伸草圖曲線 1 可建立上下凸緣的實體形狀 , 對稱拉伸草圖曲線 2 可建中間空心圓筒的實體形狀。在作拉伸體時 , 高度尺寸是變量參數(shù) , 要建立起零件高度尺寸的相互對應(yīng)關(guān)系 , 將支架的有關(guān)高度尺寸定義三個變量 : h、 hh、 t, 如圖 4 所示 , 其中hh 為 h 的一半 , 根據(jù)這三個變量分別自定義三個表達(dá)式 :72裝備制造技術(shù) 2003 年第 4 期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. h= 315 hh= h 2 t= 0125,用下拉菜單 : 工具 (T ) 2表達(dá)式 111, 顯示表達(dá)式對話框 , 在對話框中輸入表達(dá)式 h= 315, hh= h 2,t= 0125。如圖 5 所示。圖 5表達(dá)式對話框用參數(shù)化來建立兩端的凸緣 , 即拉伸草圖曲線1 時 , 其開始拉伸位置參數(shù)用表達(dá)式 hh 來表示 , 結(jié)束拉伸位置為 hh + t, 使用相同的位置參數(shù)再進(jìn)行反向拉伸 ; 生成中間圓筒即拉伸草圖曲線 2, 拉伸位置參數(shù)為 + hh 和 2hh。這樣模型各部分高度之間產(chǎn)生了相關(guān)性 , 建立起一個三維參數(shù)化模型 , 只要改變h、 hh、 t 中的任意一個 , 三維模型就會自動更新。建立三維參數(shù)化模型后 , 可進(jìn)入工程圖模塊 , 根據(jù)三維模型快速自動生成工程圖。 U G 使用的是主模型的設(shè)計方法 , 平面工程圖與三維實體模型完全相關(guān) , 實體模型的尺寸、形狀以及位置的改變都會引起工程圖的自動更新。3結(jié)束語零件相關(guān)參數(shù)化設(shè)計是當(dāng)今 CAD 的主流方向。采用 U G 軟件進(jìn)行零件的參數(shù)化設(shè)計 , 根據(jù)零件的特點使用草圖、表達(dá)式等方法建立起參數(shù)關(guān)系 , 在設(shè)計方法上、編輯、修改等方面都很容易實現(xiàn)零件的參數(shù)化設(shè)計。零件的參數(shù)化設(shè)計是實行擴(kuò)展企業(yè)范圍的并行協(xié)作工程、實現(xiàn)無圖紙化生產(chǎn)的有效手段。參考文獻(xiàn) : 1 曾向陽 , 謝國明 , 王學(xué)平 , 等 1U GN X 基礎(chǔ)及應(yīng)用教程M 1 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 20031Param etr ic Programm ing for Parts Based on UGYAN G J ia2p eng(Guangx i V ocational T echn ical Co llege of H ydrau lic Pow er,N ann ing Guangx i 530023, Ch ina)Abstract: T he paper p resen ts the basic p rocedu re and m ethod fo r param etric p rogramm ing fo r parts w ithU G in the ligh t of the param etric p rogramm ing fo r parts.Key words: U G; parts; param etric p rogramm ing公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告公益廣告國運盛科技興科技興國力強(qiáng)公益廣告公