基于UG參數(shù)化的汽車管道檢具智能設(shè)計系統(tǒng)

基于UG參數(shù)化的汽車管路儀表智能設(shè)計系統(tǒng) 華中科技大學(xué)材料成型與模具技術(shù)國家重點實驗室,武漢430074; 武漢邦迪管道系統(tǒng)有限公司, 武漢 430056) 針對當前汽車管道檢具設(shè)計，提出一種基于參數(shù)化設(shè)計的裝配關(guān)系自動識別技術(shù)。對產(chǎn)品進行參數(shù)化建模，利用參數(shù)建立零件之間的關(guān)系，并用裝配關(guān)系對其進行約束。在裝配過程中，零件自動識別約束關(guān)系，實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化、自動化裝配。同時，在UG NX5.的平臺下，基于該設(shè)計方法開發(fā)了汽車管道檢具智能設(shè)計系統(tǒng)并應(yīng)用于實際生產(chǎn)。參數(shù)化;檢具設(shè)計; UG；中文圖片自動識別分類號：TP39 文檔識別碼： 文章編號：1003-8728( 2011) 05-0718-04 智能檢具設(shè)計系統(tǒng)AutomotivePipes Based ParametricDesign UG劉明, 廖敦明, 劉慶波, 謝惠軍, 陳立良華中科技大學(xué)材料加工模具技術(shù)國家重點實驗室, 武漢430074; 武漢邦迪流體系統(tǒng)有限公司, 武漢43005 基于以上設(shè)計方法平臺UG NX5.開發(fā)的零部件自動識別約束關(guān)系裝配工藝產(chǎn)品智能裝配智能設(shè)計系統(tǒng)已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量，提高了標準化水平檢具設(shè)計。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量，提高了檢具設(shè)計的標準化水平。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量智能檢具，提高了檢具設(shè)計的標準化水平。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量，提高了檢具設(shè)計的標準化水平。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量，提高了檢具設(shè)計的標準化水平。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量，提高了檢具設(shè)計的標準化水平。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計質(zhì)量，提高了檢具設(shè)計的標準化水平。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG；自動識別具體形狀是專門設(shè)計的，所以檢具設(shè)計通過CAD軟件手工設(shè)計檢具會涉及大量的幾何空間尺寸計算和轉(zhuǎn)換。

設(shè)計過程耗時、勞動密集、效率低、標準化程度低?；诖?，企業(yè)迫切需要一個智能的檢具設(shè)計模塊來替代人工設(shè)計模式。UG（Unigraphics）是一款集成的高端3D設(shè)計軟件智能檢具，但目前還沒有專門的檢具設(shè)計模塊，而是利用它提供的二次開發(fā)工具UG OpenAPI技術(shù)和基于參數(shù)的實體建模技術(shù)，你可以開發(fā)出滿足你需求的檢具設(shè)計模塊?；谖錆h邦迪管道系統(tǒng)有限公司的檢具設(shè)計標準UGNX5.OpenAPI技術(shù)，開發(fā)了汽車管道檢測工具智能設(shè)計系統(tǒng)。收稿日期：2009-11-17 基金2008CDB302)及國家科技重大專項“ @k7@ > 中的關(guān)鍵部分是與管道直接相關(guān)的部分。它由其他組件組成。模塊定位和檢測管道；定位銷用于固定和夾緊管道。

其中，檢具模塊占整個檢具系統(tǒng)的很大比例，是整個檢具設(shè)計的關(guān)鍵部分。對于行業(yè)標準或企業(yè)而言，儀表模塊的幾何拓撲結(jié)構(gòu)相同或相似。在以往的手工設(shè)計方式中，設(shè)計人員往往需要進行大量的重復(fù)操作，導(dǎo)致設(shè)計效率低下。為了提高零件的通用性，提高設(shè)計效率，可以利用CAD系統(tǒng)對零件進行參數(shù)化設(shè)計，創(chuàng)建通用零件模型。它們是檢測工具模塊的模型草圖和裝配約束圖。圖中的表達式是儀表模塊的關(guān)鍵尺寸，這些尺寸是由管道尺寸決定的。根據(jù)它們所代表的含義命名，以便于修改。其中，L值由管道直線段的長度決定；ang 為管道中心到底板的投影高度，表示管道與底板裝配相關(guān)的參數(shù)，稱為關(guān)聯(lián)參數(shù)。在生成流水線時，確定流水線的尺寸參數(shù)。同時，相應(yīng)的檢測工具模塊的相關(guān)參數(shù)也相應(yīng)確定。根據(jù)相關(guān)參數(shù)，建立夾具模塊的模型，并在模型中引入裝配關(guān)系。改變模型參數(shù)表達式實現(xiàn)量規(guī)模塊的尺寸驅(qū)動，并配合裝配關(guān)系完成量規(guī)模塊的裝配。檢具模塊的生成過程如圖所示。參數(shù)化設(shè)計方法 參數(shù)化設(shè)計的目的是使產(chǎn)品能夠根據(jù)設(shè)計者的設(shè)計意圖進行靈活的修改。通過定義零件的幾何約束和尺寸約束來完整地表達一個構(gòu)件模型，并通過參數(shù)建立零件中的每個特征或不同零件的幾何形狀之間的相關(guān)性。零件的生成可以通過改變模型約束和參數(shù)來獲得。參數(shù)化設(shè)計方法 參數(shù)化設(shè)計的目的是使產(chǎn)品能夠根據(jù)設(shè)計者的設(shè)計意圖進行靈活的修改。通過定義零件的幾何約束和尺寸約束來完整地表達一個構(gòu)件模型，并通過參數(shù)建立零件中的每個特征或不同零件的幾何形狀之間的相關(guān)性。零件的生成可以通過改變模型約束和參數(shù)來獲得。參數(shù)化設(shè)計方法 參數(shù)化設(shè)計的目的是使產(chǎn)品能夠根據(jù)設(shè)計者的設(shè)計意圖進行靈活的修改。通過定義零件的幾何約束和尺寸約束來完整地表達一個構(gòu)件模型，并通過參數(shù)建立零件中的每個特征或不同零件的幾何形狀之間的相關(guān)性。零件的生成可以通過改變模型約束和參數(shù)來獲得。

參數(shù)化設(shè)計的主要功能是： 從參數(shù)化模型中自動推導(dǎo)出精確的幾何模型。參數(shù)化模型只需要一張草圖。在草圖設(shè)計過程中，UG自動將輸入的尺寸約束保存為特征參數(shù)，可以在后續(xù)設(shè)計中進行可視化修改。通過改變約束條件和特征參數(shù)，可以自動推導(dǎo)出精確的幾何模型。一系列結(jié)構(gòu)相同或相似的產(chǎn)品，只需修改一個參數(shù)即可生成新的零件，這將是產(chǎn)品設(shè)計中非常有益的手段。參數(shù)化建模的第一步是分析組件結(jié)構(gòu)，充分了解設(shè)計意圖，構(gòu)思產(chǎn)品各部分之間的關(guān)??系。然后進行參數(shù)化建模，提取參數(shù)，驗證模型的可行性。根據(jù)根組件的幾何形狀和復(fù)雜性，選擇不同的實現(xiàn)方法。為了達到設(shè)計目的，有效減少設(shè)計時間和成本，保持設(shè)計的完整性 [2, 3] 對于檢具模塊的約束，約束類型應(yīng)相同或有一定的規(guī)則可遵循. 階梯零件，根據(jù)識別方式處理裝配關(guān)系中使用的點、線、軸或面。列出了步驟的相關(guān)參數(shù)和約束，并相應(yīng)地命名了相關(guān)的裝配關(guān)系。在檢具設(shè)計系統(tǒng)中，夾具模塊、管線和底板的組裝需要三個約束，即：夾具模塊的中間參考夾具模塊的生成過程首先，選擇夾具模塊的模型類型，打開模具將模型設(shè)置為工作部件。獲取模型表達式，根據(jù)管道相關(guān)參數(shù)修改表達式，更新模型。

然后，按照一定的命名規(guī)則保存新生成的巡檢工具模塊，等待匯編調(diào)用。整個設(shè)計過程可以通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)自動化。儀表模塊裝配關(guān)系自動識別技術(shù) 儀表模塊生成后，需要與管道和底板進行裝配。對此，作者提出了一種裝配關(guān)系的自動識別方法。方法是在裝配過程中，每個零件根據(jù)一定的幾何條件和約束，從每個零件的模板中生成相應(yīng)的三維幾何模型。裝配關(guān)系中需要在模型中使用的點、線、軸或面，按照一定的命名規(guī)則命名。通過編寫程序，程序自動查找并識別名稱，并根據(jù)給定的約束條件自動完成組裝過程。裝配關(guān)系自動識別為技術(shù)數(shù)據(jù)關(guān)系如UFASSEM mate）或?qū)R（UF align），檢具模塊上表面（ASSEM UFASSEM中心），檢具模塊外表面垂直于底板基準面（ASSEM 垂直）。對于這三個夾具模塊，分別建立并命名中間基準、中心基準軸和邊界基準。同時在管道上建立相應(yīng)的基準平面和基準軸。通過編寫程序，首先獲取管道對應(yīng)的基準面或軸的名稱標識，通過名稱標識獲取block，獲取管道組件對應(yīng)的對象名稱標識，從名稱標識中獲取TAG標識。裝配時，程序自動識別對應(yīng)的管道標識和檢具模塊。

由于檢具模塊和管道是多對一的裝配關(guān)系，并且檢具模塊是由檢具模塊模型生成的，因此對應(yīng)的基準平面或基準軸的名稱是相同的。因此，在獲取到fixture模塊對應(yīng)的對象的TAG標識后，立即重命名該對象的名稱標識。避免名稱重復(fù)導(dǎo)致程序集混淆。通過以上步驟，裝配所需的條件已經(jīng)被檢具模塊重新定位。檢具模組組裝完成后，會出現(xiàn)不符合實際生產(chǎn)條件的情況。這時就需要對不符合要求的檢具模塊進行搬遷。在 UG 中，當組件添加到裝配體或在裝配體中重新定位時，該組件的坐標原點和坐標系矩陣。組件中組件的空間位置也被確定。其中，組件的坐標系矩陣描述了組件的方位信息；坐標原點決定了組件的空間位置信息。UG裝配關(guān)系自動識別數(shù)據(jù)關(guān)系圖 為了實現(xiàn)裝配關(guān)系的自動識別，作如下約定： 當規(guī)則裝配過程為多個零件一個零件的裝配時，例如裝配與裝配匹配B、裝配體稱為活動裝配體，裝配體稱為活動裝配體。用于無源元件。那是，當主動元件和被動元件之間的關(guān)系是多對一關(guān)系時，主動元件應(yīng)該具有相同或相似的拓撲結(jié)構(gòu)。規(guī)則 有源元件和無源元件之間的裝配關(guān)系和約束是相同的或有一定的規(guī)律可循。并且對于所有有源組件，這種合作關(guān)系是可行的。對于滿足上述兩個條件的裝配關(guān)系，建立基于參數(shù)的3D幾何模型并引入裝配關(guān)系。為保證所建立的約束關(guān)系是可行的，具體操作步驟如下： 確定主動元件和被動元件的裝配關(guān)系的步驟 確保它們之間的約束類型是可行的。

最終的2D工程圖包含各部分的詳細加工信息，可直接用于指導(dǎo)加工。檢具模塊的修改為了實現(xiàn)整個裝配過程的智能化和自動化，在實際生產(chǎn)中使用檢具將系統(tǒng)的設(shè)計時間與常用的設(shè)計方法進行比較。當模塊組裝和重新定位時，其尺寸參數(shù)應(yīng)能隨檢具模塊的變化而變化。最終生成的二維工程圖應(yīng)該是檢具模塊更新后的尺寸參數(shù)。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新，將參數(shù)數(shù)據(jù)寫入屬性的方法用于改變關(guān)鍵尺寸和裝配關(guān)系，寫入零件的屬性特征。當零件需要修改時，使用程序讀取零件的屬性特征，修改參數(shù)，更新模型后，將修改后的參數(shù)改寫到屬性特征中，覆蓋之前的數(shù)據(jù)，保證實時更新的數(shù)據(jù)。生成二維工程圖時，只需直接讀取屬性中的參數(shù)，即可保證輸出數(shù)據(jù)的實時性。繪圖的結(jié)論是基于裝配關(guān)系的自動識別技術(shù)和參數(shù)化設(shè)計方法，使用UG NX5.

從表中可以看出，該系統(tǒng)可以大大減少流水線設(shè)計時間，顯著提高生產(chǎn)效率，有效減少設(shè)計人員的重復(fù)工作。同時，參數(shù)化設(shè)計方法有效提高了檢具設(shè)計的標準化，自動識別裝配關(guān)系的思想為檢具設(shè)計提供了新思路，也可以應(yīng)用于其他類似的設(shè)計中的結(jié)構(gòu)。[參考] 基于UG零件庫，2001，18（華中科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，35（UGNX4.openAPI編程基礎(chǔ)[M].北京：基于應(yīng)用實例）以上裝配關(guān)系自動識別方法是在3D軟UGNX下添加檢具設(shè)計系統(tǒng)的功能菜單< @5. OpenAPI UGNX5. 菜單，通過菜單調(diào)用需要的命令進行操作。使用本系統(tǒng)，可以完全實現(xiàn)檢具設(shè)計的自動化，對于系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)生成的管道檢測工具圖。從圖中可以看出，管道、底板、檢具模塊和定位插入項目的一般設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點管道47點管道15 file:///D|/My Profile /Desktop/New Text Document.txt 設(shè)備錯誤 (configuration_error) 您的請求可以處理，因為配置錯誤：“可以使用 LDAP 服務(wù)器?！?幫助，請聯(lián)系您的網(wǎng)絡(luò)支持團隊。file:///D|/我的個人資料/桌面/新建文本文檔.txt2012-07-12 20:42:52 使用本系統(tǒng)，可以完全實現(xiàn)檢具設(shè)計的自動化，對于系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)生成的管道檢測工具圖。從圖中可以看出，管道、底板、檢具模塊和定位插入項目的一般設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點管道47點管道15 file:///D|/My Profile /Desktop/New Text Document.txt 設(shè)備錯誤 (configuration_error) 您的請求可以處理，因為配置錯誤：“可以使用 LDAP 服務(wù)器?！?幫助，請聯(lián)系您的網(wǎng)絡(luò)支持團隊。file:///D|/我的個人資料/桌面/新建文本文檔.txt2012-07-12 20:42:52 使用本系統(tǒng)，可以完全實現(xiàn)檢具設(shè)計的自動化，對于系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)生成的管道檢測工具圖。從圖中可以看出，管道、底板、檢具模塊和定位插入項目的一般設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點管道47點管道15 file:///D|/My Profile /Desktop/New Text Document.txt 設(shè)備錯誤 (configuration_error) 您的請求可以處理，因為配置錯誤：“可以使用 LDAP 服務(wù)器?！?幫助，請聯(lián)系您的網(wǎng)絡(luò)支持團隊。file:///D|/我的個人資料/桌面/新建文本文檔.txt2012-07-12 20:42:52 管道、底板、檢具模塊及定位插入項目的一般設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點管道47點管道15 file:///D|/My Profile/Desktop/New Text Document.txt設(shè)備錯誤 (configuration_error) 您的請求可以處理，因為配置錯誤：“可以使用 LDAP 服務(wù)器?！?幫助，請聯(lián)系您的網(wǎng)絡(luò)支持團隊。file:///D|/我的個人資料/桌面/新建文本文檔.txt2012-07-12 20:42:52 管道、底板、檢具模塊及定位插入項目的一般設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點管道47點管道15 file:///D|/My Profile/Desktop/New Text Document.txt設(shè)備錯誤 (configuration_error) 您的請求可以處理，因為配置錯誤：“可以使用 LDAP 服務(wù)器?！?幫助，請聯(lián)系您的網(wǎng)絡(luò)支持團隊。file:///D|/我的個人資料/桌面/新建文本文檔.txt2012-07-12 20:42:52