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1、 锻压技术 2006年 第2期基于U G参数化快速设计方法的研究及应用李素萍3,刘 剑,刘根生,林建平,尚永辉(河北工业大学 材料学院,天津 300130)摘要:基于UG三维软件阐述3种参数化设计方法及程序设计技术,论述了冷冲压模具中三维模型参数化设计方法,并提供了部分设计实例。综合运用3种参数化设计方法进行快速设计。关键词:UG软件;三维模型;参数化设计方法;冷冲模;快速设计中图分类号:TP391172 文献标识码:A 文章编号:100023940(2006)0220085204Study and application of the parameterized quick design m
2、ethod base on unigraphicsLI Su2ping,LIU Jian,LIU G en2sheng,LIN Jian2ping,SHANGYong2hui(School of Materials Science,Hebei University of Techeologym,Tianjin300130,China)Abstract:Three parameterized design methods and technology of program designing base on Unigraphics are dis2cussed in the paper1This
3、 paper describes the parameterized design for the 3D models of cold2punching mould1It pro2vides designed instances1The advanced quick design can be realized by applying the three methods integrally1Keywords:U G;3Dmodels;parameterized design method;cold2punching mould;quick design3 女,29岁,硕士研究生收稿日期:20
4、052052271 引言采用三维CAD造型系统是实现产品三维设计的有效途径,提高三维模型设计效率的最好方法之一是参数化设计。参数化设计是用参数对结构形状相似、尺寸不同的一组零件进行尺寸约定,实现利用参数驱动图形。目前,参数化设计在快速设计领域中已经得到广泛的应用。U G是一种大型的CAD CAM CAE集成化软件,它为用户提供了几种功能强大的参数化设计模块。同时,应用U G的二次开发工具,可以获得友好的人机交互界面。本文主要讨论几种参数化设计策略及基于U G软件的几种参数化方法和具体的程序设计。2 三维CAD系统参数化快速设计211 设计变量表实现三维模型的快速设计三维CAD系统通常具有强大的
5、造型功能。在U G系统中,通过特征构建三维模型,并自动生成设计变量表。用户通过设计变量表中的数据进行修改,以设计变量作为三维模型的参数,从而实现用户交互操作层次上参数化设计。212 编程技术实现三维模型的快速设计利用三维CAD系统本身提供的开发环境应用程序接口,用编程方法生成三维模型的参数化设计。在U G环境,可利用系统提供的U G/OPEN API二次开发工具和C语言实现参数化设计。213 设计变量与编程技术相结合的方式实现三维模型的快速设计1 综合前两种策略的优点,可采用设计变量与编程技术相结合的三维模型参数化设计方法。其实现原理是以三维参数化特征造型技术生成的模型为基础,用设计变量作为参
6、数化程序与三维模型的联系纽带。实现这种较理想的参数化设计方法,称之为程序控制表达式法。3 基于U G环境的参数化设计方法311 设计变量法2用设计变量控制三维模型变化的几种主要方式有:电 子 表 格(SpreadSheet)法、关 系 表 达 式(Expression)法、用户自定义特征(1udf)法。这几种方法中电子表格法比较常用,电子表格法的具体实现过程如下:(1)图形数据分析 图形分析的目的是根据设计经验构思零件造型过程,并以此为基础对数据进行筛分。数据筛选的结果形成3类参数:第1类是和零件结构密切相关的参数,它可以作为变量表达58 1995-2006 Tsinghua Tongfang
7、 Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.其他参数,即所谓的基本参数;第2类是可以用基本参数来表示的参数,它和基本参数之间存在函数关系;第3类也可以称之为常量,它不随零件规格的改变而变化。图1所示是冷冲压模具中圆柱销。由于结构简单,它的基本变量包括直径d、圆销头厚度a、倒边厚度c、圆柱销长度l。图1 圆柱销Fig11Column pin(2)基本参数定义 在U G的Modeling模块中打开Tools菜单下的Expression命令,定义(1)中筛选出的基本参数并给它们赋初值。当然,这些值是前面获得的标准件最小规格的尺寸。以圆柱销为例,d、a、c、l4
8、个基本参数在Expression界面下分别对应4个零件最小规格数值。(3)造型 由于建立模型的方法和步骤将直接决定参数的选取,所以应根据图形数据分析结果进行零件造型设计。(4)编辑表达式 在造型过程中,每进行一步操作,U G都自动生成系统默认参数用来代表零件的具体尺寸。这些参数难以形象地表达其所代表的尺寸,因此在设计完成后,还需要对这些参数进行编辑。具体方法就是点击rename或edit命令,用第(2)小节中生成的参数代替前面生成的参数。操作结果是形成一组以基本参数为变量的表达式。这些表达式可以很好的表示各参数之间的尺寸相关关系。经过表达式编辑的零件称之为种子零件。具体到圆柱销中,就是利用第(
9、2)小节中定义的d、a、c、l分别代替U G自动配置p0、p1、p2、p3参数。(5)零件生成 打开Tools中的Part families命令,系统会弹出如图2所示的对话框。双击A2vailable Columns多项选择列表框中的基本参数,将它添加到Choosen Columns中。选择完毕后设定零件的存储路径,点击Edit按钮,界面将链接到Ex2cel,表格的第1行是刚刚选择的参数,第1列要求用户输入文件Part _ Name,然后输入每个零件参数所对应的具体数值。输入完毕后从第1行开始依次选择各数值行,点击Creat Parts命令生成对应尺寸的零件。(6)零件调用 在U G中,Ass
10、embliesCom2图2 零件家族Fig12Part familiesponents,点击Edit Existing;在Choose Part Name内指定所选标准件;在Point Constructor内指定欲加入零件的位置如(0,0,0),这样标准零件即在指定点处生成。也可以通过U G的UIStyler设计对话框,利用ODBC技术开发数据库,应用U G/OPEN API调用数据库中的数据。图形库中的零件利用电子表格法生成。这种参数化设计策略的优点是不通过编程手段来实现零部件的三维参数化设计,简单实用。缺点是操作较复杂、设计效率不高。312 程序设计法程序设计法用程序描述U G的造型过程
11、,通过人机界面获得具体数值实现动态造型,是纯粹的C语言和U G/OPEN API函数的综合应用。程序设计法的模块划分比较简单。它的顶层就是程序设计模块,包括界面接口和应用程序接口两个分支模块。它将零件设计模块集成到应用程序接口中。除了利用界面接口提供程序代码编写的框架外,其他如造型等工作均由开发者提供的程序来实现程序设计法程序代码和具体零件相关。以汽车模具中自润导板为例说明程序设计法的一般流程。(1)零件特征 由图3中的位图可知,根据零件特征构思编程的思路,应先确定坐标位置创建长方体,再定义阶梯螺孔的位置,然后挖孔成形。(2)系统界面接口 界面接口是程序设计的框架,是人机交互的载体。系统通过人
12、机交互界面获得用户输入。图3就是本系统的界面。(3)系统工作流程 系统工作流程如图4所示。其优点是三维模型完全实现了程序驱动,但不68 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.图3 系统界面Fig13Interface of system图4 系统工作流程Fig14System workflow足之处是编程工作量大、开发效率低。313 程序控制表达式法程序控制表达式法的几何信息和拓补关系包含在已生成的种子零件的表达式中。从这一点来讲,它的参数化设计思想和电子表格法是一致的。但是它是针对这些表达式编
13、写程序代码,通过人机交互控制表达式实现尺寸驱动,在系统运行过程中动态生成用户需要的零件。所以说,程序控制表达式法是U G菜单命令和程序设计的综合运用。系统总控模块也就是系统运行管理模块,它负责图形模块的调用。它主要由图形模块和程序设计模块组成。其中,图形模块的任务是种子零件的设计。程序设计模块下辖两个接口 界面接口和应用程序接口。界面接口通过U G提供的Menuscript和UIStyler两个模完成应用程序的框架建设,应用程序接口则是程序设计的主题。应用程序接口包括ODBC技术和U G/OPEN API。ODBC即开放式数据库互连技术,它的核心是一组标准的SQL语句,它以头文件的形式集成到U
14、IStyler生成的C语言程序中,完成对数据库的添加、修改、删除等操作;U G/OPEN API即U G的应用程序接口,它由2000多个函数组成,涵盖了CAD、CAE、CAM等领域,并通过setvalue()和getvalue()实现系统的人机交互功能3。为了说明3种参数化设计方法,以冷冲模具中凸模零件为例。它的基本变量包括固定部分直径D、凸模直径d、凸模长度L和凸模台阶长度B。图5是程序编译、连接后的最终显示结果。图5 最终界面Fig15Finally interface部分程序代码如下:void tumo(double D,double d,double L,intB)char D 20;
15、char3exp _ name1=D;char exp _ defn1 100=;char exp _ defn 133 ;tag _ t tag123;tag _ t work _ part;/程序主体strcpy(exp _ defn1,exp _ name1);strcat(exp _ defn1,=);strcat(exp _ defn1,D);/复制完整的表达式到字符型数组exp _ defn1work _ part=UF _ ASSEM _ ask _ work _ part();/获取工作部件标识tag123=UF_ PART_ ask _ part _ tag(E:danban
16、1prt);/询问种子零件的tag值UF _ ASSEM _ set _ work _ part(tag123);78 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.锻压技术 2006年 第2期 计算机 用AutoCAD确定拉深工艺的系统开发聂福荣1,23,刘德学1,陈龙光1(11 兰州理工大学 材料科学与工程学院,甘肃 兰州 730050;21 甘肃省有色金属新材料国家重点实验室,甘肃 兰州 730050)摘要:介绍了基于VB610运用数据库与参数化相结合的方法,在Auto CAD2000中拉深工艺的
17、参数化设计及出图的开发过程。系统运行时,只要输入零件尺寸数据就可以完成整个工艺设计过程,最后输出工序图、各个工序参数。关键词:拉深工艺;数据库;VB610;Auto CAD2000中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:100023940(2006)0220088204Systematic development of deep drawing process based on Auto CADNIE Fu2rong1,2,LIUDe2xue1,CHENLong2guang1(11College of Material Science and Engineering,Lanzhou
18、University of Technology,Lanzhou Gansu 730050,China;21State Key Lab of Advanced Non2Ferrous Materials,Lanzhou,Gansu 730050,China)Abstract:The paper introduces the method that combines the database of VB610 application with parameterizedtogether and the parameterized procedure of the drawing process
19、design and the process of development of diagram inAuto CAD20001When the system runs,as long as inputting the spare parts size data,the complete technological de2sign process,the work procedure diagram output,each work procedure parameters can be finished finally1Keywords:drawing processl;data base;
20、VB610;Auto CAD20003 男,37岁,副教授收稿日期:20052052171 引言国外先进工业国家早在60年代就开始将CAD/设置种子零件为当前工作零件UF _ MODL _ ask _ exp(exp _ name1,exp _ defn);/询问名称为exp _ name的表达式strcpy(exp _ defn,exp _ defn1);/将其存储到字符型数组exp _ defnUF _ MODL _ update();/刷新零件这种参数化设计方法将U G的草图功能和程序设计方法很好的结合在一起,用主变量控制其他参数,实现了快速、准确的零件设计;此方法是在系统运行过程中动态
21、生成零件,因此系统运行速度慢。4 结论通过对U G软件的参数化设计方法的分析,可以明显看出各自的优缺点,3种参数化设计方法在空间性、时间性、系统稳定性、开放性方面各有不同的要求,U G二次开发软件商品化发展趋势提倡的是根据用户硬件配置、系统性能以及开发周期等因素合理利用几种参数化设计方法。根据不同需求采用不同的方法是U G参数化设计。对于复杂零件也可以采用典型结构拼装,解决编程的困难。择优采用多种方法实现模具快速设计,是模具设计工程师共同追求的目标。参考文献:1 李世国1 三维模型的参数化设计策略及程序设计技术J 1机械,2000,27(6):242612美 Unigraphics Solution Inc,张琴,译.洪如谨,审校.UG相关参数化设计培训教程 M1 北京:清华大学出版社,200213 董正卫,等1UG/Open API编程基础M1 北京:清华大学出版社,200214 冲模设计手册编写组1 冲模设计手册 M1 机械工业出版社,200015 李宗葛1C语言程序设计 M1 湖北:华中理工大学出版社,1996188 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.