基于UG參數(shù)化的汽車管路檢測儀智能設(shè)計系統(tǒng)

機械科學(xué)航空航天工程 2011 年 5 月卷。30 華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(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) 針對目前的汽車用管道根據(jù)陸檢具設(shè)計的現(xiàn)狀，提出了一種基于參數(shù)化設(shè)計的裝配關(guān)系自動識別技術(shù)。對產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化建模，利用參數(shù)建立零件之間的相關(guān)性，約束裝配關(guān)系。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.平臺下，基于該設(shè)計方法開發(fā)了汽車管路檢測儀智能設(shè)計系統(tǒng)并應(yīng)用于實際生產(chǎn)。參數(shù); 檢具設(shè)計; UG; 自動識別UG劉明，廖敦明，劉清波，謝惠軍，陳立良，材料加工模具技術(shù)國家重點實驗室，華中科技大學(xué)武漢430074；武漢邦迪流體系統(tǒng)有限公司，武漢430056) 摘要：根據(jù)汽車檢具設(shè)計，提出了基于參數(shù)化設(shè)計的自動識別裝配關(guān)系。參數(shù)化模型補間組件之間的裝配關(guān)系。組件自動識別約束關(guān)系裝配工藝產(chǎn)品裝配智能基于上述設(shè)計方法平臺開發(fā)的智能設(shè)計系統(tǒng)UG NX5. 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(biāo)準(zhǔn)化水平檢查夾具設(shè)計。關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；檢具設(shè)計；UG; 自動識別 標(biāo)準(zhǔn)化程度差。

基于此，企業(yè)迫切需要一個智能的檢具設(shè)計模塊來代替手工設(shè)計模式。UG（Unigraphics）軟件是一款集成CAD的高端3D設(shè)計軟件，但目前還沒有專門的檢具設(shè)計模塊，而是使用其提供的二次開發(fā)工具UG OpenAPI技術(shù)和基于參數(shù)化的實體. 模塊技術(shù)可以開發(fā)出滿足自己需求的檢具設(shè)計模塊?；谖錆h邦迪管道系統(tǒng)有限公司檢具設(shè)計標(biāo)UGNX5.環(huán)境，利用UG OpenAPI技術(shù)，開發(fā)了汽車管道檢測工具智能設(shè)計系統(tǒng)。汽車管道檢測儀是用于檢測生產(chǎn)的管道是否合格的裝置。檢查工具的設(shè)計必須根據(jù)買方的具體要求或產(chǎn)品和零件的具體形狀進(jìn)行專門設(shè)計。因此，檢具設(shè)計過程復(fù)雜，CAD軟件手動設(shè)計檢測工具時，涉及大量的幾何空間計算和轉(zhuǎn)換。設(shè)計過程費時、費力、效率低，收到日期：2009-11-17 2008CDB302)和國家科技重大專項“高端數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造”設(shè)備”。3D CAD研究和3D CAD二次開發(fā)，lm861217 126．com；，副教授，博士，liaodunming@hust。教育。cn和其他組件。檢具設(shè)計過程復(fù)雜，CAD軟件手動設(shè)計檢測工具時，涉及大量幾何空間計算和轉(zhuǎn)換。設(shè)計過程費時、費力、效率低，收到日期：2009-11-17 2008CDB302)和國家科技重大專項“高端數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造”設(shè)備”。3D CAD研究及3D CAD二次開發(fā)，lm861217 126．com；，副教授，博士，liaodunming@hust。教育。cn和其他組件。檢具設(shè)計過程復(fù)雜智能檢具，CAD軟件手動設(shè)計檢測工具時，涉及大量幾何空間計算和轉(zhuǎn)換。設(shè)計過程費時、費力、效率低，收到日期：2009-11-17 2008CDB302)和國家科技重大專項“高端數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造”設(shè)備”。3D CAD研究和3D CAD二次開發(fā)，lm861217 126．com；，副教授，博士，liaodunming@hust。教育。cn和其他組件。2009-11-17 2008CDB302)和國家科技重大專項“高端數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”資助。3D CAD研究及3D CAD二次開發(fā)，lm861217 126．com；，副教授，博士，liaodunming@hust。教育。cn和其他組件。2009-11-17 2008CDB302)和國家科技重大專項“高端數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”資助。3D CAD研究和3D CAD二次開發(fā)，lm861217 126．com；，副教授，博士，liaodunming@hust。教育。cn和其他組件。

塊定位和檢測管道；定位銷用于固定和夾緊管道。其中，巡檢工具模塊在整個巡檢系統(tǒng)中占有很大的比重，是整個檢具設(shè)計的關(guān)鍵部分。對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)，檢具模塊的幾何拓?fù)潢P(guān)系相同或相似。以往的手工設(shè)計方式，設(shè)計師往往需要大量重復(fù)操作，設(shè)計效率低下。為了提高零件的通用性和提高設(shè)計效率，可以使用CAD系統(tǒng)對零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計并創(chuàng)建通用零件模型。表現(xiàn)。量具的設(shè)計取決于管道的形狀和空間位置等因素。如何處理好管道與檢測工具的關(guān)系，是整個設(shè)計過程的重點。檢查工具模塊是整個檢具設(shè)計的關(guān)鍵部分，是與流水線直接相關(guān)的部分。量具模塊設(shè)計中的表達(dá)式是量具模塊的關(guān)鍵尺寸，這些尺寸都是由管道尺寸決定的。根據(jù)它所代表的含義命名，以便于修改。其中，L的取值由管道直段長度決定；它是管道中心到底板的投影高度；ang 表示管道與底板的夾角。這些參數(shù)與裝配相關(guān)，稱為關(guān)聯(lián)參數(shù)。在生成管道時，確定管道的尺寸參數(shù)。同時，檢測工具模塊的相應(yīng)相關(guān)參數(shù)也相應(yīng)確定。根據(jù)相關(guān)參數(shù)建立檢具的模塊模型，并在模型中引入裝配關(guān)系。改變模型的參數(shù)表達(dá)式，實現(xiàn)檢具模塊的尺寸驅(qū)動，可根據(jù)裝配關(guān)系完成檢具模塊的組裝。

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(jìn)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表達(dá)零件模型，并通過使用參數(shù)建立零件中各種特征之間或不同零件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)化模型中自動導(dǎo)出精確的幾何模型。參數(shù)化模型只需要一個草圖。設(shè)計草圖時，UG自動將輸入的尺寸約束保存為特征參數(shù)，并且可以在后續(xù)設(shè)計中進(jìn)行視覺修改。通過改變約束和特征參數(shù)，它可以自動推導(dǎo)出精確的幾何模型。修改局部參數(shù)自動修改幾何模型。對于具有相同或相似拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一系列產(chǎn)品，只需修改一個參數(shù)即可生成新零件，這將是產(chǎn)品設(shè)計中非常有用的手段。參數(shù)化建模的第一步是分析部件結(jié)構(gòu)，充分理解設(shè)計意圖，構(gòu)思產(chǎn)品各部分之間的關(guān)??系。然后進(jìn)行參數(shù)化建模并提取參數(shù)，驗證模型的可行性。根據(jù)零件的幾何形狀和復(fù)雜程度，約束類型應(yīng)相同或有一定的規(guī)則可循。腳步：檢查被動元件，按照識別方式處理裝配關(guān)系中使用的點、線、軸或面。步驟：建立主動元件的三維參數(shù)化模型，檢查關(guān)聯(lián)的參數(shù)和約束，并相應(yīng)地命名關(guān)聯(lián)的裝配關(guān)系。

在檢具設(shè)計系統(tǒng)中，檢具模塊、管線和底板的組裝需要三個約束，分別是： 檢具模塊中間基準(zhǔn)檢具模塊的生成過程 一、選擇型號檢查工具模塊的類型，打開模型，并將打開的模型設(shè)置為工作部件。獲取模型表達(dá)式，根據(jù)管道關(guān)聯(lián)參數(shù)修改表達(dá)式，更新模型。然后，按照一定的命名規(guī)則保存新生成的檢具模塊，等待匯編調(diào)用。整個設(shè)計過程可以通過編寫程序自動完成。檢具模塊組裝關(guān)系自動識別 檢具模塊生成后，檢具模塊需要與管線和底板組裝在一起。對此，作者提出了裝配關(guān)系的自動識別方法。在該方法中，在裝配過程中，每個零件根據(jù)一定的幾何條件和約束，從各自的零件模板中生成相應(yīng)的三維幾何模型。根據(jù)一定的命名規(guī)則，對模型中需要用到的裝配關(guān)系中的點、線、軸或面進(jìn)行命名。通過編寫程序，程序自動查找并識別名稱，并根據(jù)給定的約束自動完成裝配過程。裝配關(guān)系與技術(shù)數(shù)據(jù)自動識別的關(guān)系如圖所示。UFASSEM mate) 或?qū)R(UF align) 表面與管道直線段、量規(guī)模塊的上表面 ASSEM UFASSEM 中心)智能檢具，量規(guī)模塊的外表面垂直于底板的基準(zhǔn)面（UF ASSEM 垂直）。針對這三個約束條件，在檢具模塊模型中分別建立并命名了中間基準(zhǔn)面、中心基準(zhǔn)軸和邊界基準(zhǔn)面。

同時，在管道上建立相應(yīng)的基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸。通過編寫程序，首先得到管道對應(yīng)基準(zhǔn)面或軸線的名稱標(biāo)識，通過名稱標(biāo)識得到對應(yīng)的對象標(biāo)識。同理，對于檢測工具模塊，獲取管道組件對應(yīng)的對象名稱標(biāo)識，從名稱標(biāo)識中獲取TAG標(biāo)識。組裝時，程序自動識別管道和檢具模塊的對應(yīng)標(biāo)識。由于檢具模塊與流水線是多對一的組裝關(guān)系，且檢具模塊均由檢具模塊模型生成，對應(yīng)的參考平面或參考軸的名稱相同。因此，在獲取到檢查工具模塊對應(yīng)對象的TAG后，立即重命名該對象的名稱。避免重復(fù)命名導(dǎo)致程序集混淆。通過以上步驟，已經(jīng)具備了組裝所需的條件。利用程序自動識別這些裝配關(guān)系，求解約束條件裝配關(guān)系，自動識別數(shù)據(jù)關(guān)系圖，實現(xiàn)檢具模塊的自動裝配。檢具模塊重新定位檢具模塊組裝完成后，會出現(xiàn)不符合實際生產(chǎn)條件的情況。此時，不符合要求的檢具模塊需要搬遷。在UG中，當(dāng)一個元件被添加到裝配中或在裝配中重新定位時，元件的坐標(biāo)原點和坐標(biāo)系矩陣被確定。組件在組件中的空間位置也被確定。其中，組件的坐標(biāo)系矩陣描述了組件的位置信息；坐標(biāo)原點決定了組件的空間位置信息。為實現(xiàn)裝配關(guān)系的自動識別，UG做出如下約定：當(dāng)常規(guī)裝配過程是多件一件的裝配時，例如，如果一個組件與組件B相匹配，則該組件稱為一個組件。有源元件，該元件為無源元件。

即當(dāng)主動元件與被動元件的關(guān)系為多對一關(guān)系時，主動元件應(yīng)具有相同或相似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。規(guī)則 主動元件和被動元件之間的裝配關(guān)系和約束條件相同或有一定的規(guī)則可以遵循。并且對于所有有源組件，這種合作關(guān)系是可行的。對于滿足以上兩個條件的裝配關(guān)系，建立參數(shù)化的三維幾何模型并引入裝配關(guān)系。為保證建立的約束關(guān)系可行，具體操作步驟如下： 步驟確定主動元件與被動元件的裝配關(guān)系。確保它們之間的約束類型是可行的。對活動組順序矩陣的更改。當(dāng)元件組裝成裝配體時，就會生成這個矩陣?？梢酝ㄟ^UG二次開發(fā)工具提取組裝字母，實現(xiàn)組件的翻譯。可以將矩陣的前三行三列的三階矩陣乘以一個變換矩陣得到一個新的三階矩陣，將新得到的三階矩陣結(jié)合平移后的坐標(biāo)原點，得到一個新的三階矩陣得到四階矩陣。使用UG二次開發(fā)功能，將新的四階矩陣應(yīng)用到裝配體中，實現(xiàn)元件的重新定位。直接用于引導(dǎo)加工。檢具模塊修改為了實現(xiàn)整個裝配過程的智能化和自動化，在實際生產(chǎn)中使用檢具比較系統(tǒng)的設(shè)計時間和常用的設(shè)計方法。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)該是更新后的儀表模塊尺寸參數(shù)。

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新，采用將參數(shù)數(shù)據(jù)寫入屬性的方法，將關(guān)鍵尺寸和裝配關(guān)系寫入零件的屬性特征中。當(dāng)零件需要修改時，使用程序讀取零件屬性特征，修改參數(shù)，模型更新后，將修改后的參數(shù)改寫為屬性特征，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。檢具設(shè)計在圖中各個平臺下都是耗時的。結(jié)論 基于裝配關(guān)系自動識別技術(shù)，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計方法，由UG NX5.平臺開發(fā)的汽車管路檢測工具智能設(shè)計系統(tǒng)已在企業(yè)投入實際生產(chǎn)，并取得了良好的效果。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)性工作。同時，參數(shù)化的設(shè)計方法有效提高了檢具設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化，裝配關(guān)系自動識別的思想為檢具設(shè)計提供了一個新的思路，也可以應(yīng)用于其他類似的結(jié)構(gòu)在設(shè)計中。[參考] 基于UG零件庫的建立[J]. 機械設(shè)計，2001，18（華中科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），OpenAPI UGNX5.菜單，通過菜單調(diào)用需要的命令進(jìn)行操作。。 項目通用設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點流水線47點流水線15 OpenAPI UGNX5.菜單，通過菜單調(diào)用需要的命令進(jìn)行操作。。 項目通用設(shè)計方法檢具設(shè)計系統(tǒng)20點流水線47點流水線15