UG在工藝裝備模塊化研發(fā)中的應(yīng)用

王積全 楊海成 孫麗麗

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司，遼寧 沈陽 110043）

1大量的設(shè)計(jì)人員在不斷重復(fù)那些結(jié)構(gòu)相似的設(shè)計(jì)工作，大家都在忙著找“參考圖”，以緩解工作量多、圖紙量大、任務(wù)量繁重的壓力。

2“蘿卜快了不洗泥”，設(shè)計(jì)人員只追求數(shù)量，忽視了質(zhì)量，造成了很多工裝的返修，延誤了生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，增加了制造成本。

3工藝裝備的嚴(yán)重滯后。設(shè)計(jì)和制造常年累月加班加點(diǎn)，卻總是無法滿足零件車間的要求。

幾年以前我們開始了工藝裝備典型結(jié)構(gòu)模塊化的探索。探索的目的就是將傳統(tǒng)的、典型的、經(jīng)常使用的、被加工零件數(shù)量大的工藝裝備，通過專家們的集體科學(xué)分析，吸收最先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，重新歸納整理，設(shè)計(jì)出更為科學(xué)合理、有一定適用范圍的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。這種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備的功能是：a.對于相似或相近的零件僅僅需要調(diào)整幾個(gè)參數(shù)就能自動(dòng)生成全新的工裝設(shè)計(jì)圖。b.對已制成的工裝進(jìn)行簡單的調(diào)整、更換或補(bǔ)充就能加工不同的零件。UG具備了這些設(shè)計(jì)功能。

自我公司引進(jìn)UG軟件以來，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通過對UG軟件的不斷學(xué)習(xí)和掌握，讓我們越來越感受到UG的強(qiáng)大功能。該軟件直接采用了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、三維建模同二維工程圖相關(guān)聯(lián)等技術(shù)，為工藝裝備參數(shù)化、模塊化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)理想的平臺(tái)。它提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實(shí)體建模、虛擬裝配建模、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、分析等技術(shù)手段，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了極大的方便。它的參數(shù)化性能、關(guān)聯(lián)性模式和部件族式的管理模式使工藝裝備模塊化設(shè)計(jì)有了廣闊的前景，是進(jìn)行工裝模塊化設(shè)計(jì)的必備之軟件。

模塊化設(shè)計(jì)過程：

3.1 收集資料與信息：由專家和相關(guān)的技術(shù)人員將以往設(shè)計(jì)的工藝裝備按照結(jié)構(gòu)和用途進(jìn)行前瞻性的分門別類。

3.2 對結(jié)構(gòu)相似的工裝，由工裝首席專家組織相關(guān)人員反復(fù)研討，初步確定相似工裝的典型結(jié)構(gòu)和可能參數(shù)化的方向。

3.3 在UG的平臺(tái)上，利用強(qiáng)大的建模功能對典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

3.4 根據(jù)要求對三維模型進(jìn)行整體化的參數(shù)化設(shè)計(jì)和家族部件式的管理。

下面就用盤類零件車加工通用底座的模塊化設(shè)計(jì)來說明UG軟件在工裝模塊化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

4典型結(jié)構(gòu)

摒棄了傳統(tǒng)的定位環(huán)定位方式，采用了6個(gè)可換定位銷。定位銷有三套位置可供選擇，定位銷的定位直徑可采用參數(shù)化設(shè)計(jì)。改變定位直徑和調(diào)整定位銷的位置，可使被加工零件的定位直徑范圍在350~500之間連續(xù)變化。壓板的位置與定位銷的位置同步改變。壓圈的直徑和高度、調(diào)整螺栓的位置和高度也是參數(shù)化設(shè)計(jì)，隨被加工零件的不同而改變。

5創(chuàng)建三維模型

5.1 按照典型結(jié)構(gòu)的要求利用UG建造三維模型。

5.2 創(chuàng)建裝配圖時(shí)可以采用自底向上裝配，也可以采用自頂向下裝配。在裝配過程中兩種方法可以互換使用。

5.3 為方便參數(shù)化設(shè)計(jì)建議使用草圖建模模式。（完全約束）

5.4 與工藝規(guī)程關(guān)聯(lián)的尺寸為參數(shù)化的尺寸--主尺寸，與主尺寸關(guān)聯(lián)的尺寸為相關(guān)尺寸。

5.5 建立草圖過程中，為了方便參數(shù)化設(shè)計(jì)建議直接作出主尺寸，建模中要考慮需要參數(shù)化的尺寸。

6參數(shù)化設(shè)計(jì)

在參數(shù)化設(shè)計(jì)中首先要確定主尺寸的數(shù)量。確定的原則是：用最少的主尺寸保證整個(gè)工裝完整的參數(shù)化運(yùn)行，保證工藝的要求。要達(dá)到這樣的效果，必須與工藝人員反復(fù)磋商討論，力爭最優(yōu)、最佳。

6.1 可換定位銷的參數(shù)化設(shè)計(jì)

為適應(yīng)零件定位尺寸變化，及在加工不同尺寸零件時(shí)定位銷的受力情況，將定位銷的臺(tái)肩高、定位直徑用可調(diào)參數(shù)H、d，如圖2；

圖中d和H1為主尺寸，d+20為相關(guān)尺寸。

6.2 壓圈的參數(shù)化設(shè)計(jì)

綜合考慮零件止口的大小變化因素，利用一個(gè)可變的壓圈直徑參數(shù)D1控制零件形狀，以保證壓圈對零件的壓緊限位，如圖3；D1為主尺寸。

6.3 壓板的參數(shù)化設(shè)計(jì)

為適應(yīng)零件高度變化和可調(diào)整高度變化，利用H1、H3控制壓板位置，壓板上的長槽孔使壓板在徑向能夠調(diào)整，起到了徑向補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｈ鐖D4；H1和H3主尺寸。

7家族式部件管理

家族式部件管理可以使多種結(jié)構(gòu)同時(shí)存在，通過抑制通過對UG軟件的二次開發(fā)，利用VC++，對開發(fā)的模塊化工裝進(jìn)行分類管理，通過輸入?yún)?shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)；如圖5。

8裝配圖主尺寸鏈接設(shè)計(jì)

全部零件的主尺寸參數(shù)化設(shè)計(jì)都是在單個(gè)零件圖上完成的。這樣的參數(shù)在裝配圖上無法應(yīng)用。所以需要在裝配圖上進(jìn)行主尺寸參數(shù)化鏈接。

打開UG軟件，在建模的狀態(tài)下，打開菜單中工具欄的表達(dá)式，輸入需要車加工的輪盤的H1、H2、D1、d的新值，確定后，UG軟件自動(dòng)建造新的模型，同時(shí)也自動(dòng)生成了二維圖型。打印出圖，即可完成新的工裝的設(shè)計(jì)；如圖7至9。

本夾具的研發(fā)成功，是在工藝裝備技術(shù)研究所領(lǐng)導(dǎo)、首席技術(shù)專家和相關(guān)技術(shù)人員共同努力的結(jié)果。到現(xiàn)場考察，請專業(yè)人士提出整改意見，前前后后經(jīng)歷了多次的反復(fù)和修改，現(xiàn)已確定為盤類零件車加工的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行推廣。它的主要特點(diǎn)是：

8.1 出圖快。不用考慮夾具的結(jié)構(gòu)，工藝人員只要輸入相應(yīng)的四個(gè)數(shù)據(jù)，就能直接得到三維的立體模型和二維圖紙，緩解了工裝設(shè)計(jì)的壓力，降低了工裝設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)數(shù)量。以前要幾天才能設(shè)計(jì)出來的圖紙，現(xiàn)在只需要很短的時(shí)間就能設(shè)計(jì)出來。為推進(jìn)工藝工裝一體化提供了理想的平臺(tái)。

8.2 制造周期短。對于一個(gè)新的不夾具來說，只需要制造幾個(gè)壓板組件和壓圈組件。大大的縮短了工裝夾具的制造周期，即降低了成本，又提高了工裝快速反應(yīng)的能力。較好地解決了工裝制造的瓶頸難題。

8.3 質(zhì)量大幅提升。結(jié)構(gòu)是典型的，制造是簡單的，只要輸入的四個(gè)數(shù)據(jù)是正確的，產(chǎn)品的質(zhì)量就完全有了保證。這大大地提高了工裝設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量。

現(xiàn)在我們正在加大力度，進(jìn)一步完善和推廣工藝裝配模塊化設(shè)計(jì)的方法和思路，通過模塊化的設(shè)計(jì)，提高工藝裝備的設(shè)計(jì)平臺(tái)，簡化工藝裝備的制造難度，讓復(fù)雜的工藝裝備的設(shè)計(jì)簡單化，通用化，為構(gòu)筑二十一世紀(jì)先進(jìn)的工藝裝備設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)而努力。

[1]機(jī)械工業(yè)出版社1982年3月第一版《機(jī)械工程手冊》第九卷《機(jī)械制造工藝》分冊

[2]楊黎明主編國防工業(yè)出版社1996年5月第一版《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》

[3]國防工業(yè)出版社1978年3月第一版《航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊》《夾具設(shè)計(jì)》分冊

[4]成大先主編化學(xué)工業(yè)出版社1994年4月第三版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第一卷、第二卷

[5]上海科學(xué)技術(shù)出版社1981年月日12月第二版《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》

[6]清華大學(xué)出版社2009年4月第一版《UG NX6中文版》