試論UG的模塊化應用

摘 要：Unigraphics（簡稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數化軟件，是當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件，具有強大的參數化設計功能，在設計和制造領域得到了廣泛的應用。本文通過UGNX平臺，結合使用過程中的特點，進行了參數模塊化，建立一個標準樣件庫，簡化了在某一方面的應用。

關鍵詞：UGNX；參數化；螺栓；體積

中圖分類號： U169.499 文獻標識碼：A

1應用背景

目前我們在進行高強螺栓的加工，其特點是螺栓的頭部（六角頭、十二角頭）是由鐓制加工完成。采用鐓制加工，一是可以節省材料，二是提高螺栓的抗拉、抗剪及抗疲勞等各方面的強度，其工作原理是根據棒材受力變形，通過模具得到需要的頭部形狀。

在鐓制加工工藝中，由其工作性質決定了需要計算出零件在鐓制之前棒材的規格——直徑和長度，這兩者可根據鐓制前后零件總的體積沒有發生變化來進行。在計算零件在鐓制后所擁有的體積，我們借助了UGNX平臺，在UGNX中，制作好零件的模型，在標題欄里選擇analysis 即可計算出零件的體積，然后就可以根據零件體積、棒料直徑，計算出我們所需要的棒料的長度。

但是，我們近期需要進行多種零件的工藝規程編制，零件的規格也各不相同，每個零件都需要從頭到尾的設計、畫圖，重復性的工作浪費了大量的時間。在接觸到UGNX可以進行參數化建模這一區域后，我就想，如果對相似零件進行參數化建模，則可以節省大量的時間。

2零件模型的創建

系統參數與尺寸約束

UGNX具有完善的系統參數自動提取功能，他能再草圖設計時，將輸入的尺寸約束作為特征參數保存起來，并且在此后的設計中進行可視化修改，從而達到最直接的參數驅動建模的目的。用系統參數驅動圖形的關鍵在于如何將從實物中提取的參數轉化到UG中，用來控制三維模型的特征參數。尺寸驅動是參數驅動的基礎，尺寸約束是實現尺寸驅動的前提。UG的尺寸約束的特點是將形狀和尺寸聯合起來考慮，通過尺寸約束實現對幾何形狀的控制。設計時必須以完整的尺寸參考為出發點（全約束），不能漏注尺寸或多注尺寸。尺寸驅動是在二維草圖Sketcher里面實現的。當草圖中的圖形相對于坐標軸位置關系都確定，圖形完全約束后，其尺寸和位置關系能協同變化，系統將直接把尺寸約束轉化為系統參數。

特征和表達式驅動圖形

利用電子表格驅動圖形。

應用

這里運用電子表格驅動圖形，首先要分析零件，以六角頭螺栓為例。

2.1分析零件模型提取特征參數

圖1 螺栓尺寸

螺紋規格.19-32

UNJF.25-28

UNJF.3125-24

UNJF.375-24

UNJF

d4.8266.357.93759.525

d1（min）8.50910.109211.68413.2842

L20253040

HMax3.1753.5564.34345.1562

Min2.7943.1753.96244.7752

m0.5080.5080.5080.508

smax9.550411.150612.750814.3256

min9.321810.896612.496814.0716

e（min）10.41412.19214.020815.8242

表1 螺栓規格

此處是進行螺栓的鐓制體積的技術，可省略螺紋部分。由圖1可知，六角頭螺栓的主要尺寸有H、m、L 、s、d1、d，可將其作為落實的主要參數驅動螺栓圖形。螺栓由三部分組成：六角頭部、墊片部、桿部組成，均可通過拉伸得到，在建模時應特別注意三者之間的關系。

2.2螺栓在草圖中的約束

圖2 建立主要參數表達式

圖3 繪制基圓 圖4 繪制六邊形

在UG的電子表格中確定各種參數并給出初步的數值，如表1，在這里，增加了參數e作為驅動參數，主要用來進行頭部倒角。

螺栓的頭部為六變形，可先對其進行建模，并將s作為主要驅動參數。進入草圖模式，如圖2所示，繪制一個圓，圓心約束在坐標中心，并標注圓的直徑尺寸，使圓的直徑尺寸為s，即p12=s。如圖3，繪制六邊形，并與圓建立相切約束，即以參數s驅動圓的大小，然后圓驅動六角形的大小。此時，將基圓轉換至參考曲線，如圖5。退出草圖，并進入一個新的草圖模式——與上一草圖相重合，建立與基圓s同心圓，并約束其尺寸為e。

圖5 添加幾何表達式

2.3螺栓頭部實體的生成

拉伸六邊形，約束其拉伸長度為m；拉伸圓e（拉伸出來的圓柱是為了在螺母上倒角而增加的輔助實體），約束其拉伸長度為m。在圓柱e拉伸終止的一端進行偏置倒角，偏置值為e/2-s/2，角度為30度。對六角柱體與圓柱e求交集，即可得到螺栓的六角頭部形狀。

2.4螺栓桿部實體的生成

從兩個UG默認的草圖圖層中建立兩個圓d和d1，并各自約束與基圓s同心。退出草圖模式，分別拉伸圓d和d1，方向與六角柱體拉伸方向相反，拉伸長度分別為L和m。對螺栓頭部和柱體d和d1進行求和，并對柱體d和d1的相接處進行面倒圓R0.5。此時，螺栓的模型建立完畢，如圖6，選中螺栓模型，選擇analysis——>Measure Bodies，即可計算出零件的體積。

圖6 螺栓的完整模型

3參數化模型的零件庫的建立

通過UG的部件族模塊功能，調用并編輯Excel表格，進行參數化設計。選擇Tools——>Expressions——>Spreadsheet Edit進入數據族的建立頁面，如圖7所示，并按照零件的特征尺寸進行輸入。并保存，如圖8所示。

圖7 Part family 中數據的錄入

圖8 生成Part family 零件

通過Part family的建立，現已生成各不同規格的螺栓，此時可通過UG進行調用不同規格的零件，進行零件的體積計算。

圖9 調用標準件庫中的零件

注意，此時調用標準件庫中的零件，為只讀狀態，若要進行尺寸編輯、變更，只需進入主零件圖，對Part family數據列表進行修改，再次重新生產零件即可。

結語

通過以上零件族Part family的建立，可知螺栓零件通過參數化設計，可以很好的制作成各自的標準件庫，從而可以直接調用標準件庫中的部件，以提高螺栓類零件的三維建模效率，快速計算零件體積，減少重復性勞動，提高工作效率。

參考文獻

[1] 胡仁喜.UG NX6.中文版快速入門實例教程[M].北京：機械工業出版社，2010.