UG在在線修復項目中的應用

黃碧輝

（寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201900）

UG在在線修復項目中的應用

黃碧輝

（寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201900）

在線修復在鋼鐵行業的現場檢修中應用廣泛，在項目實施前對整個加工環境進行模擬，具有重要的意義，它有助于提高加工設備選型效率，了解加工干涉位置，確定各部件的尺寸參數等，本文基于UG軟件，運用參數化建模、自頂向下及自底向上的裝配方法對整個在線加工環境進行裝配模擬。

在線修復；UG；參數化；自頂向下

寶鋼機械的在線修復技術[1]是利用移動鏜銑設備，在鋼鐵生產線上，對大型軋機等設備進行原地改造和修復的一項綜合性技術。對于現代化鋼鐵企業，在設備檢修時，對于關鍵部位的局部維修上，例如最典型的軋機機架牌坊窗口修復，考慮到整個生產線的基準，離線維修拆、裝所產生的巨大費用及過長的維修周期等因素，多采用在線加工修復的方法進行修復，這種方法既節約了維修時間和維修費用又確保了維修后設備運行的精度，為用戶創造巨大的價值。而在該類項目的技術準備期間，對項目的加工環境進行計算機模擬，可以快速提高移動設備選型的效率，加快對現場加工環境的熟悉，整體了解現場設備的干涉位置，確定工作平臺及輔助支撐等部件的尺寸參數，可以為后續制定詳細的技術方案及施工打下堅實的基礎。本文基于UG，將其建模、裝配等技術綜合應用于在線修復項目中。

1 UG建模技術

1.1 參數化建模[2]

運用UG建模模塊，通過草圖、插入各種設計特征等手段，直接建立所需要的模型，這個方法具有比較清晰地設計流程，體現了設計人員的設計思路，但是這類模型的各個特征參數都是相互孤立的，如果需要對模型進行修改或改進，就需要逐個修改相關特征參數或者重新建立模型。而對于在線修復項目來說，每個項目的加工設備、加工環境等模型都是比較類似的，如果重復建模，將會花費大量的時間，而參數化建模就能有效地繼承已有設計的經驗與知識，提高建模速度，給圖形元素賦予相應的變量，而不需要確定具體的數值，當變化一個參數值時，將自動改變或者建立所有相關的尺寸。

本文將尺寸驅動參數化建模方法運用在在線修復項目中，使用UG的“表達式”功能賦予各特征參數一個變量值，同時在各個變量值之間通過表達式建立數學關系，最后可以通過控制變量來實現模型的設計與修改。

1.2 應用

在線修復項目中，軋機牌坊是主要的加工對象，所以牌坊的模型會多次用到，如果每個項目都要重新建立牌坊模型，就非常費時費力，所以可以應用UG的表達式功能，為牌坊的主要特征參數設置變量，通過改變變量的值就能實現對牌坊模型的修改。

選擇UG建模模塊，在工具-表達式對話框內輸入牌坊平面草圖的所有表達式：

選擇草圖命令，草繪牌坊平面，并使用表達式中的變量來定義草圖中各特征尺寸，如圖1所示。草圖完成后，就要對平面進行拉伸形成WS側（操作側）牌坊的實體模型，同時通過鏡像，建立DS側（驅動側）牌坊的實體模型，在表達式對話框內輸入表達式：

圖1 牌坊平面草圖

圖2 拉伸及鏡像前表達式的定義

使用實體拉伸命令及鏡像命令，并用表達式定義相關尺寸，最后實現WS側及DS側牌坊模型的建立。如圖2及圖3所示。

圖3 模型建立

圖4 模型修改

在其它相關軋機牌坊模型的創建過程中，就可以在本模型的基礎上，通過修改草圖中的表達式、拉伸及鏡像中的表達式來快速修改軋機牌坊的外形尺寸及WS側牌坊與DS側牌坊的相對位置，大大提高了建模效率。在這個基礎上，可以再通過建模模塊去修改該牌坊獨有的特征，如圖4，通過表達式快速建立基本模型的基礎上，增加該牌坊模型的壓上孔、壓下孔及滑道槽的特征。

在移動加工設備的建模中，也合理運用了參數化建模技術，給移動機床的床身長度設置變量machine_tool_length，移動機床立柱高度設置變量machine_tool_height，功陽銑頭各尺寸設置相應變量，為最后建立各種規格的機床模型帶來極大便利，如圖5和圖6為已經裝配完成的3400移動鏜銑機與4400移動鏜銑機。

圖5 3400移動鏜銑機

圖6 4400移動鏜銑機

2 UG裝配技術

2.1 自底向上與自頂向下裝配方法

模擬在線修復項目的加工環境，就需要將加工對象、加工設備、輔助平臺及其它附件結合起來，本文運用了UG自底向上及自頂向下[3]相結合的裝配技術，創建虛擬加工環境。

所謂自底向上就是在生成單個零件的基礎上，通過給定相配合零件之間的配對約束關系，得到裝配體的過程。而自頂向下就是在裝配部件的頂級向下產生轉配和零件的裝配設計方法，運用UG的WAVE[4]技術，先對產品進行總體設計，然后根據裝配情況對零件進行詳細的設計，并在各個零部件之間建立鏈接關系。兩種裝配設計方法各有特點，對于配合關系較少的零件來說，它的裝配約束較少，不容易與其它裝配件發生約束錯誤或干涉，使用自底向上的方法進行裝配比較方便，而對于配合關系較多的零件，由于與其它構件的配合比較多，容易出現裝配約束不當或者約束出錯的情況，運用自頂向下的方法，可以在定義零件的幾何對象時引用裝配件中其它零件的幾何對象，當修改零件模型后，裝配件可以自動更新。

2.2 應用

對于比較普遍的軋機牌坊的在線修復項目中，仿真環境的裝配順序為，創建主裝配文件-新建牌坊組件-新建平臺組件-新建輔助支撐組件-添加移動鏜銑機裝配組件，創建過程框架如圖7所示，UG系統內裝配結構如圖8所示。

圖7 創建過程框架圖

圖8 UG裝配導航結構

以平臺組件為例，將plat設為工作部件，使用WAVE鏈接器鏈接mill中的窗口復合曲線，如圖9所示。在plat中創建平臺模型時，可以定義平臺與牌坊窗口的位置尺寸，如圖10所示。

圖9 WAVE幾何鏈接

圖10 平臺與牌坊位置尺寸圖

當在mill中變化牌坊窗口尺寸時，平臺與牌坊窗口的位置尺寸不變，plat中平臺的大小尺寸會自動更新，assembly中整個裝配件也隨之更新。

而移動鏜銑機以自底向上的方式進行裝配，通過裝配約束將其各零部件裝配成組件，并將該組件裝配至assembly中，如圖11所示。

圖11 移動鏜銑機裝配

3 總結與展望

將UG中的參數化建模、自頂向下及自底而上的裝配方法運用到在線修復項目當中，整個模型依靠參數化及WAVE技術，創建快速且容易修改，以更直觀的方式模擬整個加工環境，為加工設備的選型、現場干涉位置的確定都打下了堅實的基礎。在以后的項目研究過程中，可以考慮對UG進行二次開發，建立基于UG的軋機牌坊參數化建模系統，使整個建模過程更加快捷，使用高級仿真模塊，對施工平臺及其它結構件進行受力分析[5]，確定最優的零件尺寸，運用UG運動仿真模塊，對整個加工過程進行運動仿真。

[1]黃玉龍，楊建武.網絡制造與開放式數控技術[J].制造業自動化，2002，24(10)：8-10.

[2]龍志偉，曹際龍.基于UG表達式功能的參數化建模方法[J].機電產品開發與創新，2011，24(5)：93-95.

[3]溫莉娜，王雷剛，黃 瑤.基于UG/WAVE技術的自頂向下產品建模[J].模具技術，2006，（6）,49-52.

[4]王曉英，李 森.基于UGNX的模具三維建模與裝配設計[J].制造技術與機床，2007，3，78-81.

[5]胡仁喜.Autodesk Inventor Professional2012中文版從入門到精通[M].康士廷，劉昌麗.第2版.北京：機械工業出版社，2012，384-396.

The App lication of the UG in the Online Projects

HUANGBi-hui
(BaoSteel Engineering&Technology Group Co.，Ltd.，Shanghai201900，China)

Online repair iswidely used in the steel industry,the simulation of entire processing environmentbefore the implementation of the project is of great significance,it helps to improve the efficiency of the equipment selection,understanding the processing interference position,determine the size of the parameters of the various components.The paper based on the UG,using the parametric modeling,top-down and bottom-up assemblymethods to simulate the entire online processing environment.

online repair；UG；parameterization；top-down

U472

A

1672-545X（2013）05-0278-03

2013-02-03

黃碧輝(1984—)，男，浙江寧波人，碩士學位，寶鋼工程技術集團有限公司。