UG在工藝裝備模塊化研發中的應用

王積全 楊海成 孫麗麗

（沈陽黎明航空發動機集團公司，遼寧 沈陽 110043）

1大量的設計人員在不斷重復那些結構相似的設計工作，大家都在忙著找“參考圖”，以緩解工作量多、圖紙量大、任務量繁重的壓力。

2“蘿卜快了不洗泥”，設計人員只追求數量，忽視了質量，造成了很多工裝的返修，延誤了生產節點，增加了制造成本。

3工藝裝備的嚴重滯后。設計和制造常年累月加班加點，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構模塊化的探索。探索的目的就是將傳統的、典型的、經常使用的、被加工零件數量大的工藝裝備，通過專家們的集體科學分析，吸收最先進的設計理念，重新歸納整理，設計出更為科學合理、有一定適用范圍的標準結構。這種標準結構應該具備的功能是：a.對于相似或相近的零件僅僅需要調整幾個參數就能自動生成全新的工裝設計圖。b.對已制成的工裝進行簡單的調整、更換或補充就能加工不同的零件。UG具備了這些設計功能。

自我公司引進UG軟件以來，得到了越來越廣泛的應用。通過對UG軟件的不斷學習和掌握，讓我們越來越感受到UG的強大功能。該軟件直接采用了統一數據庫、三維建模同二維工程圖相關聯等技術，為工藝裝備參數化、模塊化設計提供了一個理想的平臺。它提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模、虛擬裝配建模、機構運動仿真、分析等技術手段，為產品設計提供了極大的方便。它的參數化性能、關聯性模式和部件族式的管理模式使工藝裝備模塊化設計有了廣闊的前景，是進行工裝模塊化設計的必備之軟件。

模塊化設計過程：

3.1 收集資料與信息：由專家和相關的技術人員將以往設計的工藝裝備按照結構和用途進行前瞻性的分門別類。

3.2 對結構相似的工裝，由工裝首席專家組織相關人員反復研討，初步確定相似工裝的典型結構和可能參數化的方向。

3.3 在UG的平臺上，利用強大的建模功能對典型結構進行三維設計。

3.4 根據要求對三維模型進行整體化的參數化設計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計來說明UG軟件在工裝模塊化設計中的應用。

4典型結構

摒棄了傳統的定位環定位方式，采用了6個可換定位銷。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化設計。改變定位直徑和調整定位銷的位置，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、調整螺栓的位置和高度也是參數化設計，隨被加工零件的不同而改變。

5創建三維模型

5.1 按照典型結構的要求利用UG建造三維模型。

5.2 創建裝配圖時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 為方便參數化設計建議使用草圖建模模式。（完全約束）

5.4 與工藝規程關聯的尺寸為參數化的尺寸--主尺寸，與主尺寸關聯的尺寸為相關尺寸。

5.5 建立草圖過程中，為了方便參數化設計建議直接作出主尺寸，建模中要考慮需要參數化的尺寸。

6參數化設計

在參數化設計中首先要確定主尺寸的數量。確定的原則是：用最少的主尺寸保證整個工裝完整的參數化運行，保證工藝的要求。要達到這樣的效果，必須與工藝人員反復磋商討論，力爭最優、最佳。

6.1 可換定位銷的參數化設計

為適應零件定位尺寸變化，及在加工不同尺寸零件時定位銷的受力情況，將定位銷的臺肩高、定位直徑用可調參數H、d，如圖2；

圖中d和H1為主尺寸，d+20為相關尺寸。

6.2 壓圈的參數化設計

綜合考慮零件止口的大小變化因素，利用一個可變的壓圈直徑參數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 壓板的參數化設計

為適應零件高度變化和可調整高度變化，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整，起到了徑向補償的作用。如圖4；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構同時存在，通過抑制通過對UG軟件的二次開發，利用VC++，對開發的模塊化工裝進行分類管理，通過輸入參數，實現自動化設計；如圖5。

8裝配圖主尺寸鏈接設計

全部零件的主尺寸參數化設計都是在單個零件圖上完成的。這樣的參數在裝配圖上無法應用。所以需要在裝配圖上進行主尺寸參數化鏈接。

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

本夾具的研發成功，是在工藝裝備技術研究所領導、首席技術專家和相關技術人員共同努力的結果。到現場考察，請專業人士提出整改意見，前前后后經歷了多次的反復和修改，現已確定為盤類零件車加工的典型結構進行推廣。它的主要特點是：

8.1 出圖快。不用考慮夾具的結構，工藝人員只要輸入相應的四個數據，就能直接得到三維的立體模型和二維圖紙，緩解了工裝設計的壓力，降低了工裝設計人員的設計數量。以前要幾天才能設計出來的圖紙，現在只需要很短的時間就能設計出來。為推進工藝工裝一體化提供了理想的平臺。

8.2 制造周期短。對于一個新的不夾具來說，只需要制造幾個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的能力。較好地解決了工裝制造的瓶頸難題。

8.3 質量大幅提升。結構是典型的，制造是簡單的，只要輸入的四個數據是正確的，產品的質量就完全有了保證。這大大地提高了工裝設計和制造的質量。

現在我們正在加大力度，進一步完善和推廣工藝裝配模塊化設計的方法和思路，通過模塊化的設計，提高工藝裝備的設計平臺，簡化工藝裝備的制造難度，讓復雜的工藝裝備的設計簡單化，通用化，為構筑二十一世紀先進的工藝裝備設計與制造平臺而努力。

[1]機械工業出版社1982年3月第一版《機械工程手冊》第九卷《機械制造工藝》分冊

[2]楊黎明主編國防工業出版社1996年5月第一版《機床夾具設計手冊》

[3]國防工業出版社1978年3月第一版《航空工藝裝備設計手冊》《夾具設計》分冊

[4]成大先主編化學工業出版社1994年4月第三版《機械設計手冊》第一卷、第二卷

[5]上海科學技術出版社1981年月日12月第二版《金屬機械加工工藝人員手冊》

[6]清華大學出版社2009年4月第一版《UG NX6中文版》