基于UG二次開發的夾具參數化設計*

□李忠 □呂彥明 □陳林

江南大學機械工程學院 江蘇無錫 214122

基于UG二次開發的夾具參數化設計*

□李忠 □呂彥明 □陳林

江南大學機械工程學院 江蘇無錫 214122

在制造業中夾具是相對比較活躍的因素，對產品起著重要的作用，它設計的好壞不僅對產品的質量產生影響，也對生產效率起著積極的作用。利用UG二次開發技術結合參數化［1］技術對夾具進行設計，能夠提高夾具的設計效率。

參數化設計 二次開發 夾具設計

當前，制造業的特點是產品研發周期比以前大大縮短了，這是由市場環境決定的。制造業的市場由以前的少品種大批量向多品種中小批量生產方式轉變，這就要求企業具備快速響應市場的能力。在激烈的競爭中，企業可以通過增強自身產品的知識含量，縮短產品的研發周期以及提高開發的成功率來獲得競爭力。對產品進行參數化設計，結合UG二次開發技術能夠實現設計效率的提高。

1 夾具上參數化零件［2］的創建

夾具裝配體是由參數化零件和系列化零件構成，夾具上參數化的零件是按照夾具設計的需要去自行設計的，而系列化零件就是各種標準件，是可以在市場上購買的。參數化零件體現了夾具設計者的設計理念，其參數在很大程度上取決于產品的形狀和尺寸，因此在設計參數化零件時，夾具設計人員需要對產品的技術參數有詳盡的了解。然后在UG建模環境下通過軟件自帶的部件族功能完成參數化零件的創建。圖1所示為產品零件的技術參數，根據產品的參數完成夾具參數化零件的設計，參數化零件的參數如圖2所示，由此可以看出，參數化零件的參數與產品的參數有著密切的關系。

要提高產品的設計效率，僅僅進行參數化設計還不夠，還需要運用UG二次開發技術去實現零件的快速調用［3-4］。UG二次開發的使用避免了重復性操作，縮短了研發周期。它的優勢在于能提供良好的可視化界面，用戶能夠直觀地結合產品圖形和參數信息選擇合適的規格。UG二次開發對標準化也有重要的意義，UG二次開發的工具包括 UG/Open MenuScrip、UG/Open UIStyler、UG/Open Grip、UG/Open API這4部分。UG/ Open MenuScript提供了一套用于定義UG菜單的腳本語言；UG/Open UIStyler模塊為用戶提供了強大的可視化制作UG風格對話框的功能，不僅可以所見即所得的方式生成對話框，系統還可以自動為對話框生成對

應的C語言模板文件，使開發對話框的應用變得簡單、快捷；UG/Open Grip功能強大，通過人-機交互界面，幾乎能夠實現用戶的所有需求，它的最大優點是程序語言相對比較簡單，容易上手；UG/Open API是UG與外部應用程序之間的接口，UG/Open Grip還可以與UG/Open API協同配合，充分發揮各自語言的優點，利用UG/Open API控制用戶界面。UG/Open Grip編寫參數化模型，通過用戶界面把數據傳給UG/Open Grip，這樣可以提高參數化設計的效率。夾具參數化零件調用的對話框如圖3所示。當在設計參數中對各個參數輸入合適的尺寸后，就可以生成指定大小的參數化零件。點擊另存為按鈕，可以將零件保存到指定的夾具文件中。

▲圖1 產品的技術參數

▲圖3 參數化零件的調用對話框

▲圖2 參數化零件的參數

2 夾具上系列化零件的創建

系列化零件和參數化零件是有區別的，參數化零件的參數具有連續性，它的參數值可以根據自身的需要去設計，而系列化零件的參數是固定的，它是要符合國家標準的，因此它們在參數的選擇上是有區別的。圖3參數化零件的參數是通過輸入來完成的，而系列化的零件是通過選擇來完成的，由于它們之間很多的創建過程是類似的，這里就不重復了，只敘述它們之間的差異。圖4為系列化零件的調用對話框，當在壓板類型選擇的列表框中選擇一種壓板時（如圖4所示），會自動切換到該類型壓板的二維圖，具有可視化功能，在OS_PART_NAME的單選列表框中選擇一種規格的型號，在主要參數中會自動顯示其尺寸。

3 夾具上裝配體的參數化設計

參數化技術的使用可以有效地提高產品的研發效率。在機械設計過程中，裝配體往往是一系列零件的組合，將單個零件參數化的思想延伸到裝配體的參數化設計中，可實現裝配體的整體參數化設計，這會極大地提高產品的設計效率，避免不必要的重復性勞動，為企業在產品的研發設計上節省了寶貴的時間。

夾具裝配體的參數化設計是建立在系列化零件和參數化零件的參數化設計基礎之上的，同時還涉及參

數化零件和系列化零件的裝配關系以及相配合零件參數之間的函數關系［5-6］。裝配關系的確立以及配合零件之間的函數關系是串聯夾具裝配體各零件之間的橋梁，夾具零件之間的約束關系以及關聯尺寸之間的關系要求如圖5所示。

▲圖4 系列化零件調用對話框

▲圖5 夾具零件數據關系

夾具的參數按零件之間關聯的有無可以分為內部參數和外部參數。內部參數指的是與夾具裝配無關的參數，而外部參數指的是與夾具裝配有關的參數，外部參數必須進行關聯。聯動的實現過程是通過程序去控制零件之間的參數表達式。

夾具參數化設計的實質是用盡可能少的參數去驅動整個夾具模型發生變化，參數的確定要通過調研產品來決定，確定的這組參數稱為關聯參數。夾具裝配參數化實現的與否關鍵看確定這組參數的聯動，所謂的聯動就是當參數中一個發生變化時能夠引起其它參數發生相應的變化。

4 夾具裝配體的參數更新［7-8］

參數的關聯可以通過應用程序去實現，就是通過程序去控制零件之間的關聯參數。在設計中通過交互的方式，激活應用程序，根據函數關系對零件的關聯參數進行驗證，如不滿足函數關系，則重新通過交互方式，進行修改參數，使之滿足要求，從而實現參數的聯動。

在開發夾具的專用CAD系統中，無論是自上而下還是自下而上對產品進行設計，系統中通過設計計算得到夾具或者其部件的設計參數，大多都需要快速、高效地轉化為其幾何模型上的相關尺寸參數。通過UG表達機制，可以在設計參數與產品零部件之間建立關系，且這種關系都可以保存在UG的模型中。一般情況下，應用程序計算得到的主要設計參數可保存在數據庫中，計算完成后，只需要更新UG模型中相關表達式即可實現設計更新。

5 結束語

本文綜合運用了參數化設計技術和UG二次開發技術對夾具的裝配體進行了參數化設計，夾具的參數化設計解決了夾具設計效率低的問題，避免了企業一些非技術性的重復勞動，對企業提升自身競爭力很有幫助。

［1］陳酹滔.零部件參數化設計方法研究與系統實現 ［D］.南京：南京理工大學，2004.

［2］徐國生.基于UG的三維參數化汽車沖模標準件庫研究與開發［D］.長沙：湖南大學，2004.

［3］許紅靜.計算機輔助夾具設計系統的研究與開發 ［D］.天津：天津大學，2004.

［4］付永濤，谷立臣，李亮，等.基于UG二次開發的變位斜齒輪參數化建模研究［J］.機械傳動，2014，38（1）：62-66.

［5］劉定偉.基于UG的產品形態特征提取與參數化設計［D］.南京：東南大學，2005.

［6］張冶，陳志英.基于裝配約束關系的零部件參數化設計［J］.機械科學與技術，2003，22（5）：710-712.

［7］何援軍，曹金勇，李強，等.基于參數化零部件的自動裝配設計［J］.計算機輔助設計與圖形學報，2001，13（11）：1008-1011.

［8］狄長春，杜中華，秦俊奇，等.基于參數化裝配的產品變型設計［J］.機械與電子，2001（4）：49-50.

（編輯 日 月）

Fixture is one of the relatively dynamic factors in manufacturing and plays an important role for the product，Its design will not only take an effect to the product quality，but also plays an active contribution to production efficiency.When using UG secondary technique and combining it with parametric technology［1］to design fixture，its design efficiency will be improved.

Parametric Design Redevelopment Fixture Design

TH122；TG75

A

1000-4998（2015）09-0005-03

*江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目（編號：SBY201320266）

2015年3月