基于UG的企业标准件建库方法研究

1. 引言

    随着制造业自动化、信息化以及CAD/CAM技术的不断应用和发展，实现无图加工及加工过程的全自动化是机械制造加工也的必然发展趋势。而这一过程全自动化的实现，完全有赖于是三维设计技术的应用。目前，越来越多的应用三维设计软件的企业，意识到了必须将企业的知识和标准嵌入到三维CAD系统，建立企业自己的知识标准体系，才能提高产品开发的效率和质量。因此开发企业的三维参数化标准件库，就显得尤为重要。

    UG NX是美国UGS公司开发的CAD/CAM/CAE一体化软件，具有强大的参数化设计功能、加工制造功能和数据分析处理功能，在产品开发和加工制造领域有很广泛的应用。UG软件有非常开放的二次开发环境，充分挖掘UG提供的二次开发功能，可以开发出满足企业需要的功能。本文概述了UG软件提供的各种三维参数化标准件库建库方法，分析比较了其优缺点，为使用UG软件的企业建立标准化、系列化产品开发提供参考。然后分析了基于UG的产品系列化建库的关键技术，结合数控机床快速响应设计系统中功能组件系统的二次开发过程，给出了刀具库的应用实例。

2. 三维参数化标准件库的建库方法比较

    UG中提供了丰富的标准件建库工具，基于UG的三维参数化标准件库的创建方法[1-4]归纳起来主要有电子表格(Spreadsheet)法(与Part Family零件族类似)、关系表达式(Expression )法、用户自定义特征(User Defined Feature)法、知识熔接(Knowledge Fusion)法和程序设计法等五种。其中电子表格(Spreadsheet)法、关系表达式(Expression)法和用户自定义特征(User Defined Feature)法是基于UG/Modeling模块创建的，虽然建立标准件库过程直观容易，但是对标准件的交互式建立和调用不方便。 致命的是没有图形显示功能，在使用零件族时，不能让用户依据图形来设置参数，这样，出错的几率也大大增多。知识熔接(Knowledge Fusion)法是基于UG/Knowledge Fusion模块创建的，而对于UG/Knowledge Fusion来说，其专长在于表述知识，而不是建库。程序设计法是运用UG/Open GRIP或UG/Open API等开发工具在UG软件平台上进行二次开发的方法。

    下面从外存占用、构建方便性、开发周期、数据库的维护和使用方便性等方面对上述各方法创建的企业标准件库进行比较，供企业建库参考。

    在外存占用方面，电子表格法、关系表达式法、用户自定义特征法、知识熔接法都要生成part文件，用户自定义特征法、知识熔接法还要生成数据库文件，程序设计法需要生成应用程序文件，而程序设计法生成的应用程序文件通常比part格式的文件要小得多。因而无论在文件网络传输上，还是在计算机资源占用上程序设计法都优于其它方法。

    在构建方便性和开发周期方面，电子表格法、关系表达式法、用户自定义特征法，创建直观、容易，不需要过多的计算机软件开发专业知识。知识熔接法、程序设计法，则需要对UG/Knowledge Fusion、UG/Open、数据库技术以及C/C++开发工具有较深入的掌握。

    在数据库的维护方面，电子表格法、关系表达式法、用户自定义特征法建造的标准件并非是真实意义上的数据库，而是图库，因而不需要专业人员就可以对图库扩充。知识熔接法利用的是UG内完全集成的知识工程技术(Knowledge Based Engineering，KBE )，可利用实践经验和有关信息来完成，而且知识熔接内嵌的类可对数据库直接访问。程序设计法建造的标准件数据库是真实意义上的数据库，可利用数据库平台对数据库进行管理，但扩充则需要专业人员来做。值得一提的是，用程序设计法开发的数据库可与产品数据库管理PDM，企业资源计划ERP和制造资源计划MRPII进行无缝连接，实现设计生产管理信息标准化。

    在使用方便性方面，电子表格法、关系表达式法、用户自定义特征法都要借助于UG的表达式和电子表格以及标准手册对参数修改生成该系列其它的标准件。知识熔接法、程序设计法在调入时就可选择所需的标准件。

    此外，基于UG模具设计模块的标准件库功能也能开发应用于UG全局的标准件库[5]。该方法综合应用了表驱动参数化的UG模板部件技术和克隆技术，并通过UG模具设计模块的标准件管理器来应用，可以开发出具有复杂装配结构的标准零件或系列产品，方法简单实用，对开发人员编程能力要求低，对购买了该模块的企业来说也不失为一种便捷的方法。

3. UG标准件库开发的关键技术

    UG标准件开发使用的核心技术是知识化、参数化的UG模板部件技术、表驱动参数技术。其中 重要的环节是建立参数化的标准件UG模板部件。在建立参数化的标准件模板部件过程中要大量应用到草图、参数化建模和表达式及装配建模等技术，分述如下。

3.1 参数化草图技术

    草图是徒手绘制与指定平面上的产品轮廓的曲线和点的集合，是与使用它建立的实体模型相关联的二维成形特征，参数化的草图能方便地对构成特征的曲线轮廓进行尺寸和几何形状的控制。应用草图绘制工具，用户可以徒手绘制近似的产品轮廓，在施以适当的几何或尺寸约束精确定义，就能完整地表达设计意图和思想。草图可以用作建立拉伸、旋转等模型的基本特征；用作建立扫描特征的截面形状和引导路径；用作自由曲面的生成控制曲线等与草图关联的特征模型，修改草图是，关联的特征模型会自动更新。这些应用都是面向产品外形和结构设计的。此外草图还可以用于建立装配布局，管理装配部件。在UG标准件开发中，参数化草图主要应用与设计标准件的结构和装配布局。

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