王進峰, 權(quán)凱軍, 潘依依

(華北電力大學(xué) 機械工程系, 河北 保定 071003)

機械制造技術(shù)基礎(chǔ)是機械類專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,與之配套的制造技術(shù)課程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)是進行專用夾具的設(shè)計。在專用夾具的設(shè)計中常涉及標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計,如壓板、圓柱銷、V形塊等。據(jù)統(tǒng)計,在機械產(chǎn)品中50%左右的零部件屬于標(biāo)準(zhǔn)件(稱為 C類件)。機械類學(xué)生大部分都學(xué)習(xí)過三維建模軟件,譬如UG、PRO/E等。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高夾具設(shè)計水平,鼓勵學(xué)生嘗試利用UG進行夾具的三維設(shè)計。開發(fā)基于UG的專用夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫,不僅能夠讓學(xué)生集中精力進行創(chuàng)新設(shè)計,而且有利于三維設(shè)計的規(guī)范性和一致性。因此,本文討論如何建立基于UG的專用夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫,使其能節(jié)省設(shè)計人員的時間,并開發(fā)出更人性化的界面,進而自動生成專用夾具裝配工程圖。

1 標(biāo)準(zhǔn)件庫概述

UG標(biāo)準(zhǔn)件庫功能強大,在模具設(shè)計[1-3]、車輛設(shè)計[4-6]、專用夾具設(shè)計[7-9]等方面應(yīng)用廣泛。UGNX環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)方式有關(guān)系表達式法、部件族法、編程法、用戶自定義特征法[10-11]。關(guān)系表達式法和用戶自定義法較為簡單,但調(diào)用時十分不便,且沒有圖形顯示,沒有達到提高工作效率、節(jié)約重復(fù)勞動的效果。部件族法可以通過參數(shù)的選擇直接得到系列標(biāo)準(zhǔn)件中的任一零部件。

在標(biāo)準(zhǔn)件庫建立的過程中,首先需要建立標(biāo)準(zhǔn)件模板,利用 UG表達式功能實現(xiàn)參數(shù)化建模,建立標(biāo)準(zhǔn)件的幾何模型；然后利用UG的部件族功能,創(chuàng)建由參數(shù)驅(qū)動的一系列標(biāo)準(zhǔn)零部件[12]。在調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件庫時,只需要修改主參數(shù),即可得到其他幾何特征的參數(shù),從而實現(xiàn)控制零件的幾何形狀及尺寸。

在NX的實體模型設(shè)計中,表達式是非常重要的概念,特征、曲線和草圖的每個形狀參數(shù)和定位參數(shù)都是以表達式的形式儲存的。表達式以參數(shù)化控制部件之間的關(guān)系或者裝配部件間的關(guān)系。表達式建立起參數(shù)之間的引用關(guān)系,是參數(shù)化設(shè)計的重要工具,可以很方便地通過修改參數(shù)而修改模型的尺寸,達到參數(shù)驅(qū)動設(shè)計的效果。標(biāo)準(zhǔn)件外形相似,但大小尺寸不同,用戶可以按照需求建立自己的部件家族零件,可以定義不同的設(shè)計特征和尺寸等屬性,通過Microsoft Excel 電子表格協(xié)助完成部件族的建立。

2 標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立步驟

(1) 確定尺寸參數(shù)：以《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》[13]為標(biāo)準(zhǔn)件建立依據(jù)。以V型塊為例,其尺寸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 V型塊尺寸規(guī)格

(2) 標(biāo)準(zhǔn)件模板的建立：使用參數(shù)化設(shè)計建立專用夾具標(biāo)準(zhǔn)件零件模板,打開【表達式】命令,根據(jù)書中所示主要幾何參數(shù),在表達式中設(shè)定好各變量的表示,再輸入各變量的值,得到如圖2所示的表達式對話框。修改完表達式,保存文件。此時只需將表達式對應(yīng)參數(shù)重新設(shè)置,即利用編輯參數(shù)功能,即可方便生成其他尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件。再使用所定義的參數(shù),通過各種草圖和特征創(chuàng)建模型,V型塊三維模型如圖3所示。

(3) 創(chuàng)建部件族：選擇【工具】/【部件族】命令,選擇需要變化的參數(shù)添加到列,創(chuàng)建部件族電子表單,如圖4所示。根據(jù)設(shè)計手冊中對應(yīng)的參數(shù)值填入excel表格中完成創(chuàng)建,如圖5所示。

圖2 表達式對話框

圖3 V型塊三維模型

(4) 建立標(biāo)準(zhǔn)件庫：選擇【庫管理】/【新建庫】命令,打開所創(chuàng)建的標(biāo)準(zhǔn)件模板所在文件夾。

(5) 編輯交互界面：在成員選擇框內(nèi),選中所要編輯的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件,右鍵單擊選擇創(chuàng)建KRX文件,如圖6所示。

(6) 調(diào)用重用庫：在UG裝配模式中,點擊并拖動目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件至工作區(qū)空白處即可完成其調(diào)用,如圖7所示。

圖4 部件族對話框

圖5 V型塊參數(shù)表

圖6 KRX文件生成

3 標(biāo)準(zhǔn)件庫在夾具設(shè)計中的應(yīng)用

針對圖8所示閥體底部4-Ф7的底孔，利用標(biāo)準(zhǔn)件庫設(shè)計的專用夾具三維結(jié)構(gòu)如圖9所示,生成的工程圖及其標(biāo)題欄如圖10所示。

4 結(jié)語

本文探討了利用部件族方法建立基于UG的專用夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫,通過這種方法生成的標(biāo)準(zhǔn)件可利用人機交互的方式方便地生成相同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)件,從而避免了設(shè)計的重復(fù)工作量,使設(shè)計人員集中精力于創(chuàng)新設(shè)計。

圖7 V型塊標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用

圖8 閥體

圖9 閥體三維結(jié)構(gòu)

圖10 閥體工程圖