基于UG二次開發(fā)的參數(shù)化車身涂膠工藝系統(tǒng)設計

陳丹丹，王建軍

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201201）

0 引言

在汽車生產(chǎn)過程中，不可避免地會使用涂膠工藝來降低生產(chǎn)成本，提高汽車的舒適性和安全性。借助膠粘劑在固體表面上所產(chǎn)生的粘合力，將同種或者不同的材料牢牢地連接在一起，在減輕了汽車重量的同時還有效地保證了汽車的密封性。然而，在實際的生產(chǎn)過程中，汽車行業(yè)內(nèi)各主機廠車身膠數(shù)模往往以實體格式存在于數(shù)模，連接板材、長度等參數(shù)信息都不與膠數(shù)模關聯(lián)，無法進行涂膠數(shù)模檢查。另一方面，一個區(qū)域內(nèi)車身膠體是一個整體數(shù)模，在Tecnomatix系統(tǒng)中無法根據(jù)工藝分配到工位及操作。這就導致了車身制造中虛擬評估和工藝規(guī)劃的效率降低。

針對該問題，本文基于UG使用UG/Open開發(fā)了參數(shù)化車身涂膠工藝系統(tǒng)，將車身膠按照連接板材的不同來分段并賦予參數(shù)，包括所連接板材、長度等屬性，支持將來的全自動化虛擬評估及全數(shù)字化工藝規(guī)劃。對于實現(xiàn)汽車行業(yè)智能制造具有重要意義。

1 參數(shù)化涂膠工藝的實現(xiàn)

1.1 基于UG的二次開發(fā)

UG/OPEN 是一些列UG開發(fā)工具的總稱，其UG軟件是由UG/OpenAPI、UG/OpenGRIP、UG/OpenMenuScript及UG/OpenUIStyler 4個部分所組成[1,2]。

本系統(tǒng)選用UG/OpenAPI作為開發(fā)工具。UG/OpenAPI又稱UserFunction，是一個允許程序訪問并改變UG對象模型的程序集。UG/OpenAPI可以對UG的圖形終端、文件管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進行操作，封裝了近200個UG操作的函數(shù)?？墒褂肅或者C++編程語言。

選用Block UI Styler開發(fā)UG風格對話框。相較于之前的UIStyler，Block UI Styler比較有針對性，并且更加完善?？梢苑奖愕靥砑痈鞣N控件，讓用戶更方便更高效地與UG進行交互。

1.2 參數(shù)化設計方法

任何零件，都是由一系列的應用特征組合而成。在特定的生產(chǎn)環(huán)境和設計條件下，只有其中幾個特征是決定零件工藝的決定性因素，這些特征抽象出來后就成為了零件的參數(shù)。參數(shù)化工藝設計的目的就是根據(jù)這些參數(shù)信息，定義零件的幾何約束和尺寸越是來完整表達一個零部件模型，并建立起零件內(nèi)各種特征和各個不同部件之間的相關關系[3～5]。

基于參數(shù)化設計的思想，要實現(xiàn)參數(shù)化設計，就必須建立零件的參數(shù)化模型。首先以車身膠本身的材料類型、中心線位置、長度等工藝參數(shù)為主，分析車身膠的建模特征，從特征中抽象出特征參數(shù)和各個特征參數(shù)間關聯(lián)和約束，進而得出車身膠的參數(shù)模型，如圖1所示為車身涂膠工藝中的特征。車身涂膠工藝過程中需要定義的特征有膠體的種類與材料，膠體外徑以及膠體中心線。車身涂膠工藝的其他特征可以通過UG具有的很強的自動提取功能來獲得。

2 參數(shù)化涂膠工藝系統(tǒng)設計

圖1 車身膠特征示意圖

在模型創(chuàng)建過程中，通過改變設計變量來驅動生成新零件，如圖2所示為參數(shù)話涂膠工藝設計流程。通過人工選取已有膠體中心線信息，接下來，對膠體及其周圍零件進行檢查，然后根據(jù)所連接零件的配合關系在邊界處將中心線分段修剪。再按照順序對每段中心線賦予連接零件零件號、長度、膠體材料等信息，最后根據(jù)每段膠體中心現(xiàn)生成膠體數(shù)模，導出工藝參數(shù)。

圖2 車身涂膠工藝系統(tǒng)示意圖

2.1 車身膠定位與檢查

通過人工選取如車身膠材料、中心線等已有車身膠的信息，確定車身膠相對于坐標軸的位置關系，之后通過系統(tǒng)，自動查找中心線附近零件，判斷識別零件配合關系，并且通過對于車身膠平面間隙和寬度的檢查，實現(xiàn)對車身膠幾何形狀的控制，即完成了車身膠圖形的全約束。

膠體中心線的形式有以下幾種：A.單件上膠路連續(xù)；B.單件上膠路不連續(xù)；C.多件上膠路連續(xù)；D.環(huán)狀膠路；E.不規(guī)則膠路，如圖3所示。為實現(xiàn)在不同情況下的中心線的準確，中心線的確認主要有三種方法：1）直接選擇一條連續(xù)曲線；2）選擇兩條曲線，程序自動計算兩條曲線的中心線；3）選擇一組連續(xù)面面上的一組連續(xù)邊，設定偏置值，程序自動計算選擇的邊在面上偏置后的曲線。

車身膠平面間隙的檢查主要通過程序在中心線上每隔一定距離取一點，測出該點到一側鈑金面間最近距離的點P1。之后測量P1點所在曲率半徑，若曲率大于一定數(shù)量，則視為該點為平面，否則為圓角。再測量P1到另外一側鈑金面間距離，當超出一定距離后發(fā)出報警。

圖3 膠體中心現(xiàn)形式示意圖

2.2 車身膠自動分段修剪技術

中心線確定后，遍歷所有底層組件內(nèi)的實體片體，尋找距離中心線一定距離內(nèi)的實體，并記錄其組件名稱，再按照其距中心線起點距離的順序排序。之后按照如下規(guī)則對車身膠進行分段或修剪處理：

規(guī)則1當膠體中心線連接板材有一種或多種不同的組合時，膠體中心線需要在每相鄰兩種配合分界點進行打斷分段。例如圖4所示有A+D組合、B+D組合、B+E組合及C+E組合。需要在膠體中心線每兩個相鄰配合的分界點進行打斷分段。

圖4 分段修剪規(guī)則1示意圖

規(guī)則2膠體中心線關聯(lián)配合的板材間一側零件有搭界關系形成空腔時，膠體中心線需要在形成空腔的范圍內(nèi)任意位置打斷。如圖5所示，膠體中心線有連接兩種板材配合，即A+B與A+C，膠體中心線應分為兩段，斷點應在圖示兩虛線中間任一位置。

圖5 分段修剪規(guī)則2示意圖

規(guī)則3膠體中心線連接一個或多個不連續(xù)板材時，膠體中心線需要按照距膠體中心線最近距離的零件在每相鄰兩種配合分界點進行打斷，且當無法找到膠體中心線兩側都有零件的情況下時，修剪該段膠體中心線。如圖6所示，膠體中心線連接五種板材配合，即A+B、A+C、A+D、A+E，膠體中心線應在圖示黑點處打斷，其中由于B零件與C零件間沒零件存在，故對其之間的膠體中心線進行修剪，A與E存在兩側都有零件，所以對其進行連接。

圖6 分段修剪規(guī)則3示意圖

2.3 車身膠實體生成

根據(jù)打斷修剪得到的膠體中心線（不能基于過程線段，如投影、橋接等線段），將指定直徑的圓沿中心線掃掠生成圓柱，形成實體模型。當膠體不在零件表面或者侵入零件時，系統(tǒng)可在一個可選范圍內(nèi)自動識別關聯(lián)零件并投影至零件表面形成膠路。最后統(tǒng)計每段圓柱中的中心線長度、重量，并在每段膠體上添加編號、長度、重量等信息。

2.4 膠數(shù)模自動導出

系統(tǒng)支持將在UG中已生成的膠體數(shù)模導出至Tecnomatix系統(tǒng)中，同時可導出Tecnomatix系統(tǒng)可識別的xml格式文件以及每段膠體的jt格式數(shù)模。在xml文件中包含長度、材料、關聯(lián)板材等信息，并可在Tecnomatix系統(tǒng)中顯示。如圖7所示。另外系統(tǒng)可將參數(shù)化的每段膠體作為一個object導出，支持在視圖中點選或框選零件，或者在AssemblyNavigation中點選或復選，完成涂膠數(shù)模根據(jù)關聯(lián)零件工位的工藝自動分配。

圖7 車身涂膠工藝系統(tǒng)使用過程

3 應用實例

以某車身零件為例，如圖8所示。首先在Settings中選擇板間可能存在的間隙大小、材料類型、膠體外徑等信息，之后通過SelectCenterlines選項選擇需要分析的膠體中心線，再通過FindthematchingParts來自動選擇關聯(lián)的零件，并且根據(jù)所連接零件的配合關系在邊界處將中心線分段修剪并對每段中心線賦予連接零件號、長度、膠體材料等信息，也可以通過SelectComponents手動選擇候選的關聯(lián)零件，此時分析將基于已選擇的零件進行，提高了整體的效率。最后再使用系統(tǒng)導出jt文件，完成分析。系統(tǒng)的分析精度由系統(tǒng)的距離誤差控制，當該值變大時，分析的精確度變差，速度加快；當該值減小時，分析的精確度提高，速度變慢?？筛鶕?jù)不同的需求調整。

圖8 車身涂膠工藝系統(tǒng)使用過程

4 結語

本文通過對UG的二次開發(fā)，根據(jù)膠路中所連接的板材不同分段生成膠體，并賦予膠體連接零件、長度、材料參數(shù)信息等。同時，可將生成的分段后的膠體導出，生成Tecnomatix系統(tǒng)可識別的XML格式文件以及每段膠體的jt格式數(shù)模文件。實踐結果表明，該系統(tǒng)可有效提高虛擬評估車身膠、KPI統(tǒng)計及創(chuàng)建涂膠標準文件的工作效率，同時可有效避免工藝規(guī)劃時車身膠分配錯誤。