顶盖套筒钻模的UG参数程序化设计

鲁嘉琪

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

近年随着信息化技术的迅猛发展，三维CAD软件的应用已经非常普及，UGNX作为一种最常用的三维CAD软件，可以很好的实现三维设计。同时，UGNX参数化设计功能也十分强大，可以通过定义参数实现系列化建模。为使读者更好地了解参数化设计实现方法，本文将结合某顶盖套筒钻模的实例详细介绍一种三维零件库的建立方法。

1 顶盖套筒钻模

虽然现阶段数控加工已经成为机械加工的主流趋势，但考虑到使用成本和操作难度，普通钻床加工仍然是很必要的。通过划线的方式进行钻序加工的误差比较大、效率低下，所以对于一些比较重要的孔，进行钻序时会利用钻模进行定位引导。

钻模是一种引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具。顶盖套筒钻模应用于顶盖和套筒螺孔和光孔的加工，不同机组的顶盖套筒钻模结构相似，尺寸不同，每次都需要针对不同机组重新设计。

2 参数化设计思想

参数化设计，就是将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来控制，以便在人机交互过程中根据实际情况随时加以更改[1]。在设计一些结构相似，尺寸不同的工件时，如果每次设计都按着步骤进行建模，不仅费时而且容易出现错误。此时，若可以建立一个参数化模型样板，再通过改变一个或多个参数生成所需的三维模型，可以很大程度的减少工作量和出错率，这就是参数化设计的最大特点。

3 顶盖套筒钻模的参数化设计

3.1 分析顶盖套筒钻模特点并提取特征参数

图1为顶盖套筒钻模结构示意图，项1为钻模板、同一件钻模板分别扣在顶盖和套筒上使用，本文将着重介绍项1钻模板的参数化设计方法。项2、项3为固定钻套，从之前建立好的参数化三维零件库直接调用即可。

图1 顶盖套筒钻模结构示意图

图2为项1钻模板的表达式参数尺寸图，从图中可以看出，不同钻模板的表达式参数有D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、H、H1、H2、L1、L2、θ、m，共14个参数。设计不同的钻模板，只需要设定以上参数，计算机就会生成钻模板的三维模型，所以设计工作就变成了设定表达式参数。

图2 钻模板表达式参数尺寸

3.2 顶盖套筒钻模的参数化三维零件库的创建

3.2.1 创建三维零件库的基本原理

根据相似性原理对需要建库的零件进行分类，确定其能够完整表示零件族或零件系列所有零件特征的复合零件。复合零件是在UGNX环境下用交互方式创建的三维零件模型，我们称其为三维零件样板。复合零件综合了该零件族所有零件个体的形状和结构特征，即基于复合零件可以派生该零件族的任何一个零件，零件可以继承复合零件的全部特征或部分特征。之后，在三维零件样板的基础上确定一组设计参数来控制模型的形状和拓扑关系，并建立零件族设计参数的系列尺寸。最后，通过选择不同系列尺寸来自动生成零件的三维模型，从而实现三维零件库的创建[2]。

3.2.2 创建三维零件库的基本方法

首先选择UG菜单栏中的工具-表达式命令，输入表达式参数D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、H、H1、H2、L1、L2、θ、m等14个参数，单击确定。在建模时将相应尺寸用参数代替，一个三维零件模型就形成了。再选择菜单栏中的工具-部件族命令，进入部件族对话框。如图3所示，依次选择以上14个表达式参数，单击添加列，再单击创建部件族电子表格，自动弹出Excel表格。如图4所示，在Excel表格中手动录入几组常用的表达式参数值，保存并退出部件族。此时系统会自动生成带参数的三维零件样板并储存在三维零件库中。

图3 部件族对话框

图4 参数值的输入

3.3 顶盖套筒钻模各部件的引入

3.3.1 钻模板的引入

在新设计钻模板时，可直接从三维零件库中调用DB_Part_NO.1-9的任意三维零件样板，如果NO.1-9中的三维零件样板并不是设计者所需要的，可以选择参数最接近的一组并对任意参数进行手动修改。如图5所示，对NO.1手动修改了D3、D5和H1三个参数。确定后自动生成钻模板模型，如图6所示。

图5 钻模板主参数

3.3.2 其余零部件的引入

项2、项3为固定钻套，可根据3.2.2相同原理建立三维零件样板，再根据3.3.1相同原理引入三维模型并通过约束与项1进行装配，最终完成顶盖套筒钻模的三维模型设计，如图7所示。

图6 钻模板模型生成

图7 顶盖套筒钻模三维模型

4 结语

本文所介绍的顶盖套筒钻模使用参数化设计思想，仅仅通过修改参数就生成了三维模型，建模时间缩短为原来的1/5。同时，由于减少了建模的步骤，也降低了建模过程中人为出错的几率，提高了设计质量。如果将参数化设计运用到系列化、通用化、复杂化程度更高的工件中去，将会节省更多时间，大幅缩短产品开发周期，得到更加显著的效果，具有较高推广价值。