本文闡述了基于UG生成表驅(qū)動的三維參數(shù)化零件庫的方法和步驟，并以一個實例對如何建立參數(shù)化模型、確定設(shè)計變量、給模型分配設(shè)計變量以及設(shè)置和編輯電子表進(jìn)行了詳細(xì)的論述。實踐證明，利用此方法可以方便快捷地建立零件的三維參數(shù)化模型庫，以實現(xiàn)零件的系列化設(shè)計，能大大提高設(shè)計效率。

　　在設(shè)計中經(jīng)常遇到形狀相似，但尺寸并不完全相同的零件，如系列化的產(chǎn)品零件、常用的標(biāo)準(zhǔn)件等。對于這些零件的二維設(shè)計，目前已經(jīng)比較成熟。但隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計與制造有了新的發(fā)展，即從三維到二維的設(shè)計步驟，也就是首先要建立三維模型，然后自動生成二維的工程圖紙，或者利用三維零件模型直接生成數(shù)控代碼，實現(xiàn)無圖紙加工，節(jié)約時間和成本。因此零件三維參數(shù)化模型的建立，就顯得尤為重要，它將使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的系列化成為可能，并極大地縮短了結(jié)構(gòu)設(shè)計周期，減少了由于零件的尺寸變化帶給工程師的工作量。

　　一、建立表驅(qū)動零件模型庫的原理

　　在產(chǎn)品的系列化設(shè)計過程中，為了加快產(chǎn)品設(shè)計過程，減少重復(fù)性的勞動,應(yīng)建立結(jié)構(gòu)形狀相同僅尺寸不同零件的三維模型庫，如螺釘、螺栓、螺母、墊圈、密封件、潤滑件和軸承等一些標(biāo)準(zhǔn)件。UG雖然提供了許多二次開發(fā)工具(如UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open等)，但利用二次開發(fā)工具需要設(shè)計人員具有比較高的技術(shù),一般設(shè)計人員很難完成。而利用UG提供的表驅(qū)動技術(shù)同樣可以創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)零件、通用零件以及產(chǎn)品系列化設(shè)計的三維模型庫。

　　建立三維參數(shù)化模型以后，設(shè)置設(shè)計變量并將設(shè)計變量分配給模型，然后創(chuàng)建一個含有這些變量的外部電子表，將電子表鏈接到當(dāng)前模型中。因為電子表中的變量被當(dāng)前圖形文件的零件尺寸所引用，這個表就可以用來改變當(dāng)前圖形文件中的零件的尺寸，所以用戶都可以通過控制外部電子表對零件進(jìn)行修改，避免了由于設(shè)計變化而不得不修改大量模型參數(shù)所帶來的損失，并且用一個模型就可表達(dá)多個同類結(jié)構(gòu)的零件。

　　二、建立基于表驅(qū)動的零件三維參數(shù)化模型

　　1.分析零件特征

　　為了高效地創(chuàng)建表驅(qū)動零件，在設(shè)計前必須對該零件進(jìn)行仔細(xì)地分析，首先要從整體上形成關(guān)于這個零件建模的大概思路，明確設(shè)計零件需要創(chuàng)建哪些特征以及創(chuàng)建這些特征的次序;同時還需要注意所要創(chuàng)建的各種特征的內(nèi)在聯(lián)系及其各自的特點，最后明確該零件需要幾個參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動。

　　為了實現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設(shè)計，首先要對零件進(jìn)行尺寸約束和幾何約束，從而確定唯一的零件形狀。如圖1所示，零件需要8個尺寸約束和一些幾何約束。尺寸約束見圖1。其中幾何約束包括：俯視圖中四條直線分別與相鄰的圓弧相切;直徑25mm、40mm和半徑28mm的三個圓或圓弧同圓心;半徑15mm的圓弧和直徑16mm的圓同圓心;兩個直徑為16mm的圓的圓心連線處于水平。通過以上尺寸約束和幾何約束的建立，保證了零件的唯一性。

　　2.建立零件模型

　　在分析零件的基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的各自特點，創(chuàng)建三維參數(shù)化模型所需的各種特征，包括幾何特征和輔助特征，并且用上述分析的所有約束完全約束零件的三維模型。

　　3.創(chuàng)建并分配設(shè)計變量

　　UG通過表達(dá)式提供了在驅(qū)動尺寸與零件的模型之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系的功能。在建立表驅(qū)動之前,要把已經(jīng)確定的設(shè)計變量通過重命名表達(dá)式分配給對應(yīng)的尺寸，如圖2、圖3所示。在UG中對約束尺寸重新進(jìn)行編輯，這樣就完成了設(shè)計變量的分配。

圖1 零件的尺寸約束

圖2 分配設(shè)計變量

圖3 重命名表達(dá)式

　　4.建立表驅(qū)動

　　在UG中可以把某一零件的系列尺寸完整地建立在電子表格中，形成一個零件數(shù)據(jù)庫。這樣做對于此數(shù)據(jù)庫的管理、編輯和擴展都很方便。具體地說，可以任意修改表格中的某一個或某些數(shù)據(jù)、增加一組新的零件數(shù)據(jù)、增加設(shè)計變量等等，最終產(chǎn)生使用同一實體模型的系列零件三維模型。

　　UG中的電子表格的創(chuàng)建步驟如下：

　　1)單擊菜單“Tools→Expression”，對參數(shù)表達(dá)式進(jìn)行重命名和編輯，如圖2所示;

　　2)單擊菜單“Tools→Part Families”，系統(tǒng)將彈出如圖4所示的“Part Families”對話框，在圖3所示的待提取參數(shù)框中雙擊各個表達(dá)式，這時這些表達(dá)式將出現(xiàn)在“提取后的參數(shù)”列表中，將“Family Save Dictionary”設(shè)置為“E:falan”，然后點擊“Create”進(jìn)人“Spreadsheet(電子表格)”進(jìn)行零件庫的創(chuàng)建;

圖4 Part Families 對話框

　　3)這時系統(tǒng)彈出如圖5所示的Excel工作表，在該表中系統(tǒng)產(chǎn)生了8個數(shù)據(jù)列，分別對應(yīng)于剛剛提取的8個參數(shù)。在表中輸人零件號(PartName)以及系列零件的相關(guān)參數(shù)值。用電子表格(Excel)建立如下數(shù)據(jù)(見圖4所示)。這一數(shù)據(jù)形式可以直接和UG鏈接，從而實現(xiàn)了零件的三維參數(shù)化模型。表中第一行為各個設(shè)計變量，即數(shù)據(jù)庫中的字段名，以下每行為一個記錄，表示確定某一尺寸零件的一組參數(shù)。輸入完畢后，可以選用“PartFamily”菜單下的“verify Part”來生成某零件，以明確參數(shù)選定是否正確。待上述工作明確無誤后，可選“PartFamily”下的“Save Family”來存儲該電子格式;

圖5 Excel 工作表

　　4)在圖5所示的工作表中選擇3~8列，然后在Excel程序中單擊“PartFamily”菜單下的“Create parts”，便可在指定的工作目錄下生成系列零件族。

圖6 創(chuàng)建系列零件

　　三、結(jié)論

　　利用表驅(qū)動技術(shù)來創(chuàng)建系列零件的三維模型庫是完全可行的，而且熟悉UG的技術(shù)人員很快就可以掌握此項技術(shù)。利用UG的實體造型功能建立三維零件樣板和通過設(shè)置合理的設(shè)計參數(shù)利用表驅(qū)動技術(shù)來建立零件的三維參數(shù)化模型，方法簡單，便于操作，是一種非常實用的三維參數(shù)化設(shè)計方法。