哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市150000
摘要:标准件是航空产品重要部分,对缩短产品设计制造周期、降低生产成本、提高产品质量具有重要意义。经验表明,标准件的广泛应用能将设计制造周期缩短25~40%。标准件库是计算机辅助技术的重要组成部分,它将各种标准件信息存储在一起,使用户能方便地查询、检索、访问、提取产品设计制造所需零件信息。
关键词:航空标准件;参数化模型;动态链接库
UG软件是目前广泛使用的三维CAD软件典型代表,具有强大参数化设计功能,已广泛用于设计制造领域。UG中建模速度最快的是使用二次开发工具UG/CIPEN API编写的专门程序,调用这些程序后,只需选择型号、规格等少量操作,即可自动为所有零件生成一套完整标准件。在产品开发设计或标准组件装配中直接调说相应标准件,能减少重复劳动、设计制造错误,缩短研制周期。
一、航空标准件产业
航空标准件是典型军民共用产品。美欧民用飞机产量大,安全可靠性要求严格,资质认证体系和适航管理体系完善;民用飞机累积飞行时间长,标准件经受过严苛考验,完全市场化竞争,质量高、成本低,产业体系成熟。因此,在美欧军用飞机中大量使用了民用飞机标准件。
美欧形成了由数千家企业构成的航空标准件产业集群,标准件制造企业专业化程度高、研发能力强、质量稳定,与飞机、发动机和系统公司关系密切,紧跟主机研发和更新换代步伐,紧跟新材料、新结构、新工艺应用,面向全球航空产业链市场。
进入21世纪,民用飞机制造逐渐形成以波音、空客公司两强争霸的局面,航空标准件产业链也随之发生变化,制造商和集成供应商也在兼并、组合和淘汰,以适应波音、空客等主机企业日益提高的要求,企业数量大幅减少。
二、标准件库的结构
1、用户界面。其是用户与标准件库交换窗口,用户可确定要选择哪些标准件,确定其规格参数,以及是否驱动标准件模板生成三维实体。
Uistler是UG软件为用户提供的二次开发工具,为开发人员提供了创建UG风格对话框的强大功能和可视化操作环境。通过控件布局,直观方便,创建的对话框可被MenuScript调用,实现UG菜单调用对话框功能,使应用程序与UG无缝连接。
当用户选择标准件类型时,可立即看到相应二维图形,并在主要参数中显示零件代号。在用户选择所需零件代号后,显示相应其它参数,并生成所选零件的实体模型。
2、接口文件。UG/OPEN API的接口文件是在用户界面及UG间传递相关数据与信息的文件,包括各种标准件参数值。该文件在UG中调用用户界面编辑器建立用户界面时生成,C++文件部分调入到VC中进行程序代码添加,允许用户界面与UG、标准件模型库、参数库建立联系。
3、标准件参数数据库。它主要存储标准件的结构参数值,分析研究当前国际标准件的各参数及其关系,将其分为主控参数、被控参数、常量与系列参数等类型,然后确定哪些参数只能传输到UG/OPEN API接口文件。主、被控参数间关系可经数学表达式表达;常量按国家标准取实际值;至于系列参数,用户可根据需要自行选择。最后,利用UG中部件族功能模块,建立各规格标准件参数库,并将参数存储在EXCEL表中。
4、标准件模型库。UG软件是一种基于特征的三维造型工具,能轻松快速地建立任何复杂形状的实体,并能管理标准件库中的模型,提供可驱动的标准件实体模型。基于标准件在机械设计中的地位及其在工程中的应用,要在UG中根据最小结构尺寸值为各标准件建立三维实体模型。UG中的族功能实现了尺寸驱动设计及编辑,基于族参数建立几何模型,并通过改变变量尺寸来更新相应模型。建模时特征的划分及应用应合理,系列参数值应与标准件手册中的一致。
三、建库方法
1、开发流程。创建标准件库,先要建立零件的参数化模型,建立部件族模板文件和相应参数表,并通过表达式建立相关参数关系公式。然后编辑参数表达式,使用UG/OPEN API中的函数编写参数化驱动程序,并将参数连接到数据库以实现数据库调用。
2、建立零件的参数化模型。经草图及特征操作功能建立零件的参数化模型,确定零件的特征尺寸变量及草图尺寸变量,以及各尺寸变量间约束关系。创建标准件模型时,先选择中心基准,坐标系应设置在标准件对称中心。然后根据UG创建实体特征,确定特征建立顺序和方法,使建立的特征简单且具有较少尺寸参数。此外,在建模时应注意各特征间关系。特征参数分为主次参数,主参数用于控制及约束次参数。此过程可在“工具-表达式”中执行,重命名特征参数,并对表达式中尺寸与尚未生成尺寸间建立关联,获得三维实体后,将其作为建立部件族的基体。
3、部件族的建立。通过参数化设计获得三维造型后,系统用部件族方法建库,创建部件族模板文件及相应参数表。通过工具菜单中的表达式,按标准件手册进行提取及整理。系统默认生成影响零件规格的各种参数,并通过表达式建立相关参数的关系公式。将表达式中的参数与标准件可变参数逐一匹配,并根据标准件变量名重命名参数表达式,使用UG中的Part Family工具建立“部件族”。从工具菜单中选择“部件族”,再在“可用列”项中选择标准件参数表达式。建立基本模型后,打开电子表格操作环境,点击“增加列”。使用电子表格的操作命令,自动将基本模型的参数读入电子表格A、B列,然后将该类型零件的参数逐一输入电子表格后续部分,在第一行中可填入规格代号以供日后选用。点击“创建”连接到电子表格,并在电子表格中输入标准件系列号和相关可变参考值。在“部件族”中选择“确认部件”,以检查模型是否根据尺寸变动,以及参数选择是否正确。确认无误后,选择“保存族”来储存电子表格。
4、设计用户界面。单击UG应用菜单下用户界面编辑器,向其中添加必要控件,创建对话框。UG/OpenMenuScript是UG提供的为用户定制菜单的专用模块,能生成自己的菜单,也可编辑UG某个菜单。当UG系统启动时,它会自动加载用户菜单和动态链接文件,点击用户菜单会弹出相应的对话框,然后根据用户的选择生成所需标准件。UG/Open Uistyler是一个直观的可视化编辑器,用于构建UG风格对话框。通过选择和放置对话框控件来避免复杂的图形用户接口编程。使用UG/OpenUister基本控件的组合来生成不同对话框,对话框中所有控件设计实时可见,各控件(如按钮、位图等)具有一定属性、选择性和回调函数,属性由用户在对话框设计中根据需要确定。此外,可在MenuScript中调用Uistyler创建的对话框,实现在UG菜单项上调用Uisttyler创建的对话框,从而充分集成用户应用程序及UG。
此外,由于通过UG/Open MenuScript在UG主菜单上添加了标准件库菜单及具体标准件库,用户可按说明操作标准件库。用户选择合适型号后,系统会自动连接到数据库,并列出相应零件所有规格供用户选择。
环境选择栏中有两个选项,若调用的零件用于装配,则该项应选为“装配图”,若只生成标准零件图,则选为“零件图”。
使用从对话框标准件库中获得的零件尺寸信息,先打开需调用零件模板图形,然后根据所选零件尺寸对零件模板文件进行参数化驱动。
5、程序设计。UG/OPEN API是UG为外部应用程序提供的接口,由一系列函数及过程组成,通过它能在C++程序中以库函数形式调用UG中多个命令。UG/OPEN API函数使用Uistler在程序设计中创建对话框,经VC程序设计、编译、链接生成动态连接库。在UG界面环境中应用,运行结果在UG界面中。此外,在动态链接库工程中,头文件的代码无需修改,其功能块经两个回调函数实现。
四、标准件库的调用
飞机标准件调用功能的实现是基于标准件实例化方法检索和预览,实现过程遵循流程向导形式。①运行UG系统,点击“标准件-螺钉”,系统弹出“选择标准件标准”界面,在下拉对话框中,选择“开槽圆柱头螺钉”。②在“选择标准件规格”时,用户可经二维预览了解标准件主参数和型号。经类型选择及主参数值,可缩小选取范围,根据“标准件规格列表”快速定位所需标准件,然后点击“确定”;③依据工装信息,调用所需标准件。
参考文献:
[1]郭俊卿.UG环境下标准件库的建立[J].制造技术与机床,2016(03):26-28.