航空标准件建库技术研究

航空标准件建库技术研究

庞志远

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.