在制造工業(yè)中經(jīng)常遇到形狀相似，但大小并不完全相同的零件，比如系列化的產(chǎn)品零件等。對(duì)于這些零件的二維設(shè)計(jì)，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(jì)與制造有了新的思路，即從三維到二維的設(shè)計(jì)步驟，也就是首先要建立三維模型，然后自動(dòng)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(shí)現(xiàn)無圖紙加工，節(jié)約時(shí)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(jì)的系列化成為可能，并極大地縮短了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期，減少了由于零件的尺寸變化帶給工程師的工作量。

　　1、 建立表驅(qū)動(dòng)零件模型庫的原理

　　在產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)過程中，為了加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，減少重復(fù)性的勞動(dòng),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、UG/Open)，但利用二次開發(fā)工具需要設(shè)計(jì)人員技術(shù)比較高,一般設(shè)計(jì)人員很難完成[1]，利用UG提供的表驅(qū)動(dòng)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(jì)的三維模型庫。

　　建立三維參數(shù)化模型以后,通過設(shè)置設(shè)計(jì)變量和將設(shè)計(jì)變量分配給模型,然后創(chuàng)建一個(gè)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?yàn)殡娮颖碇械淖兞勘划?dāng)前圖形文件的零件尺寸所引用，這個(gè)表就可以用來改變當(dāng)前圖形文件中的零件的尺寸，所以用戶可通過控制外部電子表對(duì)零件進(jìn)行修改，因此可避免由于設(shè)計(jì)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(gè)模型就可表達(dá)多個(gè)同類結(jié)構(gòu)的零件。

　　2、 建立基于表驅(qū)動(dòng)的零件三維參數(shù)化模型

　　2.1　分析零件特征

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

　　為了實(shí)現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì),首先要對(duì)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(gè)尺寸約束和一些幾何約束。尺寸約束見圖1。其中幾何約束有：俯視圖中四條直線與分別與相鄰的圓弧相切;直徑25mm、40mm和半徑28mm的三個(gè)圓或圓弧同圓心;半徑15mm的圓弧和直徑16mm的圓同圓心;兩個(gè)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。

　　2.2　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(diǎn)，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。

　　2.3　創(chuàng)建并分配設(shè)計(jì)變量

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

圖1 零件的尺寸約束 圖2 分配設(shè)計(jì)變量

　　2.4　建立表驅(qū)動(dòng)

　　在UG中可以把某一零件的系列尺寸完整的建立在電子表格中，形成一個(gè)零件數(shù)據(jù)庫。對(duì)于此數(shù)據(jù)庫的管理、編輯、擴(kuò)展都很方便。具體地說，可以任意修改表格中的某一或某些數(shù)據(jù)、增加一組新的零件數(shù)據(jù)、增加設(shè)計(jì)變量等等，最終產(chǎn)生用同一實(shí)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(duì)參數(shù)表達(dá)式進(jìn)行Rename和Edit，如圖2所示;

　　(2)單擊菜單Tools->Part Families，系統(tǒng)將彈出如圖所示的Part Families對(duì)話框，在圖3所示的待提取參數(shù)框中雙擊各個(gè)表達(dá)式，這時(shí)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(diǎn)擊Create進(jìn)人Spreadsheet(電子表格)進(jìn)行零件庫的創(chuàng)建;

圖3 重命名表達(dá)式 圖4 Part Families 對(duì)話框

　　(3)這時(shí)系統(tǒng)彈出如圖所示的Excel工作表，在該表中系統(tǒng)產(chǎn)生了8個(gè)數(shù)據(jù)列，分別對(duì)應(yīng)于剛剛提取的8個(gè)參數(shù)。在表中輸人零件號(hào)(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)。這一數(shù)據(jù)形式可以直接和UG鏈接,從而實(shí)現(xiàn)了零件的三維參數(shù)化模型。表中第一行為各個(gè)設(shè)計(jì)變量,即數(shù)據(jù)庫中的字段名,以下每行為一個(gè)記錄,表示確定某一尺寸零件的一組參數(shù)。輸入完畢后，可選PartFamily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的Save Family來存儲(chǔ)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

　　3、 結(jié)論

　　利用表驅(qū)動(dòng)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(xiàng)技術(shù)。因此利用UG的實(shí)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(jì)參數(shù)利用表驅(qū)動(dòng)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(shí)用的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。