系统工程方法在组合机床设计中的研究和应用

3.2控制结构的建立

组合机床总体设计可分为主轴箱模块、刀具接杆模块、通用件模块、夹具模块等几个子系统模块。在组合机床总体设计中，总体控制结构是由通过草图、基准组成的。草图和基准是全参数化的，由表达式来控制的。控制结构草图中的曲线一部分是通过Wave的方式与被加工件全相关，比如主轴箱设计的连接部件中孔曲线就是被加工件上加工孔的Wave连接过来的；另外一部分曲线是通过表达式来控制，主轴箱设计的外轮廓就是通过表达式ZT_Hou_DuoZhouXiang_Height和ZT_Hou_DuoZhouXiang_Width来表示的，详见表1。

3.2.1 全局主参数的确定

首先确定组合机床的总体设计参数，为了参数化建模的需要，在NX中，总体设计参数通常以表达式的表现。表1是汽缸体双面钻组合机床设计的后端面加工面的全局参数。这全局参数往往通过控制基准面的位置、草图上的尺寸来控制组合机床整个模型设计，把这些设计参数一般可以放在顶层的装配组件中，但是把放在一个单独的组件中也是一个较好的思路，其他使用该组件通过部件间的表达式的方式来获得关联（参见NX的Mold Wizard）。

表1 全局参数表达式表

3.2.2 草图基准面的建立

在顶层装配部件中建立好全局参数后，建立基准面和草图，后端面的基准面和草图说明见表2；前端面的的基准面和后端面类似。基准面的位置是由总体参数来控制的，比如基准面D_HouJiaGongMian_QianDuanMian是表达式ZT_Hou_DZX_GongJian_D控制的，表示这个基准面就是后多轴箱前端面，后多轴箱设计完成后就加载装配在这个位置。草图D_HouDZX_DuanMian_profile和D_QianDZX_DuanMian_profile分别表示后多轴箱端面的轮廓和前多轴箱端面的轮廓，多轴箱设计小组有了这个草图和能够表示多轴箱长度的基准面D_HouDZX_HouDuanMian就能够进行多轴箱的设计了。这些草图和基准面都是建立在顶级装配下，见图3。

表2 基准面/草图说明表

图3 基准面草图特征

3.2.3生成各个子系统模块部件

在顶级装配下建立好控制全局参数和位置的基准面和草图后，下一步通过UG wave的方法把它们连接到对应的子系统部件中去，然后在各自的子系统部件中生成对应的起始部件。

在NX的装配应用中，在根部件的装配导航器中，右键单击空白处，把Wave mode选项打勾，这样就可以在装配环境中使用Wave模式了。下一步是右键选择装配根节点，选择Wave，选择Create New Level，创建子模块节点，见图4。以多轴箱子系统的创建为例，在弹出的菜单中输入多轴箱子系统的部件名 cs_multiaxlebox，选择要Wave Interpart Copy的对象，把这些对象通过Wave的方式从根部件Wave到新创建的部件中来，因为是双面钻包含前端面和后端面，需要把多轴箱设计相关的基准面和草图曲线Wave连接过来，每个端面都需要选择3个基准面，2个草图，3个基准面表示主轴伸出的位置、多轴箱前端面的位置以及后端面的位置，2个草图分别表示多轴箱要加工的孔以及多轴箱输入轴的信息等，见图5。在WAVE控制结构装配完成之后，可以为相关子系统建立起始部件。起始部件一般是控制结构中最底层的组件，通常作为一个或多个“连接”部件的起始点，一个起始部件可以同时控制多个子系统。为了便于后续建立连接部件，通常需要在起始部件中建立一个或多个特定的引用集。起始部件可以采用Create New Level方法建立。

图4 Wave创建子模块图5 多轴箱Wave特征信息

因为存在2个端面的多轴箱，因此重复上面的步骤，创建2个起始部件，表示前端面多轴箱的起始部件和后端面的起始部件，2个起始部件的Wave的连接对象分别选择对应的3个基准面和2个草图。其他的子模块的操作和上面介绍的类似，最终生成的控制结构装配树和控制结构见图6：

图6 控制结构图

通过以上的步骤完成了组合机床总体设计中控制结构的建立。

3.3 生成连接部件

连接部件是独立于控制结构装配的关联性部件，其中包含了起始部件中全部或部分细节几何对象，与起始部件保持相关性。在控制结构装配中不显示连接部件。连接部件可以单独存在，也可以作为组件加入子系统装配。在生成起始部件的基础上，建立各个模块的连接部件，见图7。

图7 创建连接部件

生成连接部件的时候，需要把各起始部件中所有的特征wave的方式关联到连接部件中去。起始部件cs_start_multiaxlebox_hou的连接部件为ps_multiaxlebox_hou，起始部件cs_start_multiaxlebox_qian的连接部件为ps_multiaxlebox_qian，其他子系统模块方法类似。

连接部件

从起始部件建立关联性连接部件，通过应用集关联性复制不同的几何对象

图8组合机床系统工程方法流程

3.4 组合机床产品装配

连接部件完成后，将生成的联接部件，发送给对应开发小组完成具体的详细设计。各个设计小组设计完成后，只需要创建一个新的装配部件文件，把各个连接部件按照绝对位置的方式装配过来，这样就完成了组合机床的总体设计。只要产品的结构不发生变化，总设计师只需要修改总体设计参数，就可以完成整个设计产品的更新。组合机床的系统工程方法的设计流程见图8。

4、结论

介绍了基于UG Wave技术的系统工程的方法的原理及其在组合机床总体设计中的应用，该技术解决组合机床三维设计中自顶向下的设计的难题，在实际应用中效果良好，该技术对三维技术在组合机床行业的推广起到了促进作用。另外，本文所提出的方法和设计理念同样适用其他复杂产品的设计。

参考文献
[1]龚勉编著，洪如谨审核，王向丽，闫华军．产品相关参数化设计技术培训讲义[M]．
[2]吴立梅，组合机床的发展及特点分析[M]．工业技术．2010 NO.08．
[3]大连组合机床研究所编．组合机床设计简明手册[M]．机械工业出版社，1975,11．
[4]李春梅，崔风奎．组合机床CAD系统[J]．新技术新工艺.2004年第10期．
[5]任小中，李春梅，苏建新．基于UG的组合机床多轴箱模块化设计[J]．河南科技大学学报．2007年6月，第28卷第3期．
[6]李维，周毅．基于NX/WAVE的空调分体机逆向设计[M]．模具制造．2009年第6期．

 2/2   首页 上一页 1 2