基于UG/Part families建立模具标准件库（图文教程）

本文重点介绍标准零件库、组件库的建库方法，基于UG/Part families建立参数化模具标准件库、组件库和模架库，其中组件的驱动是通过建立索引文件来实现的。

    本文介绍的标准件库主要包括标准零件库和组件库，是提高模具设计效率的必要手段。虽然目前的CAD系统都可以实现参数化的设计，从而满足不同的装配需求，但为了进一步提高设计效率，模具标准零件和组件也必须实现参数化。另外模具标准零件和组件也应该含有装配信息，才能实现自动化和智能化。
    在冲模标准件库中，一个标准件主要有二个文件，即模型文件（prt）和数据文件（dbf）。标准件库的内容一般采用二级结构，第一级为数据库主引导文件。第二级为零件的DBF数据文件，该DBF文件记录了标准件一系列参数。对于标准组件，需要采用三级数据文件。 
    在标准件建库过程中，用户必须先建立标准件信息模型，输入的内容分为三类，一是三维参数化特征实体模型；二是特征变量；三是装配信息。它们以一定的结构存贮于数据库中，提供对标准零件或组件的完整描述。

一  参数化标准零件库的建立
    在标准零件库的建设中，主要应用基于特征变量的参数设计方法。在模型创建的过程中，添加设计变量，通过设计变量表中的表达式，设置变量间的关联规则，重要参数采用Excel表格来控制，通过对设计变量的修改来驱动生成新零件。具体的步骤如下：
    在三维CAD环境中，建立产品实体模型；
    将每个特征相关的数据用变量来表示，以便于变量的驱动和管理；
    对于相互关联的特征尺寸，在变量表的公式中表达，简化实体的尺寸要素。
    UG系统中标准件建立流程如图1所示。

图1  标准零件建立流程

    以下以常用的导柱为例，利用UG/Part families建立导柱系列标准零件库。
    在expression表中建立冲模标准导柱数学表达式，由数学表达式驱动模型。建立输入数学表达式如图2，图中包括了特征变量定义。

图2  数学表达式

    输入完数学表达式后，根据表达式建立参数化特征模型，如图3。

图3  特征模型 
    参数化特征模型建立后，进行特征变量列表，把需要变化的尺寸定义为参数符号，生成特征变量列表如表1。表中仅列了一项参数，而且代号和描述项为空。

表1 特征变量列表
 

    在特征变量列表中以符号标注的尺寸为族表成员，未添加的尺寸的特征为非变化的，依附于其它特征而存在，重要尺寸可以在expression表中用表达式进行关联设计。族表实质上是由行和列构成的展开表，作者主要利用excel去创建。
特征变量列表生成后即可往表中添加相关模型变量。在实际应用中，可用图中的导柱为类属模型来生成一系列标准件，通过编辑excel表格，把目前市场上出售的冲模标准导柱、按国标（GB）和各标准件厂的企业标准进行生产的导柱的模型变量输入到表中，如表2。

表2  模型变量表

        在excel里可以编辑所需要的实例的尺寸值，此处的excel与常用的excel仅仅多了一项Partfamily，数值输入完毕，必须用Partfamily→samefamily项存盘。在表中，行包含了实例和它们适当的值，列则被具体项目使用。
族表的另一个优点是不论你创建一个新表还是修改一个已有的表，你都可以向表中添加项目。运用上述的方法，各个企业可以根据模具设计需要建立自己的三维模具标准件库。
    用同样方法建立下模板、导柱、上模板、螺钉、防尘盖、导套等零件库，这里作者不作介绍。
二  组件库的建立
    1. 组件库的建库方法
    组件不是一个简单零件的概念，它可能是一个子装配体、一个零件，由于子装配体和零件的参数表达式不一样，零件的参数可以直接驱动，在装配体这一层还不能直接读取到零件的可驱动参数，因此需要对子装配体的数据文件另外作一些处理。
    （1）对单个特征和零件组成的装配组件，选择要驱动的可驱动参数，可以直接为这个参数做数据文件。
    （2）对由多个零件或装配体组成的装配组件，要想变更组件的规格，就得变更组件中所有零件的相应规格，由于在组件这一级，各零件的可驱动参数被屏蔽，即不可驱动，必须找到各零件的标识才可以驱动其本身，可以采用建立一级索引文件的方法解决这个问题。图4装配组件及其数据文件组织结构图。

图4  装配组件及其数据文件组织结构图

    由上图可以看出，通过建立一级索引文件，无论装配组件的装配关系有几级，都可以为单个的零件找到对应的数据文件，从而实现参数驱动。索引文件必须包含下一级零件或组件的名字标识和规格，因此索引文件的列名就是下一级数据文件或者索引文件的名字。
    2. 导套导柱组件库建立
    依据组件库的建库方法，在UG系统中作者利用 Excel为导柱导套组件建立索引文件如表3，在组件中建立索引文件也就建立组件库。利用同样方法可以建立其它组件库。

表3  导柱导套组件库

    3. 模架库建立
    模架包括了模具大部分组件，如模板、螺钉和导柱导套等，这些零件和组件基本上是标准配件，其中仅有微小差别，基本装配关系相同。建立模架库可提高模具设计效率、缩短供货期、减轻劳动强度，对于企业进行标准化设计具有重要作用，所以本节重点介绍模架库的建立。
下面以100t冲床如图5所示为例，建立标准模架库。

    基于知识的装配实现方法，把100t通用标准模架的相关零件进行关联装配，利用WAVE技术对下模板与导柱、导柱与导套、导套与上模板进行关联设计，建立参数化驱动的标准模架组件。再利用UG软件的族表功能把相关标准件索引文件添加到模架零件族表如表4。

表4   模架零件族表

     建立模架库的相关信息，作者主要参照“模具信息网”汇总的目前市场上出售的冲模标准模架与零件主要按国标（GB）和各标准件厂的企业标准。  
    三  模板库的建立
    模板库的建立是基于零件库、组件库的基础上建立起来，它通过面向装配的自顶向下设计方法对各个组件进行分区，并建立装配位置关系，通过WAVE技术实现零部件之间的关联。
    模具设计的重点部件是凸凹模和压边圈，它们的形状大小是服务于产品的，所以在模具模板建立时，应给凸凹模和压边圈规划一个空间，最通常的做法的就是预先绘制一个凸模、凹模实体如图6，并与其他部件建立装配关系，实现参数关联。压边圈的形状与位置关系是由凸凹模决定的，所以模型模板中可预先根据凸凹模的大小规划一个实体空间，并建立装配关系，实现参数关联，如图7所示。

     图6  凸凹模空间规划

          图7  压边圈空间规划

    模具模板通过划分分解为模架、凸凹模、压边圈等组件，利用WAVE技术在UG系统中进行空间位置规划，定义定位元素和关联信息，标准零件、组件预装配。模具模板的建立方法如图8所示。
 

                     图8  模板建立过程

    利用同样方法建立其它类型的模具模板，参照组件库的建库方法，利用Excel进行列表建立索引文件，即可完成模板库的建立。