UG在在线修复项目中的应用

黄碧辉

（宝钢工程技术集团有限公司，上海 201900）

UG在在线修复项目中的应用

黄碧辉

（宝钢工程技术集团有限公司，上海 201900）

在线修复在钢铁行业的现场检修中应用广泛，在项目实施前对整个加工环境进行模拟，具有重要的意义，它有助于提高加工设备选型效率，了解加工干涉位置，确定各部件的尺寸参数等，本文基于UG软件，运用参数化建模、自顶向下及自底向上的装配方法对整个在线加工环境进行装配模拟。

在线修复；UG；参数化；自顶向下

宝钢机械的在线修复技术[1]是利用移动镗铣设备，在钢铁生产线上，对大型轧机等设备进行原地改造和修复的一项综合性技术。对于现代化钢铁企业，在设备检修时，对于关键部位的局部维修上，例如最典型的轧机机架牌坊窗口修复，考虑到整个生产线的基准，离线维修拆、装所产生的巨大费用及过长的维修周期等因素，多采用在线加工修复的方法进行修复，这种方法既节约了维修时间和维修费用又确保了维修后设备运行的精度，为用户创造巨大的价值。而在该类项目的技术准备期间，对项目的加工环境进行计算机模拟，可以快速提高移动设备选型的效率，加快对现场加工环境的熟悉，整体了解现场设备的干涉位置，确定工作平台及辅助支撑等部件的尺寸参数，可以为后续制定详细的技术方案及施工打下坚实的基础。本文基于UG，将其建模、装配等技术综合应用于在线修复项目中。

1 UG建模技术

1.1 参数化建模[2]

运用UG建模模块，通过草图、插入各种设计特征等手段，直接建立所需要的模型，这个方法具有比较清晰地设计流程，体现了设计人员的设计思路，但是这类模型的各个特征参数都是相互孤立的，如果需要对模型进行修改或改进，就需要逐个修改相关特征参数或者重新建立模型。而对于在线修复项目来说，每个项目的加工设备、加工环境等模型都是比较类似的，如果重复建模，将会花费大量的时间，而参数化建模就能有效地继承已有设计的经验与知识，提高建模速度，给图形元素赋予相应的变量，而不需要确定具体的数值，当变化一个参数值时，将自动改变或者建立所有相关的尺寸。

本文将尺寸驱动参数化建模方法运用在在线修复项目中，使用UG的“表达式”功能赋予各特征参数一个变量值，同时在各个变量值之间通过表达式建立数学关系，最后可以通过控制变量来实现模型的设计与修改。

1.2 应用

在线修复项目中，轧机牌坊是主要的加工对象，所以牌坊的模型会多次用到，如果每个项目都要重新建立牌坊模型，就非常费时费力，所以可以应用UG的表达式功能，为牌坊的主要特征参数设置变量，通过改变变量的值就能实现对牌坊模型的修改。

选择UG建模模块，在工具-表达式对话框内输入牌坊平面草图的所有表达式：

选择草图命令，草绘牌坊平面，并使用表达式中的变量来定义草图中各特征尺寸，如图1所示。草图完成后，就要对平面进行拉伸形成WS侧（操作侧）牌坊的实体模型，同时通过镜像，建立DS侧（驱动侧）牌坊的实体模型，在表达式对话框内输入表达式：

图1 牌坊平面草图

图2 拉伸及镜像前表达式的定义

使用实体拉伸命令及镜像命令，并用表达式定义相关尺寸，最后实现WS侧及DS侧牌坊模型的建立。如图2及图3所示。

图3 模型建立

图4 模型修改

在其它相关轧机牌坊模型的创建过程中，就可以在本模型的基础上，通过修改草图中的表达式、拉伸及镜像中的表达式来快速修改轧机牌坊的外形尺寸及WS侧牌坊与DS侧牌坊的相对位置，大大提高了建模效率。在这个基础上，可以再通过建模模块去修改该牌坊独有的特征，如图4，通过表达式快速建立基本模型的基础上，增加该牌坊模型的压上孔、压下孔及滑道槽的特征。

在移动加工设备的建模中，也合理运用了参数化建模技术，给移动机床的床身长度设置变量machine_tool_length，移动机床立柱高度设置变量machine_tool_height，功阳铣头各尺寸设置相应变量，为最后建立各种规格的机床模型带来极大便利，如图5和图6为已经装配完成的3400移动镗铣机与4400移动镗铣机。

图5 3400移动镗铣机

图6 4400移动镗铣机

2 UG装配技术

2.1 自底向上与自顶向下装配方法

模拟在线修复项目的加工环境，就需要将加工对象、加工设备、辅助平台及其它附件结合起来，本文运用了UG自底向上及自顶向下[3]相结合的装配技术，创建虚拟加工环境。

所谓自底向上就是在生成单个零件的基础上，通过给定相配合零件之间的配对约束关系，得到装配体的过程。而自顶向下就是在装配部件的顶级向下产生转配和零件的装配设计方法，运用UG的WAVE[4]技术，先对产品进行总体设计，然后根据装配情况对零件进行详细的设计，并在各个零部件之间建立链接关系。两种装配设计方法各有特点，对于配合关系较少的零件来说，它的装配约束较少，不容易与其它装配件发生约束错误或干涉，使用自底向上的方法进行装配比较方便，而对于配合关系较多的零件，由于与其它构件的配合比较多，容易出现装配约束不当或者约束出错的情况，运用自顶向下的方法，可以在定义零件的几何对象时引用装配件中其它零件的几何对象，当修改零件模型后，装配件可以自动更新。

2.2 应用

对于比较普遍的轧机牌坊的在线修复项目中，仿真环境的装配顺序为，创建主装配文件-新建牌坊组件-新建平台组件-新建辅助支撑组件-添加移动镗铣机装配组件，创建过程框架如图7所示，UG系统内装配结构如图8所示。

图7 创建过程框架图

图8 UG装配导航结构

以平台组件为例，将plat设为工作部件，使用WAVE链接器链接mill中的窗口复合曲线，如图9所示。在plat中创建平台模型时，可以定义平台与牌坊窗口的位置尺寸，如图10所示。

图9 WAVE几何链接

图10 平台与牌坊位置尺寸图

当在mill中变化牌坊窗口尺寸时，平台与牌坊窗口的位置尺寸不变，plat中平台的大小尺寸会自动更新，assembly中整个装配件也随之更新。

而移动镗铣机以自底向上的方式进行装配，通过装配约束将其各零部件装配成组件，并将该组件装配至assembly中，如图11所示。

图11 移动镗铣机装配

3 总结与展望

将UG中的参数化建模、自顶向下及自底而上的装配方法运用到在线修复项目当中，整个模型依靠参数化及WAVE技术，创建快速且容易修改，以更直观的方式模拟整个加工环境，为加工设备的选型、现场干涉位置的确定都打下了坚实的基础。在以后的项目研究过程中，可以考虑对UG进行二次开发，建立基于UG的轧机牌坊参数化建模系统，使整个建模过程更加快捷，使用高级仿真模块，对施工平台及其它结构件进行受力分析[5]，确定最优的零件尺寸，运用UG运动仿真模块，对整个加工过程进行运动仿真。

[1]黄玉龙，杨建武.网络制造与开放式数控技术[J].制造业自动化，2002，24(10)：8-10.

[2]龙志伟，曹际龙.基于UG表达式功能的参数化建模方法[J].机电产品开发与创新，2011，24(5)：93-95.

[3]温莉娜，王雷刚，黄 瑶.基于UG/WAVE技术的自顶向下产品建模[J].模具技术，2006，（6）,49-52.

[4]王晓英，李 森.基于UGNX的模具三维建模与装配设计[J].制造技术与机床，2007，3，78-81.

[5]胡仁喜.Autodesk Inventor Professional2012中文版从入门到精通[M].康士廷，刘昌丽.第2版.北京：机械工业出版社，2012，384-396.

The App lication of the UG in the Online Projects

HUANGBi-hui
(BaoSteel Engineering&Technology Group Co.，Ltd.，Shanghai201900，China)

Online repair iswidely used in the steel industry,the simulation of entire processing environmentbefore the implementation of the project is of great significance,it helps to improve the efficiency of the equipment selection,understanding the processing interference position,determine the size of the parameters of the various components.The paper based on the UG,using the parametric modeling,top-down and bottom-up assemblymethods to simulate the entire online processing environment.

online repair；UG；parameterization；top-down

U472

A

1672-545X（2013）05-0278-03

2013-02-03

黄碧辉(1984—)，男，浙江宁波人，硕士学位，宝钢工程技术集团有限公司。