相关性技术在UG三维实体模具设计中的应用

摘要 本文通过介绍参数关联、WAVE技术的使用说明了相关性技术在模具三维实体设计中的重要性，掌握必要的相关性技术能够帮助设计者按照合理的逻辑关系快速、准确的完成设计任务。

关键词 相关性；WAVE；参数关联

中图分类号TG7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0168-02

随着CAD技术的发展，目前模具结构设计已经普遍使用了三维实体设计，三维实体设计最大的好处，就是其强大的参数化、相关。而在实际的使用过程当中，很多设计人员并没有将软件的功能充分利用起来，只是通过一些简单的建模命令将产品“堆砌”起来，特征之间逻辑关系混乱，设计过程中经常出现数据文件无法打开，导致前面的设计工作丢失的现象，造成了极大的浪费。

本文以UG软件为例，介绍相关性技术在模具设计中的重要性及实现的方法，掌握这种方法，能够有效地提高设计者软件操作水平，帮助设计者能够按照合理的逻辑关系快速、准确地完成设计任务。

1 相关性的概念及分类

在任何产品的设计、加工过程当中都包含着大量的相互关联的特征和参数，通过定义特征之间的相互关系，建立了特征之间的相关性，这种相关性又被称为“父子关系”。相关性包括同一零件中不同特征之间的相互关系，也包括分属不同零件的特征之间的相互关系。

1.1 同一零件中的相关性

同一零件中的相关性有的是由于特征创建的先后顺序产生的，有的是由于建模方法产生的。

如图1所示，先创建一个立方体，然后再立方体的一个面上做一个孔，这个后创建的孔是依存于立方体而存在的，如果立方体的高度发生改变，孔也会随之变化。此时立方体就是孔的“父特征”，孔就是立方体的“子特征”，这种逻辑关系就是由创建顺序而产生的相关性。这种相关性是不完全的相关，子特征的部分参数，如直径、深度等可以独立编辑。

另外有些建模方式，如阵列、镜像等，其建模原理就是先要有一个“种子”特征，然后用这个“种子”特征衍生出其它特征，那么“种子”特征和衍生特征之间的相关性就是由于建模方法产生的。这种相关性是完全的，即衍生特征不能进行任何独立编辑，只能受控于“种子”特征，如图2所示。

1.2 不同文件之间的相关性

一个产品通常是由多个零件装配而成的，三维设计软件通过虚拟装配技术来模拟这种真实的生产过程。不同文件之间的相关性就是指虚拟文件之间逻辑关系的建立。

在装配文件中，往往一个零件的调整会影响到很多零件，如模具中的定位销。定位销通常要穿过2个～3个零件来实现定位功能，如果定位销的直径或位置在设计过程中发生了改变，那么与之相关的所有零件都要进行修改，否则等实际装配时就会出现问题。如果在定位销与相关零件之间定义了所需的相关性设置，当定位销有变化时，其它零件会自动、同步做出相应的变化。如果没有定义相关性，就需要设计者分别对每个零件手动进行修改。实际生产过程中，经常会出现由于设计者的疏忽忘记修改某一个零件，造成整个装配工作的中断。

同一零件中的相关性是在建模过程中自动建立的，不需要设计者特意去留意。而装配文件之间的相关性必须要由设计者根据需要手工来建立，这就要求设计者在建立文件之间的相互关联时除了要掌握相关的操作方法之外，必须要保证逻辑关系的清晰、合理。在定义相关性时，只能有一个主动的主要因素，其它与之相关的都只能是被动的次要因素。如前面所提到的定位销，只能将定位销的直径和位置定以为主要因素，其它零件上与定位销相关的孔只能是从属的次要因素。

2 相关性在模具设计中的应用

模具的设计流程属于典型的“由内而外”，即以制件为核心，先设计与之有直接关系的凸模、凹模，然后逐层向外扩展，直到完成所有零件的布置。在这个过程中，相关性显得尤其重要，模具设计中的相关性主要包括两种方法实现。

2.1 参数相关

参数相关主要是指利用UG软件中表达式链接的建立来实现。如模具中的导柱和导套，分别建立导柱（DZ.prt）和导套（DT.prt）两个模型文件，导柱的直径用表达式d来表示，导套的内孔直径用表达式D来表示。首先将导柱确定为主要因素，设定为：d=25mm；打开导套的模型文件，将表达式D设定为：D="DZ"：：d，即完成了两个参数之间关联的建立，这时不能直接修改导套直径的数值了，当导柱直径被修改时，导套直径会自动随之改变，如图3所示。

在模具结构中有很多零件的参数都存在这样的关系，如凸模与凹模的刃口尺寸、螺钉与螺钉过孔的直径等，都可以进行这样的设置。需要注意的是，一定要有明确的主次关系，否则很容易发生逻辑上的混乱。

2.2 几何相关

模具是围绕着制件来进行设计的，所以制件的几何尺寸、形状直接决定了凸模、凹模等零件的尺寸、形状。通常制件的几何尺寸和形状非常复杂，无法用参数来表达，这时就要用到几何相关，UG软件的几何相关是通过WAVE技术来实现的。

WAVE（What-if Alternative Value Engineering），是一种实现产品装配的各组件间关联建模的技术。参数化建模技术是针对零件一级的，而UG/WAVE是针对装配级的一种技术，是参数化建模技术与系统工程的有机结合，提供了实际工程产品设计中所需要的自顶向下的设计环境。

例如在设计冲裁模具时，WAVE技术的应用分以下步骤完成

1）进入UG/Assemble模块搭建虚拟装配文件目录，使用“添加组件”装入制件文件（paiyang.prt），分别使用“新建组件”创建凸模文件（Punch.prt）、凹模文件（Die.prt）；

2）将制件（paiyang.prt）设为“工作部件”，进行数据整理，将分段的冲裁轮廓线使用曲线的“连接”命令连成一条曲线；

3）将凸模（Punch.prt）设为工作部件，打开“WAVE几何链接器”，将类型设为“复合曲线”，选择制件的轮廓线，“确定”后即完成了WAVE关联的建立；

4）在凸模（Punch.prt）模型环境中使用这个链接过来的曲线拉伸实体，即得到凸模本体；

5）在凹模（Die.prt）中重复以上操作，即得到凹模本体。

通过以上操作，就完成了冲裁模最主要的相关性设定，制件属于最高一级的父特征，凸模、凹模都是下一级的子特征，如图3所示。如果制件发生任何修改，所有子特征会自动、同步进行更改。同样的技术也可以用于成型模具设计中，在成型模具中，主要的父特征是产品的型面，如图4所示。

3 结论

合理使用相关性技术，会极大地提高模具设计的效率和精度，提高设计者对软件的理解和使用技能，发挥设计软件更大的作用。

更重要的是，通过相关性技术，可以实现“牵一发而动全身”的效果，这也正是模具设计的核心思想所在。因此，这项技术不单单是一项操作技巧，而是设计思路与设计工具的合理结合，用好这项技术，会使设计者在设计过程中得到更大的发挥空间。

参考文献

[1]李交友.UG WAVE相关性技术在焊接夹具设计中的应用[J].企业科技与发展，2012（3）.

[2]严正，黄海锋，朱培玉.UG/WAVE技术在建立拉延模模型上的研究及应用[J].模具技术，2006（2）.

[3]赵文龙，吴国洋，许勇军，徐宗俊，刘琳娟.UG/WAVE技术的研究[J].机械，2004（S1）.