基于UG的滚动轴承的标准库制作

摘要

本文以UG为平台，介绍了参数化建模的基本思想，分析了在UG环境下进行滚动轴承标准库创建的方法。根据滚动轴承的特点提取基本参数，采用草图造型、特征造型、表达式相关性等方法建立滚动轴承参数化模型,利用UG部件族功能调用Excel电子表格，创建了滚动轴承的标准库。本文为轴承类零件的参数化设计和标准库制作提供了有益的探索途径。

关键词 :UG;标准库;参数化;滚动轴承

The manufacture of Rolling Contact Bearings standard storehouse

based on UG

Abstract

In this paper, the basic thought of parameterization and the methods about the making of Rolling Contact Bearings’s standard part library has been introduced. According to the features of Rolling Contact Bearings, the primary parameters has been picked out to bulid the model of the Rolling Contact Bearings in the way of sketch modelling, feature modelling and the function of expression ;and a standard part library of the Rolling Contact Bearings has been made by using the function of UG/Part Families modules which could call and edit the Excel. Bearing parts for the parameters of the design and production standards provide a useful way to explore.

Key words:UG, standard part library, parameterization, Rolling Contact Bearings

目录

1 绪论 (3)

2 UG环境下标准件库的开发方法及参数化设计 (3)

3 滚动轴承标准件库创建方法 (4)

4 滚动轴承标准件库创建 (5)

4.1 滚动轴承的分类 (5)

4.2 深沟球轴承标准库的创建 (5)

4.2.1 提取基本参数建立表达式 (5)

4.2.2 深沟球轴承模型的创建 (5)

4.2.3 深沟球轴承模型生成标准库 (7)

4.3 角接触球轴承标准库的创建 (9)

4.3.1 提取基本参数建立表达式 (9)

4.3.2 角接触球轴承模型的创建 (10)

4.3.3 角接触球轴承模型生成标准库 (12)

4.4 推力球轴承标准库的创建 (13)

4.4.1 提取基本参数建立表达式 (13)

4.4.2 推力球轴承模型的创建 (13)

4.4.3 推力球轴承模型生成标准库 (15)

4.5 圆柱滚子轴承标准库的创建 (16)

4.5.1 提取基本参数建立表达式 (16)

4.5.2 圆柱滚子轴承模型的创建 (16)

4.5.3 圆柱滚子轴承模型生成标准库 (18)

4.6 圆锥滚子轴承标准库的创建 (19)

4.6.1 提取基本参数建立表达式 (19)

4.6.2 圆锥滚子轴承模型的创建 (19)

4.6.3 圆锥滚子轴承模型生成标准库 (21)

5 结束语 (22)

谢辞 (23)

参考文献 (24)

英文文献名称（滚动轴承）

1 绪论

滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动解出来支撑转动零件的。滚动轴承绝大多数已经标准化，也是部件典型参数化设计的系列化零件。为了适应各种不同工况的需要，要求有各种不同特性的滚动轴承，以获得预期的使用效果[1]。随着CAD/CAM技术的发展，产品的设计与制造有了新的发展，即从三维到二维的设计步骤，也就是首先要建立三维模型，然后自动生成二维的工程图纸，或者利用三维零件模型直接生成数控代码，实现无图纸加工，节约时间和成本[3]。因此对滚动轴承进行直接、快速、高效、精确的三维造型显得尤为重要。由此可知滚动轴承的标准库建立显得非常有意义。

目前有许多三维造型软件如UG、Pro/E、SolidWorks等，UG （Unigraphics ）是美国EDS 公司开发CAD/CAM/CAE 系统，是当前国际流行的工业设计平台。它在全球已经拥有众多用户，广泛应用于机械、汽车、飞机、电器、化工等各个行业的产品设计、制造与分析。作为一款实用的工业设计软件包，UG 为用户提供了强大的复合建模手段，包括实体建模、自由曲面建模、特征建模、装配建模等基本建模功能。UG软件的几何特征建模，比其他三维软件的体素建模所携带的信息量大，质量高，而且表达简单（体素建模不含定位特性和定位相关性），能够简洁、清楚的描述出零件的集合形状，属性等，为后继的快速、方便装配及制造提供了基础，同时对硬件资源的消耗也小。此外，它还具有良好的开放性、容错性以及灵活的桌面管理方式、简洁的操作等优点[5]。所谓参数化就是对零件上各个特征施加各种约束，各个特征的几何形状与尺寸大小用变量参数的方式来表示，如定义某个特征变量的参数发生了改变，则零件的这个特征的几何形状或尺寸的大小将随参数的改变而改变。本文是基于UG下对滚动轴承进行标准库的建立，根据滚动轴承的特点采用草图、表达式的相关性等方法建立三维参数化模型来建立滚动轴承的标准库。

2 UG环境下标准件库的开发方法及参数化设计

UG环境下标准件库的开发方法，大致可以分为以下几种：

(1) 关系表达式法：建立标准件的三维模型，通过Tools →Expression…修改表达式的值驱动模型的更新实现系列化设计进而建立标准件库。

(2) 电子表格法：先创建模板文件，在此基础上确定一组特征参数来控制模型的几何拓扑关系，并将其系列尺寸填入到Excel家族成员表中，通过选择表中不同系列的尺寸驱动模型更新建立标准件库。

(3) 用户自定义特征(UDF) 法：采用UDF功能，将标准件的三维模型定义成特征，在调用时改变所需的参数，此种方法无法加入经验控制规则，缺乏智能

性且交互性差。

(4) 编程法：采用UG\Open二次开发工具为每一种标准件建立一个子程序，并自动形成装配所需part文件，运用这种方法开发者必须熟悉编程，并且工作量很大，增加了实现的难度[7]。由于电子表格法可以根据装配的需要及时选择参数以生成部件，又比较易于制作，本文就采用其中的电子表格法，它利用了参数化设计的基本思想。

参数化设计的基本手段有程序驱动（Program-Driven）与尺寸驱动（Dimension-Driven）两种[8]。尺寸驱动是对程序驱动的扩展，它的基本思想是由应用程序生成所涉及的基图，该图的尺寸有一系列的标识，这些尺寸由用户在编程时输入或交互式输入，从而生成用户所需要的模型。

参数化设计的优点有两点：1）参数化设计技术以其强有力的尺寸驱动修改图形功能为初始产品设计、产品建模和修改系列产品设计提供了有效的手段；2）参数化设计可以满足设计具有相同或相近几何拓扑结构的工程系列产品及相关工艺装备的需要。利用多组参数驱动零部件的特征尺寸和位臵尺寸以完成零部件的三维建模，减少了大量重复、繁琐的工作，大大提高了设计效率和设计精度[13]。

3 滚动轴承标准件库创建方法

在计算机辅助设计领域，从零件到组件，从组件到部件，从部件到产品，都不同程度地存在系列化的问题。例如标准件滚动轴承，在产品的系列化设计中此类零件经常是几何拓扑结构相同或相似，尺寸规格不同，工程设计人员常常因不同尺寸而重复设计，这样不仅浪费时间精力，而且造成产品数据库过大，不易管理，且容易出现问题。面对上述问题，UG提供了一套完整的产品设计解决方案，可以在产品模型设计的各个方面完成参数化设计，实现产品结构的可控性。

轴承的外径、内径、宽度和内外圈倒角半径是轴承的主要设计参数，在UG 软件中把这些参数作为设计变量建立轴承的参数化模型，即可使轴承的三维模型可根据设计参数变化而改变。

在建模工作平面上直接生成的平面图形或实体，不能完全利用参数驱动其形状、尺寸和位臵，而在草图平面中建立的每一个对象都可以通过施加约束，建立形状、尺寸和位臵参数，实现参数化设计[3]。

在建立滚动轴承标准库时,首先是在草图模式下建立滚动轴承的内圈、外圈和滚子并且对草图进行尺寸约束和几何关系约束，以实现参数化设计。其次通过旋转和环形阵列操作生成参数化的实体模型。最后通过部件族电子表格来创建滚动轴承的标准库。