基于UG的三维模具参数化建模及干涉检测

作     者：吴屹宁 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石红瑞

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 081202[工学-计算机软件与理论] 

主      题：三维模具 自动标注算法 TTRS拓扑分析 冗余消除 干涉检测 UG二次开发 

摘      要：在三维模具模型图的生产绘制过程中,经常出现三维模具图的零件模具过多,建模环境复杂等问题,造成的设计加工困难。在这样的背景下,如果通过人工的方式对三维模具进行标注和干涉检测,不仅时间效率上十分低效,而且会造成三维标注的冗余和混乱。因此,解决三维模具模型的自动标注和干涉检测是关键性的问题。UG（Unigraphics NX）软件自带的标注模块和干涉模块需要人工输入标注或干涉检测的对象,无论从时间效率角度,还是程序集成性角度,都十分低效,因此有必要开发一款针对三维模具模型的三维模具标注系统和自动干涉检测系统,实现三维模具模型高效、简明的自动标注,并对复杂三维建模环境集成性地进行模具的自动干涉检测。本文采用TTRS树模型理论和模型公差理论结合的方法,从几何元素和几何拓扑关系出发,结合标注信息,开发三维模具标注系统;采用干涉检测理论,运用UG软件的bounding box技术代替层次包围盒技术进行干涉检测系统的开发。以下为本文主要内容:（1）三维模具标注模型建立:创建同时包含主尺寸和公差信息的三维模具标注模型。遍历建模环境的所有特征面,确定最小基准元素,构造三维标注元素集;将尺寸信息的坐标系统一并确定标注平面,根据冗余消除原则进行冗余消除,构造三维模具参数化模型。（2）三维标注双向公差信息的补全:根据公差模型理论,构造几何元素—尺寸、几何元素—公差邻接矩阵,公差数据来源于自定义HB5800公差表,使得不同范围的主尺寸对应不同范围相适应的双向公差,给对应的尺寸标注添加双向公差,进行参数化建模,完成了双向公差信息补全和干涉信息的确定。（3）基于三维模具标注模型的干涉检测:提出用UG的bounding box技术代替层次包围盒技术,结合干涉检测技术理论,对三种特定的干涉类型:圆柱-圆柱、球-圆锥、平面-平面的干涉检测进行二次开发;对三维模具标注模型带有的主尺寸、双向公差标注进行读取,用于干涉类型判断和干涉距离计算。利用ufun和NXOpen开源API函数库开发圆柱-圆柱、平面-平面、球-圆锥干涉检测算法,对干涉类型、干涉距离做出不同的定义和分类,并记录干涉发生的对象。在UI使用界面树列表中添加子菜单功能反映干涉信息。（4）系统开发与测试:借助Visual C++和UG/Open API开发工具,在UG开发平台上运用UI Block Styler模块添加需要的组件、创建符合需求的UI设计交互界面。进行UI模块、算法模块、子功能开发的程序编写和开发,以四种圆柱模型的工作装配图为例,解决了三维标注模型的自动标注、集成性的干涉检测的实际问题。