王琪1，2
韩筱1周明春2刘同举2
（1江苏科技大学机械工程学院，镇江212003）（2江苏悦达专用车制造有限公司，盐城224002）
Application of UG second development technology in welding jig of a special vehicle
WANG Qi 1，2
，HAN Xiao 1，ZHOU Ming-chun 2，LIU Tong-ju 2
（1School of Mechanical Engineering ，Jiangsu University of Science and Technology ，Zhenjiang 212003，China ）
（2Jiangsu Yuda Special Vehicle Co.，Ltd ，Yancheng 224002，China ）
文章编号：1001-3997（2012）04-0247-03
【摘要】汽车焊装夹具是汽车生产制造过程中的重要环节，直接影响汽车生产制造质量汽和开
发周期。针对专用车常用的焊接件，在讨论了UG 环境下主要参数化设计方法后，使用面向对象语言VC++，在UG 软件平台上借助二次开发工具，引入参数化设计思想，采用参数化建模技术，对专用车焊装夹具零部件分类并建立了参数库，形成了参数值输入窗口的友好界面。用户只需输入参数值，便可得到所需的夹具模型，明显提高了提高设计速度，减少修改设计的成本。 关键词：焊装夹具；参数化设计；UG 二次开发
【Abstract 】Welding jig is the main equipment for automobile production ，which directly affects the product quality of production and exploitation cycle of automobile.According to the frequently-used weld assembly ，
major parameter design theory is expounded.Using VC ＋＋object -oriented language ，parameter database of parts and components in welding jig of special vehicle was built through the UG secondary de －
velopment tool ，and the friendly interface of the parameter value input window was developed.The user can get the model only by inputting parameter values.Thus the design velocity is obviously increased and cost for modifying the design is decreased.
Key words ：Welding jig ；Parameterized Design ；UG Secondary development
中图分类号：TH16
文献标识码：A
＊来稿日期：2011-06-18＊基金项目：江苏省自然科学基金项目（BK2008576），江苏省重大科技成果项目的资助（BA2009099）
1引言
随着我国城市化步伐的加快，环卫车辆在城市建设中扮演了举足轻重的角。而在垃圾专用车汽车设计制造过程中，焊装、总装、涂装是车身制造的核心工作，在焊装中，焊装夹具是保证车身、填料器焊接质量的主要因素，是焊接工艺的重要组成部分.汽车焊接夹具大都是非标工装，通用性差，专用性比较强，其设计占1条焊装生产线设计制作工作量的50%以上。研究发现，在汽车焊接夹具的设计过程中，有75%的工作都是在重复以前的设计[1]。在设计过程中发现不同车型或同一车型不同系列的不同断面的定位方式有极大的相似性，利用这种相似性研究出一种专用车焊接夹具系统成为企业的迫切需要。一些科研人员[2]
采用组合模块化技术提出
了一种可适用于汽车1车身制造的可重构焊接夹具，大量采用通用元、部件，克服了以往车身焊接夹具
专用性过强、开发周期较长的弊端。
一些科研人员[3]在结合汽车焊装夹具设计经验和分析总结各类汽车焊装夹具的基础上，采用成组技术对汽车焊装夹具进行编码，进行了案例库管理系统的开发研究。就垃圾车焊装夹具为研究对象，引入参数化设计思想，利用UG 的二次开发工具，获得友好的人机交互界面，实现了焊装夹具的快速设计。
2基于UG 的参数化设计
目前，在UGCAD 中，主要有交互图形设计和二次开发两种参
数化设计方法。交互图形设计是指在UG 系统的环境中，用户通过UG 提供的模型交互操作命令和参数化设计的建模方法，如通过草绘、
成型特征等来满足设计的要求，从而完成产品的参数化设计。交互图形设计方法是一种在新产品的开发过程中不可缺少的方法。二次开发参数化设计是指在UG 系统的基础上，利用UG/Open 、VC 、DataBase 等相关工具极大程度地反映设计要求，并支持对知识库的创建、获取及使用，快速响应需求，是一种高级的参数化设计方法。
其中，二次开发的参数化设计有两种，即基于图形模板的参数化设计方法和基于参数化程序的设计方
法。每种方法都可以通过UG/Open API 编程、
UG/Open Grip 编程和UG/Open API 与UG/Open Grip 混合编程三种方法实现。采用基于模板的参数化设计方法，通过修改图形模板的特征，从而驱动图形模板发生相应变化，利用函
数UF_MODL_update 更新模型，达到参数化设计的目的。
3专用车焊装夹具零件库的建立
车用焊装夹具设计属于专用夹具设计的范畴，其中包括定位元件，夹紧元件，连接元件及紧固元件等基本组成部分，在UG 软件平台上建立一个三维的焊装夹具元件参数化图形库。该参数化图形库包括了焊装夹具典型结构中常用的元件，这些元件都按照相应的国标或行业标准进行参数化分类，以后用户可以直接调用，并通过修改参数就能得到想要的元件尺寸，该参数化图形库建立之后，夹具的设计就是从该参数化图形库中进行零件的选用
Machinery Design ＆Manufacture
机械设计与制造
第4期
2012年4月
247
和夹具装置的装配了。这样就可以大大缩短夹具设计的时间。3.1开发环境的设置
开发环境采用Windows XP为操作系统平台并以VC++6．0为编程工具，其系统运行流程，如图1所示。在自定义目录下创建st-artup、application和prt三个文件夹，startup子文件夹用来放置菜单及DLL文件，application子文件夹用来放置对话框文件*.dlg，prt 用来存放图形模板。注册环境变量，在变量名UGII_USER_DIR下，变量值为自定义目录。
打开UG
加载*.men
文件，生气菜单
运行*.men文件，
调用*.dll文件
运行*.dll
文件，更新模型
另存为所需文件名
图1系统流程图
3.2创建图形模板
一个复杂的零件，在参数化设计中需要处理的参数很多，随性能要求的变化而改变，并不受其他参数的影响，往往决定着零件装配约束或主要形状结构的称为关键参数或主参数。而通过关键参数的运算组合而得，在设计中对这些参数是设计人员不经常修改的，这类参数称为次要参数，往往只影响零件的细部结构。在整个设计过程中是不变的或是在设计中确定其它参数时要用到的常数，这些参数称为常量参数，它们大都是零件中一经设计确定以后不再改变的参数[4]。表达式是UG模型中的一种重要对象，是用于控制部件特性的数值或条件声明。在建模环境中创建自定义表达式，创建具有实际意义的表达式名与表达式初值，如838支板的长L=285mm。在草图绘制过程中，将参数化的尺寸与已定义的表达式相关联，比如838支板的长P1=L。在建立图形模板的过程中，零件中所有尺寸都需要通过表达式的功能在草图环境下约束住。下面以定位元件中的838支板为例建模。其三维模型，如图2所示。
图2838支板三维实体模型
3.3菜单的建立
如下所示，使用记事本创建应用程序的菜单文件，菜单条如图3所示。
VERSION120
EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR
BEFORE UG_HELP
CASCADE_BUTTON menu_jingu
LABEL紧固元件
END_OF_BEFORE
AFTER menu_jingu
CASCADE_BUTTON menu_DingWei
LABEL定位元件
END_OF_AFTER
MENU menu_DingWei
BUTTON838zhiban
LABEL838支板
ACTIONS838zhiban.dlg
BUTTON zhiban
LABEL138支板
ACTIONS138zhiban.dlg
3.4实例界面
抽取零件的参数，提供方便使用的友好界面。对于838支板分析得到主要参数，定义回调函数，并制作
位图。UG二次开发程序采用了动态链接库（DLL）技术，UG内部应用程序开发规定以动态链接库方式对其进行功能扩展和应用开发。动态链接库被映射到其他应用程序空间中执行，与链接它的应用程序可以看成是一体的。在Visual C++中将应用程序编译链接生成动态链接库文件（*.dl1），UG启动时会自动加载供用户菜单调用，从而实现二次开发程序与UG平台的无缝集成。界面如图4所示，提供三个主要参数，可以通过选项菜单提供的常用数据来选择，也可以根据用户需要输入所需值。根据设计经验，L>180mm，H>34.5mm，于是回调函数ZHIBAN838_ok_cb。
图3创建菜单条图4838支板对话框部分代码如下：
//定义变量
double l；
double h；
double t2；
char exps_string［3］［20］；
int i；
//定义结构变量，引用数据成员，访问实数控件
UF_STYLER_item_value_type_t data［3］；
data［0］.item_attr=UF_STYLER_VALUE；
data［0］.item_id=ZHIBAN838_REAL_L；
UF_STYLER_ask_value（dialog_id，&data［0］）；
data［1］.item_attr=UF_STYLER_VALUE；
data［1］.item_id=ZHIBAN838_REAL_H；
第4期
非标夹具
王琪等：UG二次开发在专用车焊装夹具中的应用248
UF_STYLER_ask_value （dialog_id ，&data ［1］）；data ［2］.item_attr=UF_STYLER_VALUE ；data ［2］.item_id=ZHIBAN838_REAL_T2；UF_STYLER_ask_value （dialog_id ，&data ［2］）；l=data ［0］.al ；h=data ［1］.al ；t2=data ［2］.al ；//定义参数
错误警报if （l<180||h<34.5）｛
uc1601（“输入尺寸有误，不符合设计要求!”，1）；return （UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG ）；｝
//修改表达式的值
sprintf （exps_string ［0］，“l=%f ”，data ［0］.al ）；sprintf （exps_string ［1］，“h=%f ”，data ［1］.al ）；sprintf （exps_string ［2］，“t2=%f ”，data ［2］.al ）；for （int j=0；j<3；j++）｛
UF_STYLER_free_value （&data ［j ］）；｝//更新模型for （i=0；i<3；i++）｛
UF_MODL_edit_exp （exps_string[i]）；UF_MODL_update （）；｝
UF_terminate （）；
4具有装配关系的部件参数化研究
部件的参数化设计的实现是以每个组成零件的参数化设计为基础的，但并不是组成部件的各零件的参
数化的简单累加。对于部件的参数化问题，除需要解决各组成零件的参数化设计以外，还必须解决参数化时的相关关联情况。所谓的关联情况，指的是当进行部件的参数化设计时，对其中某一个零件进行了更改，要求能够引起与之关联的一个或者多个零件的反应，更改其中一个关联零件，又能够引起与此关联零件相关联的一个或多个零件的反应，由此形成一种链式反应，直至所有相关零件的全部更新。相关关联情况有两个方面需要注意的，一是在部件参数化设计中，组成的各零件的相对位置关系要始终保持正确，二是各零件有配合关系的尺寸参数必须确保始终准确。
装配件开发设计过程中涉及的对象不再是单个零件，而是由多个零件装配而成的装配件。基于二次开发的零件参数化的基础上，将装配关系和零部件间的关联函数引入装配体的参数化设计中，从而实现产品级参数化设计[5]。比如专用车焊装夹具中一个定位总成，其零部件构成，如图5所示。这是专用车焊装夹具中经常用到的定位总成，由6个零部件组成。
在参数化设计中，采用自顶向下的装配方式，在一个装配组件中创建各个零部件，并定义为装配部件，再利用一些约束条件或命令选项来创建装配组件，从最顶层往下生成子装配件以及装配部件。这样一来可以实现相关部件的关联建模，它们之间的这
种引用不是简单的复制关系，当一个部件发生变化时，另一个基于该部件的特征所建立的部件也会相应发生变化，二者是同步的。比如当销轴的直径变大时，套的孔径会跟着相应变大，臂焊合的圆钢孔径也会相应变大。这就要用到部件间表达式，用于建立关联。打开表达式按钮，
点击创建部件间引用，选择所需要的零件，如图6所示。根据需要从单个零件本身的表达式列表中选择该零件的用户定义表达式，部件间的表达式格式为：hole_dia=pin::diameter+tolerance 。在装配体环境下，用表达式把零件间尺寸约束定义出来，根据设计需要还可以定义其他的装配参数。需要注意的是，构成装配体每个零件在建模时所涉及的尺寸参数都需要用表达式来定义。这为装配部件的参数化驱动提供了可能。
4
5
6
1
23
图5定位总成装配体三维模型
1.销轴
2.套
3.臂焊合
4.销（1）
5.销（2）
6.支柱焊合
图6创建部件间引用
5结论
基于UG 环境下就专用车焊装夹具的零部件进行了参数化设计的研究。运用UG 的二次开发技术结合两个实例作进一步的说明。在此基础上，采用基于模板的参数化建模技术建立了专用车焊装夹具的常用元件和典型组合夹具库。实现了夹具参数化生成和快速设计，有效提高了夹具的设计效率。
参考文献
［1］赵静，熊晓萍，李春植.基于UG 的汽车车身焊接夹具快速设计方法
［J ］.焊接技术，2007（2）:45-46.［2］王毅，杨建国，李蓓智，等.可重构新型汽车车身焊接夹具
设计［J ］.机械
设计与制造，
2008（9）:204-205.［3］王少妮，张俊华.汽车焊接夹具案例库研究［J ］.机械制造，2009（6）：55-58.
［4］高礼凯.汽轮机直型榫齿形叶片夹具设计自动化［D ］.无锡：江南大学机
械工程学院，2008.［5］李少帅，乔立红.成组夹具参数化设计方法研究［J ］.成组技术与生产现
代化，2010，27（3）:18-23.［6］Makinouchi ，A ，Sheet metal forming simulation in industry ［J ］.Journal of
Materials Processing ethnology Volume:60，Issue:1-4，June 15，1996，19-26.
机械设计与制造No.4Apr.2012
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