簡單零件的三維自動標注

侯 波，郭瑾玉

(南車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

簡單零件的三維自動標注

侯 波，郭瑾玉

(南車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

結合零件設計，闡述了三維尺寸自動標注的必要性。傳統的手工標注方法速度慢、效率低、重復性工作多。介紹了彎管和鈑金2類零件的自動標注方法，闡述了在UG平臺上二次開發實現三維尺寸自動標注的具體方法和步驟。

三維自動標注；UGNX；彎管；鈑金

1 三維尺寸自動標注

在產品制造業中，為了使產品的表達、加工和檢驗環節能順利進行，要求準確便捷地提供三維模型的數字化尺寸信息，因此能夠實現三維尺寸自動標注是很重要的一個環節。傳統手工標注工作重復且量大，有時甚至大于建模工作量，標注效率低，且容易漏標、出錯。通過三維尺寸自動標注，可以弱化對二維圖紙的需要，極大地提高工作效率及準確性。

2 彎管類零件三維自動標注

2.1彎管自動標注的必要性

以機車管路工藝設計與制造為例，機車彎管車間每年需要生產幾十萬根管子。由于是自上而下建模，在其他設備裝配完成后布管，因而導致管子走法多樣，三維模型繁多，產生了大量的二維圖紙。目前設計者是先把三維模型轉成二維圖，再標注彎管尺寸，認真計算和填寫每個彎點坐標。二維圖發給機車工藝部，工藝部門審核后，在彎管機上導入或者輸入坐標數據模擬生產，模擬成功后進行生產。每個項目評審人員要看上百張管子圖紙，進行仔細審查，花費很多時間核對管子各節點坐標。設計者要認真填寫和計算每個彎點坐標，而人工操作難免出錯。

解決重復勞動的辦法是直接從三維模型讀取彎管機需要的點坐標，自動生成需要的數據。UG NX軟件有讀取點坐標(包括工作坐標系和絕對坐標系)的功能，這是實現彎管自動標注的前提。

2.2彎管三維自動標注編程

2.2.1編程流程

a.遍歷所有直線，選取企業標準規定的中心線線型的直線，并得到直線起點和終點坐標，建立直線坐標組。

b.用交互方式選擇彎管端點之一作為起點，新建點集并將其放入，然后與a中直線坐標組相比較，如果和直線坐標組中的某條直線的起點或者終點坐標相同，則用此直線另一個點坐標在新點集中順序建立點，然后刪除此直線的2個端點坐標，再用新建立的點坐標與剩余直線坐標組比較……直到直線端點坐標組全部刪除，便按順序得到了彎管折彎點。

c.建立工作坐標系(三維彎管使用自上而下的絕對坐標方法建模，但是使用絕對坐標不能滿足生產需要，要讀取相對工作坐標)，按新建的點集輸出各點工作坐標。

2.2.2用GRIP語言編程自動標注

下面是GRIP語言具體實現方法。

S| S|定義各種需要的變量。其中P為直線坐標組，pt為新建點集。

entity/pt(31),obj

string/str1(50)

entity/x1

number/a(3),b(3),p(2,30,3),i,n,j,k,xa,ya

data/a,-9999,-9999,-9999

S| S|人工交互選擇彎管起點

l10:

gpos/′選擇彎管起點′,x,y,z,resp

jump/l10:,trm1:,,,l20:,resp

l20:

pt(1)=point/x,y,z

trm1:

S| S|遍歷中心線線型直線，建立直線坐標組p

i=0

mask/3

inexte/all

l30:

x1=nexte/ifend,end:

n=&font(x1)

if/n<>4,jump/l30:

i=i+1

p(1,i,1..3)=&spoint(x1)

p(2,i,1..3)=&epoint(x1)

jump/l30:

end:

S| S|按直線的連接順序，建立各個端點放入pt中

實現方法是2.2.1的b，程序用了雙重循環，每次比較都需要比較直線坐標組中直線的起點和端點。

do/sort:,j,1,i

xa=0

b=&point(pt(j))

label1:

xa=xa+1

ya=0

label2:

ya=ya+1

if/(p(xa,ya,1..3)<>b) and ya

if/(p(xa,ya,1..3)<>b) and ya==i,jump/label1:

if/xa==1,pt(j+1)=point/p(2,ya,1..3)

if/xa==2,pt(j+1)=point/p(1,ya,1..3)

p(2,ya,1..3)=a

p(1,ya,1..3)=a

sort:

S| S|建立相對坐標系和標注視圖

obj=csys/pt(1),pt(2),pt(3)

&wcs=obj

viewc/′wanguanzuobiao′,obj

&workvw=′wanguanzuobiao′

S| S|按格式輸出坐標，按順序標記各個端點從1開始

do/prt1:,j,1,i+1

str1=′彎管坐標′+istr(j)+′：′

print/using,′#@@@@@@@@@@,#@@@@.@,,#@@@@.@,#@@@@.@′,str1,&point(pt(j))

&csize=20

note/pt(j),istr(j)

crtwrt/istr(j),&point(pt(j))

prt1:

S| S|刪除新建的坐標組

delete/pt

halt

2.3三維彎管自動標注實例

下面用實例來說明計算機如何實現端點標注。

a.執行彎管自動標注程序，按提示選取彎管起始點，在 TXT文件中得到各個端點坐標，如圖1所示。彎管的折彎半徑和內徑外徑是不用標注的。內外徑是在選材時確定，折彎坐標有專門公式。

圖1 彎管坐標點輸出

b.根據程序已建好的坐標系和標注視圖，將點坐標復制粘貼到彎管標注視圖的PMI注釋中。自動標注結果如圖2所示。

3 鈑金類零件自動標注

與彎管類零件類似，鈑金件生產自動化程度很高。如果設計部門提供了鈑金的CAD1∶1展開圖，生產單位根據鈑金是否機加工，確定加工余量，用套料軟件讀取二維展開圖后，運用數控切割機床進行切割。根據是否折彎，用折彎機和折彎模具進行折彎。如果不需要設計者標注尺寸無疑會節省很多時間。

圖2 標注完的彎管

3.1鈑金零件的標注原理

3.1.1零件尺寸和坐標的關系

《平面圖形尺寸標注數目的判定及其應用》[1]中介紹了尺寸數目和坐標個數的關系。

由直線構成的圖形需要的坐標個數和尺寸個數是相等的。給定坐標系的情況下，平面圖形所有點坐標確定，則圖形尺寸都可以算出；若圖形尺寸都已知，則可以算出端點坐標。如圖3(a)所示，圖形有8個點，坐標個數X方向有4個，Y方向有2個。圖3(b)為需要的尺寸個數，由圖可知也是6個。同樣在三維模型中，給定坐標系，模型尺寸和端點坐標也可以互相推出，模型尺寸中包含面面夾角。

圖3 平面尺寸和坐標關系

3.1.2平面圖形標注

UG自帶的草圖功能里“自動約束”和“顯示為PMI”功能足以滿足一般平面圖形的標注需要,可以調用此功能來標注一般零件的表面。

3.1.3鈑金件標注方法

如果忽略材料厚度、折彎半徑、讓位槽深度和寬度、曲面成形部分，鈑金件可以認為是一個平面經過了幾次折彎形成的。鈑金的孔或者其他槽，倒角后標注。鈑金件需要標注鈑金件的尺寸和鈑金展開后的尺寸。鈑金成形過程大多數是用草圖完成的，更方便調用草圖約束標注。標注完每個面尺寸和折彎角，則自動標注結束。

3.2鈑金零件三維自動標注編程

程序流程：

a.遍歷所有面，放入面集合，然后分類，根據面和3個坐標軸夾角分類。具體見《基于GB/T24734的三維自動標注》[2]。

b.找到需要標注的面和面面交線，調用草圖約束功能約束需要標注的一個面，其余面約束時去掉面面交線，然后將約束轉化為PMI標注，轉化時按面的類別選擇對應視圖轉化。

c.標注展開圖，結束。

3.3鈑金零件自動標注實例

圖4為某鈑金的自動標注(一個側面)。圖4(a)為自動標注過程中的約束，圖4(b)為PMI標注結果。

圖4 鈑金自動標注

4 結束語

結合制造企業對三維零件尺寸自動標注的需求，探討了在UG NX軟件中實現三維尺寸自動標注的技術。針對彎管和鈑金簡單零件，設計了在UG NX軟件中實現三維尺寸自動標注的程序，并開發了自動標注模塊，驗證了該程序的可行性。彎管零件的三維尺寸自動標注結果可直接導入彎管機，用于實際生產，為設計者節約了時間，為操作者提供了方便。

[1] 張良.平面圖形尺寸標注數目的判定及其應用[J].淮陰工學院學報，2002，11(5):13-15.

[2] 安恒,閆光榮,雷毅. 基于GB/T24734的三維自動標注[J].北京航空航天大學學報，2012，38(3)：416-421.

AutomaticDimensioningofSimpleComponentsinThreeDimensional

HOU Bo, GUO Jinyu

(CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co., LTD., Hunan Zhuzhou, 412000, China)

Combining with the products design of company, it expounds the necessity of automatic dimensioning in three dimensional. The traditional method of manual annotation is slow, low efficiency, repetitive work. It's difficult to understand the techniques of automatic dimensioning, and the algorithm is complex, rarely application in practical. Based on analysis of the bent pipe and sheet metal, it presents the automatic dimensioning of the components in three dimensional and elaborates the specific methods and steps to realize the automatic tagging of three dimensional on the platform of UG secondary development, the method is simple and strong operability.

3D Automatic Tagging; UGNX; Bent Pipe; Sheet Metal

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.07.017

2014-05-07

侯波(1988—)，男，山西高平人，南車株洲電力機車有限公司助理工程師，主要研究方向為三維自動標注。

TP311

B

2095-509X(2014)07-0072-04