摘 要

二维工程图在挤出模具设计制造中必不可少，但挤出模具结构复杂，三维建模后导出的二维工程图更为繁乱，导致尺寸标注与布局耗时费力。

针对挤出模具二维工程图尺寸标注与布局复杂的问题，本文开展基于UG的挤出模具工程图自动尺寸标注和智能尺寸排布的研究与应用。首先，研究了挤出模具的三维结构，探究了三维模型特征识别的方法，结合了尺寸排布算法实现尺寸标注智能排布。然后，运用VS2010开发工具并结合UG OPEN API提供的功能函数库开发了自动标注与智能排布系统。最后，在UG NX平台上实现系统功能，将该系统应用于铜陵中发三佳科技股份有限公司挤出模具厂模具设计中，取得了良好的效果。

关键词：挤出模具；特征识别；尺寸排布；工程图；自动标注

Abstract

Two-dimensional engineering graphics is essential in design and manufacture of the extrusion die, but the structure of extrusion die is complex,the two-dimensional engineering graphics which after the export of three-dimensional model is more intricate, it leads to dimensioning and dimension placement are time-consuming.

For these problems that the dimensioning of extrusion die’s two-dimensional engineering graphics and the layout of dimensioning are complex, this paper studies the automatic size marking and the intelligent size configuration in engineering drawing of extrusion die based on UG NX. And it probes into its applications.first of all, it studies the three dimensional structure of extrusion die, explores the feature recognition method of three dimensional model, implements the dimensioning intelligent configuration with size configuration algorithm.And then, it uses the development tool Microsoft Visual Studio 2010 to exploit automatic tagging and intelligent configuration system with the functions of libraries that UG OPEN API provides. Finally, it realizes those system functions on UG NX platform.And The system was applied to mold design in tongling found three jia technology co., LTD., extrusion mold factory, and obtained the good effect.

Key Words：extruding die，feature identification，automatic dimension placement，engineering drawing，automatic annotation

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 2

1.2国内外研究现状 3

1.3项目研究目的及意义 4

1.4研究内容和方法 5

1.4.1研究内容 5

1.4.2技术方案 6

第2章 UG二次开发关键技术 8

2.1基于UG平台的特征识别技术 8

2.1.1特征识别原理 8

2.1.2特征识别方法 9

2.2 UG OPEN API菜单和界面制作 10

2.2.1 MenuScript菜单定制 11

2.2.2 UIStyler用户界面制作 13

2.2.3 MFC界面制作 16

第3章 基于UG的挤出模具三维设计 19

3.1 挤出模具结构 19

3.2 挤出模具三维建模 21

3.3 工程图模板定制 22

第4章 挤出模具工程图尺寸自动标注 26

4.1 尺寸排布算法 26

4.1.1标注干涉分析 26

4.1.2尺寸标注布局原则 26

4.1.3尺寸排布流程 27

4.2尺寸自动标注 29

4.2.1需求分析 29

4.2.2尺寸标注函数 30

4.3尺寸自动标注应用案例 36

第5章 明细栏自动生成 39

5.1概述 39

5.2设计思想 40

5.3实现方法 40

第6章 总结与展望 43

6.1总结 43

6.2展望 44

参考文献 45

致谢 46

第1章 绪论

1.1研究背景

在一些发达国家和地区的产业领域，无纸化生产技术已经出现，但因经济与技术发展的限制，加上协同合作的需要等多种原因，二维工程图在机械制造业中依然占据无比重要的位置^{[1]、 [2]}。二维工程图是机械制造行业设计人员之间的交流语言，它能利用二维各种视图及其标注等方式来表达各类工程属性（如工艺属性、结构属性、设计者信息、企业信息等） ^[10]，在机械等产品的设计制造中具有重要的指导作用。一幅完整的工程图应该包括完整清晰的形状表达、布局合理的尺寸标注和符号标注、明确的技术要求信息、标题栏中应具有企业信息、图号信息、材料、设计者等标准要求信息^[3]，对于装配体还必须有详细的明细栏说明各个零件的信息。

目前，随着各类三维软件的快速发展，UG NX系统也开始广泛在产品结构设计、工艺设计、工艺优化等阶段中应用，且相对来说占据优势^[4]。UG NX软件这几十年来在客户需求的驱动下，发展迅速。目前UG NX软件只给用户提供一个单一的通用平台，并不满足国内要求的标准以及企业需求^[5]。在实际应用中设计人员要花相当多的时间将图框、标题栏、技术要求等修改为满足企业本地化要求的图纸。更甚者，在UG的基本应用中只能生成简单的视图，而并不能将零件或装配体的尺寸信息自动表达在视图中，需要设计者自己手动完善，而就是这一问题往往占据了设计过程的一半左右的时间。手动标注时，标注尺寸和公差是一项繁复耗时的工作，且做重复的工作容易产生疲劳，疲劳后则容易出错，可能造成漏标尺寸、不规范标注等问题。手动标注还存在一个巨大的隐患是不同的设计人员在对同一个零件进行操作时有可能会选择完全不同的方案进行标注，况且由于不同的设计人员之间在设计经验和技术能力上存在差异，导致他们完成的工程图质量可能大相径庭，由此可看出目前的UG导出工程图功能效率低下，操作繁琐，对产品的设计及生产进程造成了影响，降低了企业产出率。针对上述出现的这些问题，人们会思考如何才能使设计人员从如此繁琐的手动操作中解脱出来。

发现问题，解决问题一直是人类创新的途径，但目前一些如Pro/E 、UG NX 、CATIA等三维参数化软件中，都没有很好的实现工程图自动标注功能^[14]。ProE 和CATIA可以在生成工程图时，会将在创建模型时用于驱动的尺寸信息自动标注出来，但是会漏掉不用于驱动的尺寸信息，而这些尺寸信息也是完整表达模型形状所必须的，而且自动创建的尺寸标注会出现干涉等布局不合理的问题^[9]。由此可见，工程图的自动标注还具有很大的研究空间，而国内外也有很多人正在专注于与这方面的研究。

1.2国内外研究现状

目前，国内外很多人在自动尺寸标注方面已有了一定的研究成果，余晶^[9]将产品的几何信息和非几何信息有机集成在一起,通过提取特征信息实现图框中标题栏内容的自动填写与明细栏的自动生成;采用基于形状特征的方法建立三维尺寸模型,调整后分配、布置到各视图上,实现零件尺寸的自动标注。罗易彬等人^[10]在分析现有UG 工程图二次开发模块的基础上，提出了一种基于UG宏与二次开发相结合的工程图尺寸自动标注的方法，其关键之处一方面在于如何通过编写宏代码实现UG手动操作环境下用户进行的操作，另一方面在于如何通过设置UG功能菜单和编写MenuScript实现宏文件的调用。刘晓军等人^[11]研究了面向板腔类零件机加工艺的加工特征识别方法，为研究尺寸自动标注提供了很好的前提和参考。杨利欢^[12]通过采用变量关联等方法，实现了标准零部件与模板孔的关联；通过采用属性关联的方法实现模板孔的自动标注，从而保证了标准件设计的一致性，并实现了模板零件2D工程图的自动标注。吴浩^[13]在NX二次开发的环境下,构建了基于3D-CAPP的特征识别与提取方法和框架，以零件的特征模型作为特征识别与提取的对象,构建基于特征的集成化零件信息模型。从特征的定义、特征分类、特征的关系、特征面向对象的描述等方面对特征技术进行了研究和尝试。卢伟^[14]采用模板技术,制作符合企业标准要求的标准图框和标题栏,并实现了图框和标题栏的自动导入和编辑;建立产品信息模型,将产品的几何信息和标注信息有机集成在一起,通过提取特征信息实现尺寸标注和辅助标注信息的自动生成。张宏兵^[15]利用UG软件平台，研究了如何创建参数化标准件库以及工程图智能标注系统，很好地解决了对标准件的自动标注。光旭东^[16]研究了符合国标的UG NX工程图定制与二次开发，在图纸标准化方面有很好的参考价值。LI 等人^[17]提出了一种根据用户选择的标准来优化坐标标注位置排布的方法，并在NX UG上实现了该功能。该方法对于多孔的零件（例如多孔的注射模模架板）具有较好的效果。Dadi G B等人^[18]曾提出一种零件工程图尺寸自动标注方法是基于CSG 模型的，但因缺乏对标注尺寸间相互关系的统一考虑及尺寸精度的验算方法，还未能设计应用。Koleva S等人^[19]研究了在数控车床上运用切割刀具自动标注尺寸。 Mounir H等人^[20]基于FEM建模仿真，运用去除细节和合并面向技术简化CAD模型来实现自动标注。Hébuterne G等人^[21]研究了尺寸标注的最优化算法。Altan T^[22]研究了热锻模的计算机辅助设计CAD/CAM设计方法。Li C L等人^[23]研究了注塑模基准尺寸的自动标注方法。这些研究在一定程度上解决了模板创建、图纸自动生成、尺寸自动标注、标题栏明细栏自动填的问题，为后来者提供了思路引导。但总体来说这些研究在一定程度上并不具有普适性，可能在只针对特殊零件时能表现出较好的效果，但是像面对挤出模具这样的复杂件时可能需要人为干预才能实现，对于整体机械行业来说推广之路艰难。

1.3项目研究目的及意义

目前挤出模具设计普遍采用AutoCAD设计，也有Pro/E、SolidWorks、CADITA以及UG，在二次开发研究方面，少数高校进行了CAD/CAE软件的二次开发研究，从求取质心、图层规范和标题栏、标注方式等方面进行了优化，在一定程度上提高了设计效率，随着社会的发展，二维设计表现出来的缺陷性越来越明显，三维设计需求更大。现今对三维设计过程标准化有大量研究，但对二维工程图及对其自动标注方面的研究还较少，现有的三维设计软件又存在三维模型转二维工程图效率低下的问题阻碍了行业发展。目前快速的基于挤出模三维模型生成二维工程图已成为行业的迫切需要。