CN106021822B - 一种基于udf技术的壁板建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于UDF技术的壁板建模方法，采用UG软件作为建模平台，建立UDF库；建立壁板的参数化特征模型，确定壁板的特征尺寸变量和草图尺寸变量，建模步骤如下：依照壁板的特征尺寸变量和草图尺寸变量，生成UDF；通过UG/OPEN API模块开发用户界面和用以调用生成的UDF的快捷按钮；运行生成的程序，通过更改用户界面内各参数项的值，生成所需壁板模型。本发明所述的基于UDF技术的壁板建模方法，减少了建库的编程工作量，方便后续扩充和修改库内的模型，而且可以得到良好的用户界面，系统与模型库相连接，实现标准数据自动选择，用户调用库内模型操作方便快捷，开放式的模型库结构使后续对库内容的修改与扩充也非常方便。

Description

一种基于UDF技术的壁板建模方法
技术领域
本发明属于火箭数字化制造领域，尤其是涉及一种火箭壁板的建模方法。
背景技术
新一代运载火箭采用一系列新材料、新方法、新工艺，提升产品性能和稳定性。贮箱壁板网格采用机械铣切成形方式，进一步提升制造精度和加强质量控制。随着航天技术的发展，生产研发任务日益增加，迫切要求实现产品的快速设计，这就需要快捷、准确的完成壁板建模工作。快速建模是今后3D建模的趋势，此方法简单有效，而且具有一定的通用性，可以降低工作量，提高工作效率，节省建模时间，提升企业竞争力。快速建模技术作为有效提高生产效率的重要手段，包括模块化建模技术、参数化建模技术等，正确并合理的利用技术手段，以达到生产效率的成倍提高。目前国外多利用UG的二次开发技术在Visual C++上建立数据库，以实现快速产品建模。因此，针对贮箱壁板模型实际情况，在建模过程中合理分析模型特征，进行快速建模是提高壁板型腔设计效率的重要途径。
目前采用UG软件进行壁板建模，但没有专门针对壁板特征的建模模块。每个模型特征均以草绘方式人工完成，编辑特征时处理特征点、线、面，操作繁琐，导致壁板整体建模效率很低。而且这种零散的建模和设计方式，使得设计员建模方法、思路各自不同，没有统一的标准，没有参数化功能。目前，开发针对壁板特征的建模方式，实现壁板的快速建模已经迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于UDF技术的壁板建模方法，以解决现有的建模模式生产效率低，模型一致性差的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于UDF技术的壁板建模方法，包括以下步骤：
(1)采用UG软件作为建模平台，建立UDF库；
(2)建立壁板的参数化特征模型，确定壁板的特征尺寸变量和草图尺寸变量，建模步骤如下：
a.创建基准坐标系；
b.生成壁板毛坯；
C.在步骤b生成的壁板毛坯的上端均匀生成若干网格单元；
d.在步骤c生成的网格单元之间生成减轻孔；
e.在步骤b生成的壁板毛坯的上端划分网格区域和余量区域，并在两者之间生成矩形边框；
f.在步骤e划分的余量区域的上端生成吊装孔；
g.在步骤e划分的余量区域的上端生成辅助筋；
(3)依照壁板的特征尺寸变量和草图尺寸变量，生成UDF；
(4)开发用户界面和用以调用步骤(3)生成的UDF的快捷按钮；
(5)运行步骤(4)生成的程序，通过更改用户界面内各参数项的值，生成所需壁板模型。
进一步，所述步骤b中壁板毛坯通过在设定的基准坐标系内选取指定平面，并在指定平面内绘制矩形壁板草图后进行拉伸的方法生成。
进一步，所述步骤c中生成网格单元的方法为，先在步骤b中生成的壁板毛坯上表面绘制网格单元草图，通过布尔求差在壁板毛坯上端生成网格单元；之后再对生成的网格单元进行阵列；所述步骤d中减轻孔的生成方法与网格单元的生成方法相同；所述网格单元草图为正三角形，且对其三个顶角进行倒圆处理；所述减轻孔草图绘制于相邻六个网格单元草图所围成的正六边形的中心。
进一步，所述步骤e中，先对所需网格区域外侧的网格单元进行填充，形成余量区域毛坯；之后在余量区域毛坯的上表面绘制余量区域草图，通过布尔求差使余量区域达到所需厚度。
进一步，所述步骤(4)所采用的模块为UG/OPEN API模块。
进一步，所述步骤g中辅助筋的生成方法为，先在余量区域的上表面绘制长圆形的辅助筋草图，其相对于余量区域上表面中心线对称，且辅助筋草图的较长边与辅助筋所在一侧的所述矩形边框的侧壁平行；之后通过对辅助筋草图进行拉伸，生成辅助筋。
进一步，所述步骤g中的辅助筋包括上部辅助筋和下部辅助筋，两者分别在网格区域外的相对两侧进行生成；上部辅助筋的生成数量可选择0～5个，下部辅助筋的生成数量可选择0～5个。
进一步，所述步骤f中吊装孔的生成方法为，先在余量区域的上表面绘制吊装孔草图，相对于网格区域，其与上部辅助筋位于同一侧；之后通过对吊装孔草图进行布尔求差，生成吊装孔。
进一步，所述吊装孔的数量为1个，将吊装孔草图的圆心绘制于余量区域上表面中心线上。
进一步，所述吊装孔的数量为3或5个，吊装孔草图沿余量区域上表面中心线对称绘制，且其圆心的连线与上部辅助筋的横截面的较长边相平行。
相对于现有技术，本发明所述的基于UDF技术的壁板建模方法具有以下优势：
本发明所述的基于UDF技术的壁板建模方法，减少了建库的编程工作量，方便后续扩充和修改库内的模型，而且可以得到良好的用户界面，系统与模型库相连接，实现标准数据自动选择，用户调用库内模型操作方便快捷，开放式的模型库结构使后续对库内容的修改与扩充也非常方便。实现壁板的快速建模，具有很大的研究价值和实际工程意义。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的基于UDF技术的壁板建模方法生成壁板的轴测图；
图2为本发明实施例所述的基于UDF技术的壁板建模方法生成壁板的主视图；
图3为图2中A-A面的剖视图；
图4为图2中B-B面的剖视图。
附图标记说明：
1-余量区域；2-网格区域；3-下部辅助筋；4-余量区域上表面中心线；5-网格单元；6-减轻孔；7-吊装孔；8-上部辅助筋；9-矩形边框。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据壁板的建模需求与壁板模型的几何特征，先将壁板划分为余量区域1和网格区域2。余量区域1在网格区域2的外侧，且其结构比较简单，只有沿余量区域上表面中心线4对称设置的辅助筋和吊装孔7；而网格区域2由于具有均匀分布的网格单元5和减轻孔6，其建模过程相对较为复杂。
划分完成后，对壁板模型的结构几何信息进行分类分析，包括设计参数、特征尺寸、参考尺寸，并对模型所包括的各特征之间的父子关系及参数与尺寸之间的驱动关系进行梳理。
由于余量区域1的结构简单，直接利用UG软件的UDF模块即可解决余量区域1的建模问题。而网格区域2的特征数量较多，且针对不同功能与类型的壁板，网格单元5的几何特征也会发生变化。针对此问题，采用模块化UDF及编程算法相结合的方法可实现网格区域2内特征结构的创建。
建模时，先通过UG软件创建通用UDF库，具体过程为：
a)备份udf文件夹下的dbc_udf_ascii.def和udf_database.txt文件并存放于新建的文件夹内；
b)对dbc_udf_ascii.def的内容进行重新定义并保存；
c)将udf_database.txt的内容删除并保存；
d)通过UG软件配置UDF库；将默认库替换为新建的UDF库。
UDF库建好后，就要实现特征参数的关联调用，才能进一步实现参数驱动建模。上述参数驱动过程即为模型的特征定义过程。首先对壁板基本尺寸参数进行定义，包括壁板毛坯的长、宽、厚度；其次对网格区域2基本尺寸参数进行定义，包括网格单元5横截面形状的尺寸、深度及网格单元5之间的间距，网格区域2的边界尺寸等；最后按照壁板的组装运输要求对余量区域1基本尺寸参数进行定义，包括辅助筋数量及相关尺寸、吊装孔7数量及相关尺寸。具体涉及到的参数如表1所示。
具体的特征定义过程由建模步骤决定，本实施例的建模步骤如下：
a.创建基准坐标系；
b.生成壁板毛坯；
C.在步骤b生成的壁板毛坯的上端均匀生成若干网格单元5；
d.在步骤c生成的网格单元5之间生成减轻孔6；
e.在步骤b生成的壁板毛坯的上端划分网格区域2和余量区域1，并在两者之间生成矩形边框9；
f.在步骤e划分的余量区域1的上端生成吊装孔7；
g.在步骤e划分的余量区域1的上端生成辅助筋。
表1
需要说明的是，当上部辅助筋8数量为3个时，“上部辅助筋组”中增加“上部辅助筋2-3间距SU3”和“上部辅助筋3宽度WU3”两项，当上部辅助筋8数量为4或5个时，以此类推。下部辅助筋组同理。“网格尺寸”组中“中心x向偏移0X”和“中心Y向偏移0Y”为网格尺寸的中心点位置与上述基准坐标系原点位置的偏移量。上述余量区域上表面中心线4为余量区域上表面两条较长边中点的连线。
建模完成后，依照上述参数变量，生成UDF。用户可根据设计所需的壁板参数利用参数化驱动，改变上述创建的基本模型，从而得到所需的壁板模型。
通过UG/OPEN API模块开发良好的用户界面，并通过生成的快捷按钮实现对上述UDF的快速调用。方便用户进行壁板模型的生成和对已生成的壁板模型进行修改。
本发明所述的基于UDF技术的壁板建模方法，减少了建库的编程工作量，方便后续扩充和修改库内的模型，而且可以得到良好的用户界面，系统与模型库相连接，实现标准数据自动选择，用户调用库内模型操作方便快捷，开放式的模型库结构使后续对库内容的修改与扩充也非常方便。实现壁板的快速建模，具有很大的研究价值和实际工程意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种壁板建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用UG软件作为建模平台，建立UDF库；
（2）建立壁板的参数化特征模型，确定壁板的特征尺寸变量和草图尺寸变量，建模步骤如下：
a.创建基准坐标系；
b.生成壁板毛坯；
c.在步骤b生成的壁板毛坯的上端均匀生成若干网格单元；
d.在步骤c生成的网格单元之间生成减轻孔；
e.在步骤b生成的壁板毛坯的上端划分网格区域和余量区域，并在两者之间生成矩形边框；
f.在步骤e划分的余量区域的上端生成吊装孔；
g.在步骤e划分的余量区域的上端生成辅助筋；
（3）依照壁板的特征尺寸变量和草图尺寸变量，生成UDF；
（4）开发用户界面和用以调用步骤（3）生成的UDF的快捷按钮；
（5）运行步骤（4）生成的程序，通过更改用户界面内各参数项的值，生成所需壁板模型；
所述步骤c中生成网格单元的方法为，先在步骤b中生成的壁板毛坯上表面绘制网格单元草图，通过布尔求差在壁板毛坯上端生成网格单元；之后再对生成的网格单元进行阵列操作；所述步骤d中减轻孔的生成方法与网格单元的生成方法相同；
所述网格单元草图为正三角形，且对其三个顶角进行倒圆处理；所述减轻孔的草图绘制于相邻六个网格单元草图所围成的正六边形的中心；
所述步骤e中，先对所需网格区域外侧的网格单元进行填充，形成余量区域毛坯；之后在余量区域毛坯的上表面绘制余量区域草图，通过布尔求差使余量区域达到所需厚度。
2.根据权利要求1所述的壁板建模方法，其特征在于：所述步骤b中壁板毛坯通过在设定的基准坐标系内选取指定平面，并在指定平面内绘制矩形壁板草图后进行拉伸的方法生成。
3.根据权利要求1所述的壁板建模方法，其特征在于：所述步骤（4）采用UG/OPEN API模块进行开发。
4.根据权利要求1所述的壁板建模方法，其特征在于：所述步骤g中辅助筋的生成方法为，先在余量区域的上表面绘制长圆形的辅助筋草图，其相对于余量区域上表面中心线对称，且辅助筋草图的较长边与辅助筋所在一侧的所述矩形边框的侧壁平行；之后通过对辅助筋草图进行拉伸，生成辅助筋。
5.根据权利要求4所述的壁板建模方法，其特征在于：所述步骤g中的辅助筋包括上部辅助筋和下部辅助筋，两者分别在网格区域外的相对两侧进行生成；上部辅助筋的生成数量可选择0～5个，下部辅助筋的生成数量可选择0～5个。
6.根据权利要求5所述的壁板建模方法，其特征在于：所述步骤f中吊装孔的生成方法为，先在余量区域的上表面绘制吊装孔草图，相对于网格区域，其与上部辅助筋位于同一侧；之后通过对吊装孔草图进行布尔求差，生成吊装孔。
7.根据权利要求6所述的壁板建模方法，其特征在于：所述吊装孔的数量为1个，将吊装孔草图的圆心绘制于余量区域上表面中心线上。
8.根据权利要求6所述的壁板建模方法，其特征在于：所述吊装孔的数量为3或5个，吊装孔草图沿余量区域上表面中心线对称绘制，且其圆心的连线与上部辅助筋的横截面的较长边相平行。
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