定位误差的自动化计算方法*

余祖西 叶海潮 王聪康 郭西园 崔 跃

（南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌 330063）

定位误差的自动化计算方法*

余祖西 叶海潮 王聪康 郭西园 崔 跃

（南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌 330063）

通过将定位误差的计算问题转化为平面尺寸链中封闭环公差的计算，应用全微分法对其进行求解，并介绍了利用VC6.0的MFC AppWizard来建立工程，给出了在VC++编译环境下使用MFC开发UG应用程序的方法、步骤及界面实现技术，实现了定位误差的自动化计算，并最终通过实例验证了该系统的功能。

定位误差 平面尺寸链 全微分法 自动化计算

夹具设计中，当夹具结构方案初步拟定后，需要对该方案进行精度分析和估算，以便能达到设计者的要求。工艺设计中，平面尺寸链是使用相当广泛的一种尺寸链，它们的公差计算要比线性尺寸链复杂得多，传统设计方法周期长、成本高，不能满足多品种、小批量的市场要求，更不能满足CAD/CAPP/CAM集成的需要［1－3］。

利用微分学原理，在考虑角度误差的条件下求解平面尺寸链，可以使计算结果更加合理、准确［4－5］。在计算机日益普及的今天，利用计算机进行夹具设计具有迅速、准确、逻辑性强等特点。Unigraphics（简称UG）是美国UGS公司开发的面向制造业的高端CAD/CAM/CAE软件，不仅具有强大的实体造型、曲面造型、参数化造型、装配和工程图创建功能，还提供了功能强大的二次开发工具UG/Open API［6］。本文以VC++6.0作为平台，UG/Open API作为工具开发的计算机辅助夹具定位误差计算，利用其完全面向对象，方便快捷的窗体创建功能能够快速准确地实现定位误差的自动化计算。

1 全微分法的理论基础

首先将所有组成环分别向水平方向和垂直方向投影得

然后，将Xi和Yi再向加工方向H上投影得

最后，在H方向叠加后（如图1所示）求导得

式中：Xi为 组成环在水平方向上投影值；Yi为组成环在垂直方向上投影值；HXi为Xi向加工方向上的投影值；HYi为 Yi向加工方向上的投影值；∂f/∂Ai为组成环长度公差；∂f/∂αi为组成环角度公差。

2 基于UG的定位误差自动化计算的开发

2.1 UG二次开发工具的选择

UG/Open是一系列UG开发工具的总称，主要由UG/Open API、UG/Open GRIP、UG/Open MenuScript和 UG/Open UIStyler四部分组成［7］。

（1）选用UG/Open API作为开发工具。它是一个允许程序访问并改变UG对象模型的程序集，它封装了近2 000个UG操作的函数，可以对UG的图形终端、文件管理系统和数据库进行操作，几乎所有能在UG界面上的操作都可以用UG/Open API函数实现。该程序使用C或C++编程语言。

（2）选用MFC开发UG对话框界面。作为当前广泛应用的MFC应用向导（MFC APPWizard）除提供了UG/Open UIStyler所涉及的控件之外，还提供了List-View、TreeView、进度条等更为丰富的控件，是一种可视化的编程工具，使用方便，还可以充分利用Windows的消息机制，编写出完美的应用程序，大大方便了开发人员的编程工作。

（3）选用UG/Open MenuScript创建用户化菜单。支持UG主菜单和快速弹出式菜单的设计和修改，可以改变UG菜单的布局，添加新的菜单项以执行用户应用开发程序，最后生成一个菜单脚本文件（*.men），供UG系统调用以触发应用程序。

2.2 配置开发环境及工程路径

（1）建立工程目录结构。新建工程目录E：ug_develop，并在该路径下新建文件夹Startup（用于存放*.men文件，即菜单脚本文件）、Application（用于存放具体的功能扩展程序文件）。在用户路径文件custom－dirs.dat中输入上述工程路径。UG启动时根据用户注册的工程路径读取菜单脚本文件。

（2）以 VC6.0提供的 MFC AppWizard（dll）建立工程项目，创建一个静态链接MFC方式的DLL。

（3）工程设置。选择菜单命令Project－＞Setting，确保左上角Setting For下拉列表框的值设为Win32 Debug。然后选项Link选项卡，在Output file name中输入DLL文件的输出路径和文件名，每次编译后，系统会自动将生成的文件放置于指定路径中。在Object/library modules文本框中输入UG库文件libufun.lib和libugopenint.lib。需要注意的是必须将DLL文件输出到Startup文件夹中。然后选择Debug选项卡，在Execuable for debug session文本框中输入目标硬盘上UG可执行文件ugraf.exe的全路径。

（4）配置路径选项。在Tools的Options中选择Directoris选项卡，分别在 Library files和 Include files中添加UG根目录UGOPEN文件夹的路径“［UGII_BASE_DIR］UGOPEN ”。

2.3 用户菜单的开发

利用文本编辑菜单文件locate.men，最终实现的用户菜单界面如图2。

菜单文件如下：

2.4 界面设计及其功能实现方式

2.4.1 用户界面开发

根据以上的理论分析，笔者开发了基于MFC和UG的计算机辅助夹具定位误差计算的系统。该系统包括尺寸参数的提取、尺寸参数的修改两大模块。

（1）尺寸参数的提取

手工选取相关尺寸链组成环的尺寸，其相应的参数将会被提取，界面如图3。

（2）尺寸参数的修改

用户可以根据要求对提取后的尺寸参数进行修改，界面如图4。

2.4.2 编制程序

以ufsta（）为入口函数，以UF_MB_add_actions（）为菜单注册函数，即采用“菜单激发应用”的方式来响应菜单命令。按函数执行先后，给出程序中所用到的主要函数并对其实现的功能做出简要解释如下：

2.4.3 应用实例

如图5a所示，工件以外圆在V形块上定位钻φ4 mm的孔，工序尺寸为H，夹角30°±2′。若工件外圆直径D=30+0.01－0.011mm，内孔直径d=12+0.01－0.008mm，V形块两斜面的夹角α=90°±2′，求加工尺寸H的定位误差。

解：选D为参考基准，B为工序基准，于是可以提取如图5b所示尺寸链。利用全微分方法计算结果如图6所示。

3 结语

本文基于UG/Open API二次开发技术，在UG环境下调用应用程序，系统实现了通过对长度尺寸、角度尺寸的提取和修改。利用全微分方法作为定位误差计算的理论基础，进行了计算机辅助夹具定位误差计算的开发，省去了一系列复杂的几何运算和验算。提高了夹具设计的快捷性和实用性，也为计算机辅助夹具系统开发等后续工作奠定了基础。

［1］秦国华，张卫红.机床夹具的现代设计方法［M］.北京：航空工业出版社，2006.

［2］Kang Y Z.Computer Aided Fixture Design Verification［D］.MA：Worcester Polytechnic Institute，2001.

［3］融亦鸣，朱耀祥，罗振璧.计算机辅助夹具设计［M］.北京：机械工业出版社，2002.

［4］王维模，蔡贵溪，刘持平，等.基于全微分法解平面尺寸链及孔系坐标公差的计算通式［J］.现代机械，2005，6（4）：29 －31.

［5］王先逵.机械制造工艺学［M］.北京：机械工业出版社，2007.

［6］黄翔，李迎光.UG应用开发教程与实例精解［M］.北京：清华大学出版社，2005.

［7］董正卫，田立中，付宜利.UG/OPEN API编程基础［M］.北京：清华大学出版社，2002.

作者：余祖西，男，1985年生，硕士研究生，研究方向为制造过程自动化与质量控制。

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Auto-calculation Method of Positioning Errors

YU Zuxi，YE Haichao，WANG Congkang，GUO Xiyuan，CUI Yue
（Nanchang Hangkong University，School of Aeronautical Manufacturing Engineering，Nanchang 330063，CHN）

Through translating the calculation of positioning errors into enclosed ring tolerance of planar dimension chains，it can be solutioned through the differential method，the paper also introduces the method，the step and the realization technology of interface to develop the UG application procedure using MFC under the VC++translation environment，this system can realize the auto － calculation of positioning errors，finally，an example is given to validate the system’s function.

Positioning Errors；Planar Dimension Chains；Differential Method；Auto － calculation

TG75 TP39

B

* 江西省研究生创新基金（YC09A109）

（编辑 余 捷） （

2009－12－14）

10934