王鵬云，高長(zhǎng)水

（南京航空航天大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，南京 210016）

基于UG8.5的自動(dòng)BOM模塊開(kāi)發(fā)

王鵬云，高長(zhǎng)水

（南京航空航天大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，南京 210016）

為了提高模具設(shè)計(jì)人員的工作效率，在UG8.5軟件的基礎(chǔ)上，使用VS2010平臺(tái)開(kāi)發(fā)了注塑模具自動(dòng)BOM（Bill of Material）模塊。該模塊能夠在裝配情況下自動(dòng)遍歷檢索模型下所有的零部件，生成符合特定格式的BOM表格文件。同時(shí)用戶還可以根據(jù)需要，讓程序生成某些指定零件的BOM。對(duì)于部分非裝配的零部件程序可以自動(dòng)的識(shí)別和區(qū)分。常用的采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件可以直接測(cè)量得到標(biāo)準(zhǔn)件的采購(gòu)規(guī)格。最后生成的表格，程序可以自動(dòng)進(jìn)行格式設(shè)置，能夠快速的生成供用戶直接交付打印的BOM表格。

自動(dòng)BOM；UG8.5；注塑模

0 引言

UG軟件由于其強(qiáng)大的三維建模、仿真和分析功能，被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)。在模具制造行業(yè)，特別是注塑模具方面更是被廣泛應(yīng)用。UG被廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因就是其提供了一個(gè)快捷方便的二次開(kāi)發(fā)接口，用戶可以根據(jù)自己的需要在軟件本身功能的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)更多符合企業(yè)自身設(shè)計(jì)規(guī)范的功能。在注塑模具行業(yè)，模具設(shè)計(jì)結(jié)束之后，對(duì)于模具設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，制作模具BOM表，一直是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力又很容易出錯(cuò)的內(nèi)容。雖然有些學(xué)者或者研究人員已經(jīng)通過(guò)UG二次開(kāi)發(fā)制作出自動(dòng)BOM的相關(guān)程序，但是非定制的程序很難適應(yīng)企業(yè)自身的各種設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。南京某注塑模具設(shè)計(jì)企業(yè)為了提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，提出了在UG8.5軟件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)自動(dòng)BOM功能的需求，希望通過(guò)開(kāi)發(fā)出來(lái)的自動(dòng)BOM模塊取代傳統(tǒng)的人工在模型中逐個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量并且填寫表格的工作，從而減少或者避免人工制作BOM表格過(guò)程中出現(xiàn)的各種差錯(cuò)。

1 模具設(shè)計(jì)規(guī)范

對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，模具設(shè)計(jì)人員眾多，希望通過(guò)二次開(kāi)發(fā)在模具設(shè)計(jì)結(jié)束之后自動(dòng)生成BOM，那么一個(gè)重要的前提就是規(guī)范模具設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)流程，要求他們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品必須嚴(yán)格的符合某些規(guī)定。因此制定良好的模具設(shè)計(jì)規(guī)范是模具自動(dòng)BOM能夠?qū)崿F(xiàn)，和后期模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的前提。

該注塑模具設(shè)計(jì)企業(yè)在提出模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化的同時(shí)也制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，這為后期模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化提供了很好的基礎(chǔ)。對(duì)于模具設(shè)計(jì)自動(dòng)BOM來(lái)說(shuō)，規(guī)范中對(duì)于零件的命名部分和裝配方式是最重要的。如果零件能夠命名一個(gè)合理的零件編碼，那么零件編碼就可以包含很多BOM中需要出現(xiàn)的信息，例如零件名稱、物料分類、零件材質(zhì)和硬度。下面是我們本次采取的零件命名規(guī)則：

模具編號(hào)-零件編號(hào)-版本號(hào)HG15060565-002-01R07

在模具設(shè)計(jì)規(guī)范中也明確制定好了，每一個(gè)零件編號(hào)對(duì)應(yīng)的零件名稱和物料分類，零件材質(zhì)和硬度等信息。根據(jù)制定好的設(shè)計(jì)規(guī)范，使用Excel表格制作BOM數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)文件表格如圖1所示。

選擇使用Excel表格來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)文件的原因主要有兩個(gè)：1）為了程序編寫完畢之后，方便用戶后期根據(jù)自己的需要進(jìn)行必要的修改，例如零件名稱、零件材質(zhì)和零件硬度這些信息。2）由于程序數(shù)據(jù)庫(kù)文件比較小，如果使用數(shù)據(jù)庫(kù)，要求客戶端電腦必須安裝必要的數(shù)據(jù)庫(kù)配置軟件，增加了軟件安裝和使用的復(fù)雜性。

圖1 自動(dòng)BOM數(shù)據(jù)庫(kù)文件

2 BOM內(nèi)容解析

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)部門以往三維模型裝配圖和設(shè)計(jì)人員手工編寫的BOM表的比較分析，我們發(fā)現(xiàn)BOM表格中除了一些固定的表頭格式和結(jié)尾格式之外，每條數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。在這些內(nèi)容中，通過(guò)零件模型來(lái)測(cè)量的部分是整個(gè)程序開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，同時(shí)也是人工來(lái)進(jìn)行操作和設(shè)計(jì)的最繁瑣的部分。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索部分相對(duì)簡(jiǎn)單，我們只需要拿到零件編號(hào)，然后對(duì)零件編號(hào)進(jìn)行解析，根據(jù)解析的內(nèi)容，從數(shù)據(jù)庫(kù)文件中查找對(duì)應(yīng)的部分即可。

圖2 BOM數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)

3 功能定義及設(shè)計(jì)

3.1 功能定義

本基于UG8.5開(kāi)發(fā)的自動(dòng)BOM模塊有以下五個(gè)功能：

1）自動(dòng)從模型中提取BOM信息；

2）用戶可以根據(jù)需要選擇需要出BOM的零件；

3）某些非裝配的零部件（螺絲、頂針和墊圈等）可以自動(dòng)識(shí)別和區(qū)分；

4）某些常用的采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件（螺栓、推桿、彈簧等等）可以自動(dòng)測(cè)量并填寫標(biāo)準(zhǔn)件的采購(gòu)規(guī)格，例如直推桿（EPH4-150）；

5）程序在BOM表格生成之后，自動(dòng)的進(jìn)行表格的格式處理，打印設(shè)置等等處理，使生成的表格可以直接交付打印，方便快捷。

3.2 功能設(shè)計(jì)

自動(dòng)BOM模塊的設(shè)計(jì)目的是簡(jiǎn)化BOM設(shè)計(jì)流程，降低手工BOM的出錯(cuò)率。自動(dòng)從模型中提取BOM信息，一方面簡(jiǎn)化用戶的操作，另一方面能夠避免用戶在測(cè)量模型尺寸或者填寫B(tài)OM表格時(shí)出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。這一部分是自動(dòng)BOM程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

由于設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的模具，有時(shí)候需要進(jìn)行修模和改模，而修模和改模時(shí)并不是所有模具上的零件都需要重新采購(gòu)和加工，只有需要改動(dòng)的零件需要重新選擇設(shè)計(jì)。因此能夠根據(jù)用戶需要選擇性的生成部分模型的BOM表格也能夠極大的提高用戶使用的便捷性。

對(duì)于螺栓、推桿和彈簧等零件，由于在模型中這類零件使用的數(shù)量較多，單個(gè)命名和裝配比較繁瑣，因此設(shè)計(jì)師們習(xí)慣同類零件統(tǒng)一命名，放在一個(gè)部件中。對(duì)于這類非裝配的零部件，模塊可以自動(dòng)識(shí)別和區(qū)分，同時(shí)自動(dòng)測(cè)量尺寸，自動(dòng)計(jì)數(shù)并且合并尺寸相同的零部件。

采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，模塊自動(dòng)根據(jù)零部件的編碼識(shí)別零部件的分類，測(cè)量規(guī)格必要的尺寸，生成指定零件的采購(gòu)規(guī)格。生成的表格通過(guò)程序內(nèi)置的格式處理和打印設(shè)置，使自動(dòng)生成的BOM表格完全符合設(shè)計(jì)師們的日常設(shè)計(jì)習(xí)慣，方便設(shè)計(jì)師們快速使用。

4 自動(dòng)BOM關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 整體概述

本次程序的設(shè)計(jì)我們采用Microsoft Visual Studio 2010作為開(kāi)發(fā)工具，使用VB.Net作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。一方面UG提供了完整的VB.Net開(kāi)發(fā)幫助文檔，另一方面VB.Net可以和Excel進(jìn)行無(wú)縫交互融合，因此最終選擇使用VB.Net作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。同時(shí)在.Net平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的應(yīng)用，不需要區(qū)分64位和32位版本即可在客戶機(jī)上直接運(yùn)行，方便用戶使用。

4.2 零件屬性的讀寫操作

本次對(duì)于自動(dòng)BOM的設(shè)計(jì)，是后期整個(gè)模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化的重要內(nèi)容之一。后期需要進(jìn)行工程圖自動(dòng)標(biāo)注的設(shè)計(jì)。因此把零件屬性作為一個(gè)中轉(zhuǎn)站，先把必要的信息寫入到零件屬性，再通過(guò)讀取零件屬性寫入到Excel表格，最終把每個(gè)零件的BOM信息完整的保存在零件文件上。在后期制作工程圖時(shí)，特別填寫標(biāo)題欄時(shí)，需要的模型信息，我們可以直接從零件屬性中讀取出來(lái)。

零件屬性的讀寫操作主要用到兩個(gè)函數(shù)：SetUserAttribute()和GetUserAttribute()。通過(guò)這兩個(gè)函數(shù)，我們可以把模具零部件模型的有用信息永久的保存在模型上。

4.3 重要零件尺寸規(guī)格的測(cè)量

根據(jù)設(shè)計(jì)部門的模具設(shè)計(jì)規(guī)范，模具零件大概可以分為以下幾個(gè)類別：加工標(biāo)準(zhǔn)件、采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件、滑塊、頂針/司筒、標(biāo)準(zhǔn)模架配件、模仁和鑲件。其中加工標(biāo)準(zhǔn)件只需要測(cè)量型材尺寸即可，可以直接使用類Tooling.StockSizeBuilder之后添加Body就可以直接得到零件的型材尺寸。

滑塊類零件也需要得到一個(gè)型材尺寸，但是由于滑塊類零件的坐標(biāo)系很多都是傾斜的，如果直接使用上面的方式測(cè)量，很容易得到錯(cuò)誤的型材尺寸，例如圖3所示，但是我們期望的測(cè)量方式如圖4所示。我們?cè)谶@里采用的策略是，測(cè)量零件的所有平面，查找零件的面積最大的那個(gè)平面，使用這個(gè)最大平面的法向量作為Z軸，在最大的平面上查找最長(zhǎng)的直線邊，作為X或者Y軸。確定坐標(biāo)系之后，使用這個(gè)確定的坐標(biāo)系方向，來(lái)測(cè)量零件的尺寸，如圖4所示。使用這個(gè)規(guī)則，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，一年的所有產(chǎn)品中會(huì)偶爾出現(xiàn)一個(gè)不符合該規(guī)則。

圖3 錯(cuò)誤測(cè)量方式

圖4 正確測(cè)量方式

采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件尺寸規(guī)格的測(cè)量是整個(gè)程序中最繁瑣的部分，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于每個(gè)采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，需要測(cè)量的尺寸較多，大部分尺寸又沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)量規(guī)則。因此我們需要針對(duì)每一種零件寫專用的測(cè)量尺寸規(guī)格的代碼。并且很多零件尺寸的拾取規(guī)則比較繁瑣，測(cè)量尺寸需要的對(duì)象沒(méi)有明顯的特征，通常很難從眾多的對(duì)象中拾取。下面以MISIMI臺(tái)階推桿的EHSE這類零件作為例子來(lái)簡(jiǎn)單的講解關(guān)于采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格的測(cè)量。

圖5 MISIMI臺(tái)階推桿規(guī)格圖

圖6 MISIMI臺(tái)階推桿型號(hào)

從圖5和圖6關(guān)于臺(tái)階推桿尺寸的設(shè)定可知，臺(tái)階推桿的尺寸規(guī)格由以下四個(gè)尺寸組成：D公稱直徑（第二階臺(tái)階的直徑）、L推桿總長(zhǎng)度、P第三階臺(tái)階的直徑、N總長(zhǎng)度減去第三階臺(tái)階的長(zhǎng)度。圖7通過(guò)流程圖的方式簡(jiǎn)單的介紹了臺(tái)階推桿尺寸規(guī)格中每個(gè)尺寸的測(cè)量過(guò)程。

圖7 臺(tái)階推桿尺寸測(cè)量流程

在整個(gè)測(cè)量工作中，最主要的任務(wù)是篩選出需要測(cè)量的對(duì)象。例如測(cè)量第三節(jié)圓柱面的直徑，最主要的任務(wù)就是從零件所有面中篩選得到最小的圓柱面這個(gè)對(duì)象。測(cè)量對(duì)象在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中我們主要用到的是面對(duì)象和邊界對(duì)象。面對(duì)象的篩選主要用到特征：類型、面積、邊界的類型和數(shù)量等。邊界對(duì)象的篩選主要用到特征：類型、長(zhǎng)度、所在面的類型和面積等。在某些難以區(qū)分的情況下我們會(huì)考慮使用面的法向量、邊界的方向向量和某些特征尺寸來(lái)進(jìn)行篩選。

尺寸的測(cè)量部分主要測(cè)量距離、直徑、角度和面積等內(nèi)容。測(cè)量距離和直徑可以使用NXOpen. MeasureDistance類添加測(cè)量對(duì)象。測(cè)量面積可以使用NXOpen.MeasureFaces類。測(cè)量角度則使用NXOpen. MeasureAngle。以上三個(gè)類在使用的過(guò)程中直接添加測(cè)量對(duì)象，設(shè)置測(cè)量方式和精度即可成功測(cè)量得到必要的尺寸。

4.4 BOM生成流程簡(jiǎn)介

進(jìn)入程序之后，首先遍歷所有零件，解析每個(gè)零件的名稱，拿到零件編號(hào)，查找數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)零件名稱、物料分類、零件材質(zhì)和硬度，同時(shí)測(cè)量型材尺寸，將這些信息寫入到每一個(gè)零件的屬性中去。然后第二次遍歷所有零件，根據(jù)零件編號(hào)，對(duì)不同的零件進(jìn)行不同處理，例如普通的加工零件則直接讀取零件屬性，寫入Excel表格，生成一條數(shù)據(jù)。對(duì)于普通采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，測(cè)量零件的必要尺寸信息，然后再讀取零件屬性，寫入Excel表格，生成一條數(shù)據(jù)。對(duì)于非裝配件（推桿，螺絲和彈簧等）則得到零件體的個(gè)數(shù)，進(jìn)入更深一層循環(huán)，測(cè)量每一個(gè)零件體的尺寸，每一個(gè)零件體都在Excel表格中生成一條新的數(shù)據(jù)。待所有的零件都在Excel表格中生成數(shù)據(jù)完畢之后，根據(jù)零件編號(hào)排序Excel表格，然后合并同類項(xiàng)，把相同零件編號(hào)和尺寸規(guī)格一模一樣的直接合并。表格數(shù)據(jù)處理完之后，進(jìn)行格式設(shè)置，例如字體，邊界線等內(nèi)容的處理。最后進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，對(duì)于非常明顯的錯(cuò)誤，把錯(cuò)誤信息所在單元格的背景色改為紅色，提示用戶注意檢查。這里最容易出錯(cuò)的地方就是尺寸規(guī)格部分，因此錯(cuò)誤檢查主要是對(duì)測(cè)量的尺寸規(guī)格這一項(xiàng)進(jìn)行檢查，如果得到的尺寸非常不規(guī)范，就認(rèn)為這個(gè)尺寸有問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員檢查。

在這里關(guān)于最后的錯(cuò)誤檢查，這一部分主要是為了減少設(shè)計(jì)人員的工作量。因?yàn)榫退愠绦蚩梢宰詣?dòng)出BOM表格，但是也很難保證整個(gè)BOM表格是100%的正確。因此在BOM生成結(jié)束之后，設(shè)計(jì)人員肯定需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的檢查。有些比較常規(guī)的錯(cuò)誤，程序能夠進(jìn)行判斷的，則在程序里面進(jìn)行判斷，同時(shí)把錯(cuò)誤信息所在單元格的背景色改為紅色，提示需要人工檢查。這樣設(shè)計(jì)人員在BOM生成完成之后只要重點(diǎn)注意一下有紅色提示部分即可。

4.5 自動(dòng)生成實(shí)例

圖8是設(shè)計(jì)部門完成裝配之后的三維模型文件，圖9是使用自動(dòng)BOM模塊生成的BOM清單文件。

圖8 裝配模型文件

圖9 自動(dòng)生成的BOM表格

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)自動(dòng)BOM模塊的開(kāi)發(fā)，極大的提高了該企業(yè)模具設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)人員的效率。一個(gè)中等復(fù)雜的模具，如果通過(guò)原始的方式來(lái)進(jìn)行BOM表格的設(shè)計(jì)，一個(gè)普通的設(shè)計(jì)人員最少需要1～2個(gè)小時(shí)才能完全結(jié)束一張BOM表格的制作，中間還十分容易出錯(cuò)?，F(xiàn)在使用自動(dòng)BOM模塊，一個(gè)復(fù)雜的模具正常情況下1分鐘之內(nèi)即可自動(dòng)生成，加上設(shè)計(jì)人員后期的檢查修改時(shí)間，最多15分鐘完全可以完成一張BOM表格的制作。該模塊充分利用UG軟件提供的開(kāi)發(fā)接口，簡(jiǎn)化BOM制作流程，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了出錯(cuò)率。

[1] 董正衛(wèi),田立中,付宜利.UG/Open API編程基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.

[2] 胡衛(wèi)衛(wèi),王華昌,李建軍.UG平臺(tái)下注射模CAD系統(tǒng)BOM表功能的開(kāi)發(fā)[D].武漢:華中科技大學(xué)材料學(xué)院,2010.

[3] 黃勇,張博林,薛運(yùn)鋒.UG二次開(kāi)發(fā)與數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)與典型范例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.1.

Development of automatic BOM software based on UG8.5

WANG Peng-yun, GAO Chang-shui

TP391.72

：B

1009-0134(2017)01-0094-05

2016-05-03

江蘇省前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目（BY2016003-08）

王鵬云（1991 -），男，河南洛陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化軟件開(kāi)發(fā)和制造車間生產(chǎn)仿真與優(yōu)化。