張文慶

(河北金?；す煞萦邢薰?河北 滄州 061000)

UG(Unigraphics NX)是 Siemens PLM Software公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案,已經(jīng)成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應用開發(fā)的常用軟件。它為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。CAD/CAM/CAE技術以其高精度、高效率、低成本的優(yōu)勢已成為從事設計制造工作的工程師及技術員必備的知識。UGCAD計算機輔助設計指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作,它能夠減輕設計人員的計算、畫圖等重復性勞動,專注于設計本身,縮短設計周期和提高設計質量。UGCAD作為主流軟件,反映了當前流行的建模思想、方法技術,這些思想貫穿 UG軟件的每個模塊。

1 實體建模

實體建模方法能夠精確的表達零件的全部屬性,在理論上有助于CAD、CAM、CAE的模型表達,給設計帶來了極大的方便。但缺點是用固定尺寸值定義點、線、面創(chuàng)建的模型,實體間沒有關聯(lián)性,也沒有歷史記載,從而不利于建模修改和產(chǎn)品更新。

2 參數(shù)化建模

2.1 參數(shù)化建模特點

參數(shù)化是指對零件的各種特征施加各種約束形式,各個特征的幾何形式與尺寸大小用變量數(shù)的方式來表達。參數(shù)化建模主要特點是:基于特征、全尺寸約束、尺寸驅動設計修改、全數(shù)據(jù)相關。

1)基于特征的參數(shù)化造型

在實體建模技術中特征是構建產(chǎn)品幾何模型的基本要素,如倒角、殼體等。遵循整體設計意識,加入必要參數(shù)形成一個個的特征,組合起來形成零件,將零件組合起來達到設計的目的。

2)基于全尺寸約束的造型

參數(shù)化建模任何特征約束尺寸不能形成欠約束,否則會因為驅動尺寸不足而造型失敗。全尺寸約束不利于提高建模的效率,另外設計關鍵拓撲關系的改變會造成某些約束丟失,使整個系統(tǒng)混亂。

3)基于尺寸驅動的設計修改

通過修改尺寸可以驅動模型,模型將隨著尺寸的改變而改變。

4)基于全數(shù)據(jù)相關的管理

參數(shù)化建模將所有數(shù)據(jù)建立在單一的數(shù)據(jù)庫上,在整體設計中任何一處參數(shù)發(fā)生改動,都會在每個相關設計中反映,擴展到整個設計中,同時更新所有工程文檔,大大提高了設計效率。參數(shù)化建模彌補了實體建模的缺點。

2.2 參數(shù)建模方法

UG電子表格(Spreadsheet)是參數(shù)化建模技術內非常重要的工具,它在 Microsoft Excel或Xess與 UG間提供了一個智能接口。在建模應用里,信息可以從部件被抽取到電子表格里,在被用來更新部件前進行手工處理。表格驅動的界面及機內函數(shù)為相關的、參數(shù)化設計提供了方便而有力的工具。下面通過圖1所示平墊片倒角型(GB972-85)三維模型創(chuàng)建實例來說明參數(shù)化建模方法。

1)分析零件模型提取參數(shù)

新建一個部件modle1.prt,啟動建模環(huán)境。使用“工具—表達式”定義設計變量。在表達式對話框內輸入名稱、公式等。經(jīng)分析其主要變量為外徑 d2、內徑 d1、厚度h、倒角 t=h/4。

2)在草繪及建模過程中建立尺寸約束

進入草繪模式,繪制兩同心圓分別標注直徑為d1、d2完成草繪。拉伸兩圓,設置高度為h,頂面邊倒角h/4完成建模。

3)利用部件族及電子表格建立三維零件庫

使用“工具—部件族”啟動部件族對話框,將各變量用“添加到列”添加到部件族。設置存儲路徑,點擊“創(chuàng)建”啟動 excel電子表格,見表 1。

表1 平墊片倒角型(GB 972-85)參數(shù)表

根據(jù)表1向電子表格內添加數(shù)據(jù)后,點擊電子表格的菜單命令“部件族—保存族”系統(tǒng)保存并退出電子表格,返回到建模窗口。完成部件組的創(chuàng)建,保存零件。

4)調用部件族中的零件

在裝配環(huán)境下,點擊“裝配—組件—添加現(xiàn)有組件”選擇需要的組件。零件即被調入裝配環(huán)境中,設置放置位置(效果如圖 2所示)。以這種方法建立零件庫簡單快捷。

3 變量化建模

變量化建模保持了參數(shù)化技術的優(yōu)點,它將單一的尺寸參數(shù)分為形狀約束和尺寸約束。形狀約束可以通過幾何對象之間的幾何位置關系確定,不需對所有幾何對象進行全約束,欠約束與過約束均可生成模型。參數(shù)化建模與非參數(shù)化建模并用使建模技術又得到了進一步完善。

4 直接建模

直接建模Direct Modeling簡稱DMX利用DMX在從其它CAD系統(tǒng)讀入的非參數(shù)化模型的實體表面上施加約束。這些功能加特征到部件,它們可以利用編緝特征參數(shù)來編緝。DXM更進一步增強了 UG的復合建模功能,使用戶可以修改遺留的和基于歷史的模型。

5 同步建模

同步建模技術的最大創(chuàng)新在于成就了基于特征的參數(shù)建模和基于特征的非參數(shù)建模的完美兼容。設計人員能夠有效進行尺寸驅動的直接建模,而不像以前一樣必須考慮相關性和約束等情況,同步建模技術允許用戶重用來自其他 CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù),無需重新建模,用戶通過一個快速的、靈活的系統(tǒng),能夠以比原始系統(tǒng)更快的速度編輯來自其他 CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

同步建模技術快速捕捉設計意圖,其智能化使幾何圖形和設計規(guī)則保持同步,提供了一個無歷史記錄,基于特征的建模技術,突破了基于歷史記錄的設計系統(tǒng)固有架構障礙,同步建模技術系統(tǒng)實時識別產(chǎn)品模型當前的幾何條件,這些條件將它們與設計人員添加的參數(shù)和幾何約束合并在一起以便評估、構建新的幾何模型并且編輯模型,使模型重建僅限于使幾何模型幾何條件保持正確必需的那部分,無需重復全部歷史記錄。同時避免了特征損失帶來的后果,圖 3和圖 4可以說明這一點。

圖3是在傳統(tǒng)的基于歷史記錄CAD建模技術建立的。首先草繪拉伸二聯(lián)板基板,然后添加兩孔到基板上,兩孔是基板的子特征。如要調整兩孔間的距離,傳統(tǒng)的做法是回溯到母特征編輯更新,是不能在原孔上直接操作的,這樣既費時又費力還易出錯。如圖4所示,利用同步建模技術,可以簡單的在兩孔之間建立一個尺寸并且直接移動,以達到滿意的設計目的。同步建模技術更加縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品上市時間,為企業(yè)節(jié)約成本,創(chuàng)造更大的利潤。

6 結論

參數(shù)化建模能更好的表達設計者的意圖,有效地促進了零件的標準化、通用化和系列化,同時也符合了制造業(yè)信息化的要求。同步建模技術綜合各種建模技術優(yōu)點,提供了一個無歷史記錄、基于特征的建模技術,它的先進性和智能性會更加提高設計效率,削減成本并縮短產(chǎn)品的上市周期。UGCAD建模技術的不斷完善為用戶提供了一個強大的智能化設計工具,建模更加靈活。UGCAD建模技術使設計人員從繁重的畫圖工作中解脫出來,專注于產(chǎn)品設計與研發(fā)。深入學習運用、挖掘參數(shù)化建模與同步建模的功能對數(shù)字化、自動化制造業(yè)具有深遠的意義。

[1][美 ]Unigraphics Solutions Inc.等.UG相關參數(shù)化設計培訓教程 [M].北京:清華大學出版社,2002.

[2]鐘日銘.UGNX7.5完全自學手冊 [M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

[3]王華昌.UGNX學習要點與應用方法探討 [M].北京:華中科技大學,2010.