黎楠

（湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

UG軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究

黎楠

（湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子信息軟件中的UG軟件被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中。與其他軟件相比，UG涵蓋范圍較廣，可以實(shí)現(xiàn)多種功能，同時(shí)，還是一款CAD/CAE/CAM一體化的綜合型系統(tǒng)軟件。本文簡要地介紹了UG軟件的內(nèi)容和基本特點(diǎn)，詳細(xì)地探討了UG軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為以后的軟件推廣與應(yīng)用奠定了良好的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

UG軟件；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究

UG軟件是一款集三維參數(shù)一體化的綜合型系統(tǒng)軟件，其面向驅(qū)動(dòng)技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)虛擬開發(fā)技術(shù)的關(guān)鍵。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，UG軟件相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件，具有強(qiáng)大的實(shí)體建模、完美的凹面造型以及頂級的虛擬配置等優(yōu)勢，不僅降低了機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)工序的復(fù)雜程度，還能有效地提高相關(guān)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，保障機(jī)械建造的順利進(jìn)行。

1　UG軟件的內(nèi)容和特點(diǎn)

（1）UG軟件的內(nèi)容。UG軟件是由美國研制的一款集CAD/CAE/CAM為一體的三維立體參數(shù)化多功能軟件，是當(dāng)前現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)在輔助設(shè)計(jì)、研究和分析中應(yīng)用最為廣泛的一款制造軟件。UG軟件包含了多種應(yīng)用技術(shù)模塊，極大地提高了相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性與準(zhǔn)確性。

（2）UG軟件的特點(diǎn)。第一，UG軟件的設(shè)計(jì)環(huán)境為交互式，打破了傳統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的局限性，提高了工作效率。第二，軟件的操作過程基于動(dòng)態(tài)交互的原則。第三，能有效地減少鼠標(biāo)的點(diǎn)擊次數(shù)，進(jìn)而提高工作效率。第四，UG軟件的操作系統(tǒng)為智能化操作系統(tǒng)，能有效地選擇正確目標(biāo)，減少操作時(shí)間。

2　UG軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

UG軟件各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)都要通過對應(yīng)的應(yīng)用模塊，即在UG軟件中，不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)不同的用途。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們常用的幾個(gè)模塊如下：

（1）CAD模塊。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)又稱CAD，是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的功能模塊。其主要內(nèi)容包括基本環(huán)境、零件建模等幾個(gè)方面。

①用戶的基本環(huán)境：用戶的基本環(huán)境是UG軟建中最基礎(chǔ)的功能模塊，主要包括文件操作、視圖操作等基礎(chǔ)運(yùn)營平臺(tái)。同時(shí)，它還是啟動(dòng)UG系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的第一個(gè)模塊，也是其他UG軟件中功能應(yīng)用的必要基礎(chǔ)，是能幫助用戶快速訪問的常用功能。

②零件建模：由于零件本身特性，所應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法也不盡相同。能根據(jù)不同零件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)適合的建模方法，如圖1。具體的操作流程為：在UG軟件中，工具欄中通常含有對應(yīng)的命令，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)際需要，選取最合適的工具及方法，從而完成零件建模。另外，對于零件建模中的設(shè)計(jì)修改，通過UG軟件可以自動(dòng)、精準(zhǔn)地反應(yīng)到后續(xù)的操作模塊當(dāng)中去。應(yīng)用UG軟件，方便了對方案的整體設(shè)計(jì)，有利于構(gòu)建先進(jìn)的、可靠的零件模型。

③裝配建模：裝配建模設(shè)計(jì)，是一個(gè)面向團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)，即通過一個(gè)小小的部件，經(jīng)過后期我們對其進(jìn)行裝配，以達(dá)到我們需求的一個(gè)設(shè)計(jì)建模過程，如圖2。在UG軟件中，裝配過程就是各個(gè)部件之間建立連接關(guān)系的一個(gè)過程。我們通常用到的三種裝配方法是從頂向下裝配，從底向上裝配和混合裝配。

④工程制圖：UG軟件在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)的重要內(nèi)容就是工程制圖，它是指工程師根據(jù)實(shí)體模型，基于Unigraphic的復(fù)合建模技術(shù)繪制的產(chǎn)品工程圖，如圖3。后期主要是通過UG/Drafting技術(shù)，減少在實(shí)體模型改變時(shí)，更新制圖所用的時(shí)間。

圖1　軸承端蓋零件設(shè)計(jì)圖

圖2　 產(chǎn)品裝配

（2）CAM模塊。計(jì)算機(jī)輔助制造又稱CAM，指的是將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于制造生產(chǎn)的過程或系統(tǒng)。

通俗來講，CAM就是UG軟件實(shí)現(xiàn)零件加工的功能場所。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAM的主要設(shè)計(jì)步驟為：首先，是構(gòu)建部件模型；然后，設(shè)置加工環(huán)境；接著，就是創(chuàng)建相關(guān)的程序，準(zhǔn)備好使用的工具；再往后就是進(jìn)行創(chuàng)建操作，制定操作參數(shù)，對相關(guān)到位的軌跡進(jìn)行設(shè)置與驗(yàn)證、編輯；最后就是處理生成的NC代碼。

圖3　CAD工程圖

（3）CAE模塊計(jì)算機(jī)輔助工程又稱CAE，指的通過計(jì)算機(jī)輔助，求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能的工程。CAE模塊是UG軟件中的運(yùn)動(dòng)仿真模塊，還是一種具有高度集成化的實(shí)用工具，即可在較短的時(shí)間內(nèi)，利用該模塊完成零件有限元的前后置處理，如圖4。運(yùn)動(dòng)仿真主要是根據(jù)CAE模塊中的受力點(diǎn)進(jìn)行分析，該種分析結(jié)果可以指導(dǎo)機(jī)械中相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及零件材料的調(diào)換。CAE模塊可以以云圖或者等值線圖的形式，顯示計(jì)算結(jié)果，同時(shí)還具有動(dòng)態(tài)仿真。

（4）其它模塊。除了上述常用的模塊外，UG系統(tǒng)軟件還包括一些其他功能模塊，如：UG/SheetMetal Design、UG/Routing、UG/ Harness、UG/Open等。

3　結(jié)語

圖4　CAE零件有限元分析圖

綜上所述，UG軟件對機(jī)械設(shè)計(jì)具有重要的作用，它不僅具有齊全的功能模塊，而且相對于傳統(tǒng)，設(shè)計(jì)操作簡單快捷。因此，在當(dāng)下科技迅速發(fā)展的時(shí)代，我們應(yīng)該加強(qiáng)對相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)，熟練地掌握新型的軟件技巧，以便我們更好地應(yīng)用到生產(chǎn)生活當(dāng)中，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)以及生活水平的提升。

[1] 申愛民.UG NX 6.0機(jī)械設(shè)計(jì)（實(shí)戰(zhàn)篇）[J].中國鐵道出版社，2010,12:125~128.

[2] 李力，張科，程新平.利用UG有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)[J]. CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012,12:109~121.

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