基于UG的机械产品三维数字化样机的制作

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虚拟没计是近年来随着计算机辅助设计 (CAD)技术和虚拟现实 (VR)技术相互结合而发展起来的-种新兴设计技术，与传统的设汁方法相比，虚拟设计开发周期短，可以及时有效地发现和解决没计中存在的问题，提高了设计质量和效率。大型CAD/CAE/CAM集成化软件UG可以很好地实现机械产品的三维数字化样机的制作。

1 UG软件简介UG软件起源于美国麦道飞机公司，并于1991年并入美国通用汽车公司EDS(电子资讯系统有限公司 )，其后，UG以其强大的功能广泛应用于航空航天、造船、汽车、机械等领域，并且发展成为世界-流的集成化机械CAD/CAE/CAM软件系统。UG不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图设计等功能，而且在设计过程中可进行机构运动分析和有限元分析，极大地提高了产品设汁的可靠性。同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于数控机床加工 ，大大加快了产品的开发速度。 外，还提供 了UG/OPEN GRIP和UG/OPEN API等开发模块，便于用户开发符合自己要求的专用系统” 。

2 三维数字化样机制作流程UG软件三维数字化样机制作是CAD/CAE/CAM的-个重要组成部分。-方面，产品设计构思可以利用这-技术完美地展示出来，及时进行产品造型设计；另-方面通过进行虚拟装配、机构运动分析来进行尺寸干涉检查和运动干涉检查，可及时发现设计中的错误，确保产品设计尺寸的准确性；再者，应用有限元分析可以极大地提高设计精度，保证产品的设计质量。UG软件三维数字化样机制作流程如图1所示。 。

图1三维数 竽化样机制作流程3 压缩机的三维数字化样机制作3 1三维建模UG采用基于特征和参数化驱动建模技术，具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力，可以快速地进行概念设计和结构细节设计。它为三维建模提供了多种不同的应用拈，如实体建模、特征建模 、自由曲面建模等。三缸活塞式空气压缩机由20-30个零部件组成，曲轴是其中主要部件之-，造型相对复杂，下面以曲轴为例简述其参数化建模过程。①在草图环境中创建曲柄轮廓，拉伸得到曲柄实体。②用曲线、拉伸、倒角命令创建中间曲柄和曲柄销。③用编辑/变换/镜像命令复制另-半曲柄 、中间曲柄和曲柄销。④用曲线、拉伸、相减命令创建键槽。⑤用孔命令创建端面孔。⑥用螺纹命令创建右端螺纹。⑦用直纹面命令创建裁剪面，用裁剪命令减掉曲柄上多余部分，完成曲轴三维模型的建模。

以类似步骤对三缸活塞式空气压缩机其他主要部件建立三维模型，结果如图2所示。

图2 压缩机主要部件三维模型 图3压缩机装配图利用UG提供的Part families具，在相关参数化模型基础上，借助零件族的ExcelS2作表，可以快速准确地创建标准件、通用零件及产品系列化设计的三维模型库。参数化设计零件可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面部具有较大的应用价值。

3.2 虚拟装配uG软件采用虚拟装配模式，提供了自顶向下、自底向上或混合装配的装配方法，它可以使零部件灵活地配对和定位。装配模型中零件数据是对零件本身的链接映象，而不是简单地将零件复制到装配图中，这样保证了装配模型和零件设计完全双向相关，减少了存储空间的需求，零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件，因此，极大地加快了产品的设计速度。

在三维模型完成后，由Application(应用 )进入Assemblies(装配 )拈 ，通过Components(组件 )下的Add Existing(添加已有部件 )将在Modeling(建模 )拈中建立的部件模型引入其中，引用集均采用Model(实体 )。在Mating Condition S(装配条件 )中，通过Mate(配对 )、Center(中心对齐 )、Parallel(平行)等关系将各部件组装在-起，以实现三缸活塞式空气压缩机各部件的相对定位关系，完成压缩机的装配。其装配图如图3所示。

在装配的过程中，-旦发现有干涉或配合关系不合理，可立刻返回到三维零部件状态进行修改 ，修改后再回到装配体状态∩从三维模型的各个侧面查看机械总体效果，根据需要修改 、调换零件，甚至改变总体组合方案 ，其循环过程可参照图1的三维数字化样机制作流程。装配模型不但完整地表达了产品信息 ，而