解析三維UG技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】三維UG技術(shù)為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了驗(yàn)證手段和數(shù)字化造型，具有較高的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。本文簡要介紹了三維UG技術(shù)的基本定義，分析了三維UG技術(shù)的應(yīng)用效果，并詳盡講解了三維UG技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用步驟及應(yīng)用實(shí)例，旨在幫助機(jī)械開發(fā)者縮短試驗(yàn)周期，減少試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，使其以最小的資產(chǎn)投入獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】三維UG技術(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TH12【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）05-0212-01

近些年來，三維CAD技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。機(jī)械設(shè)計(jì)人員運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，不但提高了工作效率，而且緩解了機(jī)械設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)壓力。三維CAD軟件眾多，其中的UG軟件在目前的業(yè)界領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位。UG作為一種設(shè)計(jì)軟件，為全參數(shù)化輔助軟件。目前，UG軟件已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)CAD、CAM等各項(xiàng)功能。UG是Unigraphics的縮寫，是Unigraphics Solutions公司開發(fā)的產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的先進(jìn)性和使用性，可為客戶提供全新的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。設(shè)計(jì)、試制樣機(jī)、測(cè)試、修改、重新試制樣機(jī)是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)過程，該過程成本高、周期長，在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維UG技術(shù)，可縮短生產(chǎn)周期，控制生產(chǎn)成本，提高農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭力。本文將以支架為例介紹三維UG技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果。

一、三維UG技術(shù)概述

在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的改造中，為了保持原有的結(jié)構(gòu)和精度，就要盡量減少原有零部件的改動(dòng)。特別是一些關(guān)鍵的零部件，當(dāng)尺寸經(jīng)過改編之后，就要將其他零件的改動(dòng)集中到這些零部件。UG是EDS公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它突破了傳統(tǒng)的CAD/CAM模式，包括CAD/CAE/CAM三個(gè)基本模塊和非基本模塊，非基本模塊包括用于管路設(shè)計(jì)的管道與布線模塊(UG/Routing、UG/Harness)、用于鈑金設(shè)計(jì)的板金模塊（UG/SheetMetalDesign）等等。UG的各項(xiàng)功能是通過各模塊功能實(shí)現(xiàn)的，CAD模塊主要包括基本環(huán)境、零件建模、裝配和制圖，CAE模塊包括UG/Mechanisms與MDI/ADAMS，可將前處理結(jié)果直接傳遞到MDI/ADAMS進(jìn)行分析，CAM模塊允許用戶通過觀察圖形地編輯，刀具的移動(dòng)，刀軌和執(zhí)行圖形地改變。設(shè)計(jì)師可以在UG設(shè)計(jì)環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思、建模、裝配、仿真、修改和表達(dá)，可虛擬產(chǎn)品的外形、色彩設(shè)計(jì)、功能展示、性能檢驗(yàn)以及成品展示，UG可提供VRML接口，該接口可便于設(shè)計(jì)者與客戶（或設(shè)計(jì)者）通過Internet交換設(shè)計(jì)意見，提高工作效率，從而達(dá)到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的目的，總之，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用虛擬模型代替實(shí)物模型進(jìn)行仿真和分析，可降低產(chǎn)品開發(fā)成本及試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、三維UG技術(shù)的應(yīng)用效果

UG技術(shù)是一種虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)，應(yīng)用這一軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，具有一定靈活性。UG支持虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件接口、網(wǎng)絡(luò)文件接口，可以為客戶提供完整的數(shù)字化建模、分析、仿真工具。使用UG技術(shù)所進(jìn)行的虛擬設(shè)計(jì)，可以支持異地協(xié)同設(shè)計(jì)，還具備仿真可視化技能，虛擬設(shè)計(jì)過程是指設(shè)計(jì)師對(duì)虛擬原型在沉浸或非沉浸環(huán)境中反復(fù)改進(jìn)，以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果的過程。UG軟件提供的運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真工具、虛擬裝配工具、結(jié)構(gòu)分析工具以及三維建模工具可使設(shè)計(jì)過程更加直觀、合理，UG提供的VRML接口可供客戶與設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)意見交流與溝通，可在很大程度上提高服務(wù)質(zhì)量及設(shè)計(jì)效率。

三、三維UG技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

1.三維UG技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用步驟

第一，應(yīng)建立零部件實(shí)體模型；第二，應(yīng)明確各個(gè)零部件之間的裝配關(guān)系，一般包括運(yùn)動(dòng)關(guān)系和配合關(guān)系兩種；第三，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力/靜力仿真，即對(duì)裝配好的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及重點(diǎn)零部件進(jìn)行仿真練習(xí)；第四，將仿真結(jié)果以曲線、動(dòng)畫、數(shù)據(jù)表的形式輸出，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為VRML的形式保存；第五，利用網(wǎng)絡(luò)向客戶或制造者觀看仿真動(dòng)畫，交換意見，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及設(shè)計(jì)效率。為提高仿真效果的真實(shí)性，可根據(jù)零件的材料屬性設(shè)置虛擬零件的屈服強(qiáng)度、剪切模量、柏松比、楊氏模量、質(zhì)量密度等。

2.實(shí)例應(yīng)用

2.1實(shí)例依據(jù)及建模

以支架的設(shè)計(jì)過程為例，利用三維技術(shù)分分解支架（分解成兩個(gè)圓柱孔、梯形板、底板、助板、兩個(gè)圓柱孔、形體），充分考慮支架形體的形狀、造型設(shè)計(jì)、運(yùn)算、連接等，從中獲得形體的大小及基本參數(shù)，應(yīng)用UG系統(tǒng)的的[建模]功能，建立三維實(shí)體模型，使其與支架構(gòu)相關(guān)的裝配功能，支架圖三視圖如圖1所示。

圖1支架的三視圖

2.2設(shè)計(jì)加工

運(yùn)算，將形體造型繪制三維實(shí)體、編輯等命令組合成線框模型，全方位了解實(shí)體物理的力學(xué)性質(zhì)及特性，進(jìn)行消隱、渲染、著色處理。

四、仿真處理結(jié)果分析

合理布置二維圖紙，將主圖、俯圖、左視圖插入，標(biāo)注并填寫技術(shù)要求、標(biāo)題欄、尺寸。

五、網(wǎng)絡(luò)交流

存儲(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)果，選擇VRML形式保存，應(yīng)用UG導(dǎo)出功能，將相關(guān)資料發(fā)布到Internet或服務(wù)器中，讓設(shè)計(jì)者、制造者以及客戶在線觀看，交流意見，分析支架性能。

在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維UG技術(shù)，其中的虛擬裝配、仿真、分析等工具可為機(jī)械設(shè)計(jì)者提供完美的設(shè)計(jì)解決方案，本研究以支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為例，介紹了三維UG技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。相信隨著科技的發(fā)展，三維UG技術(shù)會(huì)不斷完善，會(huì)進(jìn)一步提高機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭力，使其獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。三維UG技術(shù)有望成為未來機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的主流產(chǎn)品，值得機(jī)械設(shè)計(jì)師進(jìn)一步應(yīng)用。

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