“基于UG的汽車產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)”課程學(xué)習(xí)體會(huì)

茅冬琳　武和全

摘 要 文章介紹了UG NX中UG建模模塊、裝配模塊的設(shè)計(jì)方法。針對課程學(xué)習(xí)過程中存在的問題，分享學(xué)習(xí)UG軟件的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 UG 建模 裝配 學(xué)習(xí)方法 思想體會(huì)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.04.063

Abstract This paper introduces the design method of UG modeling module， the assembly module of UG in NX. Aiming at the existing problems in the process of learning， learning to share the experience of UG software.

Key words UG； modeling； learning methods； experience

0 引言

當(dāng)今世界制造業(yè)蓬勃發(fā)展，其發(fā)展的不懈動(dòng)力在于數(shù)字化技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展。UG NX是數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它集CAD/CAM/CAE于一體，具有強(qiáng)大的建模能力，虛擬裝配能力及靈活的工程圖設(shè)計(jì)能力，功能覆蓋了從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)生產(chǎn)過程，為制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供了解決方案。隨著UG NX的迅速發(fā)展及制造業(yè)的發(fā)展需求，目前UG被廣泛應(yīng)用于通用機(jī)械、模具、航空航天、造船及汽車等領(lǐng)域。為適應(yīng)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展需要，學(xué)校有針對性的為我們車輛工程專業(yè)開設(shè)了“基于UG的汽車產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)”課程，要求我們熟練地掌握UG軟件功能并能應(yīng)用于實(shí)踐。

1 UG建模模塊、裝配模塊設(shè)計(jì)方法

UG擁有豐富的應(yīng)用模塊，課程教學(xué)中我們主要學(xué)習(xí)了UG建模模塊、裝配模塊。

1.1 建模模塊

UG的建模模塊十分強(qiáng)大，主要包括實(shí)體建模（UG/Solid Modeling）、特征建模（UG/Features Modeling）、自由曲面建模（UG/Freeform Modeling）。

這一應(yīng)用模塊中學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是草圖的繪制，利用草圖建?？梢詮浹a(bǔ)特征建模只能對簡單圖形建模的局限，通過輪廓、藝術(shù)樣條、偏置曲線等工具初步繪制與實(shí)體相關(guān)聯(lián)的二維圖形，為滿足草圖對象在坐標(biāo)面的位置以及圖形本身的大小和形狀，可以使用尺寸約束和幾何約束對草圖進(jìn)行編輯，繼而對已完成的草圖進(jìn)行拉伸，旋轉(zhuǎn)等操作來實(shí)現(xiàn)實(shí)體建模。通過草圖建模，操作便捷且易于修改，大大提高了建模效率。

下面以連桿的創(chuàng)建為例。

（1）建立連桿桿身草圖。如圖1。選定ZY平面為草圖繪制平面，應(yīng)用直線、圓弧、圓等命令繪制連桿桿身的剖面。（繪圖過程先畫形后定尺寸，利用快速修剪、自動(dòng)判斷尺寸簡化繪圖步驟）

（2）完成草圖，用拉伸命令選定已創(chuàng)建的草圖為曲線，確定矢量方向及拉伸距離實(shí)現(xiàn)拉伸。如圖2。（若需稍作改動(dòng)，可重新編輯草圖；若拉伸失敗，則可通過在編輯草圖的環(huán)境下，利用約束來顯示錯(cuò)誤并加以改正）

（3）通過建立草圖、拉伸，創(chuàng)建連桿桿身I型斷面，完善連桿桿身、連桿大頭與連桿小頭，應(yīng)用求和、拔模、面倒圓、邊倒圓、倒斜角等命令完成連桿建模。如圖3。

1.2 裝配模塊

裝配模塊提供了自底向上和自頂向下的裝配方法。自底向上指的是先零件建模，然后進(jìn)行總裝配體的裝配，因其可以直接精準(zhǔn)裝配，簡單快速，在日常生活中廣泛應(yīng)用。自頂向下指的是先建總裝配圖，然后建零件圖，在裝配過程中可以進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)和編輯，零部件可靈活地配對和定位，并保持其關(guān)聯(lián)性。下面介紹連桿組件的裝配方法（自底向上）：

（1）確定需要進(jìn)行裝配的組件：連桿、襯套、軸瓦、連桿蓋、活塞。如圖4。

（2）確定裝配順序。添加部件連桿和襯套，裝配約束→同心→選定襯套與連桿小頭上的對象，實(shí)現(xiàn)連桿與襯套的裝配；再依次添加軸瓦、連桿蓋、螺栓，分別完成相應(yīng)的裝配。添加組件時(shí)可一次性添加需要裝配的部件，避免反復(fù)添加，也可單個(gè)添加、裝配，保證界面的簡潔，便于操作。如圖5。

裝配約束包括接觸對齊、同心、距離、中心等諸多方式，部件間的配合可通過不同的約束方式實(shí)現(xiàn)；對于不同的對象，應(yīng)用同一種約束方式，其效果也大相徑庭。例如螺栓與連桿蓋、連桿的裝配，選定螺栓與連桿蓋上相應(yīng)的圓環(huán)，應(yīng)用“接觸對齊”→“自動(dòng)判斷中心/軸”；再選定兩個(gè)需要接觸的面，以“接觸對齊”→“接觸”分兩步進(jìn)行裝配。也可選定螺栓的軸和連桿蓋上與螺栓相配合的孔，通過“接觸對齊”→“自動(dòng)判斷中心/軸”直接進(jìn)行裝配。對于初學(xué)者，在操作裝配的過程中，往往會(huì)因?yàn)檫x擇的對象或選用的約束方式不當(dāng)無法正確裝配，有時(shí)在花費(fèi)了大量時(shí)間后誤打誤撞裝配成功，但不能真正掌握要領(lǐng)，甚至在遇到相同的裝配要求的情況下依然無從下手。因此學(xué)習(xí)和應(yīng)用UG NX裝配模塊的過程要做到細(xì)致、開拓、反思、總結(jié)。

2 UG學(xué)習(xí)方法及建議

（1）學(xué)習(xí)必要的基礎(chǔ)知識(shí)，有針對性地學(xué)習(xí)軟件功能。所謂“合抱之木，生于毫末；九層之臺(tái)，起于累土；千里之行，始于足下?！比f丈高樓平地起，要想熟練地應(yīng)用UG軟件，首先要掌握基本命令的操作，以及實(shí)體建模、曲面造型等常用的基本應(yīng)用。但是，UG的功能復(fù)雜多樣，要面面俱到是不可能的，也是沒有必要的，實(shí)際工作中應(yīng)用的是其一部分，對于難得一用的功能，即使學(xué)了也會(huì)很快忘記，徒然浪費(fèi)時(shí)間。因此，對于必要的，常用的功能應(yīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)，真正領(lǐng)會(huì)其基本原理和應(yīng)用方法，做到融會(huì)貫通。

（2）注重設(shè)計(jì)造型思路的培養(yǎng)。如果說學(xué)習(xí)命令使用方法是學(xué)習(xí)UG的基礎(chǔ)，那么開拓創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維，培養(yǎng)造型思路便是學(xué)習(xí)UG的核心。UG為設(shè)計(jì)者提供了設(shè)計(jì)造型的便利環(huán)境，其版本多樣，但基本功能、操作方式大同小異，唯有培養(yǎng)了造型思路，才能對不同版本的UG軟件，甚至于其他的設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用自如。就像文人墨客寫文章，有了清晰的思路，才能文思泉涌，下筆有神。

（3）講究效率，一絲不茍，持之以恒。學(xué)習(xí)UG是一個(gè)不斷練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的過程，被一個(gè)問題絆住，遲遲無法解決是常有的事，這種情況下，要懂得利用網(wǎng)絡(luò)、求助同學(xué)、老師或者換個(gè)思維、積極嘗試，切忌鉆牛角尖，孤軍奮戰(zhàn)。也有很多人學(xué)習(xí)之初熱情滿滿，但是三天打魚兩天曬網(wǎng)，輕易地被難題打敗，或是不甘于花費(fèi)時(shí)間學(xué)習(xí)，逐漸喪失了學(xué)習(xí)熱情，學(xué)個(gè)皮毛便不了了之。沒有堅(jiān)持不懈的毅力，沒有深入鉆研的精神，沒有另辟蹊徑的智慧，沒有認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，不單單在學(xué)習(xí)UG的方面無所獲，在做人與工作中也將無所成。

3 UG課程學(xué)習(xí)體會(huì)

“基于UG的汽車產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)”是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，它在要求同學(xué)們靈活應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)建模的同時(shí)，還考驗(yàn)了同學(xué)們對汽車構(gòu)造知識(shí)的掌握，更激發(fā)了同學(xué)們創(chuàng)新的熱情。

興趣是最好的老師。第一堂課老師為我們展示了應(yīng)用UG軟件繪制的車身、汽車模型、自動(dòng)變速器的裝配圖及爆炸圖等，充分激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情。這門課程擺脫了以往的以老師向?qū)W生單向教授的教學(xué)模式，在課程學(xué)習(xí)過程中，同學(xué)們聽取了老師講解的重點(diǎn)和難點(diǎn)，利用老師提前錄制的教學(xué)視頻在空余時(shí)間學(xué)習(xí)命令，自主練習(xí)。課堂的大部分時(shí)間則由同學(xué)們自己按照老師的要求完成相應(yīng)的練習(xí)，培養(yǎng)了我們自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。通過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，筆者認(rèn)為學(xué)習(xí)UG的關(guān)鍵在于六個(gè)字：多練、多問、多想。

首先是多練，即博學(xué)之，篤行之。如果把才華比作劍，那么勤奮就是磨刀石。假如只看教材不實(shí)際操練，不但會(huì)局限在書本里單一的設(shè)計(jì)方法中，禁錮了思維，而且無法發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的漏洞，掌握軟件的使用要領(lǐng)。在練習(xí)的過程中也不是簡單地照著書本按部就班，要在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作。當(dāng)然，只依靠教材是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻，老師的視頻教程邊看邊練，對于繪圖中的疑難點(diǎn)可以反復(fù)觀看錄像，模仿其操作過程，體會(huì)其操作精髓直至掌握為止。教學(xué)視頻更直觀地為我們展現(xiàn)了命令的使用方法，提高了我們（下轉(zhuǎn)第146頁）（上接第141頁）的學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)不是一蹴而就的，起初學(xué)習(xí)命令可以選擇簡單的實(shí)例，如凸輪軸，連桿等，由易到難，逐步練習(xí)，在靈活應(yīng)用部分命令的基礎(chǔ)上再練習(xí)如減速器等稍復(fù)雜的構(gòu)件。

其次是多問，即審問之。UG是一款功能豐富，應(yīng)用廣泛的軟件，它可以用于創(chuàng)建三維實(shí)體，亦可以繪制二維草圖，生成工程圖，它包含很多命令，自學(xué)難度較高，時(shí)常難以理解教材上的講解，操作步驟只知其然，不知其所以然。學(xué)習(xí)最忌諱的就是囫圇吞棗，糊弄過關(guān)，學(xué)習(xí)UG絕不能含糊任何步驟，要發(fā)揚(yáng)打破砂鍋問到底的精神，多與同學(xué)交流，解決問題，從而加深理解，甚至作適當(dāng)?shù)难由?，舉一反三，以探究的欲望激發(fā)深入學(xué)習(xí)的熱情。此外，積極與同學(xué)探討學(xué)習(xí)方法，有利于取長補(bǔ)短，更正自己學(xué)習(xí)過程中存在的弊端 ，少走彎路。

最后是多想，即慎思之，明辨之?！皩W(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，學(xué)與思相輔相成。學(xué)習(xí)UG不是依葫蘆畫瓢地進(jìn)行機(jī)械操作，不在于追求學(xué)會(huì)使用的命令個(gè)數(shù)，它是在練習(xí)手動(dòng)操作的基礎(chǔ)上更應(yīng)注重思考的過程。那么我們需要思考什么？（1）思考軟件中的命令如何使用，如何便捷地使用，何時(shí)使用；（2）思考一個(gè)特征的不同的創(chuàng)建方法，是否有更便捷的方法，是否有更合理的設(shè)計(jì)；（3）思考設(shè)計(jì)過程不順暢，出現(xiàn)諸多錯(cuò)誤警告的原因；（4）思考如何將生活中的實(shí)物通過UG設(shè)計(jì)出來；（5）思考自己近階段學(xué)習(xí)的成果。我們需要思考的問題有很多，需要總結(jié)的內(nèi)容有很多，不善于思考，甚至不屑于思考的人，只會(huì)止步不前。

4 結(jié)語

學(xué)習(xí)UG講究的是過程，這是個(gè)充滿挫折，磨練心智，考驗(yàn)智慧的漫長過程；是逐步掌握一個(gè)軟件，為專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)的至關(guān)重要的過程；是開拓思維，推陳出新的有意義的過程。不要在困難前面徘徊猶豫，而要以扭轉(zhuǎn)乾坤的意志，舍我其誰的氣魄突破難關(guān)；不要以學(xué)會(huì)命令為目的，而要以學(xué)以致用為目標(biāo)；不要循規(guī)蹈矩，固步自封，而要勇于標(biāo)新立異，獨(dú)樹一幟。學(xué)習(xí)UG，自我總結(jié)，自我升華，提升個(gè)人專業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張黎驊，呂小榮.UG NX 6.0 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造實(shí)用教程.北京大學(xué)出版社，2009.

[2] 王曉英，李森.基于UG NX的模具三維建模與裝配設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007（3）.