UG NX8.5在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

譚宏博，任曉娟，李欣

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 寶雞 722408）

UG NX8.5在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

譚宏博，任曉娟，李欣

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 寶雞 722408）

隨著軟件行業(yè)及計(jì)算機(jī)硬件水平的飛速發(fā)展，三維軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，三維設(shè)計(jì)使產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率有了明顯提升。UG NX8.5作為一款功能非常全面三維設(shè)計(jì)軟件，在機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中有多種方式和途徑來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的想法。文章分享了UG軟件的設(shè)計(jì)功能和WAVE功能在夾具設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用體驗(yàn)，可供夾具設(shè)計(jì)人員參考。

三維軟件；設(shè)計(jì)；分享

KCLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)03-31-03

引言

UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。這是一個交互式CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造）系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。

本文將通過夾具設(shè)計(jì)實(shí)例來與大家分享UG NX8.5在夾具設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

1、UG NX8.5的常用功能及WAVE功能簡介

UG NX8.5是由各種功能板塊構(gòu)成的，這些子板塊既互相獨(dú)立又緊密相連，且相互之間可以相互轉(zhuǎn)換。以下介紹夾具常用設(shè)計(jì)功能。

1.1 基本環(huán)境

這是一個交互環(huán)境，主要用于軟件的基本操作，包括文件的新建、保存、模塊切換等一般性功能，提供了視圖操作、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、屏幕布局、對象分析等。

1.2 模型建立

模型建立主要分為實(shí)體建模、曲面建模、特征建模等。在實(shí)際應(yīng)用過程中，根據(jù)零件特征進(jìn)行選擇不同的功能來實(shí)現(xiàn)。UG NX8.5中提供建模工具功能齊全，可以通過不同路徑實(shí)現(xiàn)相同的功能。

1.3 裝配

UG裝配過程是將產(chǎn)品的各個部件進(jìn)行組織和定位操作的一個過程。它是通過關(guān)聯(lián)條件在部件間建立約束關(guān)系來確定部件在產(chǎn)品中的位置。UG裝配模塊不僅能快速組合零部件為成品，而且在裝配中，可參照其他部件進(jìn)行部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，并可對裝配模型進(jìn)行間隙分析、重量管理等操作。UG在裝配設(shè)計(jì)過程中的常用流程主要有以下幾種：

第一種為自底向上（bottom-up），主要思路是事先建立產(chǎn)品的各個零件模型，然后根據(jù)它們之間的關(guān)系進(jìn)行裝配。

第二種為自頂向下（top-down），主要思路是在產(chǎn)品開發(fā)的初期就按照產(chǎn)品的功能要求事先定義產(chǎn)品架構(gòu)并考慮組件與零件、零件與零件之間的裝配關(guān)系。

第三種為混合型，主要思路是兼容前兩者的優(yōu)勢，根據(jù)裝配體的復(fù)雜程度將兩種方法混合使用。

在設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)者還可使用UG NX8.5中相應(yīng)的功能模塊，生成裝配體的裝配動畫及爆炸圖，可以清晰的反應(yīng)出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及裝配過程，分析裝配中存在的隱患，可以縮短設(shè)計(jì)周期及提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

1.4 工程圖

工程圖作為設(shè)計(jì)最終輸出的圖紙，它有自己的一套使用標(biāo)準(zhǔn)及方法。UG NX8.5中的工程圖模塊功能齊全，能滿足ISO標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)中對于工程圖出圖標(biāo)準(zhǔn)要求的所有元素，如字體、標(biāo)準(zhǔn)圖幅、線型、公差標(biāo)注、剖視圖及局部放大圖等等，同時它還支持用戶自定義所用的圖樣標(biāo)準(zhǔn)。UG NX8.5的工程圖模塊雖然提供了關(guān)于工程圖的各種解決方案，但是相對于更熟悉AutoCAD、CAXA等二維工程圖軟件的設(shè)計(jì)者來說還是有諸多不便。鑒于此，UG NX8.5同樣提供了便利，在工程圖模塊中將三維模型轉(zhuǎn)換為二維圖紙后，將圖形格式轉(zhuǎn)換為自己適用的格式。

1.5 WAVE功能簡介

WAVE(What-if Alternative Value Engineering)是美國UGS公司在其核心產(chǎn)品Unigraphics (簡稱UG)上進(jìn)行的一項(xiàng)軟件開發(fā)，是一種實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的各組件間關(guān)聯(lián)建模的技術(shù)。

WAVE的主要功能：

（1）相關(guān)的部件間建模：是WAVE的最基本用法；

（2）自頂向下設(shè)計(jì)： 用總體概念設(shè)計(jì)控制細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

下面將通過應(yīng)用UG NX8.5設(shè)計(jì)夾具實(shí)例來進(jìn)行說明

2、NX 8.5夾具設(shè)計(jì)實(shí)例

本例為重型車橋用零件銑具的設(shè)計(jì)過程，在經(jīng)過前期的技術(shù)準(zhǔn)備后，我們確定了夾具的定位方式、夾緊方式、布局方式等，接下來將具體說明如何基于UG NX8.5的建模功能和WAVE模塊進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。

2.1 創(chuàng)建空白裝配文檔

操作順序?yàn)椋捍蜷_UG 軟件，單擊新建文件，在彈出的對話框中選擇裝配文件類型，同時設(shè)置文件名稱和文件夾路徑。

2.2 以WAVE模式，自頂向下搭建總裝圖框架

在利用WAVE模式進(jìn)行搭建裝配框架前，需確認(rèn)WAVE模式是否打開，如未打開，打開方式為：在裝配導(dǎo)航器中，總成裝配文檔的空白處單擊右鍵，在彈出對話框中勾選“WAVE模式”。WAVE模式的主要優(yōu)勢在于能在裝配體中確定相關(guān)聯(lián)零部件之間的關(guān)系，當(dāng)裝配體中的關(guān)系發(fā)生變化后，相應(yīng)的零部件也會發(fā)生變化，避免出現(xiàn)錯誤?！癢AVE模式”后，在裝配導(dǎo)航器的總成裝配文檔標(biāo)簽中單擊右鍵，選擇WAVE，新建級別，彈出新建級別對話框，單擊“指定部件名” 在彈出的對話框中對新建文檔進(jìn)行命名,命名中不得包含中文字符。

2.3 導(dǎo)入成品零件圖

在夾具的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，有些組件是成品的，如夾具所加工的產(chǎn)品零件、液壓元件、標(biāo)準(zhǔn)化零件都有模型的情況下，可通過在建立完成的空白裝配文檔中添加組件的方式來完成零件的裝配。

操作順序：單擊 “添加組件”快捷按鈕，彈出對話框，選擇要添加組件，按照需要方式進(jìn)行裝配，常用到的裝配約束關(guān)系類型主要有接觸對齊、平行、距離等。在零部件被調(diào)入裝配體時，根據(jù)需要可選擇放置定位方式有通過約束、選擇遠(yuǎn)點(diǎn)、絕對遠(yuǎn)點(diǎn)、移動四個方式來進(jìn)行。圖1為三個閥體的模型裝配圖，在閥的裝配過程中，用到的放置定位方式為通過約束、裝配約束用到的是接觸（閥體安裝面和安裝座兩個面）和自動判斷中心/軸（閥的過孔和安裝座螺紋）。

2.4 零部件的設(shè)計(jì)

零部件設(shè)計(jì)的建模主要用到特征建模工具，本例以座體設(shè)計(jì)過程為例來簡要說明建模過程。建模的順序?yàn)椋?）建立輪廓草繪圖紙，（2）拉伸草繪圖紙，（3）添加孔特征。這種建模順序只是一種，也可先放置長方體，在添加孔特征來實(shí)現(xiàn)，完成后的零件成品模型如圖2。

圖1 閥體裝配圖

圖2 零件成品模型

2.5 連接孔的設(shè)計(jì)

夾具連接孔主要為定位銷孔及螺紋孔，應(yīng)用UG中WAVE幾何連接器的功能可以迅速標(biāo)記底板與零件之間孔位置關(guān)系，應(yīng)用孔特征工具在底板上添加事先設(shè)計(jì)的孔。本例以底板螺紋設(shè)計(jì)為例來說明操作步驟。操作順序?yàn)椋涸诳傃b配圖中的底板上單擊右鍵將零件設(shè)為工作部件，總裝圖中的其他部件將虛化顯示(見圖3)，單擊 WAVE 幾何連接器按鈕，選擇要關(guān)聯(lián)的曲線，選擇對象相關(guān)件的孔邊緣，在通過孔特征工具在底板上添加螺紋孔，完成后如圖4所示。

圖3 虛化顯示圖樣

圖4 螺紋孔添加完成圖樣

2.6 緊固件的安裝

夾具中的緊固件常用的以內(nèi)六角螺釘為主，其他形式的螺釘偶有涉及。在UG中以重用庫的形式固化了各種國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件的模型圖，如六角頭螺栓、內(nèi)六角螺釘、平墊片、彈簧墊片、軸承等。當(dāng)需要標(biāo)準(zhǔn)件時，在重用庫中調(diào)取即可。

操作順序?yàn)椋簡螕糍Y源條中重用庫，在重用庫中選擇符合型號的標(biāo)準(zhǔn)件，完成標(biāo)準(zhǔn)件裝配。

2.7 模型后處理

經(jīng)過上述步驟完成的夾具模型樣圖，可以用來對夾具進(jìn)行進(jìn)一步的修改，如夾具方案、布置管路、更改零部件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以提高工藝性等等，以減少夾具設(shè)計(jì)錯誤的風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)計(jì)反復(fù)，提高設(shè)計(jì)效率。盡管三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用有諸多優(yōu)勢，但仍然不能替代實(shí)物的最終驗(yàn)證，兩者互為驗(yàn)證，互相支持，可為設(shè)計(jì)人員積累豐富。

3、結(jié)束語

三維模型建立完成之后可應(yīng)用于運(yùn)動仿真、仿真加工、制造等等環(huán)節(jié)，能極大地提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。通過UG建模和WAVE模式自頂向下設(shè)計(jì)的過程，我們分享了一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種方式。UG本身強(qiáng)大的建模功能還有多種途徑可以實(shí)現(xiàn)類似的功能，有待UG的使用者和學(xué)習(xí)者去發(fā)現(xiàn)。

[1] 劉偉主編.UG NX8中文版.從入門到精通.北京∶人民郵電出版社2012.

[2] 北京兆迪科技有限公司編著.UG NX8.0 實(shí)例寶典.北京∶機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[3] 曹巖,白瑀,主編.組合夾具手冊與三維圖庫UG NX版.北京∶化學(xué)工業(yè)出版社2012.

[4] 北京兆迪科技有限公司編著.UG NX8.5 模具設(shè)計(jì)教程.北京∶機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[5] 朱耀祥,蒲林祥.主編現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊.北京∶機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

The application of UG NX8.5 in fixture design

Tan Hongbo, Ren Xiaojuan, Li Xin
( Shaanxi Heavy duty Axle CO., LTD Shaanxi Baoji 722408 )

With the rapid development of software industry and the level of computer hardware,3d software application in the product design is more and more widely, 3d design make the product design efficiency has the obvious improvement.UG NX8.5 as a function of very comprehensive 3d design software, in the process of mechanical design applications with a variety of ways and means to realize the designer’s idea. This article to share the design function and WAVE function of UG software application in fixture design experience, can be used for reference in the fixture deign personnel.

3D software; design; share

U462.1

A

1671-7988(2017)03-31-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.03.012

譚宏博（1983-），男，就職于陜西漢德車橋有限公司寶雞分公司，主要研究方向工裝、模具、非標(biāo)設(shè)備、輔具的設(shè)計(jì)，工藝過程開發(fā)、制造現(xiàn)場的技術(shù)服務(wù)等。