UG軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳華

摘?要：UG軟件是當(dāng)前最為流行的一種三維實(shí)體建模軟件，隨著科技發(fā)展的不斷影響，其在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中表現(xiàn)出了良好的使用效果，因此，得以在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)上得到廣泛的應(yīng)用。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是滿足人們?cè)谑褂脵C(jī)械或產(chǎn)品過程中的視覺以及觸覺的需求，并通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、造型設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)等不同的交叉技術(shù)來綜合性的實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的交叉融合目標(biāo)。UG軟件就是一種人機(jī)交互設(shè)計(jì)在公社產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，它能夠?qū)⒐I(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造以及工程分析有機(jī)的結(jié)合在一起，并通過自身強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)計(jì)以及制圖功能來實(shí)現(xiàn)企業(yè)滿足現(xiàn)代市場(chǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、多樣性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用在模具、汽車自動(dòng)化、機(jī)械、航空航天以及醫(yī)療器械等應(yīng)用領(lǐng)域，是工業(yè)生產(chǎn)未來發(fā)展的主要方向。

關(guān)鍵詞：UG軟件;工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì);機(jī)械設(shè)計(jì)

Unigraphics又稱UG軟件，是美國(guó)麥克唐納.道格拉斯飛機(jī)公司最初研發(fā)的一種三維實(shí)體建模軟件，它開啟了機(jī)械設(shè)計(jì)與工業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合的應(yīng)用模式。社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展提升了消費(fèi)者對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)需求，企業(yè)要想獲取一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力就必須致力于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)，為了提升工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的市場(chǎng)占有率，企業(yè)必須要融入全新的設(shè)計(jì)理念以及構(gòu)造方法，因此，UG軟件這種人機(jī)交互設(shè)計(jì)應(yīng)用就顯得尤為重要。UG軟件不僅能夠滿足用戶的工藝設(shè)計(jì)以及虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求，還能夠通過幾何操縱而進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)，其廣泛的應(yīng)用對(duì)工業(yè)企業(yè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

1 UG軟件概述

1.1 UG軟件的特點(diǎn)

首先，UG軟件涵蓋了當(dāng)下世界范圍內(nèi)最為先進(jìn)的各項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊。在制圖功能以及機(jī)械設(shè)計(jì)方面，UG軟件具備較高的性能，能夠?yàn)楣I(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供較高的靈活性和可能性，進(jìn)而設(shè)計(jì)出滿足客戶需求的任何復(fù)雜產(chǎn)品。

其次，UG軟件可以允許制造商對(duì)其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程進(jìn)行虛擬的、數(shù)字化的仿真模擬、確認(rèn)以及優(yōu)化。產(chǎn)品制造商在開發(fā)周期較早的階段利用UG軟件的數(shù)字化仿真性能可以及時(shí)的調(diào)整產(chǎn)品相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，能夠有效消除或減少對(duì)物理樣機(jī)昂貴的耗時(shí)構(gòu)建與設(shè)計(jì)，減少對(duì)變更周期的依賴性。

再次，UG軟件為產(chǎn)品技術(shù)革命以及培養(yǎng)創(chuàng)造性的工業(yè)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和風(fēng)格變換提供了強(qiáng)有力的解決方案。工業(yè)設(shè)計(jì)師利用UG軟件進(jìn)行建模，能夠迅速的建立其復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品形狀，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，并通過先進(jìn)的可視化工具以及渲染來最大限度的滿足市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一切需求，進(jìn)而最大限度的滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念的審美要求。

1.2 UG軟件包含的主要模塊

UG軟件中主要包含的模塊有：UG入口、特征建模、自由曲面建模、實(shí)體建模、裝配建模、高級(jí)裝配建模、工程繪圖、加工基礎(chǔ)、電氣布線、用戶自定義特征、產(chǎn)品級(jí)參數(shù)化設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、渲染、工業(yè)設(shè)計(jì)可視化、后處理、管路設(shè)計(jì)、車削、平面銑削、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、樣條軌跡生成器、定軸銑削、可變軸銑削、型腔型芯銑削、二次開發(fā)、數(shù)據(jù)交換、切削仿真以及有限元前后置處理等模塊。

1.3 UG軟件相比于其他三維實(shí)體建模軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用的軟件主要由UG軟件以及PRO/E這兩大軟件，兩大軟件無論在使用功能上還是操作方式上，甚至整體的設(shè)計(jì)思路都有很多相似，但總體來講，UG軟件具有十分廣泛的優(yōu)勢(shì)。

第一，UG軟件相較于PRO/E軟件能夠使用大型的飛機(jī)、汽車廠的復(fù)雜建模設(shè)計(jì)，適用于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的市場(chǎng)需求。

第二，UG軟件相較于PRO/E軟件屬于混合建模，其完全參數(shù)化和局部參數(shù)化均不存在任何問題，更加有利于模型的更新，在進(jìn)行大型的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是，UG軟件更加滿足工業(yè)設(shè)計(jì)師的使用思路。

第三，UG軟件相較于PRO/E軟件其曲面功能更加強(qiáng)大。工業(yè)設(shè)計(jì)師通過使用UG軟件不僅僅能夠提供更加豐富的曲面構(gòu)造工具，曲面的精度控制還可以通過調(diào)整一些另外參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，UG軟件的曲面分析工具也更加豐富。

第四，UG軟件相較于PRO/E軟件具有較強(qiáng)的特征操作能力。由于UG軟件具有很多細(xì)致劃分的規(guī)格化特征，相當(dāng)于幾倍的PRO/E軟件的特征數(shù)量，因此，UG軟件具備更高的建模效率。

2 當(dāng)前我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和遇到的困局

2.1 當(dāng)前我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期多以手工勞動(dòng)生產(chǎn)加工為主，設(shè)計(jì)者更加注重產(chǎn)品對(duì)于使用者功能性和實(shí)用性的需求，也就是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)就是通過對(duì)產(chǎn)品機(jī)械的工作原理、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量傳遞方式以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過形狀尺寸、零件材料、潤(rùn)滑等方法的設(shè)計(jì)和構(gòu)思，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為具體描述產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計(jì)過程。

20世紀(jì)70年代，隨著新技術(shù)革命的興起，我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域受到了巨大的沖擊，人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的審美需求使得人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的關(guān)注點(diǎn)不僅僅局限在產(chǎn)品使用性能方面，更加注重其外觀宜人性的需求，進(jìn)而誕生了綜合性較差學(xué)科—工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是在機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過合理的運(yùn)用人機(jī)交互設(shè)計(jì)軟件，來把人、空間環(huán)境、機(jī)械產(chǎn)品、科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)表現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合在一起，充分展現(xiàn)出設(shè)計(jì)的創(chuàng)造技術(shù)人性化的重要特征，進(jìn)而設(shè)計(jì)出滿足消費(fèi)者全方位需求的工業(yè)產(chǎn)品。

2.2 當(dāng)前我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)遇到的困局

首先，市場(chǎng)需求考慮不周。我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起步較晚，其發(fā)展并不完善，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)只注重個(gè)人意識(shí)，并不能將自身的意識(shí)與社會(huì)意識(shí)有效結(jié)合，不能夠充分考慮產(chǎn)品的使用人群特點(diǎn)，不能以市場(chǎng)需求作為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要參考因素，因此，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品絕大多數(shù)不能夠被市場(chǎng)所接受。

其次，相關(guān)應(yīng)用軟件使用程度不夠。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多工業(yè)設(shè)計(jì)中所使用的三維實(shí)體建模軟件應(yīng)運(yùn)而生，而多數(shù)企業(yè)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)部門還固步自封，不能適應(yīng)潮流的發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)師自身對(duì)全新設(shè)計(jì)軟件的利用程度還不足，使得工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)一直無法取得突破性的發(fā)展。

3 UG軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

UG軟件在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用是通過其各自的應(yīng)用模塊來得以實(shí)現(xiàn)的。從UG軟件的使用界面選擇起始并下拉菜單就會(huì)找到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所需要使用的應(yīng)用模塊，針對(duì)不同模塊的使用用途，來滿足工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)電子、機(jī)械、航空航天、汽車制造等不同領(lǐng)域的不同需求。

3.1 UG軟件中的CAD模塊應(yīng)用

UG軟件中的CAD模塊包含用戶的基本環(huán)境、建模模塊、裝配模塊以及制圖模塊，這也是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用的主要模塊。

第一，用戶基本環(huán)境是UG軟件應(yīng)用的基礎(chǔ)。這是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用UG軟件上其他模塊的平臺(tái)，它支持關(guān)鍵操作，建立全新的部件文件和存儲(chǔ)問價(jià)等操作。

第二，建模模塊提供了幾何建模和特征建模兩種方法，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供符合建模方案，設(shè)計(jì)師可通過這個(gè)模塊進(jìn)行二維和三維的線框、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體，依照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求來選擇不同的零件設(shè)計(jì)方法。在這部分模塊中，UG軟件可以針對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行更改，并自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)到工程圖、裝配圖等相關(guān)模塊當(dāng)中，設(shè)計(jì)師可以隨時(shí)進(jìn)行改動(dòng)，提升工作效率，使工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師將更多的注意力集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上。

第三，UG軟件的裝配建模是面向團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的，這部分模塊可以幫助工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師通過每一個(gè)小零件的裝配來通過導(dǎo)航器提供的圖形顯示，并通過一定的配對(duì)關(guān)系條件建立起相應(yīng)的約束關(guān)系，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)單獨(dú)部件都保持關(guān)聯(lián)性。

第四，UG軟件的輔助設(shè)計(jì)組成部分即為工程制圖。工程制圖主要是針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)師所畫出的實(shí)體模型進(jìn)行投影，進(jìn)而掃描出二維平面圖，這些工程制圖當(dāng)中的尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求、公差符號(hào)、表面粗糙度等要求構(gòu)成了工業(yè)產(chǎn)品從模型設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的主要組成部分。

3.2 UG軟件中的CAM加工模塊應(yīng)用

UG軟件中的CAM加工模塊在整個(gè)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用中中屬于零件加工。在整個(gè)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，生產(chǎn)設(shè)備的操作和控制都通過這個(gè)模塊進(jìn)行，它的輸入信息是零件的工序內(nèi)容和工藝線路;它的輸出信息是刀具加工時(shí)的數(shù)控程序和運(yùn)動(dòng)軌跡。UG軟件的CAM加工模塊被主要應(yīng)用在航空航天、高科技產(chǎn)品、機(jī)械汽車、日用消費(fèi)品等工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中，是UG軟件的主要應(yīng)用模式。

3.3 UG軟件中的CAE模塊應(yīng)用

UG軟件中的CAE模塊主要是一種運(yùn)動(dòng)仿真模塊，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用其動(dòng)力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)分析，工業(yè)設(shè)計(jì)師通過使用UG軟件CAE模塊的運(yùn)動(dòng)分析找到產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的受力分析，并通過分析結(jié)果來指導(dǎo)產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或者調(diào)整零件的制造材料，通過利用其運(yùn)動(dòng)仿真的動(dòng)力分析，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品零部件的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和結(jié)算，進(jìn)而通過動(dòng)畫模擬的效果來實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完美效果。

綜上所述，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程中占有十分重要的地位，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展為工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)創(chuàng)新帶來了巨大的變革。工業(yè)設(shè)計(jì)師要充分重視產(chǎn)品市場(chǎng)的需求，利用現(xiàn)代化的人機(jī)結(jié)合交互軟件，將UG軟件廣泛應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過不斷的強(qiáng)化自身的技術(shù)能力和UG軟件的專業(yè)知識(shí)能力來提升工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而幫助工業(yè)企業(yè)走出當(dāng)下工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的市場(chǎng)困局，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

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