如何應用ＵＧ ＮＸ裝配技術輔助機械設計課程教學

摘要：以減速器設計為例，以UG NX軟件裝配技術為平臺，探討了如何應用UG NX軟件輔助機械設計課程的教學。通過實際案例，將實際結構設計過程融入到教學中，加深學生對設計過程及要求的理解，并且從中可以觀察到其三維效果、真實感、動態、易操控性及深廣度的信息等。

關鍵詞：UG NX裝配技術；輔助教學；減速器

在機械零件的設計教學中，如何讓學生清楚地了解機械零件裝配體的內部結構及其裝配關系，如何清楚了解零件的幾何形狀及視圖理解，一直是機械零件設計教學中的重點與難點。在以往的教學中，一般采用實物和二維平面圖展示的方式對學生進行講解與演示，而實物實體的透視性不夠、操作不便及二維平面圖的有限性極大阻礙了教學內容的直觀性。筆者結合本人近年來UG NX裝配技術的應用實踐，將UG NX裝配技術應用到機械零件的設計教學中，輔助學生的感官認識，加深學生對教學內容的理解。筆者現采用UG NX軟件為教學載體，以減速器設計為例，介紹一些教學探索。

UG NX裝配技術的相關介紹

UG NX裝配設計是一種虛擬裝配，它將一個零件（或部件）模型引入到一個裝配模型中，建立起裝配模型與被引用零件（或部件）之間的引用（鏈接）關系，當被引用的零件（或部件）模型被修改，其裝配模型也會隨之修改。在設計及操作中，不需對所引用的模型進行編輯，就可以簡化裝配的圖形表示；通過指定組件之間的約束關系，在裝配中可利用配對條件進行各組件的定位，當組件模型發生改變時，能保持配對關系不變；裝配導航器提供了對裝配結構的圖形顯示操作菜單，方便對組件進行選擇及大多數裝配編輯及顯示操作。可以創建零件在裝配中的引用集控制顯示選擇，通過生成爆炸視圖觀察全部零件，可以生成裝配及拆卸序列，可進行裝配及干涉檢查，進行相關信息查詢等。

UG NX裝配技術在減速器

設計教學中的具體應用

減速器設計是機械設計教學內容中一個重要且綜合的環節。減速器的結構設計又是其最主要的。學生對減速器結構認識模糊，如在教學中不能充分地向學生展現典型減速器的結構及其信息，會對教學效果很不利。下面介紹應用UG NX裝配技術來解決以上提到的問題。

（一）產品外形三維展現及零件設計

應用UG NX 軟件可以方便的進行產品外形三維整體顯示。首先將零件、部件及裝配體模型建立起來，可以選擇模型的著色顯示及視圖動態操作功能，進行直觀、動態、全方位地展示產品三維外形，使學生能建立起產品外觀認識，同時能方便地得到其各方位視圖；可以展現零件各個細部特征，并且可以方便地修改特征及尺寸，從而得到不同的零件設計方案。如圖1是某視角減速器外形三維整體顯示（模型中省略部分零件），圖2是某視角減速器齒輪軸三維顯示。

圖1 某視角減速器整體外形

圖2 某視角減速器齒輪軸零件三維顯示

（二）產品裝配體零部件內部展現

產品裝配體內部零部件的展示一向是教學中難以解決的難題。如何既能在觀察內部零部件的同時又能觀察到其他與其相關的零件呢？UG NX軟件裝配模塊為此提供了強大的功能。

應用1：被觀察零部件采用著色渲染顯示，其他零部件采用線框顯示，結合視圖動態操作功能，這樣可以更方便地觀察內部零部件。如圖3所示。

應用2：被觀察零部件采用著色顯示，其他零部件采用半透明顯示，這樣除能方便地觀察內部零部件外，還能較清晰地觀察到其他零部件的三維顯示，更直觀反映其裝配結構。如圖4所示。

圖3 某視角線框顯示時內部零件著色

圖4 某視角部分零部件半透明顯示

應用3：通過動態截面，動態觀察著色裝配體的截面。此項應用中截面可以通過滑鼠動態控制，能連續顯示著色裝配體的著色截面，根據操作者的需要，可觀察任何位置的截面。如圖5所示為某拖曳狀態單截面視圖。

應用4：學生在進行課程設計時，其中一項重要的內容為繪制減速器的裝配圖，裝配圖的繪制主要是通過三視圖來表達的，而學生對零件之間的裝配結構一般較難理解。通過UG NX軟件的此功能，隱藏上箱蓋部件，結合視圖動態操作功能及隱藏操作功能，各零件之間裝配關系可以很直觀的展示出來，從而可以加深學生對這部分知識的理解。為觀察到內部結構，可以通過部件剖切的方法得到局部剖切模型，這樣可以在保持零部件裝配位置的條件下以著色顯示狀態觀察裝配體內部結構。圖6所示為部件局部剖切模型。

圖5 某拖曳狀態單截面視圖

圖6 零部件局部剖切模型

（三）裝配體系展現

應用1：通過生成裝配體各零件的爆炸散開視圖，充分展示每個零件（部件）外形，并同時可以觀察出其基本裝配鏈關系。如圖7所示是某視角大齒輪軸部件爆炸視圖。

圖7 某視角大齒輪軸部件爆炸視圖

應用2：通過生成序列，可以動態地觀察裝配體裝配及拆卸過程。此過程的動態感非常強，在裝配時，可以讓學生清晰的觀察到零件逐一地裝配到目標位置，且此過程是可以適時控制的，并且可以生成多個裝配序列，觀察不同的裝配方案。拆卸過程具有同樣的功能。

應用3：裝配體系信息展示。可以快捷地通過裝配導航器快速瀏覽整個減速器裝配體系，包括零部件名稱、數量、屬性等。可以通過裝配配對功能觀察到每個零件與其相關的裝配零件及裝配關系。

（四）結構方案優化設計

在進行減速器結構設計時，零件結構與尺寸設計是否合理正確與零件裝配是否成功是緊密聯系的。例如，在軸系零件裝配中，軸系零件軸向裝配尺寸鏈之和與箱體兩端面尺寸是相關聯的，在零件結構與尺寸確定后，將各零件按照裝配關系進行裝配，然后進行軸系自由端與箱體端面進行干涉檢查，可以檢查出其是硬干涉，還是接觸干涉或間隙配合，如是間隙配合可方便地檢查其間隙量（也可通過視圖操作直接觀察其大致狀態）。通過改變相關零件結構與尺寸，其修改結果可直接使裝配體上零件得以更新，可在進行相關檢查，直至到優化的方案。同時，可以使學生對比不同設計方案，對優秀方案加以理解與接受。

總之，在減速器設計教學過程中，通過上述多種方法，將實際結構設計過程融入到教學中，從單個零件到整個裝配體，展示其結構與信息，使學生能在結構上充分理解減速器結構原理及設計基本方法，更好地提高教學效果和教學效率。

作者簡介：

張夕琴（1968—），女，江蘇丹陽人，常州機電職業技術學院講師，研究方向為機械設計技術、模具技術。