UG同步建模技術在逆向工程中應用

曹琪

（廣州市機電高級技工學校）

1 引言

2008年Siemens PLM Software發布了同步建模技術，它突破了基于歷史記錄設計系統固有架構障礙，是繼表面造型系統、實體造型技術、參數化技術、變量化技術之后CAD技術的第五次技術革命，具有里程碑式意義[1]。逆向模型以非參數數據為主，以此構建和修改模型是長期困擾工程技術人員的難題[2]。集成了同步建模技術的UG NX（Unigraphics NX）軟件為問題的解決帶來曙光。本文以電池盒底座逆向造型為例，闡述同步建模技術在逆向工程中的具體應用，并與傳統建模方法進行對比，探討同步建模技術特點以及對逆向工程帶來的影響。

2 同步建模技術概述

同步建模技術（Synchronous Modeling）是Siemens PLM Software推出的一種三維CAD新建模方式，是基于特征無參數建模技術。該技術在參數化和歷史記錄建模的基礎上前進了一大步，它能實時檢測模型當前的幾何條件，將它們與設計人員添加的幾何約束和參數合并，方便評估、建構新幾何模型和編輯模型，而無需重復歷史記錄；它是第一個能借助新決策推理引擎，同時進行幾何圖形與規則同步設計建模的解決方案[3]，加快了如下四個關鍵領域的創新：

⑴ 捕捉設計意圖。可在用戶思考創意時快速地將其捕捉，使設計速度提高100倍；設計人員能有效地進行尺寸驅動直接建模，不用考慮相關性及約束等情況。在創建或編輯時，它能自己定義選擇尺寸、參數和設計規則，而不需要經過排序歷史記錄。

⑵ 設計變更。可在幾秒內實現預定的或未作設定的設計變更，而以前需要幾個小時，這使編輯大大簡化。

⑶ 多CAD環境下數據重用率。允許用戶重新使用來自其它CAD系統數據，不需要重新建模。通過“選擇提示”技術，可自動歸納各種設計要素，而不需要任何特征或約束定義，提高了數據重用率。

⑷ 新用戶體驗。提供一種新用戶互操作體驗，它簡化 CAD，使三維變得與二維一樣容易使用。通過新推理技術，系統可根據鼠標的位置自動歸納出常見約束類型，并執行典型命令，故對于不常使用用戶而言，設計工具也非常易學易用。

3 UG同步建模在逆向工程中應用

UG同步建模在逆向造型和模型修改中得到了廣泛應用，極大地提高了設計速度和效率。下面以電池盒底座逆向造型（圖1所示）為例進行詳細介紹。

圖1 電池底座逆向造型

3.1 電池盒底座逆向造型

3.1.1 筋板的造型

電池盒底座筋板造型時，筋板的高度、長度、傾角等尺寸很難根據點云數據準確畫出。使用傳統方法，要使用測量、拉伸等多步命令才能構建成功；但使用同步建模中的“替換面”命令，借助已構建模型的幾何元素可以實現快速構建。具體操作步驟如圖2 所示。

圖2 替換面操作

“替換面”命令可用一個或多個面代替一組面，并能重新生成光滑鄰接表面。此功能可方便地使兩平面一致，用一個簡單表面來替換一組復雜表面。

3.1.2 底座主體尺寸的微調

電池盒底座主體創建成功后，為保證3D模型過點率高，要不斷對3D模型的尺寸進行微調。使用傳統方法，要返回歷史記錄進行修改，再重新生成模型，這個過程要重復多次，非常繁瑣；但使用同步建模的“偏置區域”命令，無需返回歷史記錄，直接進行修改，提高了效率，如圖3 所示。

圖3 偏置區域操作

“偏置區域”命令可在單個步驟中偏置一組面或整個體，并重新生成相鄰圓角。

3.2 電池盒底座模型修改

3.2.1 螺絲定位件位置的修改

電池盒底座逆行造型成功后，要與上蓋進行裝配干涉檢驗。如發生干涉，要進行干涉部位模型修改。使用傳統方法，相當于重新構建干涉部位模型；但使用同步建模“移動面”命令，不需要進行模型的重構，可以直接實現干涉部位模型的整體移動，如圖4所示。

圖4 移動面操作

“移動面”命令可局部移動實體上一組表面（甚至是實體上所有表面），使系統自動識別、重新生成倒圓面。常用于樣機模型快速調整[4]。需要注意的是：移動區域相鄰的面如果是一張曲面，移動成功率較高；若為多張面，失敗率較高，即移動前后零件表面拓撲關系不能改變[4]。

3.2.2 螺絲定位孔的刪除

為節約成本，改螺絲定位為卡扣定位，要刪除螺絲定位孔特征。使用傳統方法需要在部件導航器上找到相應特征，然后執行刪除，其它特征重新生成；但使用同步建模的“刪除面”命令，不需要找回歷史記錄，只需點擊“刪除面”命令后，選擇要刪除的面，點擊確定就可以。

“刪除面”命令用于移除現有體上一個或多個面。如果選擇多個面，那么它們必屬于同一個實體。選擇面必須在沒有參數化實體上。刪除面多用于刪除圓角面或實體上一些特征區域。

圖5 刪除面操作

3.2.3 加強筋尺寸的修改

電池盒底座與上蓋干涉檢查，加強筋尺寸需要調整。使用傳統方法，需要對干涉部位的加強筋刪除后，重新建模；但使用同步建模的“修改尺寸”命令，可以直接點擊需要修改的兩個面，它會自動生成幾何元素間的尺寸，對該尺寸進行修改即可。如圖6所示。

“線性尺寸” 命令可實現對非參數模型尺寸快速修改，修改類似于草圖中尺寸約束[5]，不同的是草圖驅動對象是曲線，而同步建模驅動對象是面。

4 結束語

通過在電池盒底座逆向造型中應用同步建模技術，并與傳統方法進行對比，發現無論是在初期逆向造型還是后期模型修改，同步建模方法速度、效率遠遠高于傳統方法。同步建模技術在逆向設計中的強大功能，使它在逆向工程領域具有廣闊應用前景。

圖6 線性尺寸修改操作

[1]李華川.基于UG的三維CAD同步建模技術研究[J].制造業信息化,2010,6:102-104.

[2]冉險生,林立.產品設計中同步建模技術與傳統建模技術的對比分析[J].制造技術與機床,2010,6:69-71.

[3]http://www.siemens.com/plm/breakthrough.

[4]徐勤雁.UG NX逆向造型技術及應用實例[M].北京:清華大學出版社,2008.

[5]單巖.UG NX6.0立體詞典:產品建模[M].杭州:浙江大學出版社,2010