UG的參數化建模方法

王樂文

摘 要：UG是集CAD/CAE/CAM為一體的一款軟件，是由美國EDS公司出品。人們把它廣泛的應用于汽車制造、模具加工、航空航天、機械零件制造等領域。UG NX具有很強的參數變量設計與編輯能力，為零部件的快速、高效的設計提供軟件支持，也為實現零件的系列化建模提供幫助。

關鍵詞：建模；設計；參數化；UG

1 參數化建模概念

參數化建模技術是UG軟件的精華，是CAD技術的發展方向之一。在整個產品開發過程中，Unigraphics提供給設計人員強大的設計功能。但怎樣才能使產品之間在設計過程中產生關聯，以實現產品的各零部件間的協同變化、快速修改，提高產品設計的效率，減少設計人員的工作量，這些都可以通過參數設計來實現。

參數是設計過程中的核心。參數化設計也可稱為尺寸驅動，是指參數化模型的所有尺寸，部分或全部使用相應的表達式或其他方式指定，而不需要給出指定具體數值的方法。參數化設計是可以修改若干個參數，由UG NX自動完成表達式中或與之相關聯的其他參數的改變，從而方便的修改了一條曲線、一個輪廓，甚至生成新的同類型模型。其本質是在保持原有圖形的拓撲關系不變的基礎上，通過修改圖形的尺寸（即幾何信息），而實現產品的系列化設計。

2 參數化建模分類

對產品進行設計建模的基礎是對產品的了解程度。只有在了解了產品的結構特性及產品的設計意圖為基礎上，才能更好的對產品設計和建模。設計時要根據零件產品的結構特性，設計出零件各個部分的拓撲關系，最終把設計者的設計意圖通過UG的參數化工具反映到零件產品的設計建模中。設計過程是一項很艱巨的任務，從提出設計方案到最終完成要經歷漫長的積累，這期間還要不斷的修改。因此，從這個意義上講，建模的過程就是不斷修改的過程。利用UG進行參數化設計的優勢就是能夠方便的對產品模型進行修改，減少設計人員的勞動量，提高產品設計效率。

2.1 使用表達式進行參數化建模

表達式是UG中進行參數化設計的一個非常重要的手段。表達式的特點是把各參數之間的關系通過指定各參數的函數關系來表達。可以把參數定義為具體數字、三角函數、數學計算公式，或者把幾個參數用數學運算符連接使其產生關聯。如想對零件進行修改，只要改變表達式中一個或幾個參數就可以實現。將這種易于修改的特性應用到汽車、航天等領域，可實現系列化零件設計。

在UG NX表達式操作中，會彈出“編輯表達式”對話框。在此對話框中，可以對有特殊意義的表達式重命名，便于和其他表達式區別，同時利于查找。對表達式也可以加注解，用來描述該表達式的含義。例如，齒輪的分度圓直徑可以表達為齒輪齒數的函數。當齒輪的齒數發生變化時，只需修改齒數參數，則齒輪的分度圓直徑也自動隨之改變。

在整個建模過程中，如有某個表達式引用很頻繁，為了便于記憶與輸入，可給它輸入一個簡單易記的名稱（如半徑可用R表示）。在設計完成后，再將其名稱改為一個更具易于識別的名稱即可。

2.2 利用電子表格進行參數化建模

在表達式操作功能中，UG NX提供了通用的電子表格、“用戶入口”（Gateway）電子表格、編輯表達式的電子表格和建模應用電子表格，共四種電子表格。每一種電子表格與部件的關系都略有差異，與其功能都略有不同，各具特點，需靈活運用。

電子表格能作為.prt文件保存。在電子表格中可以對表達式進行編輯，也可以創建函數公式和注解等信息。為了更好的使用這些強大的參數化工具進行建模設計，在建模之初就應提前理清思路，以減少反復修改的工作量。

電子表格的創建步驟，首先是參數化模型的創建，然后是電子表格的創建。參數化模型創建后，模型中的尺寸和位置含有若干參數。創建電子表格后，需把這些參數一一摘出，輸入到電子表格中，再對參數分別定義，使參數與模型尺寸和位置分別對應。通過使用電子表格，使得模型尺寸與表格中的參數建立了聯系。此時，若想對模型結構進行調整，可以直接通過修改電子表格中的若干參數來輕松實現。此時的參數化模型也可通過改變參數成為多個同結構不同尺寸和位置的新的模型零件。因而可大大減少重新建立模型、修改模型所花費的時間和精力，提高了工作效率。

2.3 基于特征進行參數化建模

UG NX的建模包含幾何建模和特征建模兩種方式。其提供的設計特征多達十數種。特征可擁有如下狀態：被抑制（suppressed）、過期的（out-of-date）、父特征過時（parent is out of date）和不激活（inactive）。

UG NX的參數化建模的最核心技術就是基于特征的參數化建模。現在的產品模型不僅要包含各要素的尺寸、各結構的位置等信息，還要有產品的精度、公差、注釋等信息。可以說UG NX是第三代CAD技術的典型代表。其與前一代產品比較，更符合當代技術飛速發展，零件產品要求更高的趨勢。

3 數化建模應用

參數化建模以其自身快速、高效、簡單易用的特點得到了廣泛的應用，在汽車、航天、機械零件、模具加工、醫療器械等行業都使用較多。除了上述行業可以應用在單一零件設計以外，利用參數化設計模型還可以進行零件的系列化產品建模。系列化產品建模其中最重要的工作就是對需要系列化建模的零件產品進行分類，確定零件樣板。此樣板要求必須具備此系列零件的所有特征。在確定了零件樣板的基礎上，接下來，需選取一組合適的參數來定義模型。在眾多的模型尺寸中究竟選擇哪個尺寸做參數是個值得深究的問題。此參數選擇不正確，直接會影響到參數化模型的生成速度和優化程度。在這些前期工作完成的情況下，設計人員可以對關鍵參數進行修改，改變模型的尺寸和不同部件間的位置數值，以得到系列化零件。

綜上所述，UG參數化建模主要是維持模型的拓撲關系基本不變，通過尺寸驅動模型，即改變模型的尺寸，或改變表達式中的參數值來實現模型的重建，適合結構類似或同系列的產品設計。UG提供的參數化設計技術，是較為高級的建模手段，設計人員不需要投入大量精力掌握其建模方法，易于理解和操作，也為產品設計的各環節提供必要的信息支持。而且，利用參數化設計可以極大的提高設計效率，被越來越廣泛的應用。

參考文獻：

[1]UG NX6.0 零件與裝配設計[M].清華大學出版社.

[2]關意鵬，關來德.基于Excel參數表的三維零件庫的設計.

[3]劉昌麗.UG NX8.0標準教程[M].清華大學出版社.