UG的參數(shù)化建模方法

王樂(lè)文

摘 要：UG是集CAD/CAE/CAM為一體的一款軟件，是由美國(guó)EDS公司出品。人們把它廣泛的應(yīng)用于汽車制造、模具加工、航空航天、機(jī)械零件制造等領(lǐng)域。UG NX具有很強(qiáng)的參數(shù)變量設(shè)計(jì)與編輯能力，為零部件的快速、高效的設(shè)計(jì)提供軟件支持，也為實(shí)現(xiàn)零件的系列化建模提供幫助。

關(guān)鍵詞：建模；設(shè)計(jì)；參數(shù)化；UG

1 參數(shù)化建模概念

參數(shù)化建模技術(shù)是UG軟件的精華，是CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一。在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，Unigraphics提供給設(shè)計(jì)人員強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能。但怎樣才能使產(chǎn)品之間在設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的各零部件間的協(xié)同變化、快速修改，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，減少設(shè)計(jì)人員的工作量，這些都可以通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

參數(shù)是設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心。參數(shù)化設(shè)計(jì)也可稱為尺寸驅(qū)動(dòng)，是指參數(shù)化模型的所有尺寸，部分或全部使用相應(yīng)的表達(dá)式或其他方式指定，而不需要給出指定具體數(shù)值的方法。參數(shù)化設(shè)計(jì)是可以修改若干個(gè)參數(shù)，由UG NX自動(dòng)完成表達(dá)式中或與之相關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)的改變，從而方便的修改了一條曲線、一個(gè)輪廓，甚至生成新的同類型模型。其本質(zhì)是在保持原有圖形的拓?fù)潢P(guān)系不變的基礎(chǔ)上，通過(guò)修改圖形的尺寸（即幾何信息），而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。

2 參數(shù)化建模分類

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)建模的基礎(chǔ)是對(duì)產(chǎn)品的了解程度。只有在了解了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖為基礎(chǔ)上，才能更好的對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建模。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)零件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性，設(shè)計(jì)出零件各個(gè)部分的拓?fù)潢P(guān)系，最終把設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖通過(guò)UG的參數(shù)化工具反映到零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)建模中。設(shè)計(jì)過(guò)程是一項(xiàng)很艱巨的任務(wù)，從提出設(shè)計(jì)方案到最終完成要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的積累，這期間還要不斷的修改。因此，從這個(gè)意義上講，建模的過(guò)程就是不斷修改的過(guò)程。利用UG進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)就是能夠方便的對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行修改，減少設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)量，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

2.1 使用表達(dá)式進(jìn)行參數(shù)化建模

表達(dá)式是UG中進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的手段。表達(dá)式的特點(diǎn)是把各參數(shù)之間的關(guān)系通過(guò)指定各參數(shù)的函數(shù)關(guān)系來(lái)表達(dá)。可以把參數(shù)定義為具體數(shù)字、三角函數(shù)、數(shù)學(xué)計(jì)算公式，或者把幾個(gè)參數(shù)用數(shù)學(xué)運(yùn)算符連接使其產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。如想對(duì)零件進(jìn)行修改，只要改變表達(dá)式中一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。將這種易于修改的特性應(yīng)用到汽車、航天等領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)系列化零件設(shè)計(jì)。

在UG NX表達(dá)式操作中，會(huì)彈出“編輯表達(dá)式”對(duì)話框。在此對(duì)話框中，可以對(duì)有特殊意義的表達(dá)式重命名，便于和其他表達(dá)式區(qū)別，同時(shí)利于查找。對(duì)表達(dá)式也可以加注解，用來(lái)描述該表達(dá)式的含義。例如，齒輪的分度圓直徑可以表達(dá)為齒輪齒數(shù)的函數(shù)。當(dāng)齒輪的齒數(shù)發(fā)生變化時(shí)，只需修改齒數(shù)參數(shù)，則齒輪的分度圓直徑也自動(dòng)隨之改變。

在整個(gè)建模過(guò)程中，如有某個(gè)表達(dá)式引用很頻繁，為了便于記憶與輸入，可給它輸入一個(gè)簡(jiǎn)單易記的名稱（如半徑可用R表示）。在設(shè)計(jì)完成后，再將其名稱改為一個(gè)更具易于識(shí)別的名稱即可。

2.2 利用電子表格進(jìn)行參數(shù)化建模

在表達(dá)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(dá)式的電子表格和建模應(yīng)用電子表格，共四種電子表格。每一種電子表格與部件的關(guān)系都略有差異，與其功能都略有不同，各具特點(diǎn)，需靈活運(yùn)用。

電子表格能作為.prt文件保存。在電子表格中可以對(duì)表達(dá)式進(jìn)行編輯，也可以創(chuàng)建函數(shù)公式和注解等信息。為了更好的使用這些強(qiáng)大的參數(shù)化工具進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，在建模之初就應(yīng)提前理清思路，以減少反復(fù)修改的工作量。

電子表格的創(chuàng)建步驟，首先是參數(shù)化模型的創(chuàng)建，然后是電子表格的創(chuàng)建。參數(shù)化模型創(chuàng)建后，模型中的尺寸和位置含有若干參數(shù)。創(chuàng)建電子表格后，需把這些參數(shù)一一摘出，輸入到電子表格中，再對(duì)參數(shù)分別定義，使參數(shù)與模型尺寸和位置分別對(duì)應(yīng)。通過(guò)使用電子表格，使得模型尺寸與表格中的參數(shù)建立了聯(lián)系。此時(shí)，若想對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，可以直接通過(guò)修改電子表格中的若干參數(shù)來(lái)輕松實(shí)現(xiàn)。此時(shí)的參數(shù)化模型也可通過(guò)改變參數(shù)成為多個(gè)同結(jié)構(gòu)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(fèi)的時(shí)間和精力，提高了工作效率。

2.3 基于特征進(jìn)行參數(shù)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(shè)計(jì)特征多達(dá)十?dāng)?shù)種。特征可擁有如下?tīng)顟B(tài)：被抑制（suppressed）、過(guò)期的（out-of-date）、父特征過(guò)時(shí)（parent is out of date）和不激活（inactive）。

UG NX的參數(shù)化建模的最核心技術(shù)就是基于特征的參數(shù)化建模。現(xiàn)在的產(chǎn)品模型不僅要包含各要素的尺寸、各結(jié)構(gòu)的位置等信息，還要有產(chǎn)品的精度、公差、注釋等信息。可以說(shuō)UG NX是第三代CAD技術(shù)的典型代表。其與前一代產(chǎn)品比較，更符合當(dāng)代技術(shù)飛速發(fā)展，零件產(chǎn)品要求更高的趨勢(shì)。

3 數(shù)化建模應(yīng)用

參數(shù)化建模以其自身快速、高效、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，在汽車、航天、機(jī)械零件、模具加工、醫(yī)療器械等行業(yè)都使用較多。除了上述行業(yè)可以應(yīng)用在單一零件設(shè)計(jì)以外，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)模型還可以進(jìn)行零件的系列化產(chǎn)品建模。系列化產(chǎn)品建模其中最重要的工作就是對(duì)需要系列化建模的零件產(chǎn)品進(jìn)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(chǔ)上，接下來(lái)，需選取一組合適的參數(shù)來(lái)定義模型。在眾多的模型尺寸中究竟選擇哪個(gè)尺寸做參數(shù)是個(gè)值得深究的問(wèn)題。此參數(shù)選擇不正確，直接會(huì)影響到參數(shù)化模型的生成速度和優(yōu)化程度。在這些前期工作完成的情況下，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行修改，改變模型的尺寸和不同部件間的位置數(shù)值，以得到系列化零件。

綜上所述，UG參數(shù)化建模主要是維持模型的拓?fù)潢P(guān)系基本不變，通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)模型，即改變模型的尺寸，或改變表達(dá)式中的參數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)模型的重建，適合結(jié)構(gòu)類似或同系列的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。UG提供的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，是較為高級(jí)的建模手段，設(shè)計(jì)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(chǎn)品設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)提供必要的信息支持。而且，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)可以極大的提高設(shè)計(jì)效率，被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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