“基于UG的汽車產品三維設計”課程學習體會

茅冬琳　武和全

摘 要 文章介紹了UG NX中UG建模模塊、裝配模塊的設計方法。針對課程學習過程中存在的問題，分享學習UG軟件的經驗。

關鍵詞 UG 建模 裝配 學習方法 思想體會

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.04.063

Abstract This paper introduces the design method of UG modeling module， the assembly module of UG in NX. Aiming at the existing problems in the process of learning， learning to share the experience of UG software.

Key words UG； modeling； learning methods； experience

0 引言

當今世界制造業蓬勃發展，其發展的不懈動力在于數字化技術的開發與發展。UG NX是數字化產品開發系統，它集CAD/CAM/CAE于一體，具有強大的建模能力，虛擬裝配能力及靈活的工程圖設計能力，功能覆蓋了從概念設計到產品設計的整個生產過程，為制造行業產品開發的全過程提供了解決方案。隨著UG NX的迅速發展及制造業的發展需求，目前UG被廣泛應用于通用機械、模具、航空航天、造船及汽車等領域。為適應技術和社會發展需要，學校有針對性的為我們車輛工程專業開設了“基于UG的汽車產品三維設計”課程，要求我們熟練地掌握UG軟件功能并能應用于實踐。

1 UG建模模塊、裝配模塊設計方法

UG擁有豐富的應用模塊，課程教學中我們主要學習了UG建模模塊、裝配模塊。

1.1 建模模塊

UG的建模模塊十分強大，主要包括實體建模（UG/Solid Modeling）、特征建模（UG/Features Modeling）、自由曲面建模（UG/Freeform Modeling）。

這一應用模塊中學習的關鍵是草圖的繪制，利用草圖建模可以彌補特征建模只能對簡單圖形建模的局限，通過輪廓、藝術樣條、偏置曲線等工具初步繪制與實體相關聯的二維圖形，為滿足草圖對象在坐標面的位置以及圖形本身的大小和形狀，可以使用尺寸約束和幾何約束對草圖進行編輯，繼而對已完成的草圖進行拉伸，旋轉等操作來實現實體建模。通過草圖建模，操作便捷且易于修改，大大提高了建模效率。

下面以連桿的創建為例。

（1）建立連桿桿身草圖。如圖1。選定ZY平面為草圖繪制平面，應用直線、圓弧、圓等命令繪制連桿桿身的剖面。（繪圖過程先畫形后定尺寸，利用快速修剪、自動判斷尺寸簡化繪圖步驟）

（2）完成草圖，用拉伸命令選定已創建的草圖為曲線，確定矢量方向及拉伸距離實現拉伸。如圖2。（若需稍作改動，可重新編輯草圖；若拉伸失敗，則可通過在編輯草圖的環境下，利用約束來顯示錯誤并加以改正）

（3）通過建立草圖、拉伸，創建連桿桿身I型斷面，完善連桿桿身、連桿大頭與連桿小頭，應用求和、拔模、面倒圓、邊倒圓、倒斜角等命令完成連桿建模。如圖3。

1.2 裝配模塊

裝配模塊提供了自底向上和自頂向下的裝配方法。自底向上指的是先零件建模，然后進行總裝配體的裝配，因其可以直接精準裝配，簡單快速，在日常生活中廣泛應用。自頂向下指的是先建總裝配圖，然后建零件圖，在裝配過程中可以進行零部件的設計和編輯，零部件可靈活地配對和定位，并保持其關聯性。下面介紹連桿組件的裝配方法（自底向上）：

（1）確定需要進行裝配的組件：連桿、襯套、軸瓦、連桿蓋、活塞。如圖4。

（2）確定裝配順序。添加部件連桿和襯套，裝配約束→同心→選定襯套與連桿小頭上的對象，實現連桿與襯套的裝配；再依次添加軸瓦、連桿蓋、螺栓，分別完成相應的裝配。添加組件時可一次性添加需要裝配的部件，避免反復添加，也可單個添加、裝配，保證界面的簡潔，便于操作。如圖5。

裝配約束包括接觸對齊、同心、距離、中心等諸多方式，部件間的配合可通過不同的約束方式實現；對于不同的對象，應用同一種約束方式，其效果也大相徑庭。例如螺栓與連桿蓋、連桿的裝配，選定螺栓與連桿蓋上相應的圓環，應用“接觸對齊”→“自動判斷中心/軸”；再選定兩個需要接觸的面，以“接觸對齊”→“接觸”分兩步進行裝配。也可選定螺栓的軸和連桿蓋上與螺栓相配合的孔，通過“接觸對齊”→“自動判斷中心/軸”直接進行裝配。對于初學者，在操作裝配的過程中，往往會因為選擇的對象或選用的約束方式不當無法正確裝配，有時在花費了大量時間后誤打誤撞裝配成功，但不能真正掌握要領，甚至在遇到相同的裝配要求的情況下依然無從下手。因此學習和應用UG NX裝配模塊的過程要做到細致、開拓、反思、總結。

2 UG學習方法及建議

（1）學習必要的基礎知識，有針對性地學習軟件功能。所謂“合抱之木，生于毫末；九層之臺，起于累土；千里之行，始于足下。”萬丈高樓平地起，要想熟練地應用UG軟件，首先要掌握基本命令的操作，以及實體建模、曲面造型等常用的基本應用。但是，UG的功能復雜多樣，要面面俱到是不可能的，也是沒有必要的，實際工作中應用的是其一部分，對于難得一用的功能，即使學了也會很快忘記，徒然浪費時間。因此，對于必要的，常用的功能應重點學習，真正領會其基本原理和應用方法，做到融會貫通。

（2）注重設計造型思路的培養。如果說學習命令使用方法是學習UG的基礎，那么開拓創新設計的思維，培養造型思路便是學習UG的核心。UG為設計者提供了設計造型的便利環境，其版本多樣，但基本功能、操作方式大同小異，唯有培養了造型思路，才能對不同版本的UG軟件，甚至于其他的設計軟件應用自如。就像文人墨客寫文章，有了清晰的思路，才能文思泉涌，下筆有神。

（3）講究效率，一絲不茍，持之以恒。學習UG是一個不斷練習，發現問題，解決問題的過程，被一個問題絆住，遲遲無法解決是常有的事，這種情況下，要懂得利用網絡、求助同學、老師或者換個思維、積極嘗試，切忌鉆牛角尖，孤軍奮戰。也有很多人學習之初熱情滿滿，但是三天打魚兩天曬網，輕易地被難題打敗，或是不甘于花費時間學習，逐漸喪失了學習熱情，學個皮毛便不了了之。沒有堅持不懈的毅力，沒有深入鉆研的精神，沒有另辟蹊徑的智慧，沒有認真嚴謹的態度，不單單在學習UG的方面無所獲，在做人與工作中也將無所成。

3 UG課程學習體會

“基于UG的汽車產品三維設計”是一門綜合性較強的學科，它在要求同學們靈活應用軟件設計建模的同時，還考驗了同學們對汽車構造知識的掌握，更激發了同學們創新的熱情。

興趣是最好的老師。第一堂課老師為我們展示了應用UG軟件繪制的車身、汽車模型、自動變速器的裝配圖及爆炸圖等，充分激發了同學們的學習熱情。這門課程擺脫了以往的以老師向學生單向教授的教學模式，在課程學習過程中，同學們聽取了老師講解的重點和難點，利用老師提前錄制的教學視頻在空余時間學習命令，自主練習。課堂的大部分時間則由同學們自己按照老師的要求完成相應的練習，培養了我們自己發現問題和解決問題的能力。通過一個學期的學習，筆者認為學習UG的關鍵在于六個字：多練、多問、多想。

首先是多練，即博學之，篤行之。如果把才華比作劍，那么勤奮就是磨刀石。假如只看教材不實際操練，不但會局限在書本里單一的設計方法中，禁錮了思維，而且無法發現自己學習的漏洞，掌握軟件的使用要領。在練習的過程中也不是簡單地照著書本按部就班，要在理解的基礎上進行操作。當然，只依靠教材是遠遠不夠的，還可以通過網絡教學視頻，老師的視頻教程邊看邊練，對于繪圖中的疑難點可以反復觀看錄像，模仿其操作過程，體會其操作精髓直至掌握為止。教學視頻更直觀地為我們展現了命令的使用方法，提高了我們（下轉第146頁）（上接第141頁）的學習效率，增強了學習效果。學習不是一蹴而就的，起初學習命令可以選擇簡單的實例，如凸輪軸，連桿等，由易到難，逐步練習，在靈活應用部分命令的基礎上再練習如減速器等稍復雜的構件。

其次是多問，即審問之。UG是一款功能豐富，應用廣泛的軟件，它可以用于創建三維實體，亦可以繪制二維草圖，生成工程圖，它包含很多命令，自學難度較高，時常難以理解教材上的講解，操作步驟只知其然，不知其所以然。學習最忌諱的就是囫圇吞棗，糊弄過關，學習UG絕不能含糊任何步驟，要發揚打破砂鍋問到底的精神，多與同學交流，解決問題，從而加深理解，甚至作適當的延伸，舉一反三，以探究的欲望激發深入學習的熱情。此外，積極與同學探討學習方法，有利于取長補短，更正自己學習過程中存在的弊端 ，少走彎路。

最后是多想，即慎思之，明辨之。“學而不思則罔，思而不學則殆”，學與思相輔相成。學習UG不是依葫蘆畫瓢地進行機械操作，不在于追求學會使用的命令個數，它是在練習手動操作的基礎上更應注重思考的過程。那么我們需要思考什么？（1）思考軟件中的命令如何使用，如何便捷地使用，何時使用；（2）思考一個特征的不同的創建方法，是否有更便捷的方法，是否有更合理的設計；（3）思考設計過程不順暢，出現諸多錯誤警告的原因；（4）思考如何將生活中的實物通過UG設計出來；（5）思考自己近階段學習的成果。我們需要思考的問題有很多，需要總結的內容有很多，不善于思考，甚至不屑于思考的人，只會止步不前。

4 結語

學習UG講究的是過程，這是個充滿挫折，磨練心智，考驗智慧的漫長過程；是逐步掌握一個軟件，為專業課程學習奠定基礎的至關重要的過程；是開拓思維，推陳出新的有意義的過程。不要在困難前面徘徊猶豫，而要以扭轉乾坤的意志，舍我其誰的氣魄突破難關；不要以學會命令為目的，而要以學以致用為目標；不要循規蹈矩，固步自封，而要勇于標新立異，獨樹一幟。學習UG，自我總結，自我升華，提升個人專業素養。

參考文獻

[1] 張黎驊，呂小榮.UG NX 6.0 計算機輔助設計與制造實用教程.北京大學出版社，2009.

[2] 王曉英，李森.基于UG NX的模具三維建模與裝配設計.機械設計與制造，2007（3）.