UG NX8.5在夾具設計中的應用

譚宏博，任曉娟，李欣

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 寶雞 722408）

UG NX8.5在夾具設計中的應用

譚宏博，任曉娟，李欣

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 寶雞 722408）

隨著軟件行業及計算機硬件水平的飛速發展，三維軟件在產品設計中的應用越來越廣泛，三維設計使產品設計效率有了明顯提升。UG NX8.5作為一款功能非常全面三維設計軟件，在機械設計應用過程中有多種方式和途徑來實現設計者的想法。文章分享了UG軟件的設計功能和WAVE功能在夾具設計過程中的應用體驗，可供夾具設計人員參考。

三維軟件；設計；分享

KCLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)03-31-03

引言

UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產品工程解決方案，它為用戶的產品設計及加工過程提供了數字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產品設計和工藝設計的需求，提供了經過實踐驗證的解決方案。這是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。

本文將通過夾具設計實例來與大家分享UG NX8.5在夾具設計方面的應用經驗。

1、UG NX8.5的常用功能及WAVE功能簡介

UG NX8.5是由各種功能板塊構成的，這些子板塊既互相獨立又緊密相連，且相互之間可以相互轉換。以下介紹夾具常用設計功能。

1.1 基本環境

這是一個交互環境，主要用于軟件的基本操作，包括文件的新建、保存、模塊切換等一般性功能，提供了視圖操作、坐標系轉換、屏幕布局、對象分析等。

1.2 模型建立

模型建立主要分為實體建模、曲面建模、特征建模等。在實際應用過程中，根據零件特征進行選擇不同的功能來實現。UG NX8.5中提供建模工具功能齊全，可以通過不同路徑實現相同的功能。

1.3 裝配

UG裝配過程是將產品的各個部件進行組織和定位操作的一個過程。它是通過關聯條件在部件間建立約束關系來確定部件在產品中的位置。UG裝配模塊不僅能快速組合零部件為成品，而且在裝配中，可參照其他部件進行部件關聯設計，并可對裝配模型進行間隙分析、重量管理等操作。UG在裝配設計過程中的常用流程主要有以下幾種：

第一種為自底向上（bottom-up），主要思路是事先建立產品的各個零件模型，然后根據它們之間的關系進行裝配。

第二種為自頂向下（top-down），主要思路是在產品開發的初期就按照產品的功能要求事先定義產品架構并考慮組件與零件、零件與零件之間的裝配關系。

第三種為混合型，主要思路是兼容前兩者的優勢，根據裝配體的復雜程度將兩種方法混合使用。

在設計完成后，設計者還可使用UG NX8.5中相應的功能模塊，生成裝配體的裝配動畫及爆炸圖，可以清晰的反應出產品的結構及裝配過程，分析裝配中存在的隱患，可以縮短設計周期及提高設計質量和效率。

1.4 工程圖

工程圖作為設計最終輸出的圖紙，它有自己的一套使用標準及方法。UG NX8.5中的工程圖模塊功能齊全，能滿足ISO標準和國標中對于工程圖出圖標準要求的所有元素，如字體、標準圖幅、線型、公差標注、剖視圖及局部放大圖等等，同時它還支持用戶自定義所用的圖樣標準。UG NX8.5的工程圖模塊雖然提供了關于工程圖的各種解決方案，但是相對于更熟悉AutoCAD、CAXA等二維工程圖軟件的設計者來說還是有諸多不便。鑒于此，UG NX8.5同樣提供了便利，在工程圖模塊中將三維模型轉換為二維圖紙后，將圖形格式轉換為自己適用的格式。

1.5 WAVE功能簡介

WAVE(What-if Alternative Value Engineering)是美國UGS公司在其核心產品Unigraphics (簡稱UG)上進行的一項軟件開發，是一種實現產品裝配的各組件間關聯建模的技術。

WAVE的主要功能：

（1）相關的部件間建模：是WAVE的最基本用法；

（2）自頂向下設計： 用總體概念設計控制細節的結構設計；

下面將通過應用UG NX8.5設計夾具實例來進行說明

2、NX 8.5夾具設計實例

本例為重型車橋用零件銑具的設計過程，在經過前期的技術準備后，我們確定了夾具的定位方式、夾緊方式、布局方式等，接下來將具體說明如何基于UG NX8.5的建模功能和WAVE模塊進行夾具設計。

2.1 創建空白裝配文檔

操作順序為：打開UG 軟件，單擊新建文件，在彈出的對話框中選擇裝配文件類型，同時設置文件名稱和文件夾路徑。

2.2 以WAVE模式，自頂向下搭建總裝圖框架

在利用WAVE模式進行搭建裝配框架前，需確認WAVE模式是否打開，如未打開，打開方式為：在裝配導航器中，總成裝配文檔的空白處單擊右鍵，在彈出對話框中勾選“WAVE模式”。WAVE模式的主要優勢在于能在裝配體中確定相關聯零部件之間的關系，當裝配體中的關系發生變化后，相應的零部件也會發生變化，避免出現錯誤。“WAVE模式”后，在裝配導航器的總成裝配文檔標簽中單擊右鍵，選擇WAVE，新建級別，彈出新建級別對話框，單擊“指定部件名” 在彈出的對話框中對新建文檔進行命名,命名中不得包含中文字符。

2.3 導入成品零件圖

在夾具的實際設計過程中，有些組件是成品的，如夾具所加工的產品零件、液壓元件、標準化零件都有模型的情況下，可通過在建立完成的空白裝配文檔中添加組件的方式來完成零件的裝配。

操作順序：單擊 “添加組件”快捷按鈕，彈出對話框，選擇要添加組件，按照需要方式進行裝配，常用到的裝配約束關系類型主要有接觸對齊、平行、距離等。在零部件被調入裝配體時，根據需要可選擇放置定位方式有通過約束、選擇遠點、絕對遠點、移動四個方式來進行。圖1為三個閥體的模型裝配圖，在閥的裝配過程中，用到的放置定位方式為通過約束、裝配約束用到的是接觸（閥體安裝面和安裝座兩個面）和自動判斷中心/軸（閥的過孔和安裝座螺紋）。

2.4 零部件的設計

零部件設計的建模主要用到特征建模工具，本例以座體設計過程為例來簡要說明建模過程。建模的順序為（1）建立輪廓草繪圖紙，（2）拉伸草繪圖紙，（3）添加孔特征。這種建模順序只是一種，也可先放置長方體，在添加孔特征來實現，完成后的零件成品模型如圖2。

圖1 閥體裝配圖

圖2 零件成品模型

2.5 連接孔的設計

夾具連接孔主要為定位銷孔及螺紋孔，應用UG中WAVE幾何連接器的功能可以迅速標記底板與零件之間孔位置關系，應用孔特征工具在底板上添加事先設計的孔。本例以底板螺紋設計為例來說明操作步驟。操作順序為：在總裝配圖中的底板上單擊右鍵將零件設為工作部件，總裝圖中的其他部件將虛化顯示(見圖3)，單擊 WAVE 幾何連接器按鈕，選擇要關聯的曲線，選擇對象相關件的孔邊緣，在通過孔特征工具在底板上添加螺紋孔，完成后如圖4所示。

圖3 虛化顯示圖樣

圖4 螺紋孔添加完成圖樣

2.6 緊固件的安裝

夾具中的緊固件常用的以內六角螺釘為主，其他形式的螺釘偶有涉及。在UG中以重用庫的形式固化了各種國標標準件的模型圖，如六角頭螺栓、內六角螺釘、平墊片、彈簧墊片、軸承等。當需要標準件時，在重用庫中調取即可。

操作順序為：單擊資源條中重用庫，在重用庫中選擇符合型號的標準件，完成標準件裝配。

2.7 模型后處理

經過上述步驟完成的夾具模型樣圖，可以用來對夾具進行進一步的修改，如夾具方案、布置管路、更改零部件設計結構以提高工藝性等等，以減少夾具設計錯誤的風險，減少設計反復，提高設計效率。盡管三維設計的應用有諸多優勢，但仍然不能替代實物的最終驗證，兩者互為驗證，互相支持，可為設計人員積累豐富。

3、結束語

三維模型建立完成之后可應用于運動仿真、仿真加工、制造等等環節，能極大地提高產品的設計質量和設計效率。通過UG建模和WAVE模式自頂向下設計的過程，我們分享了一種產品設計的一種方式。UG本身強大的建模功能還有多種途徑可以實現類似的功能，有待UG的使用者和學習者去發現。

[1] 劉偉主編.UG NX8中文版.從入門到精通.北京∶人民郵電出版社2012.

[2] 北京兆迪科技有限公司編著.UG NX8.0 實例寶典.北京∶機械工業出版社,2012.

[3] 曹巖,白瑀,主編.組合夾具手冊與三維圖庫UG NX版.北京∶化學工業出版社2012.

[4] 北京兆迪科技有限公司編著.UG NX8.5 模具設計教程.北京∶機械工業出版社,2013.

[5] 朱耀祥,蒲林祥.主編現代夾具設計手冊.北京∶機械工業出版社,2009.

The application of UG NX8.5 in fixture design

Tan Hongbo, Ren Xiaojuan, Li Xin
( Shaanxi Heavy duty Axle CO., LTD Shaanxi Baoji 722408 )

With the rapid development of software industry and the level of computer hardware,3d software application in the product design is more and more widely, 3d design make the product design efficiency has the obvious improvement.UG NX8.5 as a function of very comprehensive 3d design software, in the process of mechanical design applications with a variety of ways and means to realize the designer’s idea. This article to share the design function and WAVE function of UG software application in fixture design experience, can be used for reference in the fixture deign personnel.

3D software; design; share

U462.1

A

1671-7988(2017)03-31-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.03.012

譚宏博（1983-），男，就職于陜西漢德車橋有限公司寶雞分公司，主要研究方向工裝、模具、非標設備、輔具的設計，工藝過程開發、制造現場的技術服務等。