有关UG软件在机械设计中应用研究

有关UG软件在机械设计中的应用与研究
摘要：由于ug 软件具有十分强大的功能，特别是cad/cae/cam 各个模块更是包含了机械等部件从设计到有限元分析再到零部件
的制造各个方面，因此该软件在机械设计中的广泛运用。

本文分析了ug中各个模块的基本功能以及这些功能在机械设计中的应用，重点论述了ug在机械设计cad阶段的应用。

关键词：ug软件机械设计应用
ug作为五大主流产品(parasolid、iman、ug、solidedge、productvision)之一，它经过20多年的发展，并融入了美国航空工业及汽车工业的专业经验，发展到今天已经成为世界上最先进和紧密集成的面向制造业的高端三维软件。

ug（unigraphics nx）是由siemens plm software公司所生产的用来解决工程问题的软件，它不仅可以为用户提供专业的产品设计方案，也可以为用户提供数字化产品的造型，这样就可以满足用户对虚拟产品设计和工艺设计的需要，从而为用户提供一些经过实践验证的解决方案，该软件已经在航空、航天、汽车、通用机械、模具和家用电器等领域得到了广泛的应用。

1、ug主要的功能模块
1.1 内置cad模块
ug的cad模块大体上可分为以下几种，实体建模、特征建模、自由曲面建模、工程制度、装配建模等。

（1）关于ug的实体建模
该模块可以实现特征建模和几何模型方法之间的无缝连接，这样就便于用户传统的点、线、面、实体造型集成起来，也可以很容易地建立二维和三维线框模型、扫描以及旋转实体等。

（2）关于ug的特征建模
特征模块比实体建模模块高一个层次，用户的设计信息可以根据工程特征的术语进行定义，它不仅可实现孔、槽、型腔、块体、凸台、锥体、柱体、管状体、球体、杆、倒圆和倒角等实体的快速建模，也可以建立薄壁件。

（3）关于ug的自由曲面建模
自由曲面建模不仅可以实现非常复杂的曲面造型，同时它也可以把实体建模和表面建模的两项技术巧妙地合并，从而建成一个功能强大的建模工具组，其中沿曲线的通用扫描法、按比例地建立外形以及标准二次曲线的方法都是该项技术的内容。

该模块还提供计算复杂模型的形状、尺寸和曲率的易于使用的工具。

（4）关于ug的工程制图
该模块可以使设计者、工程师和绘图员从三维实体模型得到完全相关的二维的工程图。

（5）关于ug的装配建模
ug的装配建模可以提供自上而下的、并行的产品开放方法，可以在整个装配过程中进行设计与编辑。

1.2 ug的cam模块
ug的cam模块能够为产品的加工提供有力的保障，ug的cam模
块可以根据用户的需要来观察刀具的移动，通过对图形进行编辑的方法，实现刀轨与执行图形的变化。

ug的cam模块点到点的子程序，如钻孔、攻丝以及镗孔在内的子程序，用户可以根据自己的需要来修改对话框以及建立被改编到它们的专用菜单，这样就使得用户化可以非常方便地进行个性化操作，如精密加工、精加工、粗加工等，这些操作通过频繁使用的参数和方法被标准化。

1.3 ug的cae模块
ug中的cae模块作为众多分析软件之一，它可以实现静态结构的分析和动态的分析；也可以对线性及非线性问题进行分析；还可以对固体结构、流场、物理场等进行分析。

利用cae进行机械设计有以下优点:
（1）可以利用现有的计算机分析计算的优势，利用cae可以实现样机的模拟，从而保证了产品设计的合理性，这就避免了设计的不合理而造成的资源浪费，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；
（2）对设计的产品进行最优化处理，可以找到产品设计的最佳方案，从而降低了成本；
（3）可以通过对各种试验方案进行模拟，就可以使产品制造或工程施工前就提前发现潜在的问题，从而减少试验时间和经费；（4）一旦机械设备出现故障时，通过ug软件可以进行事故分析，查找事故原因。

2、基于ug/cad参数设计的应用
我们通常把设计对象比较定型的结构形状，使用一组参数来对产品的尺寸进行约束，即为参数设计。

在实际产品的生产中常常用到系列化、标准化的设计理念。

参数设计也可以对一些需要修改尺寸的产品进行参数尺寸的修改，从而实现产品尺寸和形状的变化。

参数设计主要适用于产品的初始化设计以及产品的修改，这样就可以满足产品的设计图纸随参数结构尺寸的变化而变化，但是在进行产品参数修改时要考虑产品的约束问题，我们常常基于ug的来进行产品的参数化设计主要有以下三种方法。

2.1 采用草图方法对产品零件进行参数化设计
采用草图方法对产品进行参数化设计，是在ug模型中建立参数化模型的一个非常重要的方法。

由于草图曲线本身就是参数化曲线，因此可使用草图曲线绘制产品建模的大体轮廓。

当绘制好产品大体轮廓以后，要对绘制好的草图添加几何约束和尺寸约束，以便确保产品精确的形状。

然后使用拉伸或者旋转等命令将这些精确的轮廓曲线转换成符合该产品设计要求的零件的三维参数化模型。

如果要对零件进行修改，只需要对草绘图的尺寸进行修改，这样就使草绘建立的三维模型也相应地发生了变化。

2.2 采用表达式对产品零件进行参数化设计
由于参数化设计的一个重要工具就是利用表达式，而利用表达式对产品零件进行参数化设计也是十分方便快捷的。

通过表达式不仅可以快捷地对零件进行建模，也可以对零件进行定义或者对零件尺寸进行控制，例如利用表达式就可以实现齿轮零件的参数化设计。

根据零件的一些基本特征和关系就可以建立条件表达式和算术表达式，根据建立的表达式可以对一个零件特征之间的尺寸和位置关系进行控制，同时也可以对若干草图之间的相互关系尺寸进行控制，使他们之间产生相关性。

通过关系式很容易对零件进行修改，这样就可以使零件的系列化生产变得可能。

也可以通过修改表达式中任意一参数，来实现零件的三维模型形状的改变。

2.3 采用形状约束来对零件进行参数化设计
通常也可以对零件的形状进行约束，建立截面与界面之间相对应的关系，从而实现产品零件的参数化设计。

在对一些比较复杂的曲面进行设计时，按照通常的方法是要建立各截面的形状，然后可根据各界面的形状求出指定平面与实体、表面、平面以及曲线之间的交线或交点，然后利用零件之间几何形状的约束条件建立与零件截面之间的相关关系，这样就可以使各个截面之间彼此建立起相对应的参数化关系。

如果需要对产品进行修改时，只需要对零件中的某一个截面进行修改，就可以实现三维模型的改变，从而实现产品形状和尺寸的变换。

3、经验总结
综上所述，根据多年在机械设计中应用ug软件的经验可知，ug 功能的强大已经远远超出我们的想象，它完全可以为机械设计者提供最优的产品设计方案，从而为我们开发新产品节约了宝贵的时间。

随着ug软件不断地完善，它的优点必将受到更多人的关注，也必将成为更多机械设计者首先选择的机械设计与分析软件。

可以
预见，ug软件将来得到越来越广泛地应用。

参考文献:
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