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(yīng)用于汽車制造、模具加工、航空航天、機械零件制造等領(lǐng)域。UG NX具有很強的參數(shù)變量設(shè)計與編輯能力，為零部件的快速、高效的設(shè)計提供軟件支持，也為實現(xiàn)零件的系列化建模提供幫助。

關(guān)鍵詞：建模；設(shè)計；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。在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中，Unigraphics提供給設(shè)計人員強大的設(shè)計功能。但怎樣才能使產(chǎn)品之間在設(shè)計過程中產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，以實現(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)計的效率，減少設(shè)計人員的工作量，這些都可以通過參數(shù)設(shè)計來實現(xiàn)。

參數(shù)是設(shè)計過程中的核心。參數(shù)化設(shè)計也可稱為尺寸驅(qū)動，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)計是可以修改若干個參數(shù)，由UG NX自動完成表達式中或與之相關(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撲關(guān)系不變的基礎(chǔ)上，通過修改圖形的尺寸（即幾何信息），而實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化設(shè)計。

2 參數(shù)化建模分類

對產(chǎn)品進行設(shè)計建模的基礎(chǔ)是對產(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)計意圖為基礎(chǔ)上，才能更好的對產(chǎn)品設(shè)計和建模。設(shè)計時要根據(jù)零件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性，設(shè)計出零件各個部分的拓撲關(guān)系，最終把設(shè)計者的設(shè)計意圖通過UG的參數(shù)化工具反映到零件產(chǎn)品的設(shè)計建模中。設(shè)計過程是一項很艱巨的任務(wù)，從提出設(shè)計方案到最終完成要經(jīng)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(shù)化設(shè)計的優(yōu)勢就是能夠方便的對產(chǎn)品模型進行修改，減少設(shè)計人員的勞動量，提高產(chǎn)品設(shè)計效率。

2.1 使用表達式進行參數(shù)化建模

表達式是UG中進行參數(shù)化設(shè)計的一個非常重要的手段。表達式的特點是把各參數(shù)之間的關(guān)系通過指定各參數(shù)的函數(shù)關(guān)系來表達?？梢园褏?shù)定義為具體數(shù)字、三角函數(shù)、數(shù)學計算公式，或者把幾個參數(shù)用數(shù)學運算符連接使其產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。如想對零件進行修改，只要改變表達式中一個或幾個參數(shù)就可以實現(xiàn)。將這種易于修改的特性應(yīng)用到汽車、航天等領(lǐng)域，可實現(xiàn)系列化零件設(shè)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(qū)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(shù)的函數(shù)。當齒輪的齒數(shù)發(fā)生變化時，只需修改齒數(shù)參數(shù)，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(shè)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(shù)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(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，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(chuàng)建函數(shù)公式和注解等信息。為了更好的使用這些強大的參數(shù)化工具進行建模設(shè)計，在建模之初就應(yīng)提前理清思路，以減少反復修改的工作量。

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，再對參數(shù)分別定義，使參數(shù)與模型尺寸和位置分別對應(yīng)。通過使用電子表格，使得模型尺寸與表格中的參數(shù)建立了聯(lián)系。此時，若想對模型結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，可以直接通過修改電子表格中的若干參數(shù)來輕松實現(xiàn)。此時的參數(shù)化模型也可通過改變參數(shù)成為多個同結(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、修改模型所花費的時間和精力，提高了工作效率。

2.3 基于特征進行參數(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)計特征多達十數(shù)種。特征可擁有如下狀態(tài)：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(shù)化建模的最核心技術(shù)就是基于特征的參數(shù)化建?！，F(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?？梢哉fUG NX是第三代CAD技術(shù)的典型代表。其與前一代產(chǎn)品比較，更符合當代技術(shù)飛速發(fā)展，零件產(chǎn)品要求更高的趨勢。

3 數(shù)化建模應(yīng)用

參數(shù)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(yīng)用，在汽車、航天、機械零件、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)計以外，利用參數(shù)化設(shè)計模型還可以進行零件的系列化產(chǎn)品建模。系列化產(chǎn)品建模其中最重要的工作就是對需要系列化建模的零件產(chǎn)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(chǔ)上，接下來，需選取一組合適的參數(shù)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(shù)是個值得深究的問題。此參數(shù)選擇不正確，直接會影響到參數(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)計人員可以對關(guān)鍵參數(shù)進行修改，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撲關(guān)系基本不變，通過尺寸驅(qū)動模型，即改變模型的尺寸，或改變表達式中的參數(shù)值來實現(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。UG提供的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)，是較為高級的建模手段，設(shè)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(chǎn)品設(shè)計的各環(huán)節(jié)提供必要的信息支持。而且，利用參數(shù)化設(shè)計可以極大的提高設(shè)計效率，被越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

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