解析三维UG技术在机械设计中的应用

【摘要】三维UG技术为用户的产品设计及加工过程提供了验证手段和数字化造型，具有较高的社会应用价值。本文简要介绍了三维UG技术的基本定义，分析了三维UG技术的应用效果，并详尽讲解了三维UG技术在机械设计中的应用步骤及应用实例，旨在帮助机械开发者缩短试验周期，减少试验经费，使其以最小的资产投入获得最佳的经济效益。

【关键词】三维UG技术机械设计应用

【中图分类号】TH12 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）05-0212-01

近些年来，三维CAD技术在机械工程领域得以广泛应用。机械设计人员运用CAD软件进行设计，不但提高了工作效率，而且缓解了机械设计人员的设计压力。三维CAD软件众多，其中的UG软件在目前的业界领域中占据了主导地位。UG作为一种设计软件，为全参数化辅助软件。目前，UG软件已经被广泛地应用于机械设计领域中，实现CAD、CAM等各项功能。UG是Unigraphics的缩写，是Unigraphics Solutions公司开发的产品，具有较强的先进性和使用性，可为客户提供全新的产品建模系统。设计、试制样机、测试、修改、重新试制样机是传统的机械设计过程，该过程成本高、周期长，在机械设计中应用三维UG技术，可缩短生产周期，控制生产成本，提高农机生产企业市场竞争力。本文将以支架为例介绍三维UG技术在机械设计中的应用效果。

一、三维UG技术概述

在对生产设备的改造中，为了保持原有的结构和精度，就要尽量减少原有零部件的改动。特别是一些关键的零部件，当尺寸经过改编之后，就要将其他零件的改动集中到这些零部件。UG是EDS公司出品的一个产品工程解决方案，它突破了传统的CAD/CAM模式，包括CAD/CAE/CAM三个基本模块和非基本模块，非基本模块包括用于管路设计的管道与布线模块(UG/Routing、UG/Harness)、用于钣金设计的板金模块（UG/SheetMetalDesign）等等。UG的各项功能是通过各模块功能实现的，CAD模块主要包括基本环境、零件建模、装配和制图，CAE模块包括UG/Mechanisms与MDI/ADAMS，可将前处理结果直接传递到MDI/ADAMS进行分析，CAM模块允许用户通过观察图形地编辑，刀具的移动，刀轨和执行图形地改变。设计师可以在UG设计环境中对产品进行构思、建模、装配、仿真、修改和表达，可虚拟产品的外形、色彩设计、功能展示、性能检验以及成品展示，UG可提供VRML接口，该接口可便于设计者与客户（或设计者）通过Internet交换设计意见，提高工作效率，从而达到缩短产品开发周期的目的，总之，在农业机械中应用虚拟模型代替实物模型进行仿真和分析，可降低产品开发成本及试验经费，缩短产品设计周期，提高产品质量。

二、三维UG技术的应用效果

UG技术是一种虚拟设计平台，应用这一软件进行机械设计，具有一定灵活性。UG支持虚拟现实技术软件接口、网络文件接口，可以为客户提供完整的数字化建模、分析、仿真工具。使用UG技术所进行的虚拟设计，可以支持异地协同设计，还具备仿真可视化技能，虚拟设计过程是指设计师对虚拟原型在沉浸或非沉浸环境中反复改进，以达到最佳设计效果的过程。UG软件提供的运动/动力学仿真工具、虚拟装配工具、结构分析工具以及三维建模工具可使设计过程更加直观、合理，UG提供的VRML接口可供客户与设计者实现意见交流与沟通，可在很大程度上提高服务质量及设计效率。

三、三维UG技术在机械设计中的应用实例

1.三维UG技术在机械设计中的应用步骤

第一，应建立零部件实体模型；第二，应明确各个零部件之间的装配关系，一般包括运动关系和配合关系两种；第三，应进行动力/静力仿真，即对装配好的执行机构、传动机构及重点零部件进行仿真练习；第四，将仿真结果以曲线、动画、数据表的形式输出，并将结果转换为VRML的形式保存；第五，利用网络向客户或制造者观看仿真动画，交换意见，提高设计质量及设计效率。为提高仿真效果的真实性，可根据零件的材料属性设置虚拟零件的屈服强度、剪切模量、柏松比、杨氏模量、质量密度等。

2.实例应用

2.1实例依据及建模

以支架的设计过程为例，利用三维技术分分解支架（分解成两个圆柱孔、梯形板、底板、助板、两个圆柱孔、形体），充分考虑支架形体的形状、造型设计、运算、连接等，从中获得形体的大小及基本参数，应用UG系统的的[建模]功能，建立三维实体模型，使其与支架构相关的装配功能，支架图三视图如图1所示。

图1支架的三视图

2.2设计加工

运算，将形体造型绘制三维实体、编辑等命令组合成线框模型，全方位了解实体物理的力学性质及特性，进行消隐、渲染、着色处理。

四、仿真处理结果分析

合理布置二维图纸，将主图、俯图、左视图插入，标注并填写技术要求、标题栏、尺寸。

五、网络交流

存储设计结果，选择VRML形式保存，应用UG导出功能，将相关资料到Internet或服务器中，让设计者、制造者以及客户在线观看，交流意见，分析支架性能。

在机械设计中应用三维UG技术，其中的虚拟装配、仿真、分析等工具可为机械设计者提供完美的设计解决方案，本研究以支架结构的设计为例，介绍了三维UG技术在机械产品设计中的应用情况。相信随着科技的发展，三维UG技术会不断完善，会进一步提高机械生产企业的市场竞争力，使其获得更多的经济效益。三维UG技术有望成为未来机械设计软件的主流产品，值得机械设计师进一步应用。

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