UGNX软件四篇

UGNX软件 篇1

在产品设计中经常遇到形状相似但尺寸并不完全相同的零件, 比如同一类型不同规格和不同类型产品的许多功能相同而结构相似的零部件, 对这些零部件进行三化 (通用化、系列化、组合化) 处理将对提高产品零部件的通用性、互换性、标准化程度以及提高质量、降低成本、加快设计制造周期都具有重要意义。随着CAD/CAM技术的发展, 产品的设计与制造有了新的发展, 趋向于从三维到二维的设计步骤, 也就是首先要建立三维模型, 然后生成二维的工程图纸, 或者利用三维零件模型直接生成数控代码, 实现无图纸加工。因此零件三维参数化模型的建立就显得尤为重要, 它将使产品结构设计的系列化成为可能, 并极大地缩短了结构设计周期, 减少了由于零件的尺寸变化带给工程师的工作量。UGNX2软件提供的设计功能, 为建立通用化、系列化的零件库和部件库提供了方便的手段。

1建立尺寸驱动零件库的原理[1]

UG提供了许多二次开发工具 (如UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open等) , 这里介绍利用UG提供的表驱动技术创建标准零件、通用零件以及系列化产品的三维模型库。

首先建立零件的三维模型, 设置设计变量并将设计变量分配给模型, 然后创建一个含有这些变量的外部电子表, 将电子表链接到当前模型中。因为电子表中的变量被当前图形文件的零件尺寸所引用, 这个表就可以用来改变当前图形文件中的零件的尺寸, 所以用户可以通过控制外部电子表对零件进行修改, 避免了由于设计变化而不得不修改大量模型参数所带来的损失, 并且用一个模型就可表达多个同类结构的零件。

2建立参数化驱动零件库[2,3]

2.1 分析零件特征

为了高效地创建表驱动零件, 首先要从整体分析零件的拓扑关系, 明确设计零件需要创建哪些特征以及创建这些特征的次序, 同时还需要注意所要创建的各种特征的内在联系及其各自的特点, 最后明确该零件需要驱动哪几个参数。建立三维模型后对零件进行几何和尺寸的完全约束, 以确保零件的唯一性。

2.2 创建零件模型

在分析零件的基础上, 根据零件的特点创建零件三维参数化模型所需的各种特征, 包括几何特征和辅助特征, 并完全约束零件的三维模型。

2.3 分配设计变量

UGNX2通过表达式提供了在驱动尺寸与零件的模型之间建立关联关系的功能。在建立表驱动之前, 可以把已经确定的设计变量通过重命名表达式分配给对应的尺寸, 这样建立的参数表达式使每个特征更直观, 既可避免设计时零件本身各个特征间产生混淆, 也利于他人调用、编辑系列零件。设计变量分配见图1。

2.4 建立标准化零件库

在UGNX2中可以把零件的系列尺寸完整地建立在电子表格中, 形成一个零件数据库;也可以任意修改表格中的某些数据、增加一组新的零件数据或者增加设计变量等, 最终产生使用同一实体模型的系列零件三维模型。具体做法是利用UG/Part families建立系列标准零件库, 在UG/Part families提取待驱动的参数, 见图2。

设置保存路径后创建参数表, 在工作表里自动将所选尺寸提取到表格里, 在DB_PART_NO列里填写系列件序号, 在OS_PART_NAME列里填写系列件中每一规格的代表名称, 其它列中相应填写系列件变化尺寸的不同值, 从而形成一个驱动零件几何关系变化的尺寸变化表。表中第一行为各个设计变量, 即数据库中的字段名, 以下每行为一个记录, 表示确定某一尺寸零件的一组参数。框选除表头之外的所有数据, 点击保存族, 见图3, 返回组件族界面, 点击确定, 以所建实体为主模型的系列零件库就完成了。

3建立参数化驱动组件库

3.1 组件库的建库原理[4]

当参数化零件库建成后, 可由零件装配成具有相同装配结构的组件, 并建立模块化组件的系列标准库, 那么在今后使用中更为方便。组件不是一个简单零件的概念, 它可能是一个子装配体、一个零件, 子装配体和零件的参数表达式不同, 零件的参数可以直接驱动, 在装配体这一层还不能直接读取到零件的可驱动参数, 因此需要对子装配体的数据文件另外作一些处理。对单个特征和零件组成的装配组件, 选择要驱动的可驱动参数可以直接为这个参数做数据文件。对由多个零件或装配体组成的装配组件, 要想变更组件的规格, 就得变更组件中所有零件的相应规格, 由于在组件这一级各零件的可驱动参数被屏蔽, 即不可驱动, 所以必须找到各零件的标识才可以驱动其本身, 可以采用建立一级索引文件的方法解决这个问题。装配组件及其数据文件组织结构见图4。

3.2 建立标准化组件库

从图4中可以看出, 通过建立索引文件, 可以为单个零件找到对应的数据文件, 从而实现参数驱动。索引文件必须包含下一级零件或组件的名字标识和规格, 因此索引文件的列名就是下一级数据文件或者索引文件的名字。

采用零件库的建立方法建立几个参数化驱动的零件, 按一定规则进行装配, 按组件属性建立组件列表, 添加所需组件, 设置保存路径, 见图5。

创建组件参数化驱动表 (见图6) , 其中列OS_Part_Name为组件索引文件, 列DB_1、DB_2为零件索引文件, 零件索引文件包含零件数据信息。对表中数据进行保存即建成标准化组件库。

3.3 标准库的调用

已建成的标准化零件库和组件库使用很方便, 按正常装配程序进行调用即可, 在调用过程中会提示选择那种规格, 选择后就可以按所需匹配关系进行装配。

4总结

把具有相同拓扑结构、相似功能的零部件提升为通用件, 对其进行标准化、系列化, 对提高产品零部件的通用性、互换性、标准化程度具有重要意义。本文提出的基于UGNX2平台建立标准库的方法简单, 不需要编程, 不涉及复杂的数据库技术, 很适合产品设计和开发人员。用户在使用中可根据实际需要, 建立符合自己使用习惯的通用件库。在产品设计时, 调用库中零件, 对零件进行参数化驱动, 得到所需规格, 这样不但使设计效率大大提高, 又保证了知识的延续性。

参考文献

[1]Unigraphics Solution Inc.UG相关参数化设计培训教程[M].张琴, 译.北京:清华大学出版社, 2002.

[2]叶鹏, 胡军, 李平.UG的参数化建模方法及三维零件库的创建[J].机械, 2004, 31 (s1) :74-76.

[3]吴志欢.基于UG生成表驱动的三维参数化零件库的研究[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2005 (8) :42-43.

UGNX软件 篇2

当前, 随着人民生活水平提高, 废纸、塑料等家庭干垃圾的数量增多, 所占空间很大, 给垃圾处理带来麻烦。如果能够将这些干垃圾先打个包, 让它形成密度相对较高的包块[1], 这样运输起来既不会造成一路的抛洒, 同时也能大大提高垃圾运输和清理的效率。将这些松散干垃圾打包的设备成为干垃圾压缩机。开发这种设备对环保有着非常显著的意义, 同时也能用到松散垃圾较多的企事业单位, 以减少垃圾堆放而产生的空间浪费问题, 节约运输成本。

1 干垃圾压缩机方案选择

松散垃圾的压缩, 采用具有一定面积的压料头, 通过力的作用, 将松散干垃圾向下压实, 从而实现干垃圾的体积变小, 密度变大。压缩可由气缸或小油缸实现, 可以采用的方案见图1。方案1可采用类似C字形[2,3]的结构, 压料头在压料缸的作用下向下运行, 压迫在垃圾桶内部的松散干垃圾体积变小, 实现压缩;方案2采用杠杆原理, 压料缸的作用力通过杠杆绕支点转动转移至压料头, 实现松散垃圾的压缩。方案1结构相对简单, 但是设备总体高度会很高, 不便于日常运输和设备的存放;方案2实现了高度降低, 同时也巧妙采用了杠杆原理实现了压力变化, 压缩缸的压力通过压料头压实松散干垃圾后, 作用力传递到了底部, 故采用方案2进行设计相对合理。

2 压料缸压力的计算

根据现在常用的垃圾桶底面积S约为2.5×105mm2, 压缩松散垃圾的单位面积上需要的力约为0.15~0.18 N/mm2, 可得压料头需要压力F为3.75~4.5×104N, 相当于3.75~4.5 t压力[4,5]。该垃圾压缩机为移动式小型设备, 动力来源设计要轻巧, 因压力吨位较小, 故可用小型液压泵实现。选择小型液压泵时, 选择输出液压油压力p为10 MPa, 杠杆两臂比定为1∶1, 根据F=p A= (π/4) pD2, 其中, A为活塞面积, 可以计算出液压缸的活塞直径D约为76 mm, 考虑密封件标准和动力盈余[6], D取80 mm。

3 结构设计

UGNX是西门子UGS PLM软件开发, 集CAD/CAE/CAM于一体的产品生命周期管理软件。UGS NX支持产品开发的整个过程, 从概念 (CAID) , 到设计 (CAD) , 到分析 (CAE) , 到制造 (CAM) 的完整流程[7,8]。

在总体方案明确后时, 借助于该三维设计软件的建模功能, 通过自上而下和混合建模并用的方法对压缩机进行整体建模。压缩机主要有外底座、内底座、扶手、限位杆、压料缸、联动杆和压料头等零部件组成 (图2) 。利用UGNX的工程制图功能, 对其进行工程图纸输出, 得到该压缩机工程图。压缩机截面图见图3, 压料缸通过销轴1与外底座 (机架) 连接, 但压料缸工作时, 通过销轴2推动压料臂绕着销轴4转动, 转到一定位置时, 销轴3被旋转至一定位置后, 带动销轴5向上移动, 销轴5通过联动杆带动与联动杆固连的内底座向上运动。这样既可以减少设备的总体高度, 同时又将对外底座 (机架) 的压力转换到了内底座上, 提高了设备的可靠性。

4 运动仿真

利用UGNX的运动仿真和干涉检查工程对设计内容进行仿真验证, 防止出现运动和后期装配中的干涉现象, 运动仿真过程见图4。在对压缩机进行运动仿真时, 要对各运动副和连杆进行完整定义, 并将外底座设为与地面固连, 运动赋予压料缸, 并可以通过STEP函数[9,10]对其运动时间和轨迹进行设置, 以达到与真实工况相同的效果。图4中, 起始状态为压缩之前的初始位置, 压料头处于最高处。结束时状态为压料头压到底时候的状态, 由运动过程可以发现, 内底座在整个压缩机的工作过程中有一个相对于外底座的相对运动且在运动过程中未发现干涉现象。

5 样机试制与验证

验证压缩机运行动作正确后, 完成压缩机所有零部件图并进行零部件加工, 通过装配得到图5所示压缩机, 图中使用气缸代替了油缸, 并对其进行了动作模拟, 发现与期初设计的要求完全一致, 压料缸举升到底后, 压缩机的状态见图6。

6 结语

通过对干垃圾的压缩方案选择, 借助于高端三维设计软件UGNX对其整体结构进行设计, 并基于压缩机的3D模型对其进行工程图绘制。借助于UGNX对干垃圾压缩机进行了运动仿真, 对压缩机的运动效果和装配进行了功能性验证和干涉检查。通过样机研制, 表明设计结构正确, 达到预期设计效果。

参考文献

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[8]范光侠, 田春霞, 崔贤, 等.基于UGNX的液压支柱顶盖模具虚拟加工[J].软件, 2015, 03:103-106.

[9]王战中, 赵赛, 刘超颖, 等.基于Adams的驼峰解体自动摘钩装置运动轨迹与仿真[J].制造业自动化, 2013, 01:140-142.

UGNX软件 篇3

孔的类型有多种，有圆柱形孔、圆锥形孔、螺纹形孔和成形孔等。自动编程软件也是多种多样，有UG CAM、MASTERCAM、PRO/E等软件。本文仅就圆柱形孔如何利用UG CAM软件进行数控程序编制方法进行介绍。UG软件是面向制造行业的CAD/CAE/CAM高端软件，集成了工程设计、分析和加工制造等功能，即可以实现零件三维模型的设计，也可以进行零件数控程序的编制。UG CAM软件中有铣、车、钻等多种加工模板，除了专用的钻削加工模板，铣和车加工模板都可以进行孔加工程序的编制。因UGCAM软件的几种模块都可以进行孔加工程序的编制，所以要根据不同孔的加工方法，不同加工轨迹的特点和加工效果，选择合适的加工模板。

1 钻削加工。

孔加工最常用的方法是钻削加工。其主要的加工流程是钻孔、扩孔、铰孔或镗孔，由粗到精。虽然孔的加工的方法不同且使用刀具不同，但这些常规孔的加工轨迹却是相同的，都是孔中心线，加工程序代码也就非常简单。但在UG中可以选择多种模板进行这种简单程序的编制，如点位加工、平面铣和固定轴曲面轮廓铣模板，都可以完成加工轨迹的计算。

1.1 点位加工模板。UG CAM软件中有专用的点位加工模板，比较适合孔的钻削加工。钻加工的操作子类型有钻孔、啄钻、断屑钻、锪钻、平底扩孔、埋头钻、镗孔、铰孔等。其中钻孔是最基本的操作模板，可以设定多种循环方式，可以创建除螺纹铣之外的所有钻操作。利用点位加工模板可以加工不同型面上的孔，而且不同的钻孔循环经过UG后置处理，会生成不同的G代码文件。如使用FANUC控制系统的后处理器进行后处理，钻孔循环生成的G代码，是G81语句；琢钻循环生成的是G83语句。通过点位加工模板编制的孔加工程序，后置处理后通常都会使用相应的钻孔循环指令。

1.2 固定轴曲面轮廓铣。固定轴曲面轮廓铣能够进行多种型面加工轨迹的生成，也包括孔加工轨迹的生成。使用固定轴曲面轮廓铣生成孔加工轨迹，通常采用曲线驱动的`方法生成刀具轨迹。采用此方法需抽取孔轴线作为辅助线，UG6.0以上版本孔轴线的抽取比较简单，在插入菜单中，来自体的曲线新增了一个抽取虚拟线的功能，能够生成孔轴线、圆角中心线，虚拟交线等。这样使用固定轴曲面轮廓铣的曲线驱动就比较简单了。利用孔轴线生成的刀具轨迹适用于不需要排屑加工的简单孔加工。而且经过后置处理生成的是点位代码，没有循环指令，用于不识别循环的情况和某些特种加工需要。

2 铣削加工。

使用钻削方法加工不同尺寸的孔，需不同规格的钻头，因此加工车间须备有大量的钻头，大大增加了加工成本。随着制造技术的发展，我们可以利用UG软件，编制铣削加工程序来完成孔的加工。孔的铣削加工通常采用螺旋铣削和圆周插补铣削来完成，这两种铣削方法可以加工出各种直径的孔。

2.1 螺旋插补铣削。螺旋插补铣削（即螺旋铣削）的刀具轨迹是螺旋线，通常用铣刀从孔的上方进刀， 然后X、Y、Z轴联动，以螺旋的方式对孔进行铣削加工。 螺旋线插补的刀具轨迹在UG中可以选择固定轴曲面轮廓铣来计算完成。在UGCAM中，选择固定轴曲面轮廓铣模块后，可以不用定义任何几何体，只需选择合适的驱动方法并进行必需的设置，就可以完成刀具轨迹的计算。选择哪种驱动方法是生成螺旋线轨迹的关键，在固定轴曲面轮廓铣中，只能选择曲面驱动的方法（surface area），才能生成加工孔的螺旋线刀具轨迹。在曲面驱动的对话框中，必须进行正确的设置，生成的孔加工轨迹才能满足加工要求。在曲面驱动方法的对话框中，必须将切削样式设置为螺旋线，而且要加工出合格的孔必须将切削步长设置为Tolerances,内、外公差也要设置的小些，否则加工出来的是多边形而不是圆孔。使用螺旋铣削加工孔，可以不必准备大量的钻孔，采用一把铣刀在有或没有预钻孔的毛坯上加工出所需直径的孔。但加工时，很难上刀补，尺寸不合格时，只能重新生成刀具轨迹。

2.2 圆周铣削。圆周铣削轨迹是一个完整的圆弧，可以实现扩孔加工。在UGCAM中，可以选择平面铣削和固定轴曲面轮廓铣两种方法来实现圆周铣削刀具轨迹的计算。使用平面铣削功能，刀轨样式选择轮廓，即可以生单条轨迹的圆周铣削。而且通过非切削运动可以设置刀具轨迹是刀心还是接触点轨迹，代码文件中是否进行刀具补偿也是通过该选项设置。利用固定轴曲面轮廓铣也可以计算圆周铣削轨迹，该模块功能较强，有多种驱动方法，可以生成不同样式的固定轴加工轨迹。对于简单的圆周铣削轨迹可以通过Aoundary、Area milling、Surface area驱动方法来计算，使用该模块生成的轨迹通常都是刀心轨迹，代码文件中没有刀具补偿指令。

2.3 插铣（或Z 轴铣削）。插铣加工的出现已有相当长的时间，插铣加工常用于粗加工。其刀具轨迹是互相平行的一组直线，常用刀具是U钻，插铣刀或铣刀，加工效率较高。但插铣后工件上会存在残余材料，可以通过螺旋铣削或圆周铣削去除。在UGCAM中，mill_contour模块中就有插铣子类型，选择插铣操作后，设置好相应的参数，重要的是设置合理的步距。插铣轨迹是沿刀轴的一条条直线，为刀心轨迹。

结语。

UGNX软件 篇4

太阳能热水器支架(以下简称支架)是太阳能热水器中的重要组成部件,传统的支架设计是根据经验进行的,因此在验证支架装配、可靠性、经济性和设计与生产的快速转换等方面存在问题。本文以某太阳能热水器管支数的参数为基本参数,对支架进行参数化驱动,并对其进行结构分析及优化。

2总体思路

支架结构简图如图1所示。

1-支架前横撑;2-上后横撑;3-前连接杆;4-后连接杆;5-下后横撑;6-尾座;7-后架;8-前架;9-侧连接杆

根据支架型材截面建立支架杆件,并以管支数n作为支架杆件尺寸参数驱动,约束装配关系,最后对支架进行结构分析、优化。具体流程如图2所示。

3实施步骤

UG NX的建模应用模块相对于其他三维软件的建模功能更加易操作,具有较强的实用性。首先利用UG NX中的建模模块进行建模,建模模块包括特征建模模块和自由形状建模模块两大部分,它将基于约束的特征建模和显示几何建模集成在一起,提供了强大的复合建模能力,可以轻松地完成各种复杂的实体建模和面建模。在NX中以草图绘制为基础,并通过一系列的拉伸、旋转等操作,并以管支数n作为基本尺寸驱动参数构建支架的零部件实体模型。直插式太阳能支架的构成主要由前横撑、上后横撑、下后横撑、前连接杆、后连接杆、侧连接杆、尾座、前架和后架等组成。

3.1 支架前横撑、上后横撑尺寸的确定

太阳能热水器中的U型孔与支架桶托中的U型孔存在对应的装配关系,由此得出支架横撑尺寸值,并以太阳能热水器的管支数n为变量列写关系式,具体表达式如图3所示。图3中,d为太阳能热水器管间距,m为U型孔到边的距离,s为真空管首孔到边的距离,l为横撑长度。

3.2 支架下后横撑尺寸的确定

下后横撑的尺寸值与前横撑、上后横撑相等,使用相同的表达式。但后连接杆的安装孔位置是根据管支数n变化的自变量,需定义其尺寸值。具体表达式如图4所示。图4中,p27为安装孔的位置尺寸。

3.3 支架后连接杆尺寸的确定

支架后连接杆尺寸值相当于直角三角形的斜边,该尺寸值的表达式如图5所示。图5中,p13、p14为安装孔的相对位置尺寸,p15为支架后连接杆尺寸值。

3.4 支架前连接杆、侧连接杆尺寸的确定

支架前连接杆、侧连接杆的尺寸值为安装孔的间距为一定值。

3.5 支架尾座尺寸的确定

根据真空管的安装位置确定支架尾座的尺寸,具体表达式如图6所示。图6中,p1为尾座首孔到边的位置。

3.6 支架前架、后架尺寸的确定

根据真空管的长度及产品角度计算出支架前、后架的尺寸,该值为一定值。由此,整个支架各尺寸值均已确定。修改太阳能热水器管支数n的值,整个支架就会自由变换长度。

装配是UG NX的一个集成应用模块,用于部件装配的构造、装配关联中各部件的建模以及装配图样零件明细表的生成。使用装配的一个好处是对于某个部件进行的设计更改可在使用该部件的所有装配图中反映出来。图7为管支数n=30的支架装配图。

3.7 支架的结构分析

UG NX/Nastran具有较强的前、后处理功能,计算结果可信,其有限元模型可以从UG NX建模模块中直接生成,并可进行方案的比较,进而可精确地表现真实的产品设计,为产品的分析节省了设计时间。且在分析的后处理结果显示中,能够直观地得到其结构各部位的应力、应变等参数的分布情况,还可以得到产品的模态分析效果图。无论从计算的速度还是计算的准确度上都是传统设计无法比拟的。

在UG NX高级仿真模块中建立仿真模型。本文采用自定义1D梁截面的方法进行结构分析。机架后处理的位移和应力云图分别如图8和图9所示。

对支架进行有限元分析后,设计者就可以根据刚度分析、模态分析以及灵敏度分析的结果对支架进行优化设计,对模型进行进一步的修改,消除分析中存在的大疲劳应力区,减小支架的集中应力区域。在进行多种方案的比较下,选择出最佳的设计方案。

3.8 工程图纸的输出及生产制造

UG NX除了具有以上的功能外,在实际应用中它的工程制图功能也是非常强大的。利用工程制图模块,可以对零部件的三维数据模型进行工程图纸的输出,为设计者节约了大量的时间。支架在生产制造过程中,通过二维的工程图就能准确地表达出生产要求,这不仅方便了生产中工人的操作,而且在生产过程中间接地降低了制造成本。

4总结

UG NX的应用为产品的生产制造带来了诸多的便利,使大部分厂家摆脱了传统的人工设计和绘图的工作方式。它能极大限度地体现出设计者的设计意图,能够有效地降低设计误差,特别是针对那些结构复杂的设计。本文叙述了UG NX在太阳能热水器支架设计中的建模、分析、优化以及生产中的应用,以便制造出具有更佳可靠性和安全性的支架。

参考文献

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