UG三维软件八篇

UG三维软件 篇1

CDIO代表构思 (Conceive) 、设计 (De-sign) 、实现 (Implement) 、运作 (Operate) 。CDIO是指现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程。CDIO教育理念就是要以此全过程为载体, 培养学生的工程能力, 此能力不仅包括个人的学术知识, 而且包括学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力[2、3]。本文结合UG课程教学现状, 将CDIO理念引用到UG课程教学中, 提倡以学生为主, 教师为辅的教学方法, 使学生在“做中学”掌握知识、培养技能、加强交流能力, 从而使教、学、做三种有机地联系在一起。

1 传统的UG课程教学中存在的问题

现在普通高校对于UG软件的教学方式普遍是:教师在讲台上讲得口沫横飞, 把软件的基本命令功能按照教材的安排顺序演示给学生看, 学生在下面步步跟随, 一不留神就开始走神, 结果导致学生跟不上教师的步骤。虽然教师在课堂上也会适当安排练习, 但是学生都是按照老师的演示步骤一步步地学。这就导致了学生完全跟随教师的步调学习, 没有自己思考的空间, 学习的效果也就基本处于统一水平, 毫无创新能力[4]。现将本科院校的学生在学习UG课程时存在的问题总结如下:

1.1 学生的学习积极性不高

现在本科院校普通存在一种学习现状即学生认为考试及格即可, 热衷于社团活动, 更有甚者把社团活动当成首要任务, 学习当成次要任务。于是学生的学习目标即以通过期末考试拿到学分为目的性, 并无积极的学习动力。同时, 学生学习的进度和深度完全局限于老师, 缺乏自身的探索性及创新能力。因此, 如何提高学生的学习积极性是作为一名教师不可忽视的问题。

1.2 教学中以教师为主, 学生为辅

传统的UG教学方式和理论课的教学方法并无多大区别, 教师在课堂上讲得津津乐道, 学生在下面听得昏昏欲睡。课堂中主要以教师介绍、演示操作命令为主, 学生纯粹听讲。虽然会留一定时间给学生现场练习, 但是学生都是一味地模仿老师, 缺乏主动思考, 从而被动接受。这就导致了学生现场听懂、会操作, 但到要求自己独立完成新的综合实例时, 却觉得无从下手, 难以做到举一反三[5]。

1.3 教材内容的顺序编排不合理

虽然高校三维软件UG的教材很多, 但是教材内容的顺序千篇一律。现有教材内容的顺序编排都是先分开讲解各个功能命令, 如草绘功能、拉伸功能、旋转功能等, 然后再讲解装配及工程图纸。教师按照教材的顺序安排课堂内容, 采取流水式的顺序上课。这样将导致各部分功能命令分解开来, 无法把所有的功能命令良好地穿插在一起。因此, 学生按照这种流水式的顺序进行学习便觉得枯燥乏味, 没有实际的学习目的性。这就导致学生听课的积极性不高上课容易走神, 于是教学效果也就达不到预期值了[1]。

针对以上本科院校三维软件UG教学中存在的几个问题, 本文借助于CDIO教育理念, 把CDIO理念的精髓引用到三维软件UG的课堂教学中, 经过近几年地尝试已达到一定的教学效果期望。

2 基于CDIO理念的UG教学改革

由于传统UG教学模式存在诸多弊端, 基于对CDIO理念的理解, 提倡以学生为主, 教师为辅的教学方法, 使学生在“做中学”掌握知识、培养技能、加强交流能力, 从而使教、学、做三种有机地联系在一起。让学生在整个科目的学习中始终带着明确的目的进行学习, 具体的教学改革探索如下几点:

2.1 教学方法的改革

教学方法直接影响着学生的学习效果。因此, 教学方法的改革是每个任课教师都必须进行思考的问题, 现提出以下几点教学方法的改革:

2.1.1 教学顺序的改革

传统的UG软件教学顺序如图1所示, 这种教学顺序完全按照教材内容的顺序, 把各部分的基本功能按流水式顺序讲解即各个功能命令独立分开讲解, 这样便无法使各个模块良好地联系起来, 达不到综合运用的目的。这就导致学生对于结构复杂的零件无从下手。CDIO理念的UG软件教学顺序如图2所示, 这种教学顺序打破常规的流水顺序, 运用逐层分解的教学顺序。这样在整个学习过程中, 学生始终有一个明确的学习目标, 而且能够把所学的知识关联起来, 从而学会了独自灵活分析零件结构及掌握整个装配图的工作原理, 也就对整个装配图的绘制思路相当清晰了。

2.1.2 利用项目式布置课后作业

UG软件注重于课后练习, 但如何提高学生课后练习的积极性尤为关键。本文基于CDIO理念利用项目式布置课后作业, 让学生自觉重视课后作业练习, 从而达到巩固课内的学习, 具体如下:

首先, 布置项目作业。教师根据上课的知识重点, 要求每组学生 (五个同学为一组) 必须完成一个项目式的课后作业, 该项目作业必须既能巩固已学知识又能为下节课新知识点作铺垫, 即包含前面所学的UG软件功能的应用和新教的软件功能应用及一些下节课即将介绍的新功能。其次, 实施课后绘图:同组学生须利用课后时间互相探讨并独立完成各自分布的项目式作业。再其次, 学生自主讲解:每组学生必须于课后共同制作演讲PPT, 以备于每组上课时派代表介绍本组项目作业的特点及完成该项目作业的各种操作, 同时提出尚未解决的任务。最后, 总结评定。教师根据每组完成的情况进行评价、总结、补充。教师应积极肯定完成较好的组别, 对尚在缺陷的组别进行补充并指导完成该项目作业。

这种项目式的课后作业, 避免学生利用复制途径上交作业, 而且同学之间通过共同完成项目, 学习积极性较高的同学会带动学习积极性较差的同学。每个同学都必须轮流上台演讲本项目作业的PPT, 从而锻炼了表达能力。因此, 利用项目式布置课后作业有助于提高学生的学习积极性和加强学生沟通能力。

2.1.3 教学课时安排的改革

大学传统的课时安排是两节连上, 但对于UG这种实践性较强的课程, 学生掌握相关操作命令后还需要进行加强练习才能灵活运用该操作命令。于是, 把原来的2学时连上改为4学时连上。4学时的内容安排如下:第1学时, 由学生按组讲解并展示本组项目的完成情况, 讲述完成该项目时遇到的问题及解决方法, 同时列出暂未解决的问题。第2学时:教师根据学生所作的报告进行总结并评价, 同时帮助学生解决在完成课后作业时碰到的问题。第3、4学时:教师开始这次新课的教学及新项目的安排。教学课时这样子安排有助力于科目的连续性学习, 既能复习前面已学的知识又能为当场学习的新知识作铺垫。学生根据每次课时的安排, 能够理解每次课时的目的性, 因而每次上课都带着明确的学习目标进行学习, 这样就能达到事半功倍的学习效果。

2.2 组织资格等级考试的改革

针对学生学习积极性不高的现象, 我校组织学生参加由中华人民共和国劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心与中国图学学会共同组织的《全国CAD技能等级考试证书》。这个等级考试颁发的证书是等级制度, 这属于正规技能等考试, 这就激发了学生的学习动机, 从而也保证学生真正掌握了绘图技能, 同时也为学生毕业后找工作增加了一个硬件条件。同时该等级的考试大纲是针对现代企业对三维软件的实际需要而设置的, 主要的大纲内容包含三部分, 即零件图绘制、装配图组装并生成爆炸图、工程图绘的绘制。这个等级考试大纲覆盖了整个三维UG软件科目的教学大纳, 因此通过该等级考试是对学生三维软件操作技能的一种肯定, 也为将来学生进入企业创造了良好的硬件条件。

2.3 教学评价的改革

为了更公平地体现学生的实际学习效果, 基于CDIO理念更改原来教学评价的成绩评定方法即将期末总评成绩考核分为教、学、做三部分。“教”指学生上课的出勤率、课堂的学习表现及课堂作业的完成情况, 从而保证学生在课堂上能够认真听讲、学习, 该成绩占期末总评成绩的20%;“学”指学生课后完成项目作业的情况及作报告的水平:主要考核学生完成课后项目作业的积极性及完成效果和学生在课堂上演讲的水平, 该成绩占期末总评成绩的30%;“做”指学生参加技能等级考试:主要考核学生对所学知识的综合应用及针对实际例子的灵活应用水平, 该成绩占期末总评成绩的50%。这种教学评价方式, 突出学生的主导作用, 体现出教师的辅导作用, 从而把学生的学习能力激发出来, 保证学生在“做中学”掌握知识、培养技能、加强交流能力, 从而使教、学、做三者有机地联系在一起。

结束语

本文将CDIO理念融入到三维软件UG的教学过程中, 从教学方法、组织等级考试及教学评价等方面进行探讨, 为三维软件UG的教学提供了新思路。经过近几年的教学实践, 我校的教学效果取得较明显的提升。学生的学习积极性有所提高, 同学之间的合作意识、沟通能力也得到了相应的提高。当然, 为了保证该课程的教学效果能够满足社会的发展, 我们还需在教学过程中时时注意观察学生的学习效果, 不断探索和改进教学方法以推动教学改革的深入, 保证教学工作做到最好。

参考文献

[1]芦新春, 訾克明.基于CDIO教育理念的UG教学改革[J].机械管理开发:2013 (6) :147-148.

[2]钟金明;张慧文.基于CDIO理念的C语言教学改革实践[J].实验科学与技术:2014 (12) :88-90.

[3]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究:2009 (5) :86-87.

[4]孟俊焕.基于CDIO工程制图课程教学的改革与实践[J].德洲学院学报:2012 (2) :102-103.

UG三维软件 篇2

关键词：UG,标准件库,二次开发

1 引言

标准化是汽车设计中不可缺少的部分,它贯穿于汽车产品的整个生命周期。搞好汽车标准化工作,对于汽车企业的产品开发、生产开发与市场开发,以赢得市场和企业的生存与发展,都具有重要作用[1]。随着标准化工作的不断发展,标准件的使用也越来越频繁,作为汽车产品的重要组成部分,标准件可缩短产品设计周期、降低生产成本、提高产品质量。在设计过程中,如果我们对每一个零部件都单独进行三维造型,是很费时费力的事情。因此,在UG平台上进行二次开发,建立汽车三维标准件库,具有很重要的实用意义。

2 系统总体设计

2.1 建库方法及选择

UG建库的方法有多种,有电子表格(Spreadsheet)法、关系表达式(Expression)法、用户自定义特征(User Defined Feature)法、知识熔接(Knowledge Fusion)法和程序(*.grx或*.dll)设计法等五种[2]。电子表格法、关系表达式法和用户自定义特征法是基于UG/Modeling模块来建库,它们建立标准件库的过程简单直观,但缺点是:标准件的调用不方便和没有图形显示功能,不能根据图形进行交互式操作。知识熔接法的特长不在于建库,而在于表述知识。程序设计法是使用UG/Open API和/或UG/Open GRIP等开发工具在UG平台上进行二次开发,其优点是交互性强,数据输入量少,但缺点是编程工作量大,对开发人员的软件编程能力要求较高。

鉴于以上各方法的优缺点,我们综合利用关系表达法和程序设计法的优点,采用基于图形模板的参数化设计方法,即利用关系表达式法创建零件图形模板,将零件各参数数据及其它信息放入Access数据库中,再利用VC++和UG/OPEN API技术编写驱动程序和数据库操作程序,获取数据库零件参数值,用获取的参数修改图形模板中表达式的参数,从而驱动图形模板生成新的模型,如图1所示。

2.2 系统的体系结构

汽车标准件库系统体系结构如图2所示,系统由UG平台应用层、组件实现层和数据库层组成。本系统以Access数据库为数据层,采用C/S结构。

3 关键技术及实现

3.1 UG/OPEN API和MFC接口的实现

UG二次开发工具带有对话框开发模块UG/OPEN UIStyler,但其包含的控件太少,能实现的功能有限,使用也不方便。MFC提供了对Windows API函数的封装,并设计了一套方便的消息映射机制,以类的形式提供了快速、灵活的编程模式,界面和表达能力均优于UIStyle的功能,有效灵活地应用MFC框架结构可以大大方便开发者的编程工作,达到事半功倍的效果[3]。

因此在设计汽车标准件库选择界面时,我们使用VC6.0设计界面。但由于UG/OPEN API没有提供对MFC的直接支持,这使得在UG二次开发过程中,不能直接使用MFC的强大功能及其丰富的开发资源,因此需要设置以下几个方面:

(1)在UG的安装目录NX 5.0UGIImenus中用记事本打开custom_dir.dat文件,在最后一行加入用户二次开发目录的路径,删除前面的#号,并在用户目录下新建Startup(用于存放*.men文件,即菜单脚本文件)和Application(用于存放具体的功能扩展程序文件)文件夹。

(2)VC的设置如下:(a)在VC中创建一个MFC AppWizard(dll)应用程序,dll类型为Regular DLL using shared MFC DLL。(b)选择Project->Setting->Link,在Object/library modules中加入UG库文件libugopenint.lib和libufun.lib。(c)选择Tools->Options->Directoris,分别在Library files和Include files中添加UG根目录UGOPEN文件夹的路径“NX 5.0UGOPEN”。

3.2 ADO(ActiveX Data Object)接口技术

ADO(ActiveX Data Object)是由Microsoft公司开发并用于存储数据源的COM组件。ADO是基于OLE DB的高层数据库访问技术,它对OLE DB的接口进行了封装,定义了ADO对象,简化了对对象的操作。ADO属于高级的数据库访问技术,方便易用、高速、占用内存和磁盘空间少,并且支持关系型数据库、文本型数据库、层次型数据库以及任何支持ODBC访问的数据库[4]。ADO与传统的ODBC相比,ADO可以访问更多的数据源类型和实现更高效的访问方式。

ADO对象模型主要由Connection、Command、Recordset三种主要的对象类型组成。

Connection对象表示创建一个与目的数据源的连接,通过这个连接,可以对目的数据库进行访问和操作。

Command对象定义了将对数据源执行的指令命令,可以用于查询数据库表并返回一个记录集,也可以用于对数据库表进行添加、更改和删除操作。

Recordse对象表示的是来自基本表或命令执行结果的记录全集,它能对几乎所有的数据进行操作。

在VC6.0上使用ADO接口操作Access数据库,需要在StdAfx.h头文件中引入ADO库:#import“C:Program FilesCommmon FilesSystemadomsado15.dll”no_namespace

rename("EOF","rsEOF")。

在VC6.0中进行ADO数据库开发的基本步骤一般如下:(1)导入ADO库文件,并初始化COM库。(2)用Connection对象创建一个连接,连接到目的数据库。(3)使用Connection、Command对象执行SQL命令取得记录集,或使用Recordset对象对所取得结果的记录集进行操作(如增加、删除、修改、查询)。

(4)关闭记录集与连接,释放对象所占的资源。

4 基于图形模板的参数化设计

基于图形模板的参数化设计是通过修改草图的尺寸参数来改变模型的尺寸,以实现参数化设计,而修改草图尺寸参数是通过修改表达式参数来实现的,通过修改图形模板的表达式参数,从而驱动图形模板使之发生相应的变化,生成新的模型。主要函数如下:

以汽车标准件Q150六角头螺栓为例,说明汽车标准件在UG和VC++环境下的建库过程。

(1)建立三维模型

在UG建模环境下新建各表达式,并给表达式赋初值,再通过草图功能和特征操作功能建立一个零件的参数化模型,以实现用表达式修改尺寸变量。

(2)菜单设计

新建一个记事本文件,重命名为Auto_Stard_Prt.men,在文件中加入代码。启动UG,在菜单栏的帮助”前面增加了“汽车三维标准件库系统”菜单,如图3所示。

(3)建立数据库

在Access 2003下使用设计器创建表,对表进行结构设计。文件命名为luoshuang.mdb,表名称为Q150B。最后打开表,向表中添加尺寸参数、二维视图(bmp格式)、三维模板等信息。

(4)界面设计

使用CtreeCtrl、Combo Box、Picture等控件设计界面,如图4所示。

(5)注册程序

定义菜单响应函数UF_MB_cb_status_t Auto_prt_sys(),使用UF_MB_action_t action_table[]声明Auto_Stard_Prt.men文件中的ACTIONS,使系统界面能响应单击菜单事件。

(6)运行结果

启动UG,在菜单栏上点击“汽车三维标准件系统”,选择“汽车三维标准件库”,如图3所示。在随后出现的对话框中选择螺栓->Q150六角头螺栓,型号选择M14,长度选择40,如图4所示,确定后生成六角螺栓三维实体,如图5所示。如对话框中没有所需要的型号和参数,可选择参数输入,输入所需的参数,生成所需的模型。

5 结语

本文开发的汽车三维标准件库系统,使用了MFC技术和ADO技术,界面友好,操作简单,交互性好,实现了与UG NX5.0的无缝连接。通过使用汽车三维标准件库,企业可以减少设计人员的工作量,避免大量重复性劳动,缩短产品的设计周期,从而提高工作效率。

参考文献

[1]张淑云.汽车设计中的标准化工作[J].企业技术开发,2009(5):69-70.

[2]候守明,徐文鹏,刘永贤,等.三维参数化零部件库建模方法研究[J].计算机工程与应用,2010,46(29):221.

[3]李如忠.UG二次开发中利用MFC的方法[J].机械工程与自动化,2008(12):166-168.

UG三维软件 篇3

（1.湖南理工职业技术学院，湖南 湘潭 411100；2.株洲冶炼集团有限责任公司，湖南 株洲 412000）摘 要：本文主要探讨了根据当前高职学生的特点，以基于UG软件的三维建模课程为例进行的教学改革，改变了传统的教学模式，主要采取了学生带动法、项目教学法、任务驱动法、探究性教学法等教学方法，同时改革了考核方式，整合拓展教学资源，开辟网络答疑学习新途径，充分调动了学生的学习积极性和主观能动性，取得了良好的教学效果。

关键词：UG软件；三维建模；课程改革

根据当前大部分高职学生对自身认识不足、自我控制力差、学习兴趣不浓、缺乏学习动力等基本情况，结合自己积累的一些教学经验，笔者对三维建模这门课程进行了教学改革，取得了较好的教学效果。

一、学生带动法——先会带后会

这是教学改革的第一亮点。具体实施过程：课前跟辅导员、相关专业课教师和班干部沟通，按照班上学生的实际情况进行分组，基础好且有责任心的学生为组长。在课堂讲解的过程中，适时停顿一小段时间，由各小组长负责保证所属小组成员都跟上进度了再继续教学（同时发动学得好的学生帮助周围没跟上的学生），保证在课堂上尽量不落下一个学生。避免了部分学生因跟不上教学进度，进而厌学逃课形成恶性循环的现象发生。同时，小组长和掌握较好的学生在给其他学生讲解的过程中又巩固了所学知识。为了避免因上课停顿时部分学生无事可做情况的发生，还会提前布置一些难度适中的题目。

二、项目教学法

本门课程共分为六个项目。CAD/CAM概述、零件三维造型、装配设计基础、工程图设计基础、曲面造型及钣金设计。每个项目又分成若干个小任务，以典型零件为载体把软件相关命令融入其中，避免了仅仅为了熟悉UG建模、制图、装配、钣金环境的相关命令而干巴巴讲解命令情况的发生。教师保证每堂课结束的时候，学生都能看到自己的作品，使他们有成就感，进而激发学习兴趣。

三、学生带动法与探究性教学法的完美结合

具体实施举例：多方收集资料建立题库。挑选具有代表性的零件进行讲解，在学生掌握一定的基础知识以后，剩余的题目学生随机选取一个（同时兼顾学生的实际学习情况），在规定的时间内完成零件三维造型。在这个过程中，学生可以互相讨论，也可以请教教师。然后给定一个相互学习的时间，如甲学生认为自己不会做第6个题目，就去查看名单，看第6个题目是哪个学生负责做的，让他找负责第6个题目的学生学习。在这个过程中，他们可以互相交流建模思路，充分发挥自己的主观能动性，尽可能地完成题库中的各类零件建模。为保证这一学习效果，在学习结束以后，笔者都会随机抽取学生和题目，检验学生的学习情况。这个学习过程充分调动了学生的积极性。

四、整合教学资源制作与授课内容同步的视频

整合教学资源制作与授课内容同步的视频，而不是照本宣科，仅仅按照课本内容授课。与此同时，充分利用世界大学城、QQ群、QQ邮箱、校园网等网络途径把相关教学资料上传，这样便于没有完全消化课堂内容的学生进行课后复习，也便于由于其他原因没有上课的学生及时学习，跟上教学进程，开创了网络答疑这一新的答疑途径。

五、改革考核方式——奖罚分明

本学期采用了过程考核30%（包括教师评价、学生自评、小组成员互评、各小组间互评）、任务考核30%（每个学习项目所包含的任务和课后作业）、最终考核30%、随机抽查10%的考核办法。学生如对自己任务考核的成绩不满意，在本门课程结束之前都可以再次补考。这样提高了学生学习的积极性，避免了常规考核方法一考定终身的现象及其考核过程中所出现的一些弊端。因为就目前而言，一门课程往往以最后的期末考试成绩为主要评价依据。这容易让学生形成惰性，尤其是自制力不强的学生，往往会忽略平时学习的重要性，考前临时突击，造成基础知识不扎实的现象。而且采用常规考核形式补考卷一般比期末考试试卷要相对简单一点，有的学生会干脆不参加期末考试，直接补考，投机取巧。而本次教学改革采取的过程考核、随机抽查、最终考核相结合的考核方式使学生在整门课程的学习过程中都时刻有紧迫感，认认真真学好每堂课。任务考核的成绩在整个上课期间都可以修改，这又给了学生积极进取的动力。

教师要求学生每星期写自评报告，学生可以通过这种方式查漏补缺，教师也可以动态跟踪学生的学习情况，对授课内容进行适时调整；小组内成员互评可以让学生互相监督，激发他们的学习热情和斗志；各小组间互评可以培养学生的敬业精神、团队精神、安全意识和吃苦耐劳精神。这些方法也对于提升学生的自我管理能力和培养学生的职业素养起到了良好的促进作用。

上述一系列的改革较好地激发了学生学习的积极性，提高了学习兴趣，使学生由原来的“要我学”变为了“我要学”，在整个班级中营造了良好的学习氛围。学生之间的相互学习在整个教学过程中发挥着巨大的作用，在相互学习的同时也进一步激发了学生研究旧命令的更多用法，去探索新命令的更多功能，构建清晰的建模思路。

整个教学过程因为考核内容较多，学生的成绩统计比较繁琐，致使教师的工作量剧增，需要教师有耐心。网络答疑会占用教师大量的休息时间，需要教师有奉献精神。

参考文献：

UG三维软件 篇4

效果预览：建模步骤：第一步、绘制正八边形，内接圆半径为50，如下图所示，

UG建模实例小教程-雨伞的三维模型

基于UG二次开发的模型软件设计 篇5

在工程图学的教学过程中, 模型作为必不可少的教具可以辅助学生图学能力的培养[1]。传统的教学模型因其容易损坏、不便携带、不能修改、不能发挥学生的创新能力等缺点, 已经不能很好地满足教学要求, 教学模型软件的设计、制作已成为工程图学教学改革的重要内容。本文采用UG软件设计、制作教学模型, 辅助工程图学的教学, 更好地培养学生的图学能力和创新能力。

1 创新模型软件的功能

工程图学的教学中模型能辅助从三维形体到二维图形或者二维图形到三维形体的想象, 有利于培养学生的空间思维能力和图学素养[2,3]。要制作模型需要掌握如下三维设计软件:AutoCAD、SolidWorks、UG、Pro/Engineer等, 对于刚入学的学生来说很快掌握这些软件很不现实, 如果只是将生成的模型展示在学生的面前发挥不出学生的创造力、想象力, 调动不了学生的积极性。针对这些情况, 为了创新人才的培养, 本文的模型制作软件要达到以下要求:

(1) 模型制作应有真实感、制作过程应能体现操作者的动手能力, 能辅助工程制图教学。通过生成的模型使得课程中的难点变得容易理解, 能有效提高操作者的空间思维能力和创造思维能力。

(2) 软件应简单、容易操作。在没有掌握三维绘图软件的前提下就能经过简单的操作生成相应的模型。

(3) 软件应能让学生进行较简单的构形设计, 并生成相应的立体模型和三视图。

(4) 应有一定数量的基本模型库及其二维视图库, 供参考和学习。

三维模型软件的组成结构如图1所示。

2 UG的二次开发

模型软件的制作主要依靠三维设计软件, 本文通过C++语言对UG软件进行二次开发来设计模型软件。

UG软件是由美国Unigraphics Solutions of EDS公司开发的CAD/CAM/CAE一体化软件[4,5], UG/OpenAPI是Unigraphics软件中的一个重要模块, 是UG的二次开发工具之一。UG/OpenAPI是UG与外部应用程序之间的接口, 是UG软件为用户提供的最主要的开发工具。UG/Open API工具功能比较强大, 能够实现UG的绝大部分操作, 易于进行交互操作, UG软件的二次开发工具关系图如图2所示。UG/Open支持C、C++、NX C++、GRIP、.NET、Java六种语言, 其中C++既支持面向对象的程序设计也支持面向过程的程序设计, 所以UG软件的二次开发常用C++集成环境进行编译[6]。

3 UG软件二次开发在教学模型软件制作中的应用

由于操作对象是没有掌握UG软件的学生, 因此模型软件生成的模型只是借助UG软件来间接生成立体模型, 而不是直接通过对UG操作来生成模型。

3.1 人机交互界面的建立

本文利用C++开发工具对UG进行二次开发, 建立方便快捷的人机交互界面, 在UG原有功能的基础上增加了新的功能, 如立体截切、基本体叠加等选项, 如图3所示。通过对这些选项的操作借助UG软件生成三维模型, 摆脱了只有掌握UG软件的操作才能生成三维模型的限制。由于不会涉及到UG软件的其他操作, 相应界面的操作变得简单、容易。这里具体到每一个选项的功能设置应根据UG对每一功能实现的具体方法而定。

3.2 基于UG的三维模型制作过程

为实现生成模型不依赖于直接操作UG软件而是通过C++在后台调用UG软件的方法, 首先对要求制作的模型进行分类, 然后设置相应的功能选项。此模型主要是为教学用, 所以模型的分类应与课堂内容相结合。

以工程图学课程中立体截切部分的内容为例, 来研究教学模型的建立。在脱离使用UG软件操作的前提下, 先调出基本立体模型, 然后直接在界面上选取截切位置点来生成相应截切操作的模型是不可能实现的。为此提出了设置约束点参数来确定截切位置, 生成相应的三维模型的方法。具体操作步骤如下: (1) 建立基本立体模型的数据库; (2) 设置相关选项, 通过程序调用基本立体; (3) 对操作的内容以及截切的相关模式进行分析, 设置约束点转换成UG上能实现的操作。设置的约束点应具有一定范围的适用性, 能概括某一类或某几类截切操作。

为了更好地配合教学、提高教学质量, 软件中约束点的设置应与立体截切部分的教学思路相一致。

在立体截切部分, 约束点是根据截切种类来设置的, 每种约束方式适应一种及以上的截切种类。由于不能直接用UG生成模型, 为了能通过UG软件间接地实现相应的模型, 先对截切样式进行了分析, 然后通过分析选取合适的、能概括某一种或几种截切类型的约束点。图4是为了实现圆柱截切模型的界面, 根据3种截切样式设置的相应约束点坐标参数。选取截切样式, 并对约束点参数进行合理的赋值后, 由程序控制利用UG软件生成如图5所示的立体模型和相应的三视图。

4 结论

本文利用C++开发UG软件, 主要针对工程图学的教学进行了不同于以往的功能的开发。对UG进行二次开发后的软件不仅可以使图形或三维模型的生成有直观性的操作、发挥了学生的构形设计能力, 而且操作过程摆脱了须掌握UG软件的限制。此软件通过设置约束点参数在UG上成功地生成了相应的三维模型, 解决了在没有掌握三维绘图软件UG的前提下生成立体模型的难题。利用此软件操作者可以自己动手操作生成相关的模型, 使得课程中的难点变得容易理解, 调动了学生的学习积极性, 有效地提高了学生的空间思维能力和创新能力, 为更好地提高教学质量提供了技术前提。

参考文献

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[4]童秉枢.谈工程图学教学中学生创新能力的培养[J].工程图学学报, 2008 (6) :1-6.

[5]史丽媛.基于UG参数化设计系统的研究[J].图学学报, 2013, 34 (2) :108-112.

UG三维软件 篇6

关键词：UG软件,机械设计基础,三维CAD,课程改革

0 引言

在科学技术高度发展的今天,知识更新越来越快,高校人才的培养变得越来越重要。如何才能培养适应企业需要的应用型人才,是目前高等教育面临的一项重大课题。

1 UG软件的特点

UG是一套集CAD、CAE、CAM于一体的软件系统,其功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程,具有完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术,能设计出复杂的产品模型。它为制造行业产品开发的全过程提供解决方案,但没有提供专用产品所需要的完整的计算机辅助设计与制造功能。而产品的种类繁多,实际生产中需要针对具体对象,在选用的CAD软件平台上进行二次开发,设计出适合专用产品的CAD、CAM系统。最难能可贵的,就是它能和多数其他商业软件兼容,这使得UG的功能大大增强,成为当今屈指可数的机械设计软件之一。

UG属于混合建模产品,不仅适用于参数化建模,也可以适用于非参数化建模,它既可以做中、小企业产品设计。也可以做飞机、轮船等大型设计,它也是加工出身的,UG的产品设计完后,同时可进行数据无缝(数据不会丢失,不用转换)加工。据调查,很多大型正规的企业使用UG进行钣金件设计、有限元分析、机械运动仿真、最优化设计等。另外,国内一些高校也将UG引入到毕业设计当中。

2 传统机械设计基础课程的教学方法和存在问题

机械设计基础是机械类专业的专业基础课,是机械课程教学中一个必不可少的重要教学环节,其目的是培养学生具有综合机械设计的能力。本课程不仅在学习进程上具有从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程,而且从基础课程过渡到专业课程的承先启后的桥梁作用。传统的《机械设计基础》课程教学模式,是根据教学大纲要求,在教学方法和教学手段上常利用多媒体、教学模型和挂图,再辅以教具在黑板上绘制绘制结构图形,然而多数学生没有太多工程经验,对这些结构抽象的学习、固定形式的理解存在一定的困难,因此这种教学方法已不能满足于新时代的教学要求。

随着机械CAD技术的发展,使传统《机械设计基础》课程教学面临新的挑战。CAD软件等众多绘图软件的广泛应用,极大地提高了设计、绘图的质量与效率,体现了手工设计无可比拟的优越性。目前,机械CAD的有关课程和《机械设计基础》的设置未能充分融合,难以达到既能利用手工设计,又能使用计算机软件进行机械设计的培养目标。因此,急需对机械CAD的有关课程与《机械设计基础》的教学体系进行大胆改革。

3 将UG软件引入机械设计基础课程的目的

根据UG软件自身的应用特点,作为高校的《机械设计基础》课程,我们不得不把它引入到相关章节之中,其目的就是:(1)从根本上改变了传统教学模式,建立以计算机设计、绘图为主线的教学模式,使人们的设计、绘图观念产生根本改变,实现真正意义上的设计思想现代化,真正体现了以全面素质教育为培养目标,以现代高新技术为依托,培养具有创新能力和个性发展的人才。(2)要学生掌握UG,满足社会、企业的需求,为他们在以后的工作奠定良好的基础。(3)有助于加速教师教学和学生学习、训练过程的现代化。实现三维造型绘图教学要求教师的备课、授课过程基本上在计算机上进行,实现真正意义上的无尘授课;学生的学习和训练也要求基本上在计算机上完成,传统的手工设计、绘图处于次要性地位,以适应当今和未来社会的需要。建立全新的基于三维技术的课程体系,为今后高校的《机械设计基础》课程发展贡献一份力量。

4 UG软件三维参数化造型在《机械设计基础》中的应用

根据UG NX6.0软件的应用特点,我对《机械设计基础》课程中的部分章节进行了UG软件的设计、应用。

4.1 齿轮传动的UG设计,由于齿轮绘制过程相当复杂,并且存在一定难度,因此本人利用UG二次开发语言模块UG/OPEN GRIP和UG/OPEN API对UG进行了二次开发工作,制作了一个直齿圆柱齿轮的工具如图1。

4.2 传动轴的UG设计,传动轴的结构简单,绘制过程比较容易,因此可以直接利用UG软件完成绘制。

4.3 减速器的UG设计。齿轮减速器是最常见的一种传动装置,是机械设计基础课程的课程设计主要内容,减速器由许多零件组成,如轴上传动零件、轴承、联轴器、轴承盖和箱体等。传统的课程设计中减速器设计是根据减速器的主参数(如输入功率与转速、输出功率与转速等)对每个零件进行设计、绘图。传统的没计方法的缺点是设计和绘图的工作量大、重复劳动多,现在机械设计基础课程设计时间又相对较短,要在短时间内完成大量重复设计、绘图工作,既影响完成课程的效果,又会耗费过多精力进行重复劳动,且减速器设计结果差别很大。运用UG软件,对减速器的零件进行参数化设汁,同时运用UG软件的虚拟装配功能实现减速器的参数化装配,实现计算机虚拟环境下的减速器参数化设计。对于不同主参数的减速器,可以通过编辑零件参数获得新的减速器,从而减少了重复劳动,缩短了产品开发周期,减低了设计成本。

5 总结

在《机械设计基础》课程中融入UG实体造型技,在教学内容与教学方法上进行改革,优化了学生的知识结构,加强了对学生工程技术基础知识的传授。UG简单方便的操作,灵活的装配、拆卸过程,大大加深了学生对装配体的理解,加强了空间的概念,使学生对《机械设计基础》课程产生了耳目一新的感觉,也给《机械设计基础》课程注入了新的内涵和外延。

UG三维软件 篇7

1 UG软件简介

UG系统起源于美国麦道飞机公司。多年来, UG系统汇集了美国航空航天与汽车工业的专业经验, 发展成为世界一流的综合性的设计、分析和制造一体化的集成系统。可以实现从产品的概念设计、结构设计、虚拟现实到静力学及动力学强度分析, 最后由CAM模块实现计算机辅助加工制造, 贯穿了产品的开发和制造全过程。UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模、虚拟装配建模、机构运动仿真、分析等技术手段, 给机构设计提供了极大的方便。相关技术手段的结合应用不仅能快速构建出相关的机构的抽象模型, 也能把这种模型快速地映射于机构的装配模型, 还能对机构进行快速的运动分析仿真、运动干涉检查及动力学分析等。

人们的认识过程建立在实践活动中, 从具体到抽象, 从感性认识上升到理性认识, 在此过程中, 如果缺乏与之有关的感性认识作为基础, 理解起来很难。课程是理论性和实践性都很强的课程, 内容比较抽象, 特别是减速器结构特点离不开空间想象, 离不开对空间形体的分析和表达。根据心理学的观点, 空间想象能力是形象思维与抽象思维两种思维活动的分析、综合、加工处理, 从而产生新形象的一种综合性能力, 主要来源于对空间形体的感性认识。课程设计能培养学生对空间形体的想象能力、分析能力和表达能力。这三种能力彼此关联, 相互促进。在教学中从学生的身心发展规律和学生实际出发培养学生空间想象能力的途径有很多, 利用UG软件进行多媒体教学是非常有效的方法之一。

2 中职学生UG软件使用与机械基础知识教学相结合方法

中职学生不具备设计能力, 但要对机械结构有详细的认知, 这是非常必要的。所以, 在学生学习完计算机UG软件和《机械基础》课程之后, 为了结合实践, 给学生进一步留有几个大型课堂作业, 以模块的方式, 介绍几个典型机构的识图, 测绘。如使用减速器模型进行识图、拆装零部件和测绘等, 但这些工作只能让学生对设备整体有认识。要想从细节上入手就最好是让学生通过UG软件, 画出整体的立体图, 考核时让学生装配出整体部件即达到了中职的教学目的。下面我们就拿减速器为例来说明这种教学操作的全过程。在整个过程中, 要求计算机教师与专业课教师深度合作, 事先, 把所有要绘制的内容研究好, 准确的把专业课的测绘, 零件图形的绘制以及使用UG软件生成零部件立体图紧密的结合起来, 先让学生进行测绘, 把减速器模型的所有零件拆解, 用图纸以1:1分画出来。由于中职学生UG软件的使用能力不强, 我们先把所有典型零件的制作过程教给学生, 带动学生来绘图, 我们的目的不是他们如何有效的使用UG软件, 而是让他们对专业课有更深的认识, 所以, 每一个零件立体图绘制完成后, 学生对每个零件的细节部门了如指掌。最后的环节是进行装配, 学生模拟真实的装配关系把整体装配好。这样的教学, 对学生今后的专业能力的培养, 能起到真正的带动作用。在整体任务完成后, 由指导教师做全面的总结和讲解。教师采用UG软件对零件直接进行三维建模和用UG建造好的虚拟模型进行教学解说, 在课堂的动态教学中能够随机应变、按需造型以及修改模型, 提高课堂教学演说质量。采用UG软件建造的虚拟模型比以前采用实物模型来增强学生感性认识要好, 因为实物模型由于体积和重量原因会造成携带、拆卸和解剖不便, 且操作较为费时。而UG软件创建的三维模型精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富, 利用UG的局部放大、平移和翻转等工具, 能够在屏幕上观察零件复杂形体的外形与内腔、相贯体中相贯线的变化等各个侧面和局部细节特征;可以直观地显现整个零件的结构, 装配体中零件之间的连接关系, 使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象;利用UG软件方便地进行教学模型的修改与新建, 让学生从温自己操作的内容, 加强记忆。

3 了解现代工业发展方向, 用好三维设计软件

三维设计是工业发展的趋势, 。因为在做课程大作业之前, 学生已经学习了UG软件, 在课程作业的教学过程中应鼓励学生大胆使用三维设计。将三维设计融入课程作业中, 学生可以利用UG强大的参数化功能和装配功能, 完成各零件的制作和装配。由于学生缺乏实际经验, 往往要对某些结构不够合理的地方进行多次修改, 采用UG软件只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。而采用二维设计, 结构变动较大时则不得不重新设计并花费很多时间进行绘图。而采用三维设计, 整个制作过程符合学生的认知规律, 能使学生更加深入地理解机器的内涵, 增强学生的设计想象力, 启迪学生的思维, 引导学生实现探究性学习。三维设计能够使学生直观地看到自己的制作成果, 增强学生的成就感。而且学生在完成三维制作后, 利用UG的制图转换功能, 可将使用实体建模功能创建的零件或装配模型引用到工程图模块中, 快速转换为二维的工程图, 再进行尺寸标注、注释等等, 最终还能逆向完成课程作业所要求的图纸, 从而提高学生的专业制图识图能力, 加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。

UG三维软件 篇8

在如今的学术研究和生产制造中, CAD、CAM、CAE技术不可替代。运用计算机进行模型的建立和运动及动力学方面的研究已经成为趋势。不同软件各有专攻, 所以对对象建立模型研究分析时, 往往需要联合多个软件。这时, 软件之间数据交换的准确与否, 将直接影响建模与分析的准确性。本文将讨论应用UG NX、ADAMS及ANSYS等几种软件进行运动学及动力学仿真期间, 数据交换可能出现的问题。

1 UG NX、ADAMS及ANSYS的联合仿真

UG NX是具有国际竞争力的、具有先进集成模块、针对机械产品的设计加工前期工作提供方便的建模过程的强大计算机辅助软件。它自身携带的包含对所有复杂零件进行高精度仿真的建模功能, 以及把一个系统中各个零件集合到一个平台进行可视化装配的功能。UG软件在三维实体建模方面和在进行复杂模型装配方面, 在国际上来讲都处于领先地位。

ADAMS软件是目前最具权威的机械系统动力学仿真软件。它通过在计算机上创建虚拟样机来模拟复杂机械系统的整个运动过程, 从而达到改进设计质量、节约成本、节省时间的目的[1]。

ANSYS软件是当今最著名的有限元分析程序, 其强大的分析功能已为全球工业界所广泛接受, 成为拥有最大用户群的CAE软件供应商。特点:多场及多场耦合分析、多物理场优化、统一数据库及并行计算等, 都代表着CAE软件的发展潮流。

ADAMS分析对象主要是多刚体, 但与ANSYS软件结合使用可以考虑零部件的弹性特性。反之, ADAMS的分析结果可为ANSYS分析提供人工难以确定的边界条件[2]。

所以, 各个软件各有所长, 要集合不同的软件优点来建立模型并研究模型。这就是多软件联合仿真在设计制造行业和应用科学研究中成为大趋势的原因[3,4], 也说明探究软件间数据交换的准确性十分必要。

2 UG NX与ADAMS的数据交换

直接在ADAMS建立三维实体模型难度较大, 尤其是当被研究对象难以简化, 或是简化后不具备研究意义时, 而运用成熟的建模软件建立准确模型, 再将模型准确导入ADAMS中更加容易现实[5]。建模类的计算机辅助软件很多, 如Solid Works、Pro/E等。本文主要探究UG和ADAMS间的接口。

从UG中得到的三维模型可以通过软件接口导入到ADAMS中, 但是STEP、IGES、DXF、DWG等部分格式会使模型导入ADAMS后出现数据的丢失, 导致模型本身出现错误, 三维模型将不能正常显示。经验发现, 只有parasolid格式不会造成数据的丢失, 可以使在UG中建立的三维实体模型及其装配关系在导入ADAMS中后得以继续存在。

parosolid文件在导入ADAMS后, 为了进一步实现运动仿真及动力学仿真等功能, 需要确定各个关键点的位置, 建立marker。定义marker位置时会发现, ADAMS中对关键点进行捕捉的功能不健全, 关键点跟靠近栅格时捕捉不准, 使得对体、点或是轴线的选择很容易出错。

另外, 虽然在ADAMS中也可以通过平移来确定模型与坐标系之间的相对位置, 但是对复杂装配体来说, 进行平移时选择零件容易出错, 且通过测量功能得到的距离由于精度有限并不准确, 所以移动后也可能不在理想位置。

鉴于以上两方面原因, 为了便于更加便捷和准确地运用软件进行仿真, 被研究对象的重要的点与轴线最好恰好与装配体的坐标系相重合。

经过多次试验验证, 装配体在导入ADAMS后, 坐标系不会随之导入。ADAMS中装配体的坐标系原点, 通常就是在UG中装配时选择的第一个零件的坐标系原点。而parosolid文件在导入ADAMS后, 在ADAMS环境中不能再重新建立具体坐标系, 只能通过移动功能来重新定义导入模型与坐标系的关系。由于栅格精度的限制和在复杂装配体中选择零件困难, 通过移动来定义的模型与坐标系的关系也会不尽准确。所以, 在ADAMS动力学仿真前, 应该在UG中进行三维建模期间, 就将重要的点设置为坐标系原点。

3 ADAMS与ANSYS的数据交换

在实际的机械系统中, 没有零件是绝对的刚体, 所有零件都有一定的粘弹性或者弹塑性, 都有可能产生形变。在进行运动学及动力学分析时, 如果不考虑实际状况, 将所有零件处理成刚体, 将会造成很大误差。所以, 在运用软件进行仿真时, 将重要零部件正确处理成柔性体, 将会提高整个系统仿真结果的准确性[6]。同理, 整个机械系统的运动情况也反过来决定了每个零件的受力状态和运动状况, 即决定了每个零件内部应力应变的分布。因此, 对于被研究的机械系统, 如果想要得到精确的仿真结果, 就要考虑柔性体部件对系统整体的影响。或者, 想要基于精确的动力学仿真结果对运动系统中的柔性体进行应力应变分析, 就需要用到ANSYS与ADAMS两个软件联合仿真。

通过ANSYS软件与ADAMS软件之间的接口来定义被研究系统的重要构件柔性体化, 继而考虑柔性体构件对机械系统运动的影响, 并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果, 提高分析精度。所以, 通过接口进行数据交换的准确性, 决定了分析结果的准确性。

由于在ADAMS程序中可以处理不同的单位系统, 所以要进行联合仿真, MNF文件中必须包含ANSYS分析所使用的单位信息。因此, 必须使用命令/units来指定在ANSYS分析中所使用的单位系统是SI、CGS、BFT或BIN, 再运行宏命令ADAMS。如果使用的不是上述四种单位系统, 则需要使用下面的命令:

/units, user, <L>, <M>, <T>, <F>

命令中, L、M、T、F是SI单位系统与ANSYS分析中所使用单位系统的转换因子。

另外, 在ANSYS程序中, 柔性体与刚体连结位置处的节点, 即外部节点, 用于在ADAMS所进行的运动学及动力学分析中连结柔性体与刚体。通常来讲, 一个关节位置的外部节点仅使用一个节点。如果柔性体与刚体的连结部位处为空心, 则需在连结处创建一个节点作为外部节点。外部节点与其周围的柔性体节点一般使用刚性区域来定义。运行ADAMS宏之前要求选择节点, 此时选择的节点会以外部节点来处理, 所以此选择步骤不可缺少, 且对柔性体的定义非常重要。

4 结论

第一, ADAMS想要准确读取从UG中导出的模型并进行准确仿真, 需要在UG和ADAMS间进行数据交换时注意:选择正确的导出格式;在UG中进行装配时, 选择适当的构件作为第一个选择的对象, 并建立适当的坐标系。

第二, 进行运动学及动力学分析时, 将所有零件处理成刚体是不准确的, 会造成很大的误差。如果考虑柔性体部件的影响, 需要在ADAMS和ANSYS间进行数据交换时注意:单位系统需要统一转换为SI、CGS、BFT或BIN;外部节点作为刚体和柔性体间的节点, 选择不可或缺且至关重要。

摘要：本文分析将多软件联合仿真应用于多体系统的运动学及动力学研究上的必要性, 探讨在建模与分析过程中, 数据交换方式不当可能会导致的模型本身错误与分析结果错误, 并进一步总结和研究利用UG、ADAMS及ANSYS等软件进行联合仿真时, 进行数据交换遇到的常见问题的解决方法和注意事项。

关键词：联合仿真,数据交换,UG,ADAMS,ANSYS

参考文献

[1]李增刚.ADAMS入门详解与实例[M].北京:国防工业出版社, 2006.

[2]张健, 陈琳, 张祺, 起雪梅.“S”形齿轮参数化设计及有限元分析[J].组合机床与自动化加工技术, 2015, (3) :44-47.

[3]王秀山, 杨建国, 吴昊.基于Pro/E、ADAMS和ANSYS的齿轮减速器一体化开发平台[J].上海交通大学学报, 2007, (1) :1-4.

[4]姚涛.Pro/E、ADAMS与ANSYS在虚拟设计中的联合应用[J].机械管理开发, 2011, (2) :197-198.

[5]杨洪伟.Pro/E模型导入ADAMS问题探讨[J].中国科技信息, 2010, (6) :83-84.