1、 引言

UG是世界上先進(jìn)的CAD/CAE/CAM集成技術(shù)的大型軟件，其功能強(qiáng)大，使用該軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，能直觀、準(zhǔn)確地反映零、組件的形狀、裝配關(guān)系，可以使產(chǎn)品開發(fā)完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造的無紙化生產(chǎn)，并可使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、工裝制造等工作并行開展，大大縮短了生產(chǎn)周期，非常有利于新品試制及多品種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造。在新品開發(fā)期間，能通過其強(qiáng)大的功能及時(shí)檢查尺寸干涉、計(jì)算重量及相關(guān)特性，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品裝配工藝、焊接工藝中工序的合理安排有著非常好的指導(dǎo)性。因此，該軟件為工廠提供了一個(gè)強(qiáng)有力的新品開發(fā)手段。在以往的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，我們主要采用了AUTOCAD軟件。由于其功能有限，三維建模有很大的局限性，產(chǎn)品的最終效果無法很好的體現(xiàn)，用戶常常無法看到準(zhǔn)確的三維造型，只有等樣品開發(fā)出來以后再進(jìn)行產(chǎn)品確認(rèn)。如用戶對(duì)外觀式樣不太滿意，就需要反復(fù)修改模具，甚至有時(shí)需要廢掉原有的模具，重新開模，再次進(jìn)行樣品生產(chǎn)確認(rèn)。這樣既耽誤了產(chǎn)品開發(fā)周期，又增加了開發(fā)成本。而UG軟件的實(shí)體模型功能能夠在設(shè)計(jì)階段給用戶提供產(chǎn)品的實(shí)體模型用于確認(rèn)，縮短了產(chǎn)品的確認(rèn)周期，而且具有復(fù)合式建模工具，允許在需要的時(shí)候增加、刪除、抑制、恢復(fù)、改變產(chǎn)品參數(shù)，使修改更加具有靈活性，因此，在柜機(jī)室內(nèi)組件設(shè)計(jì)開發(fā)中起了很大的作用，使用非常方便。UG軟件的線框造型模塊提供了繪制基本圖素點(diǎn)、直線、圓弧、曲線的操作指令和線的倒角、剪切、編輯、分割等功能，實(shí)體造型模塊提供了各種基本幾何元素塊體、圓柱體、錐體和環(huán)體的操作和拉伸實(shí)體、旋轉(zhuǎn)實(shí)體、縫合、鉆孔、挖槽、凸臺(tái)、抽殼、倒圓角、倒斜角、錐臺(tái)以及布爾運(yùn)算的實(shí)體相加、實(shí)體相減、實(shí)體相交等操作，曲面造型模塊可以完成各種規(guī)則曲面、二次曲面及不規(guī)則曲面的生成，在曲面的具體實(shí)現(xiàn)上有直紋面、掃描曲面、邊界曲線控制、網(wǎng)格曲線控制、矩形點(diǎn)組控制、曲線拉伸、過渡曲面、延伸曲面、偏置曲面、曲面倒圓、曲面橋接等各種方法。

2、 設(shè)計(jì)依據(jù)分析

交給設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)依據(jù)有很多種方式，但不外乎兩種，一種是塑件圖紙，一種是塑料制件樣品。對(duì)于前者，要注意圖紙的技術(shù)要求，許多圖紙明確給出澆口位置和形式、尺寸公差等級(jí)、未注圓角、產(chǎn)品壁厚等，這些在設(shè)計(jì)時(shí)必須加以重視；對(duì)于后者，重點(diǎn)是在樣件上提取有用的制模信息為我所用，避免在設(shè)計(jì)上走彎路（能夠生產(chǎn)出樣件的模具必有其成功之處），這些信息包括分型面的位置、正反脫模斜度的設(shè)計(jì)、相互配合的產(chǎn)品保持一致的圓角、脫模斜度等。

該柜機(jī)塑料組件主要由上面板、下面板、出風(fēng)框、底座、頂蓋、電器盒、風(fēng)向片等組成，其上、下面板、出風(fēng)框、底座形狀較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)中需要理清思路，遵守工藝設(shè)計(jì)規(guī)范，靈活運(yùn)用UG操作技巧，以優(yōu)化設(shè)計(jì)過程，減少設(shè)計(jì)周期。由于該柜機(jī)塑件較多，而設(shè)計(jì)方法又類似，故下面僅以其下面板為例進(jìn)行詳細(xì)論述。下面板塑件形狀如圖１所示，材料為ABS（全名為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），顏色為乳白色，按統(tǒng)一色板檢驗(yàn)。制件成型后表面平整光潔，無扭曲變形、裂紋、流痕、熔接痕等外觀缺陷，U面平直度≥1mm。尺寸公差按GB/T14486-93標(biāo)準(zhǔn)MT5級(jí)執(zhí)行，壁厚為2.8mm，未注倒圓角為R0.5mm，外表面不允許設(shè)置澆口，配合間隙為0.5mm。設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真消化圖紙，特別是尺寸的標(biāo)注是否準(zhǔn)確、齊全，有沒有未注脫模斜度、公差要求、裝配要求等等，以及塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工，若存在這些方面的問題，就得及時(shí)與客戶取得聯(lián)系，把存在的疑問一一消除。該塑件采用UG軟件進(jìn)行三維建模，整個(gè)產(chǎn)品建模大概需1～2天（整個(gè)塑料組件完成的時(shí)間大概為7～8天），并且在三維造型過程中要特別注意校驗(yàn)整體與卡勾的裝配尺寸及相互配合產(chǎn)品的脫模斜度，以免在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生不必要的失誤。

3、 產(chǎn)品建模與裝配設(shè)計(jì)

3.1 產(chǎn)品建模

下面板材料為ABS塑料,注塑加工成型，主要由進(jìn)風(fēng)柵、加強(qiáng)筋、勾卡等特征組成,采用Layer Setting（圖層設(shè)置）、Create Sketch(創(chuàng)建草繪) 、Curve（曲線）、Section（截面曲線）、Basic Curve（創(chuàng)建基本曲線）、Project（點(diǎn)與曲線投影）、Combined Projection（組合曲線投影）、Intersection Curve（相交曲線）、Constraints（約束）、Edit Curve（編緝曲線）、Fillet（曲線圓角）、Extruded Body（拉伸實(shí)體）、Revolved Body(旋轉(zhuǎn)實(shí)體)、Block（長(zhǎng)方體）、Hole（孔）、Pocket（型腔）、Sweep along Guide（沿引導(dǎo)線掃描實(shí)體）、Pad（凸臺(tái)）、Sew（縫合）、Patch（修補(bǔ)）、Trim Body（實(shí)體）、Instance （實(shí)例特征）、Hollow（抽殼）、Edge Blend（倒圓）、Ruled（規(guī)則曲面）、Swept（掃描曲面）、Quilt（融合面）、Extension（延伸曲面）、Trimmed Sheet（修剪曲面）、Taper（拔模）、Replace Face（更換表面）、Move Face（移動(dòng)表面）、Offset Sheet（偏置曲面）、Extract Geometry（提取幾何體）、Unite（求和）、Subtract（求減）、Intersect（求交）等命令完成三維建模。其簡(jiǎn)要建模步驟如下:

(1) 建立基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)坐標(biāo)系；
(2) 層的設(shè)置、利用（1-29層里放solid、30-49層放Sketch,每一個(gè)Sketch放一層、50-59層放置Datum數(shù)據(jù)平面及數(shù)據(jù)軸、60-99層放Curve及其它需要的Object、100-149層放其它臨時(shí)Object、150-199層備用、200-249層屬于制圖范圍層、250-256留作它用）；
(3) 建立下面板外形特征（使用Curve、Project、Combined Projection、Extruded Body、Revolved Body、Pocket、Sweep along Guide、Pad、Sew、Patch、Trim Body、Instance、Hollow、Edge Blend、Ruled、Quilt、Extension、Trimmed Sheet、Taper、Offset Sheet、Extract Geometry、Unite等命令）；
(4) 建立薄壁（壁厚為2.8mm）實(shí)體特征（Hollow）；
(5) 建立中間與左右進(jìn)風(fēng)柵特征（使用Curve、Project、Combined Projection、Pocket、Sweep along Guide、Pad、Sew、Patch、Trim Body、Instance、Edge Blend、Taper、Offset Sheet、Extract Geometry、Subtract等命令）；
(6) 建立勾卡特征（使用Extruded Body、Pocket、Instance、Edge Blend、Curve等命令）；
(7) 建立面板背部的加強(qiáng)筋特征（Extruded Body、Edge Blend）；
(8) 加未注脫模斜度1°特征（Taper）；
(9) 倒未注圓角R0.5（Edge Blend）；
(10)進(jìn)行拔模斜度和厚度檢測(cè)；
(11)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行渲染。最后完成的下面板三維實(shí)體如圖1所示。

圖1 柜機(jī)下面板

3.2 裝配設(shè)計(jì)

通過在Application下拉式萊單上的Assemblies選項(xiàng)，使用Add Existing Component、Create New Component、Reposition Component、Mate Component(Mate、Align、Parallel、Center、Distance、Tangent)等命令完成所有零部件的裝配，其裝配圖如圖2所示。通過選擇Assemblies®Components®Check Clearances或在裝配工具條上的Check Clearances圖標(biāo)進(jìn)行間隙與干涉檢查。最后，對(duì)產(chǎn)品裝配圖進(jìn)行藝術(shù)渲染，其渲染效果如圖3所示。

圖2 柜機(jī)室內(nèi)組件

圖3 柜機(jī)室內(nèi)組件渲染圖

4、 UG建模經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

(1) 建模之前，應(yīng)對(duì)模型建立的順序作大體通篇地考慮，尤其是對(duì)復(fù)雜模型（如柜機(jī)上、下面板，掛機(jī)上、下殼體等），更應(yīng)該周全地考慮好，先做什么，后做什么，用什么方法做，這對(duì)后序工作的完成有極其重要的影響；

(2) 做重要步驟前，應(yīng)先仔細(xì)檢查尺寸，防止出現(xiàn)錯(cuò)漏。例如上面板的“抽殼”操作，做出其內(nèi)腔，如若有某部分尺寸遺漏或看錯(cuò)，做了“抽殼”操作后，在其后所做的工作，可能會(huì)因該遺漏而造成全部報(bào)廢，從頭而來，浪費(fèi)時(shí)間，影響了進(jìn)度；

(3) 建模過程應(yīng)盡量避免產(chǎn)生“無參數(shù)”的實(shí)體，否則將對(duì)以后更改尺寸造成極大的麻煩。產(chǎn)生“無參數(shù)”實(shí)體的操作有：“Transform（改變）”中的“Copy（拷貝）”操作，“陣列(Pattern)”的“鏡像（Mirror）”操 作，以及針對(duì)一個(gè)實(shí)體進(jìn)行“切斷”操作。以上操作應(yīng)盡量避免使用，第1種和第2種情況盡量用新做同樣的實(shí)體完成，或者盡量用“陣列”中的“矩形陣列”、“圓周陣列”完成，第3種情況盡量用“切飛”代替“切斷”操作，以保留參數(shù)可以編；

(4) 對(duì)復(fù)雜模型，應(yīng)該使三維實(shí)體建模與生成二維圖兩過程相結(jié)合。在空間不易檢查的尺寸，在二維圖能較準(zhǔn)確的檢查，通過生成的二維圖可反過來檢查實(shí)體建模的正確與否，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題；

(5) 建議做了一系列實(shí)體后應(yīng)及時(shí)檢查參數(shù)，最好進(jìn)行了一定階段后由產(chǎn)品校對(duì)員協(xié)助檢查尺寸，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行糾正，避免導(dǎo)致重來，耽誤進(jìn)度；

(6) 做復(fù)雜零件應(yīng)多做備份，進(jìn)行了一定階段存一個(gè)新文檔，以備操作失誤造成文件丟失或損壞時(shí)可調(diào)用最近相鄰的文件重做。復(fù)雜零件不要用一個(gè)文檔從頭干到尾，因?yàn)楫?dāng)做某些操作產(chǎn)生“無參數(shù)”實(shí)體，存盤后，就無法再回到原來參數(shù)齊全的實(shí)體了，該步驟是不可逆的。因此復(fù)雜零件應(yīng)多做備份，待確實(shí)成功完成后再將前面已無用的備份刪除，這樣可避免很多問題發(fā)生。另外，勤做備份、勤存盤也有好處，當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)或誤操作退出等異常情況時(shí)，還可以馬上重新調(diào)入再做，不會(huì)讓心血白費(fèi)；

(7) 應(yīng)當(dāng)針對(duì)實(shí)際遇到的問題多上機(jī)、多實(shí)踐，這樣才能了解更深入，發(fā)現(xiàn)其不常用的功能，有時(shí)能對(duì)解決問題起很大作用；

(8) 經(jīng)常向別人請(qǐng)教，和他人討論，可開闊思路，有時(shí)可共同找到更佳的方法，不至于陷入思維定式；

(9) 對(duì)解決不了的問題應(yīng)及時(shí)做好記錄，以便能集中請(qǐng)教。對(duì)解決問題的方法也應(yīng)及時(shí)記錄下來，以便日后查看。如果條件允許的話，應(yīng)與外單位技術(shù)人員進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

5、 結(jié)束語(yǔ)

通過在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中充分應(yīng)用UG軟件進(jìn)行三維建模與裝配設(shè)計(jì)，不僅提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平，方便了與客戶的溝通，而且還縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，為企業(yè)提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和豐富產(chǎn)品品種提供了有力的保障，從而為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。