摘要：中信重工礦石-國內(nèi)最大礦用磨機在中信重工試車驗收成功駕駛室推土機用戶-山推SD22駕駛室改進工作圓滿完成鉆機中國露天-阿特拉斯·科普柯舉行第100臺D7鉆機交機慶典永磁風(fēng)力發(fā)電機-“全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機”事件跟蹤中國啤酒標(biāo)貼-我國飲料貼標(biāo)機發(fā)展史企業(yè)挖掘機天津-我國第十批進口舊挖掘機企業(yè)名單正式公布加工零件精度-典型儀表殼體類零件的數(shù)控加工工藝研究唐山市標(biāo)書環(huán)保局-唐山市豐南區(qū)環(huán)保局環(huán)保監(jiān)測儀器設(shè)備項目招標(biāo)廣東東路東風(fēng)-立式電腦數(shù)控加工中心招標(biāo)公告貴州產(chǎn)品機械-4MZ-5型采棉機填補國內(nèi)空白一、前言制造業(yè)信息化是當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，是以信息化帶動工業(yè)化戰(zhàn)略的重要組成部分。從制造業(yè)的角度看，就是要實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、咨詢服務(wù)數(shù)字化等。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致了制造信息的表述、存儲、處理、傳遞等方法的深刻變革，使建模,零件,組件,方法,部件,模型,技術(shù),樣機,單元,產(chǎn)品,

　　一、前言

　　制造業(yè)信息化是當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，是以信息化帶動工業(yè)化戰(zhàn)略的重要組成部分。從制造業(yè)的角度看，就是要實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、咨詢服務(wù)數(shù)字化等。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致了制造信息的表述、存儲、處理、傳遞等方法的深刻變革，使制造業(yè)逐步從傳統(tǒng)的生產(chǎn)型向知識型模式轉(zhuǎn)化，數(shù)字化已逐漸成為產(chǎn)品生命周期中不可缺少的驅(qū)動因素，從而使數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展成為必然。數(shù)字化設(shè)計、加工、分析技術(shù)以及數(shù)字化制造中的資源管理技術(shù)等構(gòu)成了數(shù)字化制造的支撐技術(shù)，是實現(xiàn)數(shù)字化制造的重要途徑。

　　Unigraphics (以下簡稱UG)是一個以預(yù)測工程為特色、從設(shè)計到制造都可稱之為世界領(lǐng)先的軟件。它是面向產(chǎn)品、企業(yè)級、集成完整的CAD/CAM/CAE解決方案的建立全局產(chǎn)品模型為目標(biāo)的三維設(shè)計與分析軟件。

　　為有效地完成數(shù)字化設(shè)計與制造任務(wù)，集團公司陸續(xù)引進了多套UG軟件，工程技術(shù)人員已經(jīng)將此軟件技術(shù)全面應(yīng)用于航空發(fā)動機、燃氣輪機、轉(zhuǎn)包產(chǎn)品等計算機輔助設(shè)計/輔助制造方面，并已充分顯示出其強大的功能且發(fā)揮了重要作用。本文主要介紹UG軟件在某型燃機數(shù)字化樣機裝配過程中的應(yīng)用，利用Assembly模塊完成了某型燃機數(shù)字化樣機裝配(主要為燃機的主機部分，不包括發(fā)電機和機組成套部分的內(nèi)容)。真正實現(xiàn)了提升設(shè)計人員的工程分析能力，優(yōu)化了制造工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　二、UG裝配的設(shè)計方法 某型燃機是一個典型的單轉(zhuǎn)子發(fā)動機結(jié)構(gòu)：15級軸流壓氣機，20個火焰筒的逆流、環(huán)管式燃燒室，4級透平。是由各單元體組成總體發(fā)動機。在UG裝配中模型零件數(shù)據(jù)是對零件本身的鏈接映象，保證裝配模型和零件設(shè)計完全雙向相關(guān)，零件設(shè)計修改后裝配模型中的零件會自動更新，同時可在裝配環(huán)境下直接修改零件設(shè)計;為此針對不同級別裝配，我們采取不同的裝配建模設(shè)計方法。

　　1.總體發(fā)動機裝配建模設(shè)計方法 根據(jù)某型燃機結(jié)構(gòu)特點，在總體發(fā)動機裝配中我們采用自下而上裝配建模(Bottom-Up Modeling )方法，先新建一總裝配件，依次添加(add Existing…)已存在的子裝配件，按不同的裝配約束條件，最終完成整機的總體裝配。

　　在裝配中，裝配約束應(yīng)正確、完整，不相互沖突，保留運動件正確的空間運動自由度。同時裝配中所有約束條件(Mate condition)必須有效，防止出現(xiàn)未加載(Not Loaded)情況發(fā)生。

　　2.單元體裝配建模設(shè)計方法 在裝配單元體中,根據(jù)具體情況分別采用并行的自頂而下(Top-Down Modeling)和自下而上(Bottom-Up Modeling )兩種裝配建模設(shè)計方法。自頂而下裝配建模設(shè)計主要采用兩種方式：一種是使用UG的WAVE幾何鏈接器;一種是在Assembly應(yīng)用的裝配環(huán)境中以創(chuàng)建(Create)和現(xiàn)場編輯part的方式進行的面向裝配的設(shè)計(Design For Assembly，簡稱DFA)。

　　三、基于UG裝配建模的策略 某型燃機零件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完成其數(shù)字化樣機裝配設(shè)計不僅需要計算機硬件配置高，而且在裝配進行操作時 (如渲染、刷新、旋轉(zhuǎn)…)，也需要很多技巧。在對計算機硬件進行必要的升級后，盡管充分利用硬件資源，雖然取得一定效果，但在操作上仍然花費很長時間，極大影響軟件運行的響應(yīng)速度，為此我們從軟件方面采取了以下策略：

　　1.裝入選項(Load Options)的設(shè)定 裝入選項就是控制打開一裝配件時，從哪個目錄下尋找部件，以及如何裝入部件。因我們的零件實體建模是由多個單位集體智慧的結(jié)晶，裝配結(jié)果需要共享，如果不先定義裝入選項，各單位裝入選項設(shè)定不一致時，當(dāng)打開一裝配件時，就會導(dǎo)致零件不能導(dǎo)入的問題，為此必先設(shè)定裝入選項，統(tǒng)一選取從目錄選項(From Directory )，并根據(jù)實際選取只載入部分必要的數(shù)據(jù)選項(Use Partial Loading)。

　　裝入選項(Load Options)的設(shè)定程序如下：

　　通過File -〉Options –〉 Load Options設(shè)定。

　　在Load Option 將默認的引用集(Default Reference Set) 定制為FACET,加以保存。以后打開大裝配，調(diào)用顯示的即是小面模型。

　　2.引用集(Reference Sets)的設(shè)定 引用集就是在一個部件(單個零件或子裝配)中定義的命名數(shù)據(jù)組，用來控制在裝配中裝入該組件的哪些數(shù)據(jù)。它的作用減少內(nèi)存占用和簡化顯示。過濾多余數(shù)據(jù)，只保留最終設(shè)計的實體或片體，(這些數(shù)據(jù)仍表示精確數(shù)據(jù)。)

　　引用集(Reference Sets))的設(shè)定程序如下：通過Format -%26gt; Reference Sets 新建定義的引用集

　　為便于進行發(fā)動機的大裝配工作，在完成單個零件、子裝配件設(shè)計后，應(yīng)創(chuàng)建兩個分別命名為BODY 和FACET 的引用集

　　3.簡化表達(Representation )的使用 簡化表達(Representation)是與實體全相關(guān)的小平面片，也即在實體表面生成一組小平面片，這些小平面片常稱為小面模型(Facet)。使用簡化表達會大大提高對大裝配進行操作時的性能,并能快速載入大裝配文件;快速渲染、刷新、旋轉(zhuǎn)大裝配;在間隙分析Clearance Analysis)時，加快干涉分析的速度;快速生成大裝配的消隱線視圖(Hidden Line Removal)。

　　簡化表達(Representation )的設(shè)定程序如下：通過Assembly -%26gt; Advanced Assembly -%26gt; Representation…定義小面模型.

　　小面模型有三個級別，可根據(jù)實際情況靈活應(yīng)用

　　3.1 單個零件一級的小面模型(Piece Part Level Representations)在每個零件中建立小面模型，有賴于每一位設(shè)計人員在完成設(shè)計后建立小面模型。

　　3.2主要組件一級的小面模型(Major Sub-Assembly Level Representations)。在主要組件級建立并保存小面模型，然后將其添加到Reference Set 中，任何含有主要組件級的裝配都能觀察到主要組件級的小面模型。

　　3.3數(shù)字樣機一級的小面模型(Mockup-Up Level Representations)利用Master Model的方式，建立新的Representation文件，所有Faceted Body儲存于新建立的文件中。 針對某型燃機的特點，在做單元體裝配時我們采取了單個零件一級的小面模型，在做總體發(fā)動機裝配時我們采取了主要組件一級的小面模型。選中零件，用替換引用集(Replace Reference Set) 將其替換為小面模型(Facet)。

　　四、基于UG 裝配建模的原則 為統(tǒng)一規(guī)范，有章可循，我們制定下面的基于UG 裝配建模的原則：

　　1.發(fā)動機組件、部件、單元體裝配時均以裝配約束裝配，不以絕對坐標(biāo)系調(diào)用的方法來裝配。 2.在裝配時，不能用FACET 引用集進行裝配約束，必須用BODY 引用集進行裝配約束。 3.為便于進行發(fā)動機的大裝配工作，在完成單個零件、子裝配件設(shè)計后，應(yīng)創(chuàng)建兩個分別命名為BODY 和FACET 的引用集。 4.BODY 引用集必須自己創(chuàng)建，在零件中BODY 引用集為最終完成的實體。在組件中BODY引用集為參加裝配的所有零件及子裝配件實體的集合。 5.FACET 引用集為最終實體表面上的小面模型。用戶在單個零件模型建立完成，保存之后，由UG 系統(tǒng)自動創(chuàng)建BODY 引用集中實體的小平面表示(即FACET 引用集)。組件的FACET 引用集需由用戶手工另行建立。

　　五、 基于UG裝配的數(shù)字化樣機應(yīng)用

　　1.單元體裝配設(shè)計應(yīng)用

　　1.1自下而上(Down- Top)設(shè)計裝配方法的應(yīng)用 自下而上設(shè)計裝配方法類似我們的總裝車間的裝配，各制造車間把制造成品集件到總裝車間，總裝車間按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完成產(chǎn)品裝配。采用自下而上(Down- Top)設(shè)計方法就是通過添加部件(Assemblies → Add Existing…)到工作部件成為組件。這個部件可以是一個已存部件或一個部件家族成員。對數(shù)椐庫中已存的系列產(chǎn)品零件, 標(biāo)準件以及外購件也可通過自下而上的設(shè)計方法加入到裝配件中來。

　　1.1.1 結(jié)構(gòu)件的裝配應(yīng)用 通過添加(add Existing…)已存在的結(jié)構(gòu)件，先采用絕對坐標(biāo)系定位方法，利用點構(gòu)造器安放組件，再添加(add Existing…)已存在的第二個、第三個、…部件，組件利用配對方法(Mate)，規(guī)定配對條件實現(xiàn)固定組件位置。

　　例如，我們進行壓氣機、透平轉(zhuǎn)子平衡組件單元體裝配時，先新建一單元體裝配文件，然后按壓氣機、透平轉(zhuǎn)子平衡組件單元體的總體結(jié)構(gòu)圖依次添加零零組件，完成裝配。(見圖)

　　1.1.2 標(biāo)準件、成附件的裝配應(yīng)用 在裝配中標(biāo)準件、成附件的裝配由于數(shù)量多，種類多，而且這些零件結(jié)構(gòu)相似，拓撲相關(guān)，為此我們在標(biāo)準件、成附件的設(shè)計中優(yōu)先采用參數(shù)化的方法進行建模。同過Tools -〉Part Families… ，在Excel表里把各系列件的參數(shù)輸入，保存部件族， 后生成部件族的系列Part文件，得到該系列件的完整的部件族三維模型.一個部件家族成員

　　通過添加(add Existing…)已存在的這些標(biāo)準件、成附件到裝配時，選擇某一系列尺寸(這些尺寸即該標(biāo)準件建模的標(biāo)準參數(shù))后，把選中部件家族成員的系列件添加到裝配。(見圖)

　　1.2自上而下(Top-Down)設(shè)計裝配方法的應(yīng)用 在單元體裝配中，我們可采用基于自上而下的參數(shù)化裝配建模技術(shù)，UG的裝配建模技術(shù)完全支持自上而下的設(shè)計方法，即先總體設(shè)計后詳細設(shè)計，局部設(shè)計決策服從總體設(shè)計決策，它采用Context Control技術(shù)支持在裝配環(huán)境中進行零件設(shè)計。配合使用UG/WAVE技術(shù)和部件間表達式(Interpart Expressions)技術(shù)，可以更好地體現(xiàn)設(shè)計人員的設(shè)計思想。

　　UG/WAVE技術(shù)的使用是符合參數(shù)化產(chǎn)品的設(shè)計過程和規(guī)則。WAVE技術(shù)的使用，不僅使得產(chǎn)品級的設(shè)計控制成為可能。而且為產(chǎn)品設(shè)計團隊的并行工作提供了一個良好的環(huán)境。UG/WAVE提供了解決了大型產(chǎn)品設(shè)計中的設(shè)計更改控制問題的方案，是面向產(chǎn)品級的并行工程技術(shù)。有利于提高設(shè)計重復(fù)利用率。其實現(xiàn)方法為利用UG的WAVE幾何鏈接器，抽取所需特征，通過實體建模方法，

　　UG的Interpart Expression 技術(shù)使用很方便地實現(xiàn)部件間的尺寸關(guān)聯(lián)，包括幾何表達式/數(shù)學(xué)表達式)的傳遞。其實現(xiàn)方法為在Expression中選取要關(guān)聯(lián)的變量;選取Creat link按鈕;在Select Part表中選取關(guān)聯(lián)目標(biāo)文件;在彈出的表達式列表中找到關(guān)聯(lián)目標(biāo)。

　　例如我們使用wave幾何鏈接器抽取機匣紅色面，通過特征建模，完成配合零件安裝邊的設(shè)計。(見圖)

　　在安裝邊與機匣的緊固螺栓的裝配中，我們采用Interpart Expressions技術(shù)，即是在某子裝配中在表達式中建立關(guān)鍵變量TheDia和Tol, 按Interpart Expression 技術(shù)的實現(xiàn)方法去關(guān)聯(lián)零部件(見圖)。

　　當(dāng)改變關(guān)鍵變量直徑TheDia值為25時，在安裝邊與機匣的緊固螺栓的形狀也隨著改變，我們達到實現(xiàn)部件間的尺寸關(guān)聯(lián)的設(shè)計。(見圖)。

　　2.總體發(fā)動機裝配設(shè)計應(yīng)用 利用自下而上設(shè)計方法建立總裝配，添加(add Existing…)已存在的單元體組件1，先采用絕對坐標(biāo)系定位方法，利用點構(gòu)造器安放組件，接著添加(add Existing…)已存在的單元體組件第二個、第三個、…組件利用配對方法(Mate) 。規(guī)定配對條件去固定組件位置。完成整機的總體裝配。

　　裝配約束反映了零件和子裝配件之間的幾何層次的機械關(guān)系，并對產(chǎn)品在實際裝配時提出要求。裝配約束應(yīng)正確、完整，不相互沖突，保留運動件正確的空間運動自由度。不應(yīng)添加多余的約束，如有時銷和基體并無周向定位要求，裝配建模者就不應(yīng)進行定位。這一規(guī)定不適用于為保證聯(lián)接的正確性而特別設(shè)定的約束，如齒輪副的裝配、細節(jié)螺紋的裝配等。

　　裝配中所有約束條件(Mate condition)必須有效，防止出現(xiàn)未加載(Not Loaded)情況。

　　UG提供了八種裝配條件,貼合(Mate)、對齊(Align)、角度(Angle)、平行(Parallel)、垂直(perpendicular)、同心(Center)、距離(Distance)及相切(Tangent)。我們采用貼合(Mate)、對齊(Align)同心(Center)條件較多。

　　在4級透平和燃燒室裝配設(shè)計中，由20個逆流、環(huán)管式的火焰筒組成一個環(huán)形燃燒室并不是一個理論圓。在與4級透平裝配約束時采用同心(Center)和貼合(Mate)裝配約束出現(xiàn)裝配約束沖突，為此采取如下步驟：Assemblies → Components → Reposition Components，選取出現(xiàn)對話框中的7個圖標(biāo)或使用動態(tài)坐標(biāo)系拖動旋轉(zhuǎn)組件即可完成4級透平和燃燒室裝配。

　　針對不同級別組件，在進行某型燃機數(shù)字化樣機裝配中分別采用了不同的裝配建模設(shè)計方法，應(yīng)用UG裝配建模的策略，嚴格執(zhí)行裝配建模的原則，借助UG裝配的強大優(yōu)勢，和大多數(shù)工程技術(shù)人員的共同努力，歷時一個月，完成了某型燃機數(shù)字化樣機裝配。(見圖)

　　六、總結(jié)

　　經(jīng)過此次某型燃機數(shù)字化樣機裝配，掌握了UG裝配建模的使用方法，學(xué)會了裝配建模過程中解決不同的實際問題，作者深深體會到UG裝配建模的優(yōu)越性和他的強大功能，它可大大的縮短產(chǎn)品的研制周期，節(jié)約產(chǎn)品的研制經(jīng)費，減輕設(shè)計人員繁重的設(shè)計工作，節(jié)省研發(fā)時間，降低企業(yè)進行產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險投資。因此，進入新世紀后，數(shù)字化以其柔性好、響應(yīng)快、質(zhì)量高、成本低，正在成為先進制造技術(shù)的核心。