【正文】 AM 技術的廣泛應用顯著提高了設計的效率和質(zhì)量，大大地降低了設計師的勞動強度，特別是三維 CAD/CAM 技術的日益廣泛應用使其體現(xiàn)得更為明顯 。實踐證明，基于 UG的產(chǎn)品結構設計和 虛擬加工 ，不僅可以縮短研發(fā)周期，還可以進行應力分析、運動仿真和模擬 裝配 ，從而優(yōu)化產(chǎn)品 的 結構，為產(chǎn)品的最終加工奠定了堅實的基礎 。 7 第二章 UG 在機械行業(yè)中的地位及應用 UG 在機械行業(yè)中的地位 UG 公司的產(chǎn)品主 要有為機械制造企業(yè)提供包括從設計、分析到制造應用的Unigraphics 軟件、基于 Windows 的設計與制圖產(chǎn)品 Solid Edge、集團級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) iMAN、產(chǎn)品可視化技術 ProductVision 以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實體建模核心 Parasolid 在內(nèi)的全線產(chǎn)品。 UG 在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設備、醫(yī)療器械以及其它高科技應用領域的機械設計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應用。多年來， UGS一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項目，同時Unigraphics 也是日本著名汽車零部件制造商 DENSO 公司的計算機應用標準，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應用，如 Navistar、底特律柴油機廠、 Winnebago和 Robert Bosch AG 等。 UG 軟件在數(shù)控加工市場具有良好的口碑，占有大量的市場，尤其在高端多軸精密加工市場占有領先地位，但其設計軟件市場占有率不高， UG 本身沒有良好的分析工具，因此其分析功能主要是借用第三方軟件，目前以美國公司的Nastran 為主。典型用戶：東方汽輪機（高精尖發(fā)電機螺旋槳葉片加工） 。 另外， UGS 公司在航空領域也有很好的的表現(xiàn)： 在美國的航空業(yè)，安裝了超過 10,000 套 UG 軟件；在俄羅斯航空業(yè)， UG 軟件具有 90%以上的市場；在北美汽輪機市場， UG軟件占 80%。 UGS在噴氣發(fā)動機行業(yè)也占有領先地位，擁有如 Pratt amp。 Whitney 和 GE 噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有： B/E航空公司、波音公司、 以色列飛機公司、英國航空公司、 Northrop Grumman、伊爾飛機和 Antonov。 UGS 公司的產(chǎn)品同時還遍布通用機械、醫(yī)療器械、電子、高技術以及日用消費品等行業(yè)，如： 3M、 WillPemco、 Biomet、 Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和 Arctic Cat 等。 8 UG 在機械行業(yè)中的應用 UG 軟件 是當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件，廣泛應用于航空、航天、汽車、輪船、通用機械和電子等工業(yè)領域。 Unigraphics CAD、 CAM、 CAE 系統(tǒng)提供了一個基于過程的產(chǎn)品設計環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設計與制造。 UG 軟件面向過程驅動的技術是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關鍵技術，在面向過程驅動技術的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以 及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個環(huán)節(jié)保持相關，從而有效地實現(xiàn)了并行工程。 UG 軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設計功能，而且在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高了設計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/open GRIP、 UG/open API 簡單易學，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD 系統(tǒng)。 實體建模模塊的應用 UG 是一種復合建模 （ Modeling）工具，它提供了多種建模方法。在建立零件模型時， 既可以用基本體素建立簡單的實體， 也可以通過對曲線、草圖的拉伸、旋轉建立各種掃描實體， 還可以用系統(tǒng)提供的特征創(chuàng)建各種特征體。 臺虎鉗的零部件結構并不復雜，但在建模的時候要考慮采用哪種建模方法，因為不同建模方法所建立的實體模型，其編輯性能不同。例如：要創(chuàng)建 臺虎鉗座 的三維模型，對于這種階梯軸，可用基本體素圓柱體來逐段建立，也可逐段繪制圓再對其進行拉伸來建立，還可先建一個基本體素圓柱體，再用凸臺特征來建立。在這 3 種建模方法中，第一種方法建立的軸 編輯性不好，如果縮短中間某個臺階的長度，則會出現(xiàn)更新失效的提示，而第三種方法從建模的方便性和各參數(shù)的可編輯性來說都是最好的。因此，正確的建模方法對設計的順利進行至關重要。 對于一個零件模型，雖然沒有一種固定的建模順序和建模方法， 但還是有一定規(guī)律可循的。一般應根據(jù)零部件的結構特點， 先建立一個基本體素或掃描特征作為零件的毛坯，再參照零件的粗加工過程逐步創(chuàng)建零件的孔、鍵槽、型腔、凸臺、凸墊及用戶定義等特征，最后參照零件的精加工過程創(chuàng)建倒圓、倒角、螺9 紋、修剪和陣列等特征。當然，在建模過程中，可根據(jù)建模的需要創(chuàng)建 相關的參考特征，各特征的建立順序應盡可能與零件的加工順序一致。由于圓柱、塊和錐等基本體素屬非關聯(lián)性特征，它們不與已建立的幾何對象關聯(lián)，因此，為保證模型的可修改性，在一個零件模型中創(chuàng)建的基本體素不要超過 1 個，而且基本體素一般作為第一個特征。 因此，在對臺虎鉗零部件建模時，首先要選擇正確的建模方法，其次確定合理的建模順序，然后按照零部件的結構特點逐步建立模型。 虛擬裝配模塊的應用 UG 裝配（ Assembly）模塊用于實現(xiàn)各零部件間的裝配關系。它把多個通過建模模塊建立的模型零件，依照 Mating（配對）、 Align（對齊）和 Orient（方位）等關系組裝在一起，實現(xiàn)其空間位置的安排。通過裝配可以確定零件的空間位置，反映部件的裝配結構以及發(fā)現(xiàn)其空間干涉情況等。在裝配中，部件的幾何體是被裝配引用，而不是復制到裝配中。不管如何編輯部件和在何處編輯部件，整個裝配部件都保持關聯(lián)性，如果某部件修改，則引用它的裝配部件自動更新，反應部件的最新變化 。 UG 裝配模塊不僅能快速將零部件組合成為產(chǎn)品，而且在裝配中，可參照其他部件進行部件關聯(lián)設計，并可對裝配模型進行間隙分析、重量管理等操作。裝配模型生成后，可建立爆炸視圖，并可將其 引入到裝配工程圖中；同時，在裝配工程圖中可自動產(chǎn)生裝配明細表，并能對視圖進行局部挖切。 在 萬向平口鉗 的設計中，利用裝配模塊將在建模模塊中建立的模型零件按照一定的空間位置關系裝配起來，及時檢查裝配模型是否存在設計尺寸干涉，為將來實際裝配的順利進行提供可靠保證。由此所產(chǎn)生的裝配信息可以方便地繪制裝配圖，并能快速生成裝配分解圖，節(jié)省繪制裝配圖和零件圖的時間和成本。 工程圖模塊的應用 UG 工程圖（ Drafting）模塊提供了自動視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動（手工）尺寸標注、形位公 差、粗糙度符合標注、支持 GB、標準漢字輸入、視圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖、明細表自動生成等工具。 10 將 UG的建模模塊創(chuàng)建的臺虎鉗的各零件和裝配模型引用到 UG的工程圖功能中，快速地生成二維工程圖。由于 UG 的工程圖功能是基于創(chuàng)建三維實體模型的二維投影所得到的二維工程圖，因此，工程圖與三維實體模型是完全關聯(lián)的，實體模型的尺寸、形狀和位置的任何改變，都會引起二維工程圖作出實時變化。這樣便大大減少了二維圖更新所需的時間 ,可以從根本上杜絕傳統(tǒng)的二維工程圖設計中尺寸矛盾、丟線等常見錯誤，從而保證二維工程圖的正確無誤。 將 UG 軟件應用于臺虎鉗的設計，所賦予的是一種全新的設計方式，它不僅突破了傳統(tǒng)二維設計的局限性，更好地體現(xiàn)、驗證、完善設計人員的設計意圖，而且可以簡化復雜產(chǎn)品的設計過程，降低產(chǎn)品成本，在產(chǎn)品投標報價之時，就能夠將未來產(chǎn)品的外觀、造型、技術性能及特點介紹給用戶，更快地將產(chǎn)品推向市場，使產(chǎn)品更具有競爭力。鑒于臺虎鉗的諸多特點以及 UG 三維設計軟件的優(yōu)越性，可以預見， UG 軟件在的臺虎鉗設計和制造領域將會有廣闊的應用前景。 11 第三章 臺虎鉗各部件的設計造型 鉗座的設計 根據(jù)鉗座的零件圖 畫出三維實體圖 ，選取材料為 45 號鋼。 鉗座的零件圖（圖 1） ： 圖 1 鉗座的三維實體圖（圖 圖 3） ： 圖 2 12 圖 3 球面座的設計 根據(jù)球面座的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為