【正文】 AM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用顯著提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，大大地降低了設(shè)計(jì)師的勞動(dòng)強(qiáng)度，特別是三維 CAD/CAM 技術(shù)的日益廣泛應(yīng)用使其體現(xiàn)得更為明顯 。實(shí)踐證明，基于 UG的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 虛擬加工 ，不僅可以縮短研發(fā)周期，還可以進(jìn)行應(yīng)力分析、運(yùn)動(dòng)仿真和模擬 裝配 ，從而優(yōu)化產(chǎn)品 的 結(jié)構(gòu)，為產(chǎn)品的最終加工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 7 第二章 UG 在機(jī)械行業(yè)中的地位及應(yīng)用 UG 在機(jī)械行業(yè)中的地位 UG 公司的產(chǎn)品主 要有為機(jī)械制造企業(yè)提供包括從設(shè)計(jì)、分析到制造應(yīng)用的Unigraphics 軟件、基于 Windows 的設(shè)計(jì)與制圖產(chǎn)品 Solid Edge、集團(tuán)級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) iMAN、產(chǎn)品可視化技術(shù) ProductVision 以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實(shí)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(jī)械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工自動(dòng)化的市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。多年來， UGS一直在支持美國通用汽車公司實(shí)施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)Unigraphics 也是日本著名汽車零部件制造商 DENSO 公司的計(jì)算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應(yīng)用，如 Navistar、底特律柴油機(jī)廠、 Winnebago和 Robert Bosch AG 等。 UG 軟件在數(shù)控加工市場(chǎng)具有良好的口碑，占有大量的市場(chǎng)，尤其在高端多軸精密加工市場(chǎng)占有領(lǐng)先地位，但其設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)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(jī)（高精尖發(fā)電機(jī)螺旋槳葉片加工） 。 另外， UGS 公司在航空領(lǐng)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(chǎng)；在北美汽輪機(jī)市場(chǎng)， UG軟件占 80%。 UGS在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如 Pratt amp。 Whitney 和 GE 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)公司、英國航空公司、 Northrop Grumman、伊爾飛機(jī)和 Antonov。 UGS 公司的產(chǎn)品同時(shí)還遍布通用機(jī)械、醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)以及日用消費(fèi)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(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 UG 軟件 是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、輪船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。 Unigraphics CAD、 CAM、 CAE 系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)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(shè)計(jì)與制造。 UG 軟件面向過程驅(qū)動(dòng)的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，在面向過程驅(qū)動(dòng)技術(shù)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(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程。 UG 軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高了設(shè)計(jì)的可靠性；同時(shí)，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(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/open GRIP、 UG/open API 簡(jiǎn)單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD 系統(tǒng)。 實(shí)體建模模塊的應(yīng)用 UG 是一種復(fù)合建模 （ Modeling）工具，它提供了多種建模方法。在建立零件模型時(shí)， 既可以用基本體素建立簡(jiǎn)單的實(shí)體， 也可以通過對(duì)曲線、草圖的拉伸、旋轉(zhuǎn)建立各種掃描實(shí)體， 還可以用系統(tǒng)提供的特征創(chuàng)建各種特征體。 臺(tái)虎鉗的零部件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但在建模的時(shí)候要考慮采用哪種建模方法，因?yàn)椴煌７椒ㄋ⒌膶?shí)體模型，其編輯性能不同。例如：要?jiǎng)?chuàng)建 臺(tái)虎鉗座 的三維模型，對(duì)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(duì)其進(jìn)行拉伸來建立，還可先建一個(gè)基本體素圓柱體，再用凸臺(tái)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(gè)臺(tái)階的長度，則會(huì)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(duì)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。 對(duì)于一個(gè)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(yīng)根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 先建立一個(gè)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(tái)、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(dāng)然，在建模過程中，可根據(jù)建模的需要?jiǎng)?chuàng)建 相關(guān)的參考特征，各特征的建立順序應(yīng)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(guān)聯(lián)性特征，它們不與已建立的幾何對(duì)象關(guān)聯(lián)，因此，為保證模型的可修改性，在一個(gè)零件模型中創(chuàng)建的基本體素不要超過 1 個(gè)，而且基本體素一般作為第一個(gè)特征。 因此，在對(duì)臺(tái)虎鉗零部件建模時(shí)，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(jié)構(gòu)特點(diǎn)逐步建立模型。 虛擬裝配模塊的應(yīng)用 UG 裝配（ Assembly）模塊用于實(shí)現(xiàn)各零部件間的裝配關(guān)系。它把多個(gè)通過建模模塊建立的模型零件，依照 Mating（配對(duì)）、 Align（對(duì)齊）和 Orient（方位）等關(guān)系組裝在一起，實(shí)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(jié)構(gòu)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(fù)制到裝配中。不管如何編輯部件和在何處編輯部件，整個(gè)裝配部件都保持關(guān)聯(lián)性，如果某部件修改，則引用它的裝配部件自動(dòng)更新，反應(yīng)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(jìn)行部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，并可對(duì)裝配模型進(jìn)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(shí)，在裝配工程圖中可自動(dòng)產(chǎn)生裝配明細(xì)表，并能對(duì)視圖進(jìn)行局部挖切。 在 萬向平口鉗 的設(shè)計(jì)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(guān)系裝配起來，及時(shí)檢查裝配模型是否存在設(shè)計(jì)尺寸干涉，為將來實(shí)際裝配的順利進(jìn)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(shí)間和成本。 工程圖模塊的應(yīng)用 UG 工程圖（ Drafting）模塊提供了自動(dòng)視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動(dòng)（手工）尺寸標(biāo)注、形位公 差、粗糙度符合標(biāo)注、支持 GB、標(biāo)準(zhǔn)漢字輸入、視圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖、明細(xì)表自動(dòng)生成等工具。 10 將 UG的建模模塊創(chuàng)建的臺(tái)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(shí)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(shí)體模型是完全關(guān)聯(lián)的，實(shí)體模型的尺寸、形狀和位置的任何改變，都會(huì)引起二維工程圖作出實(shí)時(shí)變化。這樣便大大減少了二維圖更新所需的時(shí)間 ,可以從根本上杜絕傳統(tǒng)的二維工程圖設(shè)計(jì)中尺寸矛盾、丟線等常見錯(cuò)誤，從而保證二維工程圖的正確無誤。 將 UG 軟件應(yīng)用于臺(tái)虎鉗的設(shè)計(jì)，所賦予的是一種全新的設(shè)計(jì)方式，它不僅突破了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的局限性，更好地體現(xiàn)、驗(yàn)證、完善設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，而且可以簡(jiǎn)化復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，降低產(chǎn)品成本，在產(chǎn)品投標(biāo)報(bào)價(jià)之時(shí)，就能夠?qū)⑽磥懋a(chǎn)品的外觀、造型、技術(shù)性能及特點(diǎn)介紹給用戶，更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，使產(chǎn)品更具有競(jìng)爭(zhēng)力。鑒于臺(tái)虎鉗的諸多特點(diǎn)以及 UG 三維設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)越性，可以預(yù)見， UG 軟件在的臺(tái)虎鉗設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域?qū)?huì)有廣闊的應(yīng)用前景。 11 第三章 臺(tái)虎鉗各部件的設(shè)計(jì)造型 鉗座的設(shè)計(jì) 根據(jù)鉗座的零件圖 畫出三維實(shí)體圖 ，選取材料為 45 號(hào)鋼。 鉗座的零件圖（圖 1） ： 圖 1 鉗座的三維實(shí)體圖（圖 圖 3） ： 圖 2 12 圖 3 球面座的設(shè)計(jì) 根據(jù)球面座的零件圖畫出三維實(shí)體圖，選取材料為