【文章內(nèi)容簡介】 ，做出與裝配有關(guān)的工程決策，而不需要實物產(chǎn)品模型作支持。為了充分展現(xiàn)產(chǎn)品的美觀性以及使工程設(shè)計人員減少設(shè)計錯誤，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，虛擬裝配成型已成為產(chǎn)品開發(fā)過程中重要的一步。在虛擬裝配成型系統(tǒng)中工程設(shè)計人員可以從任意方位觀察、隨意操縱、裝配或拆卸任何零部件模型。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程中，對產(chǎn)品外觀和功能的評估以及裝配協(xié)調(diào)性檢查一般是借助于實物模型來完成的。這是一個費時費力的過程，因為對設(shè)計的任何小的修改都可能導(dǎo)致實物模型的重建。CAD技術(shù)的發(fā)展使得工程設(shè)計人員能在計算機上對產(chǎn)品講行裝配檢查。事實上，裝配設(shè)計是CAD技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。一個有效的計算機虛擬裝配模型不僅應(yīng)該表示單個的產(chǎn)品零件幾何、它們在裝配體中的最終位置，而且應(yīng)該能表示裝配誤差、零件間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，如零件是如何裝配的等信息。這種信息有可能通過設(shè)計者在將各個散置的零件裝配成完整的裝配體，即產(chǎn)品的動態(tài)裝配過程中獲得。在動態(tài)裝配過程中還要對零部件進行碰撞檢測，并對發(fā)生碰撞的零部件作出預(yù)警。 UG/Assemblies模塊的簡介本課題中，選用的UG三維軟件中UG/Assemblies模塊所采用的是“引用集”方法，也就是指在實現(xiàn)模型裝配時，通過記憶零部件在裝配模型中的各自位置，且在需要時才裝入組件，而不是將所有組件全部真實送入到裝配模型中。組件送入裝配模型后，裝配模型記錄的是組件的最新版本，當(dāng)零部件修改后，既節(jié)省了大量的工作，也為“并行工程”開展提供了技術(shù)支持，裝配模型所引用的各零部件可以存儲于各用戶的計算機、中心文件服務(wù)器或可通過網(wǎng)絡(luò)的任何地方，使得異地協(xié)同設(shè)計成為可能。在UG中進行動態(tài)虛擬裝配過程可描述為:設(shè)計者逐個調(diào)入零部件，利用動態(tài)導(dǎo)航等技術(shù)選取相配合的幾何特征并輸入幾何約束，由系統(tǒng)對用戶輸入的幾何約束進行一致性檢查并報告相關(guān)信息，在進行幾何約束求解之后，動態(tài)地將零件裝配到所約束的位置上，同時系統(tǒng)能在屏幕上顯示出零件的裝配位置，使用戶可從圖形上檢查所建立的裝配模型。UG中虛擬裝配過程可以對零部件進行三維操作，具有非常直觀的較高的交互性。同時三維立體顯示讓設(shè)計者可以象在真實世界中一樣觀察物體。 UG的裝配建模過程其實就是建立組件裝配關(guān)系的過程。可以使用下面的公式說明UG裝配的原理：Assembly=∑Component (裝配模型＝∑組件) UG裝配模塊除了可以快速將零件組件成產(chǎn)品外，還可以在裝配的上下文范圍內(nèi)建立新的零件模型，并產(chǎn)生明細列表。而且在裝配中，可以參照其他組件進行組件配對設(shè)計，并可對裝配模型進行間隙分析、重量管理等操作。裝配生成后，可建立爆炸視圖，并可將其引入到裝配工程圖中。 在UG NX版本中，提供了3中方法來滿足不同的裝配需求。 1．自底向上模式（Bottomup） 對于數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在的系列產(chǎn)品零件、標準件以及外購件，可以通過自底向上的設(shè)計方法將它們加入到裝配中。這種設(shè)計過程由于事先沒有一個很好的規(guī)劃，沒有一個全局的考慮，設(shè)計階段的重復(fù)工作很多，造成了時間和人力資源的很大浪費，工作效率低。這種設(shè)計過程是從零件設(shè)計到總體裝配設(shè)計，既不支持產(chǎn)品從概念設(shè)計到詳細設(shè)計，又不能支持零件設(shè)計過程中的信息傳遞，特別是產(chǎn)品零、部件之間的裝配關(guān)系(如裝配形式、層次、配合等)無法在現(xiàn)有的系統(tǒng)中得到完整描述。 2．自頂向上模式（Topdown） 自頂向下(Topdown)的模式是從整體到局部的設(shè)計過程，自頂向下“Topdown”的設(shè)計過程，設(shè)計是從產(chǎn)品功能要求出發(fā)，選用一系列的零件去實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。先設(shè)計出初步方案及其結(jié)構(gòu)草圖，建立約束驅(qū)動的產(chǎn)品模型。通過設(shè)計計算，確定每個設(shè)計參數(shù)，然后進行零部件的詳細設(shè)計，通過幾何約束求解將零件裝配成產(chǎn)品:對設(shè)計方案分析之后，返回修改不滿意之處，直到得到滿足功能要求的產(chǎn)品。這種設(shè)計過程能充分利用計算機的優(yōu)良性能，最大限度地發(fā)揮設(shè)計人員的設(shè)計潛力，最大限度地減少設(shè)計實施階段不必要的重復(fù)工作，使企業(yè)的人力、物力等資源得到充分的利用，有利于提高設(shè)計效率，減少新產(chǎn)品的設(shè)計研究時間，使企業(yè)在市場競爭中占據(jù)有利的位置。混合建模方法就是上述兩種裝配方法的組合。首先將已經(jīng)存在的組件加入到裝配件中，然后在裝配上下文中建立一個新組件，它的尺寸與位置可參考裝配件中已有的其他組件。本設(shè)計中，就是采用了混合建模的方法，大大提供了工作效率，減少了工作時間，最大限度地減少了設(shè)計階段不必要地重復(fù)工作，大大提高了設(shè)計的準確性，給隨后的工作帶來了方便。 行星輪機構(gòu)的裝配建模行星輪機構(gòu)是本設(shè)計中的重點，是探險車的爬坡機構(gòu)，爬坡的時候靠的是行星輪的帶動使得車身抬起再靠鏈輪的驅(qū)動力使得車子沿著階梯爬行，完成爬坡任務(wù)。如圖3－1所示：此機構(gòu)是由兩邊的行星輪和中間的齒輪箱體構(gòu)成。圖3－1 行星輪機構(gòu) 齒輪箱體的裝配此部分的機構(gòu)，是行星輪的動力源，它的作用是增大電機扭矩，使得傳動更平穩(wěn)，與以往的齒輪減速箱有所不同的就是，加進了電機，把電機和齒輪輪系整合到了一個箱體中，使得整體的結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊，也使整個模型更加簡潔。，如圖3－2所示為齒輪箱結(jié)構(gòu)的各零件圖3－2 齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)爆炸圖在UG中進行裝配建模時，把在UG/Modeling模塊中建立好的每一個零件導(dǎo)入到工作界面中，裝配建模的主要任務(wù)就是將這些零散的零部件通過UG/Assembly模塊中的命令組裝成一個完整的裝配體或子組件。UG中可以采用特征配對或者采用零件空間絕對坐標的方式進行裝配。通過特征配對，裝配的零件具有嚴格的父子依賴關(guān)系，并且相互配合間的零件的約束關(guān)系始終保存，即使是對某個零件作了變更或修改，而利用零件的空間絕對坐標進行的裝配卻不存在這個問題。裝配模塊還可以對裝配體進行簡單干涉分析和裝配間隙分析，可以保障裝配模型的有效性。如圖3－3所示為裝配后的模型：圖3－3 齒輪箱裝配圖 單個行星輪的裝配行星輪做為主要的爬坡機構(gòu)，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，它主要是由齒輪系組成，齒輪之間的嚙合，就需要一定的精度，所以應(yīng)用虛擬樣機技術(shù)，在設(shè)計中通過零件之間的位置關(guān)系，零件與零件間的干涉檢查，可以設(shè)計出符合要求的零件，以免產(chǎn)生錯誤。 爆炸圖是在裝配環(huán)境下把組成裝配的組件拆分開來，更好地表示整個裝配地組成狀態(tài)，便于觀察每個組件的一種方法。建立組件裝配后，就可以通過爆炸圖來表達裝配組件內(nèi)部各組件之間的相互關(guān)系。進行爆炸圖的操作可以選擇裝配/爆炸視圖下拉菜單中的各項命令，進行爆炸圖的設(shè)置。首先,打開圖檔,進入裝配模塊，擊裝配工具欄中的爆炸視圖命令,然后會出現(xiàn)一個小工具條,如圖33所示：圖33 爆炸視圖 點擊創(chuàng)建爆炸視圖命令,會跳出創(chuàng)建爆炸視圖對話框如圖34所示：圖34 創(chuàng)建爆炸視圖按確定以后會激活爆炸視圖工具欄中其他灰色的命令,如圖35所示：圖35 激活的爆炸視圖對話框 然后點編輯爆炸視圖命令,會出現(xiàn)如下圖36所示對話框：圖36 編輯爆炸視圖對話框可以通過這個對話框進行行星輪中各個零部件的拖動,可以任意的拖動零部件到任意的位置,也可以把零部件進行旋轉(zhuǎn),調(diào)整零件之間的視角,使得看起來更加的清楚,更能了解零部件之間的關(guān)系。 選中一個要拖動的對象，即模型中的某個零件，然后在點選移動對象，在工作界面中就會出現(xiàn)一個可以拖動的坐標系，可以選擇坐標系的任何一個矢量方向進行拖動，可以選擇各矢量間的小圓球，進行旋轉(zhuǎn)。如圖37所示：圖37 編輯爆炸是圖的操作 運用這樣的方法就可以把零件一個一個的拖動出來，就像實際工作中對裝配體的拆卸，能真實的反應(yīng)出裝配的順序，零件之間存在的問題，可以快速的找出問題，并解決問題，避免了等制造出來以后發(fā)現(xiàn)問題，在重新設(shè)計，造成不必要的損失。下