基于UG 平臺，以普通車床C616A 改造成數(shù)控鋼管管端相貫線火焰切割機(jī)為對象，利用UG 強(qiáng)大的建模和裝配功能，完成其全部零件的三維虛擬設(shè)計(jì)和樣機(jī)虛擬裝配工作，為后續(xù)的制造工作打下了良好的基礎(chǔ)，闡述了UG 在虛擬設(shè)計(jì)應(yīng)用中的強(qiáng)大功能。

　　引言

　　產(chǎn)品虛擬技術(shù)主要包括實(shí)體建模和仿真兩方面，是利用計(jì)算機(jī)來完成整個產(chǎn)品的開發(fā)過程，以數(shù)字化形式虛擬地、可視地、并行地開發(fā)產(chǎn)品，并在制造實(shí)物之前對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析和仿真，實(shí)現(xiàn)制造過程的早期反饋，及早發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，減少甚至取消了物理樣機(jī)研制次數(shù)，降低了開發(fā)周期和成本，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。虛擬設(shè)計(jì)是近年來計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)( CAD) 技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)( VR) 技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新興的設(shè)計(jì)技術(shù)，大型CAD /CAM /CAE 集成化工程軟件UG 可以很好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)。

　　UG 是功能強(qiáng)大的三維CAD/CAM/CAE 軟件系統(tǒng)，其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、工程圖、制造加工等全過程，應(yīng)用范圍涉及機(jī)械、航天航空、汽車等領(lǐng)域。

　　本文以數(shù)控鋼管管端相貫線火焰切割機(jī)為對象，詳細(xì)介紹UG 在虛擬設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。根據(jù)鋼管管端相貫線切割原理可知，對于切割管端且管—管垂直相交狀態(tài)下所產(chǎn)生的相貫線及定角度坡口，一個三軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動軌跡，數(shù)控系統(tǒng)提供的主要運(yùn)動方式為鋼管回轉(zhuǎn)運(yùn)動、軸向進(jìn)給運(yùn)動以及割炬的擺角運(yùn)動。在充分研究和比較普通車床的運(yùn)動方式之后，本次數(shù)控鋼管管端相貫線火焰切割機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)工作在普通車床C616A 上改造完成，其虛擬設(shè)計(jì)流程如圖1 所示。

圖1 數(shù)控鋼管管端火焰切割機(jī)虛擬設(shè)計(jì)流程圖

1、零件三維虛擬設(shè)計(jì)

　　UG 作為工程軟件領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)，采用了基于特征和約束的參數(shù)化建模技術(shù)，具有交互建立和編輯復(fù)雜實(shí)體模型的能力，可以方便、快速、正確地完成產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以及后續(xù)加工的全部過程。它在三維虛擬設(shè)計(jì)方面提供了多種不同的模塊和方法，如實(shí)體建模、工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)、特征細(xì)節(jié)等，功能十分強(qiáng)大。

　　此處以車床上的溜板為例進(jìn)行三維虛擬建模分析。首先利用UG 中的草圖功能繪制溜板零件的主要二維截面圖，使用實(shí)體造型的拉伸功能完

　　成其大致三維虛擬建模，然后在各個具體細(xì)節(jié)部分繪制其相關(guān)二維截面圖，同時用拉伸功能進(jìn)行三維造型，并將所得模型與前面所完成模型進(jìn)行相關(guān)的布爾運(yùn)算，最后使用細(xì)節(jié)中的倒圓角功能完成其最終的三維虛擬設(shè)計(jì)，如圖2 所示。由此可見，對于一般機(jī)械類零件，只需使用UG 中草圖功能、實(shí)體建模和特征細(xì)節(jié)便可完成該零件的三維虛擬設(shè)計(jì)，對于工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，由于具有較多較復(fù)雜的曲面，必須使用UG 中其他相關(guān)功能。

圖2 溜板三維虛擬設(shè)計(jì)圖

3、結(jié)論

　　基于UG 平臺所完成的數(shù)控鋼管管端相貫線火焰切割機(jī)的虛擬樣機(jī)，結(jié)合UG 強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能可以非常方便地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為后續(xù)零部件有限元分析、整機(jī)運(yùn)動仿真分析提供了良好的基礎(chǔ)，大大簡化了機(jī)床設(shè)計(jì)和開發(fā)過程，縮短了開發(fā)周期，減少了開發(fā)費(fèi)用，為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)提供了可靠的依據(jù)。通過案例分析可見，UG 在虛擬設(shè)計(jì)應(yīng)用中的強(qiáng)大功能，利用其自身強(qiáng)大的功能不僅可以減輕工程設(shè)計(jì)人員的勞動強(qiáng)度，而且還能更好地發(fā)揮工程設(shè)計(jì)人員的想象力和創(chuàng)新能力。