UGS NX复杂壳体建模技术详解(1)

模型质量的基本要求
    
 
   本文所指的复杂壳体,是指发动机燃油附件中需要模具设计和数控加工的壳体类零件,它具有孔系特征多、铸造表面形状复杂的特点(图1)。因此,对模型质量的要求比一般简单零件更严格


复杂壳体模型质量的基本要求:
 
    * 正确性:模型应准确反映设计意图,对其内容的技术要求理解不能有任何歧义。要确立"面向制造"的新的设计理念,充分考虑模具设计、工艺制造等下游用户的应用要求,做到与实际的加工过程基本匹配。
 
    * 相关性:应用主模型原理和方法,进行相关参数化建模,正确体现数据的内在关联关系,保证产品信息在产品数据链中的正确传递。
 
    * 可编辑性:模型能编辑修改,整个建模过程可以回放(Playback)。模型可被重用和相互操作。重用性和相互操作性是由可编辑性派生出来的重要特性。
 
    * 可靠性:模型通过了UG的几何质量检查,拓扑关系正确,实体严格交接,内部无空洞,外部无细缝,无细小台阶。模型文件大小得到有效控制,模型没含有多余的特征、空的组和其他过期的特征,总能在任何情况下正确的打开。
 
    三、建模的思路和策略
 
    设计意图决定建模的思路和策略。产品设计师应首先十分清楚理解自己的设计意图,不能在没有统一规划的情况下就盲目的急于建模。
 
    一个比较清晰完整的设计意图至少应包括:
 
    * 壳体以及与之有关的零部件在产品结构中的功能和作用。
 
    * 壳体内部结构、外形轮廓、表面形状、定位孔(面)和主要设计参数。
 
    * 模具设计的有关信息:模具类型、结构、分型面、型芯、拔模角等。
 
    * 工艺设计的有关信息:工艺方案、工艺路线、工艺基准、数控加工要求等。
 
    * 模型中特征的相互关系。
 
    * 模型潜在的改变区域,改变的幅度大小。
 
    * 模型被另一项目拷贝和修改的可能性。

<--#CutePage-->    当明确了设计意图以后,就需要建立整体的建模思路,依次是:
 
    1)进行特征的分解:分析零件的形状特点,然后把它隔离成几个主要的特征区域,接着对每个区域再进行粗线条分解,在脑子里形成一个总的建模思路以及一个粗略的特征图。同时要辨别出难点和容易出问题的地方。
 
    2)基础特征 - 根特征设计:确立建模的起点。在选定好设计基准的基础上,通常情况下用草图而不是用体素特征(UG的体素特征有长方体、圆柱、圆锥、球)作为模型的根特征

3)详细设计: 
 
    先粗后细 -- 先作粗略的形状,再逐步细化;
 
    先大后小 -- 先作大尺寸形状,再完成局部的细化;
 
    先外后里 -- 先作外表面形状,再细化内部形状。
 
    4)细节设计:最后进行倒圆角、斜角、各类孔系,各类沟槽…
 
    UG软件功能十分强大,实现同一功能往往有多种途径和方法,可谓"条条大路通罗马"。不同的命令选择,虽然可能实现同一目的,其方法却有优劣之分,这就需要找出最合适的建模方法来。

 

* 建模策略重点考虑的具体方面是:
 
    1)如何选择特征类型(成型特征、特征操作、草图);
 
    2)如何建立特征关系(尺寸、附着性、位置、时序);
 
    3)定义草图约束;
 
    4)创建表达式。
 
    四、建模的一般步骤
 
    复杂壳体通常为测绘设计或改进改型设计,建模的步骤一般是:
 
    * 梳理设计意图,规划特征框架。
 
    * 打开种子文件,搭建建模环境。
 
    * 确定零件的原点和方向。
 
    * 建立最初始的基准。
 
    * 创建草图作为建模的根特征。
 
    * 在特征创建过程中,优先添加增加材料的特征,再添加减少材料的特征。
 
    * 按加工过程进行特征操作。
 
    * 坚持边建模边分析检查的原则。进行过程检查的目的,是为了及时发现问题,及时纠正,以免造成因问题累积而导致后续大量返工,严重时还会推倒重来。
 
    * 养成边建模边保存的良好习惯,防止意外事故(如停电)而丢失数据。
 
    * 输入部件属性。
 
    * 创建引用集。
 
    * 清理模型数据。File -〉Utilities -〉Part Cleanup,可以删除不用的对象、不用的表达式、"撤销"数据和清理特征数据。
 
    * 进行模型总体检查,提交模型。

<--#CutePage-->    五、建模技术(一):实现相关性的方法和技巧
 
    在产品设计中,零件不单单是孤立的几何元素设计,从设计到制图、数控加工、分析、装配,都存在着相关性。相关性设计为我们提供了非常方便的修改产品的方法,减少了重复性工作,保持了信息的一致性,是UG三维设计的基础技术之一。相关性体现在:
 
    * 对象之间的相关性:例如,一条直线可能是一个实体的一条棱边,一条曲线可能是一个曲面的一个边界曲线。
 
    * 绘图对象与几何或位置的相关性:在制图中,有视图、尺寸、符号等,这些对象与模型中的几何是相关的,例如尺寸与模型中的几何相关,几何模型的修改使得尺寸可以自动刷新;制图对象与位置相关,例如文字说明、剖面线符号等与视图位置相关,当视图位置移动时,这些对象随之移动。
 
    * 对象与零件或视图的相关性:对象是模型的一部分,或者与一个视图有关。
 
    * 非几何信息与零件的相关性:例如可以把属性与零件、对象相关,如一个零件的材料、规格等信息作为属性连接到零件上。
 
    * 零件与零件之间特征的相关性:一个零件的某个特征尺寸与另一个零件的特征尺寸具有相关性,例如一个销钉的直径与一个销孔的直径保持相关,当孔的直径改变,销钉的直径随之跟着变化。
 
    产品设计建模的目标,是应用UG主模型原理和方法,创建一个参数化的具有相关性和可编辑性的模型。
 
    参数化与相关性密不可分,相关性是实现参数化的基本技术和条件。从本质上来理解,相关性有两个层次:设计意图的相关性与UG软件使用技术的相关性。
 
    UG软件能实现单一零件内部的相关,也能实现部件间的相关(用Wave技术)。本文不讨论部件间的相关性。而部件内部的相关性,可以用表达式的相互引用、草图的几何约束、特征的定位等许多技术来实现。
 
    1)曲线(Curve)的相关性
 
    * 注意曲线(Curve)与曲线操作(Curve Operation)命令的区别。
 
    一般的曲线相互之间不具有相关性,只有用曲线操作 -〉偏置(Offset)、投射(Project)、连接(Join)、交线(Intersect)、缠绕(Wrap)命令生成的曲线和添加抽取的曲线至草图、偏置抽取的曲线才具有相关性。但必须记住在其对话框里将"关联输出"(一般为"Associative Output" )选项设置为ON。
 
    * 尽量不使用没有相关性的曲线。
 
    * 不要用Edit -〉Transform(变换),而要用Feature Operation(特征操作)-〉Instance(引用)。
 
    * 不要用Curve Operation -〉Extract(抽取)-〉Edge Curve(边界曲线),而要用Form Feature(成形特征)-〉Extract(抽取)-〉Curve(曲线)。
 
    * 通过Curve -〉Plane(平面)生成的平面对象,不保持与其他对象的相关性。原则上,应在使用平面对象的场合使用相对基准面代替。鼓励使用与已有的相关面,如偏置的面来达到目的。

2)草图(Sketch)
 
    草图是可以用于创建关联到部件的二维轮廓特征的工具,是参数化建模的核心基础。草图具有自相关性,也与任何一个从它上面创建的特征相关。
 
    * 草图应用的场合
 
    - 通常情况下,复杂壳体建模的根特征使用草图。
 
    - 对于复杂的几何形状,应使用草图,不要用一系列特征去综合实现它。
 
    - 不要用草图建立键槽、退刀槽、倒圆、倒角等,应在随后的体上附加这些特征。
 
    - 不要用草图创建油路孔。
 
    - 不要用草图去生成螺纹表面,否则创建螺纹时会遇见麻烦。用草图特征拉伸的圆柱体不能用螺纹表单提供的默认Metric,因为拉伸体与旋转体基于不同的数学模型(公式

草图的工作平面
 
    作为根特征的草图,其工作平面应放在预先定义的基准上,最好是种子文件的基准上。其他草图的工作平面根据设计意图而定。
 
    * 草图的定位 
 
    创建草图时,先建立主要的几何对象,并立即进行草图的定位。定位时,注意目标对象不能是本草图中的草图对象。
 
    * 草图的约束
 
    - 草图约束追求的理想目标,是完整表达设计者意图,并可进行参数化驱动。
 
    - 草图要进行全约束。
 
    - 对于比较复杂的草图,尽量"避免构造完所有的曲线然后再加约束",这会增加全约束的难度。
 
    - 草图应先进行几何约束,再进行尺寸约束。
 
    - 一般不用修剪(Trim)操作,而是在创建期间用线串方法(Curve)

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