UG同步建模技术在逆向工程中应用

曹琪

（广州市机电高级技工学校）

1 引言

2008年Siemens PLM Software发布了同步建模技术，它突破了基于历史记录设计系统固有架构障碍，是继表面造型系统、实体造型技术、参数化技术、变量化技术之后CAD技术的第五次技术革命，具有里程碑式意义[1]。逆向模型以非参数数据为主，以此构建和修改模型是长期困扰工程技术人员的难题[2]。集成了同步建模技术的UG NX（Unigraphics NX）软件为问题的解决带来曙光。本文以电池盒底座逆向造型为例，阐述同步建模技术在逆向工程中的具体应用，并与传统建模方法进行对比，探讨同步建模技术特点以及对逆向工程带来的影响。

2 同步建模技术概述

同步建模技术（Synchronous Modeling）是Siemens PLM Software推出的一种三维CAD新建模方式，是基于特征无参数建模技术。该技术在参数化和历史记录建模的基础上前进了一大步，它能实时检测模型当前的几何条件，将它们与设计人员添加的几何约束和参数合并，方便评估、建构新几何模型和编辑模型，而无需重复历史记录；它是第一个能借助新决策推理引擎，同时进行几何图形与规则同步设计建模的解决方案[3]，加快了如下四个关键领域的创新：

⑴ 捕捉设计意图。可在用户思考创意时快速地将其捕捉，使设计速度提高100倍；设计人员能有效地进行尺寸驱动直接建模，不用考虑相关性及约束等情况。在创建或编辑时，它能自己定义选择尺寸、参数和设计规则，而不需要经过排序历史记录。

⑵ 设计变更。可在几秒内实现预定的或未作设定的设计变更，而以前需要几个小时，这使编辑大大简化。

⑶ 多CAD环境下数据重用率。允许用户重新使用来自其它CAD系统数据，不需要重新建模。通过“选择提示”技术，可自动归纳各种设计要素，而不需要任何特征或约束定义，提高了数据重用率。

⑷ 新用户体验。提供一种新用户互操作体验，它简化 CAD，使三维变得与二维一样容易使用。通过新推理技术，系统可根据鼠标的位置自动归纳出常见约束类型，并执行典型命令，故对于不常使用用户而言，设计工具也非常易学易用。

3 UG同步建模在逆向工程中应用

UG同步建模在逆向造型和模型修改中得到了广泛应用，极大地提高了设计速度和效率。下面以电池盒底座逆向造型（图1所示）为例进行详细介绍。

图1 电池底座逆向造型

3.1 电池盒底座逆向造型

3.1.1 筋板的造型

电池盒底座筋板造型时，筋板的高度、长度、倾角等尺寸很难根据点云数据准确画出。使用传统方法，要使用测量、拉伸等多步命令才能构建成功；但使用同步建模中的“替换面”命令，借助已构建模型的几何元素可以实现快速构建。具体操作步骤如图2 所示。

图2 替换面操作

“替换面”命令可用一个或多个面代替一组面，并能重新生成光滑邻接表面。此功能可方便地使两平面一致，用一个简单表面来替换一组复杂表面。

3.1.2 底座主体尺寸的微调

电池盒底座主体创建成功后，为保证3D模型过点率高，要不断对3D模型的尺寸进行微调。使用传统方法，要返回历史记录进行修改，再重新生成模型，这个过程要重复多次，非常繁琐；但使用同步建模的“偏置区域”命令，无需返回历史记录，直接进行修改，提高了效率，如图3 所示。

图3 偏置区域操作

“偏置区域”命令可在单个步骤中偏置一组面或整个体，并重新生成相邻圆角。

3.2 电池盒底座模型修改

3.2.1 螺丝定位件位置的修改

电池盒底座逆行造型成功后，要与上盖进行装配干涉检验。如发生干涉，要进行干涉部位模型修改。使用传统方法，相当于重新构建干涉部位模型；但使用同步建模“移动面”命令，不需要进行模型的重构，可以直接实现干涉部位模型的整体移动，如图4所示。

图4 移动面操作

“移动面”命令可局部移动实体上一组表面（甚至是实体上所有表面），使系统自动识别、重新生成倒圆面。常用于样机模型快速调整[4]。需要注意的是：移动区域相邻的面如果是一张曲面，移动成功率较高；若为多张面，失败率较高，即移动前后零件表面拓扑关系不能改变[4]。

3.2.2 螺丝定位孔的删除

为节约成本，改螺丝定位为卡扣定位，要删除螺丝定位孔特征。使用传统方法需要在部件导航器上找到相应特征，然后执行删除，其它特征重新生成；但使用同步建模的“删除面”命令，不需要找回历史记录，只需点击“删除面”命令后，选择要删除的面，点击确定就可以。

“删除面”命令用于移除现有体上一个或多个面。如果选择多个面，那么它们必属于同一个实体。选择面必须在没有参数化实体上。删除面多用于删除圆角面或实体上一些特征区域。

图5 删除面操作

3.2.3 加强筋尺寸的修改

电池盒底座与上盖干涉检查，加强筋尺寸需要调整。使用传统方法，需要对干涉部位的加强筋删除后，重新建模；但使用同步建模的“修改尺寸”命令，可以直接点击需要修改的两个面，它会自动生成几何元素间的尺寸，对该尺寸进行修改即可。如图6所示。

“线性尺寸” 命令可实现对非参数模型尺寸快速修改，修改类似于草图中尺寸约束[5]，不同的是草图驱动对象是曲线，而同步建模驱动对象是面。

4 结束语

通过在电池盒底座逆向造型中应用同步建模技术，并与传统方法进行对比，发现无论是在初期逆向造型还是后期模型修改，同步建模方法速度、效率远远高于传统方法。同步建模技术在逆向设计中的强大功能，使它在逆向工程领域具有广阔应用前景。

图6 线性尺寸修改操作

[1]李华川.基于UG的三维CAD同步建模技术研究[J].制造业信息化,2010,6:102-104.

[2]冉险生,林立.产品设计中同步建模技术与传统建模技术的对比分析[J].制造技术与机床,2010,6:69-71.

[3]http://www.siemens.com/plm/breakthrough.

[4]徐勤雁.UG NX逆向造型技术及应用实例[M].北京:清华大学出版社,2008.

[5]单岩.UG NX6.0立体词典:产品建模[M].杭州:浙江大学出版社,2010