UG的参数化建模方法

王乐文

摘 要：UG是集CAD/CAE/CAM为一体的一款软件，是由美国EDS公司出品。人们把它广泛的应用于汽车制造、模具加工、航空航天、机械零件制造等领域。UG NX具有很强的参数变量设计与编辑能力，为零部件的快速、高效的设计提供软件支持，也为实现零件的系列化建模提供帮助。

关键词：建模；设计；参数化；UG

1 参数化建模概念

参数化建模技术是UG软件的精华，是CAD技术的发展方向之一。在整个产品开发过程中，Unigraphics提供给设计人员强大的设计功能。但怎样才能使产品之间在设计过程中产生关联，以实现产品的各零部件间的协同变化、快速修改，提高产品设计的效率，减少设计人员的工作量，这些都可以通过参数设计来实现。

参数是设计过程中的核心。参数化设计也可称为尺寸驱动，是指参数化模型的所有尺寸，部分或全部使用相应的表达式或其他方式指定，而不需要给出指定具体数值的方法。参数化设计是可以修改若干个参数，由UG NX自动完成表达式中或与之相关联的其他参数的改变，从而方便的修改了一条曲线、一个轮廓，甚至生成新的同类型模型。其本质是在保持原有图形的拓扑关系不变的基础上，通过修改图形的尺寸（即几何信息），而实现产品的系列化设计。

2 参数化建模分类

对产品进行设计建模的基础是对产品的了解程度。只有在了解了产品的结构特性及产品的设计意图为基础上，才能更好的对产品设计和建模。设计时要根据零件产品的结构特性，设计出零件各个部分的拓扑关系，最终把设计者的设计意图通过UG的参数化工具反映到零件产品的设计建模中。设计过程是一项很艰巨的任务，从提出设计方案到最终完成要经历漫长的积累，这期间还要不断的修改。因此，从这个意义上讲，建模的过程就是不断修改的过程。利用UG进行参数化设计的优势就是能够方便的对产品模型进行修改，减少设计人员的劳动量，提高产品设计效率。

2.1 使用表达式进行参数化建模

表达式是UG中进行参数化设计的一个非常重要的手段。表达式的特点是把各参数之间的关系通过指定各参数的函数关系来表达。可以把参数定义为具体数字、三角函数、数学计算公式，或者把几个参数用数学运算符连接使其产生关联。如想对零件进行修改，只要改变表达式中一个或几个参数就可以实现。将这种易于修改的特性应用到汽车、航天等领域，可实现系列化零件设计。

在UG NX表达式操作中，会弹出“编辑表达式”对话框。在此对话框中，可以对有特殊意义的表达式重命名，便于和其他表达式区别，同时利于查找。对表达式也可以加注解，用来描述该表达式的含义。例如，齿轮的分度圆直径可以表达为齿轮齿数的函数。当齿轮的齿数发生变化时，只需修改齿数参数，则齿轮的分度圆直径也自动随之改变。

在整个建模过程中，如有某个表达式引用很频繁，为了便于记忆与输入，可给它输入一个简单易记的名称（如半径可用R表示）。在设计完成后，再将其名称改为一个更具易于识别的名称即可。

2.2 利用电子表格进行参数化建模

在表达式操作功能中，UG NX提供了通用的电子表格、“用户入口”（Gateway）电子表格、编辑表达式的电子表格和建模应用电子表格，共四种电子表格。每一种电子表格与部件的关系都略有差异，与其功能都略有不同，各具特点，需灵活运用。

电子表格能作为.prt文件保存。在电子表格中可以对表达式进行编辑，也可以创建函数公式和注解等信息。为了更好的使用这些强大的参数化工具进行建模设计，在建模之初就应提前理清思路，以减少反复修改的工作量。

电子表格的创建步骤，首先是参数化模型的创建，然后是电子表格的创建。参数化模型创建后，模型中的尺寸和位置含有若干参数。创建电子表格后，需把这些参数一一摘出，输入到电子表格中，再对参数分别定义，使参数与模型尺寸和位置分别对应。通过使用电子表格，使得模型尺寸与表格中的参数建立了联系。此时，若想对模型结构进行调整，可以直接通过修改电子表格中的若干参数来轻松实现。此时的参数化模型也可通过改变参数成为多个同结构不同尺寸和位置的新的模型零件。因而可大大减少重新建立模型、修改模型所花费的时间和精力，提高了工作效率。

2.3 基于特征进行参数化建模

UG NX的建模包含几何建模和特征建模两种方式。其提供的设计特征多达十数种。特征可拥有如下状态：被抑制（suppressed）、过期的（out-of-date）、父特征过时（parent is out of date）和不激活（inactive）。

UG NX的参数化建模的最核心技术就是基于特征的参数化建模。现在的产品模型不仅要包含各要素的尺寸、各结构的位置等信息，还要有产品的精度、公差、注释等信息。可以说UG NX是第三代CAD技术的典型代表。其与前一代产品比较，更符合当代技术飞速发展，零件产品要求更高的趋势。

3 数化建模应用

参数化建模以其自身快速、高效、简单易用的特点得到了广泛的应用，在汽车、航天、机械零件、模具加工、医疗器械等行业都使用较多。除了上述行业可以应用在单一零件设计以外，利用参数化设计模型还可以进行零件的系列化产品建模。系列化产品建模其中最重要的工作就是对需要系列化建模的零件产品进行分类，确定零件样板。此样板要求必须具备此系列零件的所有特征。在确定了零件样板的基础上，接下来，需选取一组合适的参数来定义模型。在众多的模型尺寸中究竟选择哪个尺寸做参数是个值得深究的问题。此参数选择不正确，直接会影响到参数化模型的生成速度和优化程度。在这些前期工作完成的情况下，设计人员可以对关键参数进行修改，改变模型的尺寸和不同部件间的位置数值，以得到系列化零件。

综上所述，UG参数化建模主要是维持模型的拓扑关系基本不变，通过尺寸驱动模型，即改变模型的尺寸，或改变表达式中的参数值来实现模型的重建，适合结构类似或同系列的产品设计。UG提供的参数化设计技术，是较为高级的建模手段，设计人员不需要投入大量精力掌握其建模方法，易于理解和操作，也为产品设计的各环节提供必要的信息支持。而且，利用参数化设计可以极大的提高设计效率，被越来越广泛的应用。

参考文献：

[1]UG NX6.0 零件与装配设计[M].清华大学出版社.

[2]关意鹏，关来德.基于Excel参数表的三维零件库的设计.

[3]刘昌丽.UG NX8.0标准教程[M].清华大学出版社.