基于UG的参数化弹簧设计

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1、http://www.paper.edu.cn基于UG的参数化弹簧设计12毛军,谭丹立达（常州）纺织仪器有限公司(213002)12E-mail:jun.mao@rieter.com,dan.tan@rieter.com摘要：UG（Unigraphics的简称）是当今世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件。它具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了[2]广泛的应用。其参数化功能能够很好的反映设计者的意图，参数化模型也容易修改。本文通过介绍在UG环境下，利用草图和表达式功能结合实例创建参数化设计。关键词：UG、参数化设计、草图、表达式

2、1.前言CAD技术的应用从传统的二维绘图逐步向三维设计过渡。从实现制造业信息化的角度来说，产品的三维模型可以更完整地定义和描述设计及制造信息。在产品设计和开发过程中，零部件的标准化、通用化和系列化是提高产品设计质量、缩短产品开发周期的有效途径，而基于三维CAD系统的参数化设计与二维绘图相比更能够满足制造信息化的要求。UG是CAID/CAD/CAM/CAE一体化的三维参数化高端软件，自从它进入中国市场以来，发展迅速，现已广泛应用于中国的航空，航[2]天，汽车，造船和电子等工业领域，且其中尤以CAD功能应用较广。因为无论是UG在CAM、CAE还是其它方面的应用，总需要模型来进行处理，这

3、就得高效，快速，准确地建立起可编辑性强的三维模型。如何建立起可编辑性的三维模型是就成为了一个我们需要解决的问题。2.参数化设计在使用UG软件进行产品设计时，为了充分发挥软件的设计优势，接到设计任务后，应先研究产品的整体轮廓，然后再考虑细节，对整个产品进行统一的规划设计，尽可能使用全参数化的建模方法。利用UG提供的强大的设计及编辑工具把设计意图反映到产品的设计中去。设计是一项烦琐的脑力活动，一项产品设计从任务的提出到完成不会是一帆风顺的，产品设计的完成过程就是一个不断改进、不断完善的过程，换句话讲，产品设计的过程就是修改的过程，而参数化设计的目的就是按照产品的设计意图能够进行灵活的修

4、改，所以易于修改性是至关重要的。3.草图和表达式功能UG的有强大的建模功能，其方法有：实体建模（SolidModeling）；特征建模（FeaturesModeling）；自由曲面建模（FreedomModeling）；用户自定义特征（User-Defined[2]Features）等。其中，相对于其它CAD软件，UG的特征建模是其比较大的亮点，对于简单的模型，特征建模完全可以胜任，且可以达到很高的建模效率，但对于形状、位置复杂或要求实现参数化的模型，单纯的特征建模就显得麻烦，很难下手，这时就需要考虑采用其它的方法，草图（Sketch）和表达式(Expression)是最常用的处理

5、此方面问题的简便的方法。UG中的草图（Sketch）是指与实体模型相关联的二维图形。它可以通过对近似的曲线轮廓进行尺寸和几何约束来准确地表达设计师们的设计意图，再辅以拉伸（ExtrudedBody），旋转1http://www.paper.edu.cn[2]（RevolvedBody）和扫描（SweepalongGuide）等实体建模方法来创建模型。利用草图功能创建的模型有以下两个突出优点：易于编辑和修改；易于实现参数化和系列化设计。UG的表达式用于控制模型参数的数学表达式或条件语句。表达式既可以用于控制模型内部的尺寸及尺寸与尺寸之间的关系，也可以控制装配件中零件之间的尺寸关系。下

6、面通过在UG环境下，充分利用草图和表达式功能来创建一个弹簧模型的实例（图3-1）。图3-1(弹簧模型)4.弹簧螺旋线、轮廓线及弹簧的生成4.1弹簧螺旋线的生成启动UG，进入建模模块（Modeling），默认1层为工作层。在UG中点击[Tools]菜单下的[Expressions]工具，输入螺旋线的表达式来控制参数的变化：D=17.5/2H0=42p=5.5t=1d=1end_angle=360n=(H0-2*d)/pn1=n+2p24=H0p25=dstart_angle=(n1-trnc(n1))*360xt=cos(360*n*t+end_angle)*Dxt1=cos(360

7、*t)*Dxt2=cos(-360*t+start_angle)*Dyt=sin(360*n*t+end_angle)*Dyt1=sin(360*t)*Dyt2=sin(-360*t+start_angle)*Dzt=(H0-2*d)*t+dzt1=t*d表达式的输入界面[1][2]zt2=H0-t*d上面的公式中D、H0、p、t、d的值可以随时进行修改生成的螺旋线将发生相应的变化。在点击[Insert]菜单选择[Curve]下的[LawCurve]或点击按钮，系统弹