主要介紹UG在某型燃機(jī)數(shù)字化樣機(jī)裝配過程中的應(yīng)用，利用Assembly模塊完成了某型燃機(jī)數(shù)字化樣機(jī)裝配。
   
    一、前言
   
    Unigraphics （以下簡(jiǎn)稱UG）是一個(gè)以預(yù)測(cè)工程為特色、從設(shè)計(jì)到制造都可稱之為世界領(lǐng)先的軟件。它是面向產(chǎn)品、企業(yè)級(jí)、集成完整的CAD/CAM/CAE解決方案的建立全局產(chǎn)品模型為目標(biāo)的三維設(shè)計(jì)與分析軟件。
   
    為有效地完成數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造任務(wù)，集團(tuán)公司陸續(xù)引進(jìn)了多套UG軟件，工程技術(shù)人員已經(jīng)將此軟件技術(shù)全面應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、轉(zhuǎn)包產(chǎn)品等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/輔助制造方面，并已充分顯示出其強(qiáng)大的功能且發(fā)揮了重要作用。
   
    本文主要介紹UG軟件在某型燃機(jī)數(shù)字化樣機(jī)裝配過程中的應(yīng)用，利用Assembly模塊完成了某型燃機(jī)數(shù)字化樣機(jī)裝配（主要為燃機(jī)的主機(jī)部分，不包括發(fā)電機(jī)和機(jī)組成套部分的內(nèi)容）。
   
    二、UG裝配的設(shè)計(jì)方法
   
    某型燃機(jī)是一個(gè)典型的單轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：15級(jí)軸流壓氣機(jī)，20個(gè)火焰筒的逆流、環(huán)管式燃燒室，4級(jí)透平。是由各單元體組成總體發(fā)動(dòng)機(jī)。在UG裝配中模型零件數(shù)據(jù)是對(duì)零件本身的鏈接映象，保證裝配模型和零件設(shè)計(jì)完全雙向相關(guān)，零件設(shè)計(jì)修改后裝配模型中的零件會(huì)自動(dòng)更新，同時(shí)可在裝配環(huán)境下直接修改零件設(shè)計(jì)；為此針對(duì)不同級(jí)別裝配，我們采取不同的裝配建模設(shè)計(jì)方法。
   
    2.1總體發(fā)動(dòng)機(jī)裝配建模設(shè)計(jì)方法
   
    根據(jù)某型燃機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在總體發(fā)動(dòng)機(jī)裝配中我們采用自下而上裝配建模（Bottom-Up Modeling ）方法，先新建一總裝配件，依次添加（add Existing…）已存在的子裝配件，按不同的裝配約束條件，最終完成整機(jī)的總體裝配。
   
    在裝配中，裝配約束應(yīng)正確、完整，不相互沖突，保留運(yùn)動(dòng)件正確的空間運(yùn)動(dòng)自由度。同時(shí)裝配中所有約束條件（Mate condition）必須有效，防止出現(xiàn)未加載（Not Loaded）情況發(fā)生。
   
    2.2單元體裝配建模設(shè)計(jì)方法
   
    在裝配單元體中,根據(jù)具體情況分別采用并行的自頂而下（Top-Down Modeling）和自下而上（Bottom-Up Modeling ）兩種裝配建模設(shè)計(jì)方法。自頂而下裝配建模設(shè)計(jì)主要采用兩種方式：一種是使用UG的WAVE幾何鏈接器；一種是在裝配應(yīng)用的環(huán)境中部件間表達(dá)式（Inter-part Expressions）建模。
   
    三、基于UG裝配建模的策略
   
    某型燃機(jī)零件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完成其數(shù)字化樣機(jī)裝配設(shè)計(jì)不僅需要計(jì)算機(jī)硬件配置高，而且在裝配進(jìn)行操作時(shí) (如渲染、刷新、旋轉(zhuǎn)…)，也需要很多技巧。在對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行必要的升級(jí)后，盡管充分利用硬件資源，雖然取得一定效果，但在操作上仍然花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，極大影響軟件運(yùn)行的響應(yīng)速度，為此我們從軟件方面采取了以下策略：
   
    3.1．裝入選項(xiàng)（Load Options）的設(shè)定
   
    裝入選項(xiàng)就是控制打開一裝配件時(shí)，從哪個(gè)目錄下尋找部件，以及如何裝入部件。因我們的零件實(shí)體建模是由多個(gè)單位集體智慧的結(jié)晶，裝配結(jié)果需要共享，如果不先定義裝入選項(xiàng)，各單位裝入選項(xiàng)設(shè)定不一致時(shí)，當(dāng)打開一裝配件時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致零件不能導(dǎo)入的問題，為此必先設(shè)定裝入選項(xiàng)，統(tǒng)一選取從目錄選項(xiàng)（From Directory ），并根據(jù)實(shí)際選取只載入部分必要的數(shù)據(jù)選項(xiàng)（Use Partial Loading）。
   
    3.2.引用集（Reference Sets）的設(shè)定
   
    引用集就是在一個(gè)部件（單個(gè)零件或子裝配）中定義的命名數(shù)據(jù)組，用來控制在裝配中裝入該組件的哪些數(shù)據(jù)。它的作用減少內(nèi)存占用和簡(jiǎn)化顯示。過濾多余數(shù)據(jù)，只保留最終設(shè)計(jì)的實(shí)體或片體，（這些數(shù)據(jù)仍表示精確數(shù)據(jù)。）
   
    為便于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的大裝配工作，在完成單個(gè)零件、子裝配件設(shè)計(jì)后，應(yīng)創(chuàng)建兩個(gè)分別命名為BODY 和FACET 的引用集

    3.3．簡(jiǎn)化表達(dá)（Representation ）的使用

    簡(jiǎn)化表達(dá)（Representation）是與實(shí)體全相關(guān)的小平面片，也即在實(shí)體表面生成一組小平面片，這些小平面片常稱為小面模型(Facet)。使用簡(jiǎn)化表達(dá)會(huì)大大提高對(duì)大裝配進(jìn)行操作時(shí)的性能,并能快速載入大裝配文件；快速渲染、刷新、旋轉(zhuǎn)大裝配；在間隙分析Clearance Analysis）時(shí)，加快干涉分析的速度；快速生成大裝配的消隱線視圖(Hidden Line Removal)。

    四、基于UG 裝配建模的原則

    為統(tǒng)一規(guī)范，有章可循，我們制定下面的基于UG 裝配建模的原則：

    1．發(fā)動(dòng)機(jī)組件、部件、單元體裝配時(shí)均以裝配約束裝配，不以絕對(duì)坐標(biāo)系調(diào)用的方法來裝配。

    2．在裝配時(shí)，不能用FACET 引用集進(jìn)行裝配約束，必須用BODY 引用集進(jìn)行裝配約束。

    3．為便于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的大裝配工作，在完成單個(gè)零件、子裝配件設(shè)計(jì)后，應(yīng)創(chuàng)建兩個(gè)分別命名為BODY 和FACET 的引用集。

    4．BODY 引用集必須自己創(chuàng)建，在零件中BODY 引用集為最終完成的實(shí)體。在組件中BODY引用集為參加裝配的所有零件及子裝配件實(shí)體的集合。

    5．FACET 引用集為最終實(shí)體表面上的小面模型。用戶在單個(gè)零件模型建立完成，保存之后，由UG 系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建BODY 引用集中實(shí)體的小平面表示（即FACET 引用集）。組件的FACET 引用集需由用戶手工另行建立。

    五、 基于UG裝配的數(shù)字化樣機(jī)應(yīng)用

    5.1．單元體裝配設(shè)計(jì)應(yīng)用

    5.1.1自下而上（Down- Top）設(shè)計(jì)裝配方法的應(yīng)用

    自下而上設(shè)計(jì)裝配方法類似我們的總裝車間的裝配，各制造車間把制造成品集件到總裝車間，總裝車間完成產(chǎn)品裝配。

    1.單元體結(jié)構(gòu)件的裝配

    由于此燃機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件眾多，一個(gè)裝配零件由多個(gè)結(jié)構(gòu)零件構(gòu)成，而此裝配零件又是另外一裝配零件的子裝配，比如壓氣機(jī)、透平轉(zhuǎn)子平衡組件做為轉(zhuǎn)子最終的裝配單元，其組成的層次關(guān)系見圖1。

圖1

    在壓氣機(jī)、透平轉(zhuǎn)子平衡組件裝配時(shí)，先新建一單元體裝配文件，然后通過添加（add Existing…）已存在的裝配好的壓氣機(jī)透平機(jī)械轉(zhuǎn)子組件和所有的壓氣機(jī)和透平的葉片按圖1層次關(guān)系依次添加到裝配，完成壓氣機(jī)-透平轉(zhuǎn)子平衡組件單元體裝配。（見圖2）

圖2

    2. 標(biāo)準(zhǔn)件、成附件的裝配

    在裝配中標(biāo)準(zhǔn)件、成附件的裝配由于數(shù)量多，種類多，而且這些零件結(jié)構(gòu)相似，拓?fù)湎嚓P(guān)，為此我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)件、成附件的設(shè)計(jì)中優(yōu)先采用參數(shù)化的方法進(jìn)行建模。同過Tools  -〉Part Families… ，在Excel表里把各系列件的參數(shù)輸入，保存部件族， 后生成部件族的系列Part文件，得到該系列件的完整的部件族三維模型，當(dāng)用戶通過添加（add Existing…）已存在的添加這些標(biāo)準(zhǔn)件、成附件到裝配時(shí)，選擇某一系列尺寸（這些尺寸即該標(biāo)準(zhǔn)件建模的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)）后，把選中部件族的系列件添加到裝配。（見圖3）

圖3

    5.1.2自上而下（Top-Down）設(shè)計(jì)裝配方法的應(yīng)用

    在單元體裝配中，我們也可采用基于自上而下的參數(shù)化裝配建模技術(shù)，UG的裝配建模技術(shù)完全支持自上而下的設(shè)計(jì)方法，即先總體設(shè)計(jì)后詳細(xì)設(shè)計(jì)，局部設(shè)計(jì)決策服從總體設(shè)計(jì)決策，它采用Context Control技術(shù)支持在裝配環(huán)境中進(jìn)行零件設(shè)計(jì)。配合使用UG/WAVE技術(shù)和部件間表達(dá)式（Inter-part Expressions）技術(shù)，可以更好地體現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想。

    UG/WAVE技術(shù)的使用是符合參數(shù)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程和規(guī)則。WAVE技術(shù)的使用，不僅使得產(chǎn)品級(jí)的設(shè)計(jì)控制成為可能。而且為產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的并行工作提供了一個(gè)良好的環(huán)境。UG/WAVE提供了解決了大型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)更改控制問題的方案，是面向產(chǎn)品級(jí)的并行工程技術(shù)。有利于提高設(shè)計(jì)重復(fù)利用率。其實(shí)現(xiàn)方法為利用UG的WAVE幾何鏈接器，抽取所需特征，通過實(shí)體建模方法，

    UG的Inter-part  Expression 技術(shù)使用很方便地實(shí)現(xiàn)部件間的尺寸關(guān)聯(lián)，包括幾何表達(dá)式/數(shù)學(xué)表達(dá)式）的傳遞。其實(shí)現(xiàn)方法為在Expression中選取要關(guān)聯(lián)的變量；選取Creat link按鈕；在Select Part表中選取關(guān)聯(lián)目標(biāo)文件；在彈出的表達(dá)式列表中找到關(guān)聯(lián)目標(biāo)。

    例如我們使用wave幾何鏈接器抽取機(jī)匣紅色面，通過特征建模，完成配合零件安裝邊的設(shè)計(jì)。（見圖4）

圖4