1 參數(shù)化設計思想

　　UG參數(shù)化設計思想可分為產(chǎn)品級和零件級兩部分，產(chǎn)品級設計主要是為了分析產(chǎn)品功能，零件級設計主要解決如何實現(xiàn)產(chǎn)品功能的問題，設計思想如下：

　　產(chǎn)品參數(shù)化設計思想：在使用UG軟件進行產(chǎn)品設計時，首先根據(jù)欲實現(xiàn)功能詳細構(gòu)思產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，然后用UG軟件的設計及編輯工具把設計意圖反映到產(chǎn)品的設計中去。分析產(chǎn)品的各個零部件之間的關系，利用WAVE幾何鏈接器將有聯(lián)系的零件做一關聯(lián)，便于產(chǎn)品設計更新，更有利于系列化產(chǎn)品的設計。

　　零件參數(shù)化設計思想：零件參數(shù)化設計將零件模型的構(gòu)造工作劃分為幾何約束、尺寸約束、確定尺寸值和模型生成四個基本任務。模型生成是一項工作量巨大、瑣碎但是有規(guī)律的工作，可以由計算機基于UG等三維CAD軟件完成;形狀約束、尺寸約束和尺寸值的確定是非規(guī)律性的創(chuàng)造性工作，由設計者根據(jù)設計要求設定，并建立零件特征之間的尺寸關聯(lián)，用戶修改零件模型時，只需輸入一組新的特征尺寸值，或個別特征尺寸值，零件結(jié)構(gòu)改變，而不需要重新設計，只需要更改某些特征參數(shù)即可。

　　2UG/WAVE參數(shù)化建模技術(shù)

　　2.1傳統(tǒng)參數(shù)化建模技術(shù)

　　UG/WAVE技術(shù)是建立在傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)基礎上，并克服了傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)存在的缺陷而發(fā)展起來的，將傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)提高到系統(tǒng)與產(chǎn)品級設計的高度。隨著虛擬制造技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)逐漸不能滿足設計的要求，主要體現(xiàn)以下幾點：

　　(1)利用傳統(tǒng)的參數(shù)化技術(shù)建模時，產(chǎn)品的所有局部環(huán)節(jié)都要求參數(shù)化，并建立完整的尺寸參數(shù)及約束系。當產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)較少時，這種建模技術(shù)可行的，當產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常復雜、參數(shù)較多時，建立產(chǎn)品模型將會變得復雜，模型的可靠性較低，難以維護。

　　(2)傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)將所有的參數(shù)放同一個層次之中，沒有將總體參數(shù)與局部參數(shù)區(qū)開來，因而造成局部參數(shù)的變動會引起整體結(jié)構(gòu)的變化，不符合自頂向下設計思想。

　　(3)傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)不利于并行工程的實施。

　　2.2 基于UG/WAVE的參數(shù)化建模技術(shù)

　　UG的WAVE技術(shù)在傳統(tǒng)的參數(shù)化建模技術(shù)基礎上引入了3項技術(shù)[1]：

　　a.建立產(chǎn)品的控制結(jié)構(gòu)(control structure)，控制結(jié)構(gòu)決定產(chǎn)品的定義。

　　b.產(chǎn)品模型的同一層或不同層次之間關鍵幾何模型可以進行關聯(lián)拷貝 (associative copy)，關拷貝用于表示幾何模型之間的控制關系。

　　c.幾何連接器(geometry linker)，其功能類似關聯(lián)拷貝，只是用途不同。

　　這3項技術(shù)的引入，使傳統(tǒng)的參數(shù)化建模得到了極大地提升，不但保留了參數(shù)化系統(tǒng)在零件設計方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢，而且能方便地建立層次樹狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品模型，從根本上支持自頂向下的設計思想，用WAVE技術(shù)可方便地建立支持概念設計、裝配設計再到詳細設計的產(chǎn)品模型，把概念設計自始至終地貫徹于整個產(chǎn)品的設計階段。

　　UG/WAVE 主要是由以下幾個部分組成[2]：(1)幾何連接器(Geometry Linker);(2)相關性管理器(Associatively Manager);(3)零件聯(lián)系瀏覽器(Part Link Browser);(4)零件導航器(Parts Navigator);(5)幾何體導航器(Geometry Navigator);(6)裝配結(jié)構(gòu)導航工具(Assembly Navigation Tool)。利用這些工具可以順利實現(xiàn)控制相關零部件的更新時間和更新范圍，查詢、編輯、凍結(jié)和切斷相關零部件間的聯(lián)系，在同一個裝配中完成零部件間相關幾何體的復制等操作。

　　3 基于UG/WAVE的自頂向下(Top-Down)的裝配設計

　　根據(jù)設計后續(xù)各階段的要求，產(chǎn)品模型應該是一種樹狀與網(wǎng)狀相結(jié)合的模型，便于組織和管理數(shù)據(jù)，樹狀能夠清晰的描述產(chǎn)品中零部件之間的層次結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀可以描述產(chǎn)品中零部件之間的關系。Top-Down設計方法可以滿足這種需求，便于用樹狀結(jié)構(gòu)來描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型，允許設計者在高層產(chǎn)品設計發(fā)生變化時自動更新低層零部件的設計，如圖1所示。由于產(chǎn)品的總體參數(shù)、產(chǎn)品的包容空間、零部件的布置與定位等主要參數(shù)都在裝配的高層定義，而詳細設計在零部件的底層構(gòu)建，因此，通過設定產(chǎn)品的高層幾何定義和約束，使得詳細設計可以在概念設計完成之前開始實施，使產(chǎn)品設計并行開展。

　　圖1 基于WAVE的T-D結(jié)構(gòu)示意圖

　　產(chǎn)品設計應按照市場或客戶的需求展開，他們對產(chǎn)品的需求決定了一些關鍵的產(chǎn)品參數(shù)，而這些參數(shù)必須合并到高級產(chǎn)品設計的初期設計布局中，形成所有下游設計活動的基礎。

　　自頂向下裝配設計有兩種方法：

　　(1)先在裝配中產(chǎn)生一個新組件，它不含任何幾何對象，即是一個“空”組件，然后使其成為工作部件，最后在其中建立幾何模型。

　　(2)先在裝配中建立幾何模型(草圖、曲線、曲面、實體等)，然后建立新組件，最后把幾何模型加入到新建的組件中。

　　4.基于UG/WAVE的網(wǎng)絡并行工程

　　隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，為并行工程帶來了新的內(nèi)涵，UG/WAVE技術(shù)為此提供了一個橋梁，允許產(chǎn)品的設計者們分布在不同的區(qū)域，并行對產(chǎn)品進行設計。首先在服務器利用UG軟件建立產(chǎn)品模型，需要確定產(chǎn)品的主要參數(shù)，以及產(chǎn)品各零件之間的約束關系，并將其傳遞給分布在不同地域的各個節(jié)點，然后節(jié)點的設計師根據(jù)產(chǎn)品功能要求，對產(chǎn)品進行設計，零部件之間的約束關系，可以通過UG/WAVE來關聯(lián)。如圖2所示。

　　圖2 網(wǎng)絡并行工程示意圖

　　5 實例說明

　　現(xiàn)以推進器設計為例說明UG/WAVE在參數(shù)化設計中的作用，首先創(chuàng)建一個裝配文件assemble.prt，在裝配中添加一個底蓋文件down.prt，然后以底蓋文件為工作部件，對底蓋進行設計，如圖3所示。

　　圖3 底蓋設計

　　接下來，在裝配中添加一個頂蓋文件top.prt，以top.prt為工作部件，通過WAVE建立與down.prt之間的聯(lián)系,利用“鏡像體”可得到如圖4所示結(jié)果。建立起top.prt與down.prt之間的約束關系，當down.prt的參數(shù)發(fā)生變化時，top.prt的參數(shù)也隨之改變，從而達到參數(shù)化設計要求。

　　圖4 頂蓋關聯(lián)設計

　　6 結(jié)束語

　　利用 UG/WAVE 技術(shù)，概念設計在總體布置階段只需給出產(chǎn)品的外形、主要參數(shù)以及產(chǎn)品中零部件之間的約束關系，后續(xù)的詳細設計和工藝設計等工作可以并行開展，也可網(wǎng)絡并行設計，無需過多考慮結(jié)構(gòu)上的細節(jié)。概念設計的意圖通過控制幾何參數(shù)傳遞到整個設計團隊中去，可以隨時修改在設計中出現(xiàn)的問題。當產(chǎn)品的高層設計需要更改時，通過控制結(jié)構(gòu)快速的遞到詳細設計的設計平臺中去，為產(chǎn)品的快速開發(fā)提供了有力的技術(shù)支持。

　　WAVE 技術(shù)的關鍵是對設計意圖的正確理解和約束關系的定義。因此，在產(chǎn)品開發(fā)的初期應該考慮周全、定義合理、層次清晰，只有這樣才能提高產(chǎn)品開發(fā)的效率。