UG在水下動力系統(tǒng)復雜部件設計中的應用

2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

動力系統(tǒng)具有結(jié)構復雜、零件繁多等特點,將三維圖形軟件引入動力系統(tǒng)復雜部件的設計中,可提高設計水平和設計質(zhì)量。通過介紹如何利用三維圖形軟件UG進行水下動力系統(tǒng)復雜部件的造型設計,初步討論了計算機輔助設計的方法。首先在建模過程中,利用UG的實體造型和特征造型等方法,完成零件的三維設計;在虛擬裝配過程中,通過裝配檢查零件的設計尺寸,完善部件的設計。

1前言

隨著科學技術的發(fā)展和計算機輔助設計硬件技術的提高,為實現(xiàn)計算機繪圖創(chuàng)造了條件。同時,由于水下動力系統(tǒng)部件設計日益標準化和規(guī)范化,也為實現(xiàn)計算機繪圖提供了必要的條件。應用計算機繪圖不僅有利于進行多方案比較,更好地體現(xiàn)設計意圖,提高設計質(zhì)量,確保設計精度,而且可縮短設計周期。因而應用計算機繪圖是當前設計工作中非常有意義的工作。

    2三維圖形軟件UG的介紹

UG具有功能強大、性能穩(wěn)定以及兼容性好、交互性強等特點,近年來在我國的制造領域得到廣泛的應用。其建模技術結(jié)合了傳統(tǒng)建模和參數(shù)化建模的優(yōu)點,采用尺寸驅(qū)動技術,具有全相關的參數(shù)化功能,是一種"復合建模"工具。復合建模功能可以讓用戶在實體建模、曲面建模、線框建模和基于特征參數(shù)建模等不同輔助設計方式中任意選擇。在復雜部件的設計中,可根據(jù)已建立的三維零件模型,使用UG的各種應用功能對模型進行裝配操作、創(chuàng)建二維工程圖,也可對模型進行機構運動學、動力學分析和有限元分析,進行設計評估和優(yōu)化;同時,還可根據(jù)模型設計工裝夾具、進行加工處理,直接生產(chǎn)數(shù)控程序,用于產(chǎn)品的加工。使設計者可以根據(jù)工程設計的實際情況確定最佳方式,從而得到最佳設計效果。

    3零件造型設計

應用UG的建模功能,可快速進行概念設計和詳細設計,交互建立和編輯各種復雜的零部件模型。但對于一個零件模型,沒有一種固定的建模順序和建模方法,卻有一定規(guī)律可循。一般應根據(jù)零部件的結(jié)構特點,先建立一個基本體素(在一個Part文件里,最多只能有一個體素,而且最好僅作為基礎特征,否則不能保證各特征之間的相關性)或掃描特征作為零件的毛坯,再參照零件的粗加工過程逐步創(chuàng)建零件的孔、鍵槽、凸臺等特征,最后參照零件的精加工過程創(chuàng)建倒圓、倒角、螺紋和陣列等特征。在建模過程中,我們根據(jù)建模的需要創(chuàng)建了相關的參考特征,并使各特征的建立順序盡可能與零件的加工順序保持一致。

在對零件的進行特征分解時,分析其形狀特點,然后把它隔離成幾個主要的特征區(qū)域,建立一個粗略的特征圖。在隨后的基礎特征設計時,作出零件的毛坯形狀。在詳細設計中,遵循以下原則:先粗后細,先作粗略的形狀,再逐步細化;先大后小,先作大尺寸形狀,再完成局部的細化;先外后里,先作外表面形狀,再細化內(nèi)部形狀。利用細節(jié)設計(feature Operation)創(chuàng)建倒圓角、斜角,各類孔系,各類溝槽等細節(jié)。

在建模過程中,根據(jù)零件特點,如果一個結(jié)構不能直接用三維特征完成,則需要找到結(jié)構的某個二維輪廓特征。然后用拉伸旋轉(zhuǎn)掃描的方法,或者自由形狀特征去建立模型。同時,利用相對Datum CSYS或相對Datum Plane(圖1),以保證相關性。

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繪制完成后,可以利用模型導航(如圖2),查看設計步驟以及詳細信息。零件的模型設計完成后,由于處于設計初期,零件的尺寸和形狀還需要修改,我們可以利用UG軟件的參數(shù)化技術對零件的每一特征進行特征參數(shù)修改。如圖1中的轉(zhuǎn)子,我們利用參數(shù)化設計-INSTANCE,使零件保持了很好的相關性,若要改變轉(zhuǎn)子鍵槽的位置,可通過修改其定位尺寸實現(xiàn)。

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4虛擬裝配

在完成所有零件圖的繪制以后,就需要將零件裝配起來。通過對設計模型的裝配,可以發(fā)現(xiàn)零件設計尺寸是否正確、裝配體的零件之間是否有于涉。

UG采用虛擬裝配進行裝配建模,這樣可以把各個零件和子裝配體的信息關聯(lián)在一起,同時關聯(lián)可以把零件的修改信息反映到裝配體中。

進人裝配(ASSEMBLY)對零件進行裝配,根據(jù)結(jié)構,裝配設計采用自底向上設計。將設計好的零件通過添加零件(ADDEXISTING)向裝配體中添加一個已存在的零件。此時,零件只是簡單的添加進裝配圖中,而沒有建立正確的約束關系,利用匹配狀況(MATING CONDITIONS)確定約束類型。

在裝配時,利用面的貼合、對齊、偏移以及軸的插人等關系.可以迅速將零件安放到適當?shù)奈恢?。同時在裝配集合體中利用裝配體修改功能,對零件進行修改,修改后自動地放映到零件的設計中。

在裝配體完成后,還需要檢查其靜態(tài)干涉情況,利用ANALYSIS-SIMPLE INTERFERENCE進人干涉檢查。經(jīng)過檢查、修改后的某部件裝配圖見圖3。

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完成三維形體設計后,可以通過繪工程圖將三維模型轉(zhuǎn)換為二維工程圖,以及各種生產(chǎn)所需要的如剖視圖、軸測圖等,同時,UG軟件的三維模型和二維工程圖完全關聯(lián),確保了三維和二維圖形的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。

    5結(jié)語

在水下動力系統(tǒng)復雜部件的設計中引人UG軟件,大大縮短了其設計周期,同時也大大提高了動力系統(tǒng)復雜部件的設計水平和設計質(zhì)量。UG軟件功能強大且功能全面,需要我們在今后的工作中加以利用,滿足日益增長的設計需要。

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