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摘要：将UG软件应用于机械设计，所赋予是一种全新设计方式，它突破了传统二维设计局限性，更好体现、验证、完善设计人员设计意图，可以简化复杂产品设计过程，降低产品成本，产品投标报价之时，就能够将未来产品外观、造型、技术性能及特点介绍给用户，更快将产品推向市场，使产品更具有竞争力。鉴于机械UG软件应用诸多特点以及UG三维设计软件优越性，可以预见，UG软件在机械设计和制造领域将会有广阔应用前景。在此，本文对UG软件概述的基础上，对我国机械行业现状做出了简要分析，并对UG软件的强大红能和在设计制造中的应用，作一个初步探讨。
关键词：UG软件；机械设计；建模；二维工程图
引言：
UG的一個最大特点就是混合建模，就是在一个模型中允许存在无相关性的特征。如在建模过程中，可以通过移动、旋转坐标系创建特征构造的基点。这些特征似乎和先前创建的特征没有位置的相关性。因为NAVIGATOR TREE中（类似Pro/E中的模型树）没有坐标系变换的记录。又如创建BASIC CURVE，在NAVIGATOR TREE中也没有作为一个参数化特征的记录，比如如果想把一条圆弧曲线改成样条曲线就非常困难，而且有时改变并不影响子特征的变化。而在Pro/E中极为强调特征的全相关性，所有特征按照创建的先后顺序及参考有着严格的父子关系。对父特征的修改一定会反映到子特征上。本人曾就这个问题在问过上海EDS的UG技术工程师，他们说全相关性可以说是一把双刃剑，对于经验丰富的设计师，设计修改会非常方便，而对于经验不多的设计者，则非常容易出现修改后无法生成的错误，此时混合建模就比较适用。
1.UG软件概述
UG软件是一套集CAD、CAM、CAE于一体的功能强大的软件。使用该软件进行设计，能直观、准确地反映零、组件的形状及装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造等无图纸化生产，并可使产品设计、工装设计、工装制造等相关工作并行开展，从而大大缩短了生产周期，非常有利于新产品的试制及多品种产品的设计、开发和制造。在新品开发期间 ，可以通过UG强大的功能及时检查尺寸干涉、计算重量及相关特性，提高产品的设计质量。对复杂结构产品的装配工艺、焊接工艺中工序的合理安排有着极好的指导性。 软件功能复杂强大，需要有相应的技巧才能更好地掌握和使用。在进行零件建模时，UG软件可以通过多种途径建立起模型，可建方块，也可以拔凸台，还可以用拉伸实体，甚至可以用分割的办法等等，只是在实践中存在着优劣方法的比较。例如，用分割的办法容易丢失数据，当数模变成无参数模型后，该部分基本上不能再编辑和修改，这将会给以后的模型修改、尺寸修改等造成极大困难。因此，为避免上述情况发生，建模应尽量采用最优化的方法。
2.我国机械设计行业现状
我国机械设计行业自九十年代以来发展迅速，目前流水线已成为机械工业的重要组成部分。
2.1.机械设计种类繁多，更新换代快。如可分类为制品加工机械、容器加工机械、直接机械设计、装潢印刷机械及其它.每大类叉可分若干小类。随着制品（如纸、塑料、玻璃、金属）材料、结构与造型、装演的不断创新以及人们对美的追求.带动了机械设计行业的迅速发展。因而机械设计更新换代之迅速远远超过其它行业。
2.2.机械设计自动化生产线产品中，机电一体化技术、微机应用技术、热管技术等高新技术得到广泛应用.而相应的设计与制造技术则较为落后。目前，二维CAD在机械设计设计中的应用较多，而三维CAD的应用尚处于起步阶段。因此应大力推广三维CAD的应用.以提高设计水平.满足机械设计新产品开发的需要。
2.3.机械设计中机构多而且运动复杂。如一台机械中就有可能同时存在四杆机构、凸轮机械、齿轮机构或它们的组合形式.利用UG软件进行装配建模，可及时发现设计上的相干尺寸。此外利用UG软件还可进行机构运动仿真、有限元分析及优化，检查机构运动过程中是否会发生碰撞干涉，为确定合理设计方案提供理论依据。
3.UG有着非常强大的功能
为客户提供的产品设计模具，其基本步骤如下：
3.1.分析产品：调整产品的拔模斜度，同时考虑SLIDE和LIFTER的位置和设计方式。在一些特殊情况下，还要调整分型面的位置。
3.2.选用标准模架：从网上下载标准模架。比如：D-M-E 北美最知名的模具供应商，在其网页上可以下载各种规格，适合于各种设计软件，比如：CATIA，UG等，的3D文件。根据标准模架的规格，安排好产品的位置。
3.3.提取产品型面：先设定产品的膨胀系数，然后分别提取凸模和凹模型面。在UG中，常用SCALE，EXTRACT，SWEEP， BOUNDED SURFACE，SWEAR等指令来完成这个阶段的设计
3.4.设计凸模和凹模：在模架装配图中，分别设定CAVITY和CORE为工作零件。用WAVE指令将提取出来的产品型面与之相关联。最后用TRIM BODY，完成CAVITY和CORE的设计。
3.5.LOCK，SLIDE和LIFTER设计。注意选用标准的GIB。要考虑干涉，调整不同的BLEND半径。冷却水路的位置也是设计的重点。
4.UG软件在机械设计行业中的应用
4.1.实体建模模块应用
UG是一种复合建模（Modeling）工具，它提供了多种建模方法。建立零件模型时， 既可以用基本体素建立简单实体， 也可以对曲线、草图拉伸、旋转建立各种扫描实体， 还可以用系统提供特征创建各种特征体。
小型凹版印刷试验机零部件结构并不复杂，但建模时候要考虑采用哪种建模方法，不同建模方法所建立实体模型，其编辑性能不同。例如：要创建凹版印刷试验机印版滚筒轴三维模型，这种阶梯轴，可用基本体素圆柱体来逐段建立，也可逐段绘制圆再对其进行拉伸来建立，还可先建一个基本体素圆柱体，再用凸台特征来建立。这3种建模方法中，第一种方法建立轴编辑性不好，缩短中间某个台阶长度，则会出现更新失效提示，而第三种方法从建模方便性和各参数可编辑性来说都是最好。，正确建模方法对设计顺利进行至关重要。 一个零件模型，没有一种固定建模顺序和建模方法， 但有一定规律可循。一般应零部件结构特点， 先建立一个基本体素或扫描特征作为零件毛坯，再参照零件粗加工过程逐步创建零件孔、键槽、型腔、凸台、凸垫及用户定义等特征，最后参照零件精加工过程创建倒圆、倒角、螺纹、修剪和阵列等特征。当然，建模过程中，可建模需要创建相关参考特征，各特征建立顺序应尽可能与零件加工顺序一致。圆柱、块和锥等基本体素属非关联性特征，它们不与已建立几何对象关联，，为保证模型可修改性，一个零件模型中创建基本体素不要超过1个，基本体素一般作为第一个特征。对小型凹版印刷试验机零部件建模时，首先要选择正确建模方法，其次确定合理建模顺序，然后零部件结构特点逐步建立模型。
4.2.虚拟装配模块应用
UG装配（Assembly）模块用于实现各零部件间装配关系。它把多个建模模块建立模型零件，Mating（配对）、Align（对齐）和Orient（方位）等关系组装一起，实现其空间位置安排。装配可以确定零件空间位置，反映部件装配结构以及发现其空间干涉情况等。装配中，部件几何体是被装配引用，而复制到装配中。如何编辑部件和何处编辑部件，整个装配部件都保持关联性，某部件修改，则引用它装配部件自动更新，反应部件最新变化。
UG装配模块能快速将零部件组合成为产品，装配中，可参照其他部件进行部件关联设计，并可对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。装配模型生成后，可建立爆炸视图，并可将其引入到装配工程图中；同时，装配工程图中可自动产生装配明细表，并能对视图进行局部挖切。
小型凹版印刷试验机设计中，利用装配模块将建模模块中建立模型零件一定空间位置关系装配起来，及时检查装配模型是否存设计尺寸干涉，为将来实际装配顺利进行提供可靠保证。由此所产生装配信息可以方便绘制装配图，并能快速生成装配分解图，节省绘制装配图和零件图时间和成本。
4.3.工程图模块应用
UG工程图（Drafting）模块提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动（手工）尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持GB、标准汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图、明细表自动生成等工具。
将UG建模模块创建凹版印刷试验机各零件和装配模型引用到UG工程图功能中，快速生成二维工程图。UG工程图功能是基于创建三维实体模型二维投影所到二维工程图，，工程图与三维实体模型是完全关联，实体模型尺寸、形状和位置任何改变，都会引起二维工程图作出实时变化。这样便大大减少了二维图更新所需时间，可以从根本上杜绝传统二维工程图设计中尺寸矛盾、丢线等常见错误，保证二维工程图正确无误。
结束语：
随着机械设计自动化的不断发展，CAD/CAE/CAM 一体化软件层出不穷，UG软件便是其中之一。UG软件能将机械设计与生产的全过程集成在一起，它通过一种独特的参数化的以及面向零件的3D实体模型的设计制造技术，改变了传统的设计理念，为我们提供了一条更直观、更有效、更快捷的设计途径。在机械制造中，利用UG软件可以创建实体零件模型及组装造型，它具有运动模拟功能、虚拟装配功能、产生工程图功能、高级数控功能等，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。
参考文献：
[1] 陈明，战强，刘增波，牛海军. 基于UG和ADAMS的BHG-1夹持器虚拟设计与仿真[J]. 机械设计与制造. 2007（01）.
[2] 丁寿滨，常宗瑜，武雅洁，谭登山，朱春涛. ADAMS与常用CAD软件之间的接口[J]. 微计算机信息. 2005（20）.
[3] 邹毅，万朝燕. 基于ADAMS的均载摆块机构动力学仿真[J]. 机械工程师. 2007（11）.
[4] 朱立达，史家顺，蔡光起，王宛山. 基于ADAMS的3-TPS混联机床运动学和动力学仿真[J]. 東北大学学报（自然科学版）. 2007（10）.
[5] 宁晓斌，孟彬，王磊. 重型汽车制动器虚拟样机的建模与应用[J]. 系统仿真学报. 2006（08）.
作者简介：毛震威 ，浙江余姚人，大学本科，机械工程师，单位：上海强生科技有限公司。
关键词：UG软件；机械设计；建模；二维工程图
引言：
UG的一個最大特点就是混合建模，就是在一个模型中允许存在无相关性的特征。如在建模过程中，可以通过移动、旋转坐标系创建特征构造的基点。这些特征似乎和先前创建的特征没有位置的相关性。因为NAVIGATOR TREE中（类似Pro/E中的模型树）没有坐标系变换的记录。又如创建BASIC CURVE，在NAVIGATOR TREE中也没有作为一个参数化特征的记录，比如如果想把一条圆弧曲线改成样条曲线就非常困难，而且有时改变并不影响子特征的变化。而在Pro/E中极为强调特征的全相关性，所有特征按照创建的先后顺序及参考有着严格的父子关系。对父特征的修改一定会反映到子特征上。本人曾就这个问题在问过上海EDS的UG技术工程师，他们说全相关性可以说是一把双刃剑，对于经验丰富的设计师，设计修改会非常方便，而对于经验不多的设计者，则非常容易出现修改后无法生成的错误，此时混合建模就比较适用。
1.UG软件概述
UG软件是一套集CAD、CAM、CAE于一体的功能强大的软件。使用该软件进行设计，能直观、准确地反映零、组件的形状及装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造等无图纸化生产，并可使产品设计、工装设计、工装制造等相关工作并行开展，从而大大缩短了生产周期，非常有利于新产品的试制及多品种产品的设计、开发和制造。在新品开发期间 ，可以通过UG强大的功能及时检查尺寸干涉、计算重量及相关特性，提高产品的设计质量。对复杂结构产品的装配工艺、焊接工艺中工序的合理安排有着极好的指导性。 软件功能复杂强大，需要有相应的技巧才能更好地掌握和使用。在进行零件建模时，UG软件可以通过多种途径建立起模型，可建方块，也可以拔凸台，还可以用拉伸实体，甚至可以用分割的办法等等，只是在实践中存在着优劣方法的比较。例如，用分割的办法容易丢失数据，当数模变成无参数模型后，该部分基本上不能再编辑和修改，这将会给以后的模型修改、尺寸修改等造成极大困难。因此，为避免上述情况发生，建模应尽量采用最优化的方法。
2.我国机械设计行业现状
我国机械设计行业自九十年代以来发展迅速，目前流水线已成为机械工业的重要组成部分。
2.1.机械设计种类繁多，更新换代快。如可分类为制品加工机械、容器加工机械、直接机械设计、装潢印刷机械及其它.每大类叉可分若干小类。随着制品（如纸、塑料、玻璃、金属）材料、结构与造型、装演的不断创新以及人们对美的追求.带动了机械设计行业的迅速发展。因而机械设计更新换代之迅速远远超过其它行业。
2.2.机械设计自动化生产线产品中，机电一体化技术、微机应用技术、热管技术等高新技术得到广泛应用.而相应的设计与制造技术则较为落后。目前，二维CAD在机械设计设计中的应用较多，而三维CAD的应用尚处于起步阶段。因此应大力推广三维CAD的应用.以提高设计水平.满足机械设计新产品开发的需要。
2.3.机械设计中机构多而且运动复杂。如一台机械中就有可能同时存在四杆机构、凸轮机械、齿轮机构或它们的组合形式.利用UG软件进行装配建模，可及时发现设计上的相干尺寸。此外利用UG软件还可进行机构运动仿真、有限元分析及优化，检查机构运动过程中是否会发生碰撞干涉，为确定合理设计方案提供理论依据。
3.UG有着非常强大的功能
为客户提供的产品设计模具，其基本步骤如下：
3.1.分析产品：调整产品的拔模斜度，同时考虑SLIDE和LIFTER的位置和设计方式。在一些特殊情况下，还要调整分型面的位置。
3.2.选用标准模架：从网上下载标准模架。比如：D-M-E 北美最知名的模具供应商，在其网页上可以下载各种规格，适合于各种设计软件，比如：CATIA，UG等，的3D文件。根据标准模架的规格，安排好产品的位置。
3.3.提取产品型面：先设定产品的膨胀系数，然后分别提取凸模和凹模型面。在UG中，常用SCALE，EXTRACT，SWEEP， BOUNDED SURFACE，SWEAR等指令来完成这个阶段的设计
3.4.设计凸模和凹模：在模架装配图中，分别设定CAVITY和CORE为工作零件。用WAVE指令将提取出来的产品型面与之相关联。最后用TRIM BODY，完成CAVITY和CORE的设计。
3.5.LOCK，SLIDE和LIFTER设计。注意选用标准的GIB。要考虑干涉，调整不同的BLEND半径。冷却水路的位置也是设计的重点。
4.UG软件在机械设计行业中的应用
4.1.实体建模模块应用
UG是一种复合建模（Modeling）工具，它提供了多种建模方法。建立零件模型时， 既可以用基本体素建立简单实体， 也可以对曲线、草图拉伸、旋转建立各种扫描实体， 还可以用系统提供特征创建各种特征体。
小型凹版印刷试验机零部件结构并不复杂，但建模时候要考虑采用哪种建模方法，不同建模方法所建立实体模型，其编辑性能不同。例如：要创建凹版印刷试验机印版滚筒轴三维模型，这种阶梯轴，可用基本体素圆柱体来逐段建立，也可逐段绘制圆再对其进行拉伸来建立，还可先建一个基本体素圆柱体，再用凸台特征来建立。这3种建模方法中，第一种方法建立轴编辑性不好，缩短中间某个台阶长度，则会出现更新失效提示，而第三种方法从建模方便性和各参数可编辑性来说都是最好。，正确建模方法对设计顺利进行至关重要。 一个零件模型，没有一种固定建模顺序和建模方法， 但有一定规律可循。一般应零部件结构特点， 先建立一个基本体素或扫描特征作为零件毛坯，再参照零件粗加工过程逐步创建零件孔、键槽、型腔、凸台、凸垫及用户定义等特征，最后参照零件精加工过程创建倒圆、倒角、螺纹、修剪和阵列等特征。当然，建模过程中，可建模需要创建相关参考特征，各特征建立顺序应尽可能与零件加工顺序一致。圆柱、块和锥等基本体素属非关联性特征，它们不与已建立几何对象关联，，为保证模型可修改性，一个零件模型中创建基本体素不要超过1个，基本体素一般作为第一个特征。对小型凹版印刷试验机零部件建模时，首先要选择正确建模方法，其次确定合理建模顺序，然后零部件结构特点逐步建立模型。
4.2.虚拟装配模块应用
UG装配（Assembly）模块用于实现各零部件间装配关系。它把多个建模模块建立模型零件，Mating（配对）、Align（对齐）和Orient（方位）等关系组装一起，实现其空间位置安排。装配可以确定零件空间位置，反映部件装配结构以及发现其空间干涉情况等。装配中，部件几何体是被装配引用，而复制到装配中。如何编辑部件和何处编辑部件，整个装配部件都保持关联性，某部件修改，则引用它装配部件自动更新，反应部件最新变化。
UG装配模块能快速将零部件组合成为产品，装配中，可参照其他部件进行部件关联设计，并可对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。装配模型生成后，可建立爆炸视图，并可将其引入到装配工程图中；同时，装配工程图中可自动产生装配明细表，并能对视图进行局部挖切。
小型凹版印刷试验机设计中，利用装配模块将建模模块中建立模型零件一定空间位置关系装配起来，及时检查装配模型是否存设计尺寸干涉，为将来实际装配顺利进行提供可靠保证。由此所产生装配信息可以方便绘制装配图，并能快速生成装配分解图，节省绘制装配图和零件图时间和成本。
4.3.工程图模块应用
UG工程图（Drafting）模块提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动（手工）尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持GB、标准汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图、明细表自动生成等工具。
将UG建模模块创建凹版印刷试验机各零件和装配模型引用到UG工程图功能中，快速生成二维工程图。UG工程图功能是基于创建三维实体模型二维投影所到二维工程图，，工程图与三维实体模型是完全关联，实体模型尺寸、形状和位置任何改变，都会引起二维工程图作出实时变化。这样便大大减少了二维图更新所需时间，可以从根本上杜绝传统二维工程图设计中尺寸矛盾、丢线等常见错误，保证二维工程图正确无误。
结束语：
随着机械设计自动化的不断发展，CAD/CAE/CAM 一体化软件层出不穷，UG软件便是其中之一。UG软件能将机械设计与生产的全过程集成在一起，它通过一种独特的参数化的以及面向零件的3D实体模型的设计制造技术，改变了传统的设计理念，为我们提供了一条更直观、更有效、更快捷的设计途径。在机械制造中，利用UG软件可以创建实体零件模型及组装造型，它具有运动模拟功能、虚拟装配功能、产生工程图功能、高级数控功能等，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。
参考文献：
[1] 陈明，战强，刘增波，牛海军. 基于UG和ADAMS的BHG-1夹持器虚拟设计与仿真[J]. 机械设计与制造. 2007（01）.
[2] 丁寿滨，常宗瑜，武雅洁，谭登山，朱春涛. ADAMS与常用CAD软件之间的接口[J]. 微计算机信息. 2005（20）.
[3] 邹毅，万朝燕. 基于ADAMS的均载摆块机构动力学仿真[J]. 机械工程师. 2007（11）.
[4] 朱立达，史家顺，蔡光起，王宛山. 基于ADAMS的3-TPS混联机床运动学和动力学仿真[J]. 東北大学学报（自然科学版）. 2007（10）.
[5] 宁晓斌，孟彬，王磊. 重型汽车制动器虚拟样机的建模与应用[J]. 系统仿真学报. 2006（08）.
作者简介：毛震威 ，浙江余姚人，大学本科，机械工程师，单位：上海强生科技有限公司。