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(5).UG/工程制图(UG/Drafting)
该模块使设计人员可以方便地获得与三维实体模型完全相关的二维工程图。UG/Draoing支持工业上颁布的主要制图标准,如州SI/ASME、ISO、DIN、JSIS和我国的GB标准。
(6).UG/装配建模(UG/Assembty Modeling)
该模块提供了并行的、自上而下和自下而上的产品开发方法。在装配过程中,可以进行零部件的设计和编辑。零部件刘灵活地配对和定位,并保持其关联性。装配件的参数化建模,还可以描述各部件之间的配对关系。这种体系结构允许建立非常庞大的产品结构,并在各设计纪之间进行共享,使产品开发组成员能够并行工作。
(7).UG/高级装配
UG高级装配模块提供了数据装载控制功能,允许用户对装配结构中的部件进行过滤分析,可以管理,以完成—一个复杂产品的全数字化装配过程。它提供的各种工具可对整个产品、指定的子系统或零件进行装配分析和质量管理。在进行间隙检测的过程中,其检测结果可保存备用。在需要的时候,该模块还可对硬干涉进行精确定位。当要对一个大型产品的部分结构进行修改时,该功能还可以定义区域和组件集,以便于快速修改。
(8).UG/虚拟现实
这两个模块提供了分布式工具、并行可视化工具和虚拟产品模拟化工具。这些模块利用高级装配来精确显示模型和进行动念干涉检查。UG/Reality在对产品功能方向进行实时模拟的同时可对产品进行评估,能根据部件的运动、装配的步骤和在部件内部的漫游建立动凶。
(9).UG/工业造型设计
该模块提供了三大功能可用于产品的概念设计。通过选择质量等级、光源、阴影和工程材料等参数,可以制作出精美的产品图像,从而加强了CAD模型的视觉效果。其自由形状功能(Studio Freeform),可对曲面进行变形和变换处理,使其能方便地创建复杂的模型。其动态评估功能(Studio Analyze),可对自由几何形状进行分析和评估。
(10).UG/Wave
UG Wave提供了一个参数化产品开发平台,它将概念设计与详细设计贯穿到整个产品的设计过程。wave技术可对产品设计进行定义、控制和评估,通过定
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义几何形体框架和关键设计变量,表达产品的概念设计,通过多数化的编辑控制结构,使不同的设计概念可以被迅速地分析和评估。控制结构中的关键几何模型,可链接拷贝到经过详细设计的产品装配中。这样,在后续的产品开发过程中,允许高级概念设计中的变化与整个产品设计改变相关联。
3、CAM模块
CAE模块包括了结构分析、注塑流动分析和有限元分析等模块 4、UG其他模块
除了以上介绍的常用模块外,UG还有其他一些功能模块。如供用户制定菜单的UG/Open Menu Script模块;供用户构造UG风格对话框的用户界面设计模块(UG/Open UIStyler);供用户进行二次开发的,由UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open++组成的UG开发模块(UG/Open);以及数据交换模块、快速成型模块和由检验、检劝和逆向工程
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第三章 参数化特征造型技术理论
3.1引言
在计算机环境下进行全过程的产品设计,首先需要对产品进行数字化建模。产品建模是CAD领域的关键技术,它将人们头脑中构思的产品模型,转换成用符号、图形和算法表达的形式,最后形成计算机可以理解的数据模型,即产生、存储、处理和表达设计对象的过程。
数字化产品建模的研究最早可以追溯到60年代初。随着人们对信息完整性的追求,产品建模经历了从几何建模、特征建模、智能建模、装配建模和集成建模的发展过程。其中几何建模经历了线框造型、曲面造型、实体造型等多个发展阶段,在此基础上产生了特征建模与参数化/变量化建模技术。参数化/变量化建模从几何图形中抽象出几何约束,使其与工程设计中其他约束条件结合,充分考虑了设计师的设计意图,以提高产品建模的智能化水平。参数化技术是图形技术与人工智能技术的初步结合。随着人工智能技术的发展,产品建模技术也逐渐向着更高层次的智能建模方向发展。产品智能建模可以分为约束建模、搜索建模、推理建模和三者综合的知识建模四类。约束建模将所有的设计要求都看成是对设计变量的约束,设计过程就是一个约束满足问题。因此,设计过程可以看作设计师应用自身知识,逐渐满足设计要求,产生设计结果的过程,约束模型就是满足设计需要的约束驱动的产品模型。参数化技术利用图形中蕴涵的知识信息来进行推理求解,以重现用户的设计意图。这些图形中蕴涵的知识信息就是图形元素之间的几何约束关系,它是图形中底层次的抽象信息,是维系图形的基本形状不变的基本要素。参数化技术将产品模型表示成几何元素及其约束关系组成的几何约束系统,即产品的参数化模型,以其中的尺寸约束属性作为整个模型的参数。参数化模型可以根据设计的需要改变尺寸参数,并通过几何推理算法重建产品的几何模型。
3.2参数化图形的几何约束模型
参数化技术的实质就是以几何约束系统表示产型的约束驱动,即在确定产品几何约束模型之后,何模型。实际上,可以将产品参数化/变量化模型合模型由
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几何模型和约束模型组成,如图3-1所示
图3-1对偶复合模型
在对偶复合模型中,几何模型表达了构成产品模型的低级几何要素,如点、线、面及其几何位置等信息。它是产品精确造型的基本要素,反映了较低层次的信息内容。而约束模型则是由几何元素之间客观存在的约束关系组成的,它在更高的抽象层次上反映了产品模型的几何特性,因为诸如尺寸、平行、垂直等几何约束关系能够比点、线、面更好的反映产品设计的工程语义。与几何模型的表达模式一样,约束模型的表达模式必须保证能够完整地、准确地表达产品模型的结构信息,充分的记录几何模型中蕴涵的设计意图。有效的约束表达模式可以唯一的、完整的、并以自然的方式定义产品的几何形状,实现产品几何模型的约束驱 动。
参数化系统的对偶模型在数据结构上可以划分为三层:应用层、逻辑层与数据层,如图3-2所示。应用层主要表达产品模型的几何形状,表现的是几何元素的特性,它是参数化系统向用户展现的产品造型的界面。逻辑层主要表达几何元素之间的约束关系。不论何种参数化设计系统,表达的约束关系、即设计者蕴涵的设计意图,在内容上都是一致的。数据层主要包括表达几何约束系统的表示方式即数据结构。不同参数化系统的几何约束表达方式有所不同,这主要体现在数据层中。
图3-2 CAD系统中约束模型的层次
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在参数化CAD系统中,几何约束的表示方法与几何约束系统求解方法是其核心内容。参数化CAD系统的主要功能是二维工程绘图与三维实体造型。二维图形中的几何约束与三维图形中的几何约束是建立在不同维上的几何元素之间的约束关系。研究几何约束系统的逻辑表示方法是建立参数化模型的基础。
3.2.1 约束的概念与类型
约束(Constraint)是描述一组对象所必须满足的某种特定关系的断言[1]。约束是一个应用很广泛的概念,在参数化/变量化建模中约束主要指设计对象在设计空间受到的某种限制。设计本质上就是一个约束满足问题,设计过程即给定功能、结构、材料及制造等方面的约束,建立一个满足设计要求的约束系统。产品参数化建模中的约束类型从宏观上可以分为几何约束与工程约束。几何约束是指构成图形的各个几何元素之间所固有的某种结构与形状关系,如平行、垂直、水平、竖直、相切、共线、同心等。几何约束保证了图形元素改变尺寸后图形能大致保持原来的形状。几何约束从性质上可以分为拓扑结构(Topology Constraint)、结构约束(Architecture Constraint)以及尺寸约束(Dimension Constraint)。这三种几何约束分别定义了几何元素之间从低层到高层的三种约束关系:拓扑关系,方向关系,位置关系,在图形中分别表现为图元之间的连接、定向、定位等相互关系。
结构约束是维系几何图形基本形状的几何约束类型。它在确定了图形元素拓扑联结关系的基础上,确定了图形元素的定向关系,如平行、垂直、斜角、对称等,由此可以决定图形的基本结构。结构约束在工程图种往往是隐含的,是尺寸驱动不能改变的约束关系。结构约束对设计来讲具有更明确的意义,取消和增加一个约束将意味着设计对象模型的变更。结构约束的变更往往引起轮廓的质变,尺寸约束的变更则引起轮廓的量变。参数化和变量化只改变尺寸约束的参数属性,对结构约束与拓扑约束均保持不变。
尺寸约束是产品模型种重要的约束关系,它确定了图形可变要素。尺寸定义了几何元素的属性,如长度、半径、直径等参数等,或者尺寸元素之间位置关系,如距离、角度等参数,它决定了图形的轮廓形状。尺寸约束表达了蕴涵在尺寸中表达轮廓的语义内容。由于图形标注中尺寸链的不封闭性,尺寸约束可以将相关几何元素表示为一个尺寸树。尺寸标注过多会造成过约束,尺寸树中出现封闭的环,检测尺寸环可检测尺寸标注中过约束的存在。