1、 引言
UG是世界上先進的CAD/CAE/CAM集成技術的大型軟件，其功能強大，使用該軟件進行設計，能直觀、準確地反映零、組件的形狀、裝配關系，可以使產品開發完全實現設計、工藝、制造的無紙化生產，并可使產品設計、工裝設計、工裝制造等工作并行開展，大大縮短了生產周期，非常有利于新品試制及多品種產品的設計、開發、制造。在新品開發期間，能通過其強大的功能及時檢查尺寸干涉、計算重量及相關特性，提高產品的設計質量，對復雜結構產品裝配工藝、焊接工藝中工序的合理安排有著非常好的指導性。因此，該軟件為工廠提供了一個強有力的新品開發手段。在以往的產品設計中，我們主要采用了AUTOCAD軟件。由于其功能有限，三維建模有很大的局限性，產品的最終效果無法很好的體現，用戶常常無法看到準確的三維造型，只有等樣品開發出來以后再進行產品確認。如用戶對外觀式樣不太滿意，就需要反復修改模具，甚至有時需要廢掉原有的模具，重新開模，再次進行樣品生產確認。這樣既耽誤了產品開發周期，又增加了開發成本。而UG軟件的實體模型功能能夠在設計階段給用戶提供產品的實體模型用于確認，縮短了產品的確認周期，而且具有復合式建模工具，允許在需要的時候增加、刪除、抑制、恢復、改變產品參數，使修改更加具有靈活性，因此，在柜機室內組件設計開發中起了很大的作用，使用非常方便。UG軟件的線框造型模塊提供了繪制基本圖素點、直線、圓弧、曲線的操作指令和線的倒角、剪切、編輯、分割等功能，實體造型模塊提供了各種基本幾何元素塊體、圓柱體、錐體和環體的操作和拉伸實體、旋轉實體、縫合、鉆孔、挖槽、凸臺、抽殼、倒圓角、倒斜角、錐臺以及布爾運算的實體相加、實體相減、實體相交等操作，曲面造型模塊可以完成各種規則曲面、二次曲面及不規則曲面的生成，在曲面的具體實現上有直紋面、掃描曲面、邊界曲線控制、網格曲線控制、矩形點組控制、曲線拉伸、過渡曲面、延伸曲面、偏置曲面、曲面倒圓、曲面橋接等各種方法。
2、 設計依據分析
交給設計人員的設計依據有很多種方式，但不外乎兩種，一種是塑件圖紙，一種是塑料制件樣品。對于前者，要注意圖紙的技術要求，許多圖紙明確給出澆口位置和形式、尺寸公差等級、未注圓角、產品壁厚等，這些在設計時必須加以重視；對于后者，重點是在樣件上提取有用的制模信息為我所用，避免在設計上走彎路（能夠生產出樣件的模具必有其成功之處），這些信息包括分型面的位置、正反脫模斜度的設計、相互配合的產品保持一致的圓角、脫模斜度等。
該柜機塑料組件主要由上面板、下面板、出風框、底座、頂蓋、電器盒、風向片等組成，其上、下面板、出風框、底座形狀較為復雜，設計中需要理清思路，遵守工藝設計規范，靈活運用UG操作技巧，以優化設計過程，減少設計周期。由于該柜機塑件較多，而設計方法又類似，故下面僅以其下面板為例進行詳細論述。下面板塑件形狀如圖１所示，材料為ABS（全名為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），顏色為乳白色，按統一色板檢驗。制件成型后表面平整光潔，無扭曲變形、裂紋、流痕、熔接痕等外觀缺陷，U面平直度≥1mm。尺寸公差按GB/T14486-93標準MT5級執行，壁厚為2.8mm，未注倒圓角為R0.5mm，外表面不允許設置澆口，配合間隙為0.5mm。設計人員必須認真消化圖紙，特別是尺寸的標注是否準確、齊全，有沒有未注脫模斜度、公差要求、裝配要求等等，以及塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結構、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工，若存在這些方面的問題，就得及時與客戶取得聯系，把存在的疑問一一消除。該塑件采用UG軟件進行三維建模，整個產品建模大概需1～2天（整個塑料組件完成的時間大概為7～8天），并且在三維造型過程中要特別注意校驗整體與卡勾的裝配尺寸及相互配合產品的脫模斜度，以免在設計中產生不必要的失誤。
3、 產品建模與裝配設計
3.1 產品建模
下面板材料為ABS塑料,注塑加工成型，主要由進風柵、加強筋、勾卡等特征組成,采用Layer Setting（圖層設置）、Create Sketch(創建草繪) 、Curve（曲線）、Section（截面曲線）、Basic Curve（創建基本曲線）、Project（點與曲線投影）、Combined Projection（組合曲線投影）、Intersection Curve（相交曲線）、Constraints（約束）、Edit Curve（編緝曲線）、Fillet（曲線圓角）、Extruded Body（拉伸實體）、Revolved Body(旋轉實體)、Block（長方體）、Hole（孔）、Pocket（型腔）、Sweep along Guide（沿引導線掃描實體）、Pad（凸臺）、Sew（縫合）、Patch（修補）、Trim Body（實體）、Instance （實例特征）、Hollow（抽殼）、Edge Blend（倒圓）、Ruled（規則曲面）、Swept（掃描曲面）、Quilt（融合面）、Extension（延伸曲面）、Trimmed Sheet（修剪曲面）、Taper（拔模）、Replace Face（更換表面）、Move Face（移動表面）、Offset Sheet（偏置曲面）、Extract Geometry（提取幾何體）、Unite（求和）、Subtract（求減）、Intersect（求交）等命令完成三維建模。其簡要建模步驟如下:
(1) 建立基準面、基準軸和基準坐標系；
(2) 層的設置、利用（1-29層里放solid、30-49層放Sketch,每一個Sketch放一層、50-59層放置Datum數據平面及數據軸、60-99層放Curve及其它需要的Object、100-149層放其它臨時Object、150-199層備用、200-249層屬于制圖范圍層、250-256留作它用）；
(3) 建立下面板外形特征（使用Curve、Project、Combined Projection、Extruded Body、Revolved Body、Pocket、Sweep along Guide、Pad、Sew、Patch、Trim Body、Instance、Hollow、Edge Blend、Ruled、Quilt、Extension、Trimmed Sheet、Taper、Offset Sheet、Extract Geometry、Unite等命令）；
(4) 建立薄壁（壁厚為2.8mm）實體特征（Hollow）；
(5) 建立中間與左右進風柵特征（使用Curve、Project、Combined Projection、Pocket、Sweep along Guide、Pad、Sew、Patch、Trim Body、Instance、Edge Blend、Taper、Offset Sheet、Extract Geometry、Subtract等命令）；
(6) 建立勾卡特征（使用Extruded Body、Pocket、Instance、Edge Blend、Curve等命令）；
(7) 建立面板背部的加強筋特征（Extruded Body、Edge Blend）；
(8) 加未注脫模斜度1°特征（Taper）；
(9) 倒未注圓角R0.5（Edge Blend）；
(10)進行拔模斜度和厚度檢測；
(11)對產品進行渲染。最后完成的下面板三維實體如圖1所示。
圖1 柜機下面板
3.2 裝配設計
通過在Application下拉式萊單上的Assemblies選項，使用Add Existing Component、Create New Component、Reposition Component、Mate Component(Mate、Align、Parallel、Center、Distance、Tangent)等命令完成所有零部件的裝配，其裝配圖如圖2所示。通過選擇Assemblies®Components®Check Clearances或在裝配工具條上的Check Clearances圖標進行間隙與干涉檢查。最后，對產品裝配圖進行藝術渲染，其渲染效果如圖3所示。
圖2 柜機室內組件
圖3 柜機室內組件渲染圖
4、 UG建模經驗總結
(1) 建模之前，應對模型建立的順序作大體通篇地考慮，尤其是對復雜模型（如柜機上、下面板，掛機上、下殼體等），更應該周全地考慮好，先做什么，后做什么，用什么方法做，這對后序工作的完成有極其重要的影響；
(2) 做重要步驟前，應先仔細檢查尺寸，防止出現錯漏。例如上面板的“抽殼”操作，做出其內腔，如若有某部分尺寸遺漏或看錯，做了“抽殼”操作后，在其后所做的工作，可能會因該遺漏而造成全部報廢，從頭而來，浪費時間，影響了進度；
(3) 建模過程應盡量避免產生“無參數”的實體，否則將對以后更改尺寸造成極大的麻煩。產生“無參數”實體的操作有：“Transform（改變）”中的“Copy（拷貝）”操作，“陣列(Pattern)”的“鏡像（Mirror）”操 作，以及針對一個實體進行“切斷”操作。以上操作應盡量避免使用，第1種和第2種情況盡量用新做同樣的實體完成，或者盡量用“陣列”中的“矩形陣列”、“圓周陣列”完成，第3種情況盡量用“切飛”代替“切斷”操作，以保留參數可以編；
(4) 對復雜模型，應該使三維實體建模與生成二維圖兩過程相結合。在空間不易檢查的尺寸，在二維圖能較準確的檢查，通過生成的二維圖可反過來檢查實體建模的正確與否，能及時發現存在的問題；
(5) 建議做了一系列實體后應及時檢查參數，最好進行了一定階段后由產品校對員協助檢查尺寸，以便及時發現問題進行糾正，避免導致重來，耽誤進度；
(6) 做復雜零件應多做備份，進行了一定階段存一個新文檔，以備操作失誤造成文件丟失或損壞時可調用最近相鄰的文件重做。復雜零件不要用一個文檔從頭干到尾，因為當做某些操作產生“無參數”實體，存盤后，就無法再回到原來參數齊全的實體了，該步驟是不可逆的。因此復雜零件應多做備份，待確實成功完成后再將前面已無用的備份刪除，這樣可避免很多問題發生。另外，勤做備份、勤存盤也有好處，當出現死機或誤操作退出等異常情況時，還可以馬上重新調入再做，不會讓心血白費；
(7) 應當針對實際遇到的問題多上機、多實踐，這樣才能了解更深入，發現其不常用的功能，有時能對解決問題起很大作用；
(8) 經常向別人請教，和他人討論，可開闊思路，有時可共同找到更佳的方法，不至于陷入思維定式；
(9) 對解決不了的問題應及時做好記錄，以便能集中請教。對解決問題的方法也應及時記錄下來，以便日后查看。如果條件允許的話，應與外單位技術人員進行經驗交流，取長補短。
5、 結束語
通過在產品的開發設計過程中充分應用UG軟件進行三維建模與裝配設計，不僅提高了產品的設計質量和水平，方便了與客戶的溝通，而且還縮短了產品的開發周期，降低了開發成本，為企業提升產品的競爭力和豐富產品品種提供了有力的保障，從而為企業帶來良好的經濟效益。