UG造型設(shè)計(jì) 模擬加工

1、UG 造型設(shè)計(jì) 模擬加工摘 要使用UG軟件的Model模塊完成產(chǎn)品的三維造型設(shè)計(jì)，并使用UG的Manufacture模塊對(duì)其進(jìn)行了數(shù)控模擬加工。關(guān)鍵詞： UG 造型設(shè)計(jì) 模擬加工目 錄第一章 緒論 1§1-1 CAD/CAM與數(shù)字化制造 1§1-2 CAD/CAM軟件介紹 2§1-3 CAD/CAM系統(tǒng)的功能使用方法及應(yīng)用過程 3§1-4 實(shí)訓(xùn)主要內(nèi)容 3第二章 基于UG的三維造型設(shè)計(jì) 5§2-1幾何造型技術(shù) 5§2-2 結(jié)構(gòu)形狀分析與造型思路 5§2-3 三維造型設(shè)計(jì) 5第三章 基于UG的的數(shù)控模擬加工13§3-

2、1 CAM編程的一般步驟13§3-1工藝方案分析13§3-2 建立主模型15§3-3 創(chuàng)建毛坯16§3-4創(chuàng)建刀具、方法和幾何體父節(jié)點(diǎn)組13§3-5 創(chuàng)建刀具軌跡15§3-6操作的組織管理16§3-7生成車間工藝文件13第四章 實(shí)訓(xùn)體會(huì)77§4-1 體會(huì) 77§4-2 致謝 79參考文獻(xiàn) 82第一章 緒論§1-1 CAD/CAM與數(shù)字化制造CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造）與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）構(gòu)成了一個(gè)現(xiàn)代制造型企業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主干。對(duì)于制造行業(yè)，設(shè)計(jì)、制造水平和產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)周

3、期息息相關(guān)。人工設(shè)計(jì)、單件生產(chǎn)這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方式已無法適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的要求。采用CAD/CAM的技術(shù)已成為整個(gè)制造行業(yè)當(dāng)前和將來技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。CAD技術(shù)的首要任務(wù)是為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)對(duì)象提供方便、高效的數(shù)字化表示和表現(xiàn)（Digital Representation and Presentation）的工具。數(shù)字化表示是指用數(shù)字形式為計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的設(shè)計(jì)對(duì)象生成內(nèi)部描述，象二維圖、三維線框、曲面、實(shí)體和特征模型；而數(shù)字化表現(xiàn)是指在計(jì)算機(jī)屏幕上生成真實(shí)感圖形、創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行漫游、多通道人機(jī)交互、多媒體技術(shù)等。CAD的概念不僅僅是體現(xiàn)在輔助制圖（圖形實(shí)現(xiàn)）方面,它更主要地起到了設(shè)計(jì)助手的作用

4、，幫助廣大工程技術(shù)人員從繁雜的查手冊(cè)、計(jì)算中解脫出來。極大地提高了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)行業(yè)競爭能力。CAM與CAD密不可分，甚至比CAD應(yīng)用得更為廣泛。幾乎每一個(gè)現(xiàn)代制造企業(yè)都離不開大量的數(shù)控設(shè)備。隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，要高效地制造高精度的產(chǎn)品，CAM技術(shù)不可或缺。設(shè)計(jì)系統(tǒng)只有配合數(shù)控加工才能充分顯示其巨大的優(yōu)越性。另一方面，數(shù)控技術(shù)只有依靠設(shè)計(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生的模型才能發(fā)揮其效率。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，二者很自然地緊密結(jié)合起來，形成CAD/CAM系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)和制造的各個(gè)階段可利用公共數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，即通過公共數(shù)據(jù)庫將設(shè)計(jì)和制造過程緊

5、密地聯(lián)系為一個(gè)整體。數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)利用設(shè)計(jì)的結(jié)果和產(chǎn)生的模型，形成數(shù)控加工機(jī)床所需的信息。CAD/CAM大大縮短了產(chǎn)品的制造周期，顯著地提高產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)成熟的技術(shù)。波音777新一代大型客機(jī)以4年半的周期研制成功，采用的新結(jié)構(gòu)、新發(fā)動(dòng)機(jī)、新的電傳操縱等都是一步到位，立刻投入批量生產(chǎn)。飛機(jī)出廠后直接交付客戶使用，故障返修率幾乎為零。媒介宣傳中稱之為"無紙?jiān)O(shè)計(jì)"，而波音公司本身認(rèn)為，這主要應(yīng)歸功于CAD/CAM設(shè)計(jì)制造一體化。§1-2 CAD/CAM軟件介紹CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機(jī)、小型機(jī)、

6、工作站、微機(jī)時(shí)代，每個(gè)時(shí)代都有當(dāng)時(shí)流行的CAD/CAM軟件?，F(xiàn)在，工作站和微機(jī)平臺(tái)CAD/CAM軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件。1、高檔CAD/CAM軟件高檔CAM軟件的代表有Unigraphics、I-DEAS /Pro/Engineer、CATIA等。這類軟件的特點(diǎn)是優(yōu)越的參數(shù)化設(shè)計(jì)、變量化設(shè)計(jì)及特征造型技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體和曲面造型功能結(jié)合在一起，加工方式完備，計(jì)算準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)，可以從簡單的2軸加工到以5軸聯(lián)動(dòng)方式來加工極為復(fù)雜的工件表面，并可以對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制和優(yōu)化，同時(shí)提供了二次開發(fā)工具允許用戶擴(kuò)展功能。是航空、汽車、造船行業(yè)的首選CAD/

7、CAM軟件。2、中檔CAD/CAM軟件CIMATRON是中檔CAD/CAM軟件的代表。這類軟件實(shí)用性強(qiáng)，提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。3、相對(duì)獨(dú)立的CAM軟件相對(duì)獨(dú)立的CAM系統(tǒng)有Mastercam、Surfcam等。這類軟件主要通過中性文件從其它CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型。系統(tǒng)主要有交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊和后置處理模塊。主要應(yīng)用在中小企業(yè)的模具行業(yè)。 4、國內(nèi)CAD/CAM軟件國內(nèi)CAD/CAM軟件的代表有CAXA-ME、金銀花系統(tǒng)等。這類軟件是面向機(jī)

8、械制造業(yè)自主開發(fā)的中文界面、三維復(fù)雜形面CAD/CAM軟件，具備機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)和數(shù)控加工程序自動(dòng)生成等功能。這些軟件價(jià)格便宜，主要面向中小企業(yè)，符合我國國情和標(biāo)準(zhǔn)，所以受到了廣泛的歡迎，贏得了越來越大的市場份額。本論文使用高端CAD/CAM軟件UG完成一摩擦圓盤壓鑄模腔的造型設(shè)計(jì)與數(shù)控模擬加工。UG是美國Mc Donnell公司開發(fā)的集CAD/CAM/CAE于一體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件。其特點(diǎn)是模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工能力強(qiáng)，具有良好的二次開發(fā)接口。UG適用于機(jī)械、汽車、造船、航空和模具行業(yè)的設(shè)計(jì)和制造。UG CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊能實(shí)現(xiàn)實(shí)體造型、高級(jí)裝配（逼真的動(dòng)態(tài)裝配仿真）、標(biāo)

9、準(zhǔn)零件庫調(diào)用、幾何公差分析與檢查等。UG CAM計(jì)算機(jī)輔助制造模塊能實(shí)現(xiàn)圖形化刀具路徑編輯、動(dòng)態(tài)地觀察刀具切削路徑、更改刀具切削路徑（如延伸、修剪及邊界的設(shè)定）、修改切削速度和方向、校驗(yàn)刀具路徑、后置處理模塊能適應(yīng)各類數(shù)控機(jī)床（如2-5軸銑床，2-4軸車床）、線切割和電火化機(jī)床等。§1-3 CAD/CAM系統(tǒng)的功能使用方法及應(yīng)用過程一、熟悉系統(tǒng)的功能與使用方法在使用一個(gè)CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)編制零件數(shù)控加工程序之前，應(yīng)對(duì)該系統(tǒng)的功能及使用方法有一個(gè)比較全面的了解。1、了解系統(tǒng)的功能框架 對(duì)于CAD/CAM數(shù)控系統(tǒng)首先應(yīng)了解其總體功能框架，包括造型設(shè)計(jì)、二維工程繪圖、裝配、模具設(shè)計(jì)

10、、制造，等能模塊，以及每一個(gè)功能模塊所包含的內(nèi)容，特別應(yīng)關(guān)注造型設(shè)計(jì)中的草圖設(shè)計(jì)、曲面設(shè)計(jì)、實(shí)體造型以及特征造型的功能，因?yàn)檫@些是數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)。2、了解系統(tǒng)的編程能力  對(duì)于一個(gè)數(shù)控編程系統(tǒng)，應(yīng)了解其編程能力的編程能力主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）適用范圍  車削、銑削、鉆孔、線切割（EDM）等。（2）可編程的坐標(biāo)數(shù)  點(diǎn)位、二坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)以及五坐標(biāo)。（3）可編程的對(duì)象  多坐標(biāo)點(diǎn)位加工編程、表面區(qū)域加工編程(是否具備多曲面區(qū)域的加工編程)、輪廓加工編程、曲面交線及過渡區(qū)域加工編程、腔槽加工編程、曲面通道加工編程等。（4）是否具備刀具軌跡的編

11、輯功能  有哪些編輯手段，如刀具軌跡變換、裁剪、修正、刪除、轉(zhuǎn)置、勻化(刀位點(diǎn)加密、濃縮和篩選)、分割及連接等。（5）是否具備刀位驗(yàn)證的能力  有哪些驗(yàn)證手段，如刀具軌跡仿真、刀具運(yùn)動(dòng)過程仿真、加工過程模擬、截面法驗(yàn)證等。（6）熟悉系統(tǒng)的用戶界面及輸入方式  系統(tǒng)是在圖形交互方式下工作，還是在命令交互方式下工作；系統(tǒng)是否具備批處理能力等。（7）了解系統(tǒng)的文件管理方式  對(duì)于一個(gè)零件的編程，最終要得到的是能在指定的數(shù)控機(jī)床上完成該零件加工的正確的數(shù)控程序，該程序是以文件形式存在的。在實(shí)際編程時(shí)，往往還要構(gòu)造一些中間文件，如零件模型(或加工單元)文件、工作過

12、程文件(日志文件)、幾何元素(曲線、曲面)文件、刀具文件、刀位文件、數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)文件等，應(yīng)該熟悉系統(tǒng)對(duì)這些文件的管理方式它及它們之間的關(guān)系。二、分析加工零件  當(dāng)拿到持加工零件的零件圖紙或工藝圖紙(特別是復(fù)雜的曲面零件和模具圖紙)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)零件圖紙進(jìn)行仔細(xì)的分析，內(nèi)容包括：1、分析待加工表面  一般來說，在一次加工中，只需對(duì)加工零件的部分表面進(jìn)行加工。這一步驟的內(nèi)容是：確定待加工表面及其約束面，并對(duì)其幾何定義進(jìn)行分析，必要的時(shí)候需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的預(yù)處理，要求所有幾何元素的定義具有唯一性。2、確定加工方法  根據(jù)零件毛坯形狀以及待加工表面及其約束面的幾何形態(tài)

13、，并根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床設(shè)備條件，確定零件的加工方法及所需的機(jī)床設(shè)備和工夾量具。3、確定編程原點(diǎn)及編程坐標(biāo)系  一般根據(jù)零件的基準(zhǔn)面(或孔)的位置以及待加工表面及毛坯上選擇一個(gè)合適的編程原點(diǎn)及編程坐標(biāo)系(也稱為工件坐標(biāo)系）三、對(duì)待加工表面及其約束面進(jìn)行幾何造型這是上機(jī)編程的第一步。對(duì)于CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)來說，一般可根據(jù)幾何元素的定義方式，在前面零件分析的基礎(chǔ)上，對(duì)加工表面及其約束面進(jìn)行幾何造型。四、選擇合理的刀具 一般來說，可根據(jù)加工方法和加工表面及其約束面的幾何形態(tài)選擇合適的刀具類型及刀具尺寸。但對(duì)于有的復(fù)雜曲面零件，則需要對(duì)加工表面及其約束面的幾何形態(tài)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，根據(jù)

14、計(jì)算結(jié)果才能確定刀具類型和刀具尺寸。這是因?yàn)?，?duì)于一些復(fù)雜曲面零件的加工，希望所選擇的刀具加工效率高，同時(shí)又希望所選擇的刀具符合加工表面的要求，且不與非加工表面發(fā)生干涉或碰撞。由于在某些情況下，加工表面及其約束面的幾何形態(tài)數(shù)值計(jì)算很困難，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和直覺選擇刀具，這時(shí)，便不能保證所選擇的刀具一定是合理的，在刀具軌跡生成之后，需要進(jìn)行一定的刀位驗(yàn)證。五、刀具軌跡生成及刀具軌跡編輯對(duì)于CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)來說一般可在所定義加工表面及其約束面(或加工單元)上確定其外法向矢量方向，并選擇一種走刀方式，根據(jù)所選擇的刀具(或定義的刀具)和加工參數(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)生成所需的刀具軌跡。所要求的加工參數(shù)包括

15、：安全平面、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、線性逼近誤差、刀具軌跡間的殘留高度、切削深度、加工余量、進(jìn)刀段長度及遲刀段長度等。當(dāng)然，對(duì)于某一加工方式來說，只要求其個(gè)的部分加工參數(shù)。一般來說，數(shù)控編程系統(tǒng)對(duì)所要求的加工參數(shù)都有一個(gè)缺省值。刀具軌跡生成以后，如果系統(tǒng)具備刀具軌跡顯示及交互編輯功能，則可以將刀具軌跡顯示出來加果有不太合適的地方，可以在人工交互方式下對(duì)刀具軌跡進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉嬇c修改。六、刀位驗(yàn)證  如果系統(tǒng)具有刀位驗(yàn)證的能力，對(duì)可能過切、干涉與碰撞的刀位點(diǎn)，采用系統(tǒng)提供的刀位驗(yàn)證手段進(jìn)行檢驗(yàn)。值得說明的是，刀位驗(yàn)證大量用到曲面求交算法，計(jì)算時(shí)間比較長，最好是在批處理方式下進(jìn)行，檢驗(yàn)結(jié)果存放

16、在刀位驗(yàn)證文件之中，供分析和圖形顯示用。七、后置處理  根據(jù)所選用的數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)用其數(shù)控系統(tǒng)特性文件，運(yùn)行數(shù)控編程系統(tǒng)提供的后置處理系統(tǒng)，將刀位文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工程序。§1-4 本論文研究問題的提出與主要研究內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，工程設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)的內(nèi)涵及其相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了深刻變化，這一點(diǎn)在機(jī)械工程領(lǐng)域里的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)尤為顯著。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)等新概念已滲透到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程控刀具軌跡設(shè)定和計(jì)算機(jī)自擇加工工藝參數(shù)等新方法正發(fā)揮著前所未有的作用，推動(dòng)著工程設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)的發(fā)展。目前，機(jī)械工

17、程領(lǐng)域使用的CAD/CAM軟件比較多，而UG軟件能夠在其中脫穎而出主要是因?yàn)樗哂凶吭降腃AD/CAM功能。在造型功能方面，除卻其他軟件所具有的通用功能外，它還擁有靈活的復(fù)合建模、齊備的仿真照相、細(xì)膩的動(dòng)畫渲染和快速的原型工具，僅復(fù)合建模就可讓用戶在實(shí)體建模（Solid）、曲面建模(Surface)、線框建模 (Wireframe)和基于特征的參數(shù)建模中任意選擇，使設(shè)計(jì)者可根據(jù)工程設(shè)計(jì)實(shí)際情況確定最佳建模方式，從而得到最佳設(shè)計(jì)效果。在加工功能方面，UG軟件針對(duì)計(jì)算機(jī)輔助制造的實(shí)用性、適應(yīng)性和效能性，通過覆蓋制造過程，實(shí)現(xiàn)制造的自動(dòng)化、集成化和用戶化，從而在產(chǎn)品制造周期、產(chǎn)品制造成本和產(chǎn)品制造質(zhì)

18、量諸方面都給用戶提供了極大的收益。UG軟件的強(qiáng)大功能為人們進(jìn)行各種復(fù)雜零件的虛擬現(xiàn)實(shí)造型和虛擬現(xiàn)實(shí)制造提供了幫助。本論文利用UG軟件完成產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)以及數(shù)控模擬加工，詳細(xì)介紹使用UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工的方法與步驟，為使用UG軟件進(jìn)行同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工提供有益的參考。第二章 基于UG的三維造型設(shè)計(jì)§2-1 幾何造型技術(shù)幾何造型是指將點(diǎn)、線、面、體等幾何元素，經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)等幾何變換和并、交、差等集合運(yùn)算，產(chǎn)生實(shí)體造型。幾何造型技術(shù)作為CAD/CAM技術(shù)的基礎(chǔ)，在機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。各種機(jī)械設(shè)計(jì)均可采用幾何造型技術(shù)建立計(jì)算機(jī)模型，在汽車車身、輪船船體及飛機(jī)機(jī)身等設(shè)計(jì)中不僅可以代

19、替實(shí)物模型的制作，而且可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)省人力、物力。下面介紹實(shí)體造型的參數(shù)化技術(shù)、變量化造型技術(shù)和特征造型技術(shù)。一、參數(shù)化造型技術(shù)早期的CAD系統(tǒng)是利用固定的尺寸值來定義幾何元素，輸入的每一條線都是確定的位置，但不包括產(chǎn)品圖形內(nèi)在的尺寸約束、拓?fù)浼s束及工程約束（如應(yīng)力、性能約束等）。因此，當(dāng)要想修改實(shí)體的結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，只有重新造型。這不僅使設(shè)計(jì)人員投入相當(dāng)?shù)木τ糜谥貜?fù)勞動(dòng)，而且這種重復(fù)勞動(dòng)的結(jié)果并不能反映設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品的本質(zhì)構(gòu)思和意圖。而新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不可避免地要經(jīng)歷多次反復(fù)的修改，進(jìn)行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)、優(yōu)化。對(duì)于定型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要形成系列，以便針對(duì)生產(chǎn)特點(diǎn)和應(yīng)用需求提供不同

20、型號(hào)規(guī)格的產(chǎn)品。這些都需要產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改或規(guī)格系列的變化而自動(dòng)修改圖形。參數(shù)化造型是先建立圖形與尺寸參數(shù)之間的約束關(guān)系，然后使用約束來定義和修改幾何模型。這些尺寸約束及拓?fù)浼s束反映了設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素。實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一組參數(shù)與這些約束保持一定的關(guān)系，初始設(shè)計(jì)的實(shí)體自然要滿足這些約束，而當(dāng)輸入新的參數(shù)值時(shí)，也將保持這些約束關(guān)系并獲得一個(gè)新的造型。參數(shù)化造型系統(tǒng)也稱為尺寸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它只考慮物體的幾何約束（尺寸約束和拓?fù)浼s束），而不考慮工程約束。設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系。參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有明顯的對(duì)應(yīng)，參數(shù)的求解較簡單，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受到尺

21、寸驅(qū)動(dòng)。尺寸驅(qū)動(dòng)的幾何模型由幾何元素、尺寸約束和拓?fù)浼s束三部分組成。當(dāng)修改某一尺寸時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢索該尺寸在尺寸鏈中的位置，找到它的起始幾何元素和終止幾何元素，使它們按新尺寸值進(jìn)行調(diào)整，得到新模型；接著檢查所有幾何元素是否滿足約束，如不滿足，則保持拓?fù)浼s束不變，按尺寸約束修改幾何模型，直至全部滿足約束條件為止。二、變量化造型技術(shù)參數(shù)化造型技術(shù)具有基于特征、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動(dòng)幾何形狀修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)的特點(diǎn)，全尺寸約束既不能漏注尺寸（欠約束）又不能多注尺寸（過約束），全數(shù)據(jù)相關(guān)指一個(gè)參數(shù)的修改導(dǎo)致其它相關(guān)尺寸全部更新。變量化造型技術(shù)是在參數(shù)化造型技術(shù)的基礎(chǔ)上又做了進(jìn)一步修改后提出的設(shè)計(jì)思想，變量化

22、造型既保留了參數(shù)化造型基于特征、尺寸驅(qū)動(dòng)幾何形狀修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，又在約束定義方面做了根本性的改變。變量化造型將幾何約束中的尺寸約束和拓?fù)浼s束分開處理，不苛求全約束，并增加了工程約束。參數(shù)化造型過程類似于工程師讀圖的過程，由關(guān)鍵尺寸、形狀尺寸、定位尺寸直至參考尺寸，無一遺漏全部看懂（輸入計(jì)算機(jī)）后，形狀自然在腦海中（屏幕上）形成。這種對(duì)思維的苛刻束縛帶來了相當(dāng)?shù)母弊饔茫簺Q不允許欠尺寸約束；零件截面形狀復(fù)雜時(shí)，滿屏幕的尺寸讓人無從下手；只有尺寸驅(qū)動(dòng)一種修改手段，不知哪個(gè)尺寸會(huì)朝著令設(shè)計(jì)者滿意的方向發(fā)展；若給出一個(gè)極不合理的尺寸參數(shù)，發(fā)生特征之間的干涉，會(huì)引起拓?fù)潢P(guān)系的改變。在新產(chǎn)品開發(fā)初期

23、，設(shè)計(jì)者對(duì)各幾何形狀的準(zhǔn)確尺寸和各幾何形狀之間嚴(yán)格的尺寸定位關(guān)系還很難完全確定，自然希望欠約束的存在。此外，也很難決定整個(gè)零件的尺寸基準(zhǔn)及參數(shù)控制方式。變量化造型技術(shù)的指導(dǎo)思想就是：設(shè)計(jì)者可以采用先形狀后尺寸的設(shè)計(jì)方式，允許采用不完全尺寸約束，只給出必要的設(shè)計(jì)條件。變量化造型過程類似于工程師在腦海里思考設(shè)計(jì)方案的過程，滿足設(shè)計(jì)要求的幾何形狀是第一位的，尺寸細(xì)節(jié)是后來才逐步精確、完善的。設(shè)計(jì)過程相對(duì)自由寬松，設(shè)計(jì)者有更多的時(shí)間和精力去考慮設(shè)計(jì)方案，這符合創(chuàng)造性思維規(guī)律。變量化造型技術(shù)可進(jìn)行任意約束情況下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)尺寸驅(qū)動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)約束驅(qū)動(dòng)，即由工程關(guān)系驅(qū)動(dòng)幾何形狀的改變，比較適合

24、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。變量化造型的原理如圖2-1所示。圖中：幾何元素指構(gòu)成實(shí)體的直線、圓等幾何圖形要素；幾何約束包括尺寸約束及拓?fù)浼s束；尺寸值指每次賦給的一組具體值；工程約束表達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)象的原理、性能等；約束管理用來確定約束狀態(tài)，識(shí)別欠約束和過約束等問題；約束網(wǎng)絡(luò)分解是將約束劃分為較小的方程組，通過采用代數(shù)聯(lián)立方程求解或推理方法逐步求解得到每個(gè)幾何元素特定點(diǎn)的坐標(biāo)，從而得到一個(gè)具體的幾何模型。圖2-1 變量化造型的原理三、特征造型技術(shù)現(xiàn)實(shí)世界的物體具有三維形狀和質(zhì)量，因而三維實(shí)體造型可以更加真實(shí)、完整、清楚地描述物體，其利用計(jì)算機(jī)技術(shù)存儲(chǔ)物體的幾何信息和拓?fù)湫畔?，代表了CAD/CAM技術(shù)的主流。實(shí)體造型

25、技術(shù)是20世紀(jì)70年代后期、80年代初期逐步發(fā)展完善并推向市場的。實(shí)體造型是利用一些基本體素，如長方體、圓柱體、球體、錐體、圓環(huán)體以及平面輪廓掃掠體等通過布爾運(yùn)算生成復(fù)雜形體的一種造型技術(shù)。實(shí)體造型主要包括兩部分內(nèi)容，即體素的定義和描述、體素之間的布爾運(yùn)算（交、并、差）。體素是一種簡單的幾何形體，它們可以通過少量參數(shù)進(jìn)行描述，例如長方體可以通過長、寬、高定義形狀。目前的許多CAD/CAM軟件都是一種基于特征的實(shí)體造型工具。它可以按照直觀的過程創(chuàng)建機(jī)械零件的三維實(shí)體模型，且能自動(dòng)生成與該模型相關(guān)聯(lián)的二維工程圖。構(gòu)造三維實(shí)體模型的過程稱為特征造型，造型的結(jié)果稱為幾何造型。基于特征的實(shí)體造型過程除了

26、要用到參數(shù)化造型技術(shù)、變量化造型技術(shù)之外，還要用到特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)技術(shù)。特征的概念很廣，在此僅限于討論幾何特征，特征指可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型，其滿足下列條件：（1）是一個(gè)實(shí)體或零件中的具體構(gòu)成之一。（2）能對(duì)應(yīng)于某一形狀。（3）具有工程上的意義（即與加工方法的一定對(duì)應(yīng)關(guān)系）。（4）性質(zhì)是可以預(yù)料的。零件的幾何模型可以看成是由一系列的特征堆積而成，改變特征的形狀和位置，就可以改變零件的幾何模型。§2-2 結(jié)構(gòu)形狀分析與造型思路一、零件結(jié)構(gòu)形狀分析圖2-2所示為一零件的工程圖，該零件。圖2-2 零件的結(jié)構(gòu)圖二、造型思路首先創(chuàng)建一個(gè)文件夾，在文件名里輸入ygh.prt ，單位選擇毫米，點(diǎn)擊確定鍵即可建立以 ygh.prt 為名的新文件。§2-3 三維造型設(shè)計(jì)點(diǎn)擊圖