UG4.0教程第七章__装配建模基础

175  第七章 装配建模方法 通过前面几章的学习，我们已经可以建立单个的、独立的实体零件了。但对从事机械设 计或相关工作的人员来讲，这还是远远不够的，还需要进一步学习如何把单一的实体组合成 装配，并能够在装配环境中进行零件的关联设计。本章以工业钻孔机的发动机部分的装配为 实战项目，向读者介绍 UGNX 软件创建装配的基本理念和创建装配体的一般方法。 本章学习的主要 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 有：  (1)  装配的基础知识和基本术语。  (2)  利用装配导航器对装配部件进行有效管理。  (3)  掌握“自下而上”的装配建模方法，主要学习添加配对约束的各种方法。  (4)  学习利用“自上而下”的装配建模方法进行零件的关联设计。  (5)  利用装配部件生成装配爆炸视图。  7.1  装配功能模块概述  UG NX 的装配功能模块是集成环境中的一个应用模块。 装配建模不仅能快速地将零部件 组合成产品，而且在装配中，可以参照其它部件进行部件关联设计，并可以对装配模型进行 干涉检查、间隙分析和重量管理等操作。装配模型产生后，可以建立爆炸视图，也可以生成 装配和拆卸动画。 新建一个装配部件或打开一个存在的装配文件， 在 “起始” 菜单中勾选 “装配(Assemblies)” 选项，可以启动装配环境。装配的下拉菜单和工具条如图 7.1 所示。 图 7.1  装配菜单和工具条 176  7.1.1  装配术语  1.  装配部件（Assembly） 装配部件是由零件和子装配构成的部件，是一个指 向零件和子装配的指针的集合，也是一个包含组件的部 件文件。 装配过程是在装配中建立部件之间的链接关系， 是通过关联条件在部件间建立约束关系来确定部件在产 品中的位置。在装配中，零件的几何体是被装配引用， 而不是复制到装配中。不管如何编辑部件和在何时编辑部件，整个装配部件保持关联性：如 果某部件修改，则引用它的装配部件自动更新。 注意：当保存一个装配时，各部件的实体几何数据并不是保存在装配部件文件中，而是保存在相应的 零件文件中。  2.  子装配（Subassembly） 子装配是在高一级装配中被用作组件的装配，子装配拥有自己的组件。子装配是一个相 对的概念，任何一个装配部件可在更高级装配中用作子装配。  3.  组件（Component） 组件是装配中由组件对象所指的部件文件。组件可以是单个部件(即零件)，也可以是一 个子装配。组件是由装配部件引用而不是复制到装配部件中。 图 7.2 表示了装配、子装配和组件之间的关系。  4.  组件对象（Component Object） 组件对象是一个从装配部件链接到部件主模型的指针。一个组件对象记录的信息有：部 件名称、层、颜色、线型、线宽、用集和配对条件等。  5.  单个零件（Piece part） 单个零件是指在装配部件以外存在的零件几何模型，又称主模型。单个零件既可以添加 到一个装配部件中去，也可以单独存在。一般在设计时需要注意它本身不能包含下级组件。 技巧提示：初学者经常容易犯的一个错误是，在创建好的零件中直接添加组件进行装配。虽然在  UG  中可以这么做，但一般在实际工作中是不被允许的，也会给零件的编辑带来困难。  6.  引用集（Reference Set） 引用集是指在一个部件中已命名的几何体集合，用于在较高级别的装配中简化组件的图 形显示。对于一个部件而言，系统缺省创建的引用集被描述为：  (1)  Model：模型，部件中的第一个实体模型。  (2)  Entire Part：整个部件，部件中的所有数据。 装配 子装配 组件 组件 组件 组件 组件 图 7.2  装配结构 177  (3)  Empty：空的，不包括任何模型数据。  7.  加载选项（Load Option） 当一个装配部件被打开时，装配需要搜索并加载所引用的组件。加载选项设置从哪里和 如何加载组件部件。选择菜单“ 【文件】/【选项】/【加载选项】 ” ，系统打开如图  7.3 所示的 对话框。 缺省的情况下，系统从装配部件相同的目录加载组件，即“从目录(From Directory)” ，如 果装配部件和其所引用的组件不在同一个目录下，则需要设定加载方式为“搜索目录” ，然后 再“定义搜索目录…” 。图 7.3 表达了定义搜索目录的一般过程。 图 7.3  加载选项对话框  8.  主模型（Master Model） 主模型是供 UG 各模块共同引用部件模型。同—主模型，可同时被工程图、装配、加工、 机构分析和有限元分析等模块引用，当主模被修改时，相关引用自动更新。主模型的表现形 式为一个包含主模型部件文件的装配部件。 分析 装配 主模型 制图 制造 图 7.4  主模型的应用  7.1.2  装配导航器 装配导航器在资源条中以树状方式显示装配部件的结构，并提供了在装配中操控组件的 快捷方法。例如，可以使用装配导航器选择组件进行各种操作，以及执行装配管理功能，如 178  选择一个或多个组件，更改工作部件、更改显示部件、隐藏和不隐藏组件等。在资源面板中 可以找到装配导航器选项卡，如图 7.5 所示。 图 7.5  装配导航器和 MB3 菜单  7.1.3  上下文设计（Design in Context） 在上下文中工作意思是使装配为显示部件而组件为工作部件，按照组件几何体在装配中 的显示而对它直接进行编辑的建模方法。可选择其它组件中的几何体来辅助建模，一般也称 为“就地编辑” 。  1.  显示部件（Displayed Part） 显示部件是指在图形窗口中显示的部件、组件和装配。显示部件用于显示装配和组件的 上下文关系。在 UG 的主界面中，显示部件的名称会显示在标题栏中。有多种方法可以改变 显示部件：  (1)  选择装配工具条中的“显示部件”图标。  (2)  选择菜单“ 【装配】/【上下文控制】/【设置显示部件】 ” 。  (3)  在图形窗口中选择组件→MB3→显示部件。  (4)  在装配导航器中选中一个节点→MB3→显示部件。  (5)  选择菜单命令“ 【窗口】/【更多……】 ” 。  2.  工作部件（  Work Part） 工作部件是指正在操作的部件，可以在工作部件中创建和编辑几何体。工作部件的文件 名称显示在图形窗口的标题栏上。有多种方法可以改变工作部件：  (1)  在图形窗口中或装配导航器中“MB1 双击”一个组件（节点）。  (2)  在图形窗口中选择一个组件使用 MB3 弹出菜单。 179  (3)  使用装配导航器中的 MB3 快速弹出菜单。  (4)  在装配工具条中选择“工作部件”图标  (5)  选择菜单“ 【装配】/【上下文控制】/【设置工作部件】/” 注意：当打开一个装配部件时，它既是工作部件又是显示部件。工作部件可以是显示部件，也可以是 包含在显示部件中的任一部件。如果显示部件是一个装配部件，工作部件是其中一个部件，此时工作部件 以其自身的颜色显示以示加强，其他显示部件变灰色以示区别。 如果显示部件的上级装配已被载入，则其保留返回到上一级装配的指针，具体操作方法是：在装配导 航器中，MB3 单击显示部件的根节点，选择“显示父部件” 。 【例 7.1】装配导航器练习。  (1)  选择菜单命令“ 【文件】/【选项】/【加 载选项】 ” ，确认加载选项为“从目录” 方式。  (2)  打开本 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 配套光盘中的练习文件  Doorlatch_assembly 部件文件， 启动装 配环境，如图 7.6 所示。  (3)  打开部件导航器 ，在装配导航器中 选择不同的节点，注意图形窗口中的 组件会以高亮显示。  (4)  在导航器窗口的空白处单击 MB3，选择 ，再次单击 MB3，在弹出菜单中 选择 ，结果如图 7.7 所示。  (5)  在装配导航器中按住 Ctrl 并单击 MB1 选择 doorlatch_rail 和 doorlatch_ratch  两个节 点。按住 MB1 拖动这两个节点到 doorlatch_headassm 节点上，释放 MB1，在出现的 警告对话框中选择“OK”按钮。结果如图 7.7 所示  (6)  在部件导航器中选择  doorlatch_plate 节点，打开导航器下面的【预览】面板，结果 如图 7.8 所示。 图 7.7  移动组件 图 7.8  预览显示一个组件 图 7.6  门插装配部件 180  (7)  MB3 单击装配导航器中的 doorlatch_leverassm×2 节点，选择“解包（Unpack） ” 。  (8)  MB3 单击装配导航器中的 doorlatch_leverassm 节点，选择“转为工作部件”选项； 另外一种执行方法是 MB1 双击此节点。 观察操作导航器的节点和图形窗口中组件的 颜色变化。  (9)  MB3 单击装配导航器中的 doorlatch_rodassm 节点，在弹出菜单中选择“转为显示部 件” ，结果如图 7.10 所示。  (10) 选择菜单命令“ 【首选项（Preferences）】→【装配（Assemblies）】 ” ，在工作部件设 置栏中取消选择“保持（Maintain） ”选项。 说明：如果此选项打开，则在转换显示部件时，工作部件保持不变，如步骤(9)的操作；如果此选项关 闭，则新的显示部件总是作为工作部件，如接下来步骤(11)的操作。  (11) 在装配导航器中 MB3 单击根节点 doorlatch_rodassm，在弹出菜单中选择选择“显示 父部件èdoorlatch_assembly” ，则主装配成为显示部件，同时成为工作部件。 图 7.9  设置工作部件 图 7.10 设置显示部件  (12) 关闭所有部件，完成本练习。  7.1.3  装配建模方法  NX 装配环境提供两种装配建模方法，分别用于装配已存在的组件和创建新组件。  1.  自下而上建模（Bottom­up Modeling） 对数据库中已经存有的系列产品零件、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件以及外购件可以通过自下而上的方法加入 到装配部件中来。此时装配建模的过程是建立组件配对关系的过程。  2.  自上而下建模（Top­down Modeling） 自上而下装配建模是在装配级中建立新的并可以与其它部件相关联的部件模型，是在装 配部件的顶级向下产生子装配和零件的建模方法。顾名思义，自顶向下装配是先在结构树的 顶部生成一个装配，然后下移一层，生成子装配和组件(或部件)， 装配中仍然仅包含指向该 组件的指针。 此组件仍然为 工作部件，被 高亮显示 以零件颜色高 亮显示，其余 为非激活色 181  3.  混合装配建模 将以上两种方法结合在一起的装配方法称为混合装配建模。例如首先设计几个主要的部 件模型，再将他们装配到一起，然后在装配中关联设计其它部件，这是一种最为常见的产品 设计方法。  7.2  项目一 自下而上装配建模­发动机装配  7.2.1  设计背景 在前面几章中，我们已经完成了工业钻孔机的部分零部件的三维实体建模，现在需要完 成工业钻孔机的装配，以检查设计的准确性和合理性。同时，根据这些完成的装配可以进行 后续项目新组件的设计。装配爆炸图如图 7.12 所示。 图 7.11  发动机装配爆炸图  7.2.2  项目分析 对于一个复杂产品或运动机构而言，合理有序的装配结构是进行后续 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 的基础，如装 182  配检查、运动分析等。因此在装配或产品设计之前，需要对产品结构进行详细的分析，善于 使用子装配进行设计。 本项目中，工业钻孔机的发动机部分是一个典型的四杆运动机构­曲柄滑块机构。一般， 曲柄滑块机构应包括以下四个部分：机架固定部分、曲柄部分、连杆部分和滑块部分。因此， 我们可以根据曲柄滑块机构的构件组成情况来设计装配结构，本项目的装配组织结构如图  7.12 所示。 图 7.12  装配结构图  7.2.3  项目流程 根据对装配结构的分析，本项目应遵循以下的操作流程：  (1)  创建机架的子装配：包括零件汽缸、前侧曲轴箱、点火塞、轴承和油箱零件，而后 侧曲轴箱零件在接下来的项目中进行设计。  (2)  创建曲柄子装配：包括曲轴、飞轮和棘轮零件。  (3)  创建连杆子装配：当前只包含一个组件­连杆主体，连杆头将进行关联设计。  (4)  创建滑块子装配：包含活塞和销轴零件。  (5)  创建发动机的总装配部件。 发动机 机架 曲柄 连杆 滑块 汽缸 前侧曲轴箱 后侧曲轴箱 轴承 点火塞 曲轴 飞轮 锁紧棘轮 连杆主体 连杆头 活塞 销轴 油箱 子装配一 子装配二 子装配三 子装配四 183  7.2.3  过程指导  1.  创建机架子装配  (1)  创建一个公制的部件文件：BASE_ASSM，启动装配环境。  (2)  装载第一个组件：在【装配】工具条中的单击“添加现有的组件”图标 或者选择 菜单命令“ 【装配】/【组件】/【添加现有的组件】 ”ð在打开的“选择部件”对话框 中单击“选择部件文件”选项ð浏览选中汽缸部件“Cylinder.prt”ð在“添加现有 部件”对话框中设置：引用集为“MODEL” ，定位方式为“绝对” ，图层选项为“原 先的” （添加第一个组件的缺省选项）ð确定对话框ð在接下来的“点构造器”中接 受缺省的坐标原点ð确定对话框，完成第一个组件的添加，其过程如图 7.13 所示。 图 7.13  添加第一个组件  (3)  装配前侧曲轴箱部件：继续添加部件 ENG_BLOCK_FRONT→确保“添加现有部件” 对话框中的“定位”方式设置为“配对”→确定，系统打开配对条件对话框。 Ø 添加“配对（Mate） ”约束：在配对条件对话框中选择“配对（Mate） ”图标 →选 择如图 7.14 所示组件预览窗口中的“平面 1”→选择汽缸的“平面 2” 。 添加一个配对约束后，可以选择配对条件对话框中的“预览”功能查看装配结果，确定无误后，选择 “取消预览”使装配组件返回到“组件预览”窗口中。 图 7.14  创建配对约束 平面 1  平面 2  Œ  Ž 184  Ø 添加“对齐（Align） ”约束：在“配对条件”对话框中选择对齐图标 →选择如图  7.15 所示组件预览窗口中的“圆柱面 1”→选择汽缸的“圆柱面 2” 。 图 7.15  添加对齐约束 Ø 添加“对齐（Align） ”约束：同理，对如图 7.16 所示的“圆柱面 1”和“圆柱面 2” 添加对齐约束。 图 7.16  添加对齐约束 Ø  MB1 单击对话框中的“应用”按钮，接受所有的约束。  (4)  装配点活塞部件：继续装配部件 Spark_plug，按图  7.17 所示，对“平面 1”和“平 面 2”添加配对约束，对“圆柱面 1”和“圆柱面 2”添加对齐约束 图 7.17  点活塞装配 圆柱面 1  圆柱面 2  圆柱面 1  圆柱面 2  平面 1  圆柱面 1  平面 2  圆柱面 2 185  (5)  装配轴承：继续装配部件 Bearing，按图 7.18 所示，对“平面 1”和平面 2 添加配对 约束，对“圆柱面 1”和“圆柱面 2”添加对齐约束。 图 7.18  轴承的装配  (6)  装配油箱组件：继续装载部件 Fuel _tank。 Ø 添加平行约束 ： 在配对条件对话框中选择平行约束图标→选择如图 7.19 所示油 箱的“平面 1­3” →选择前侧曲轴箱的“平面 2­2” 。 Ø 添加对齐约束；对于图  7.19 所示“圆柱面  1”和“圆柱面  2”添加对齐约束。预览 结果，如果方向有误选择“备选解”按钮。 Ø 添加中心约束：本例需要两个平行的平面对中一个平面，所以选择中心约束图标之 后，选择中心对象方式为“2 到 1” ，按照以下顺序选择如图 7.19 所示的三个平面： “平面 1­1”→“平面 2­1”→“平面 1­2” 。 图 7.19  装配油箱 Ø 预览装配结果，确定无误后，应用对话框接受所有约束，完成油箱的装配。 圆柱面 1  平面 1  圆柱面 2  平面 2  平面 1­1  平面 1­2  圆柱面 1  平面 1­3  平面 2­1  平面 2­2  圆柱面 2 186  2.  创建曲轴子装配  (1)  创建 “非主模型” 部件： 打开曲轴零件 Crankshaft。 新建部件文件： Crankshaft_assm， 勾选“非主模型部件”选项，如图 7.20 所示。单击 OK，系统自动打开如图 7.21 所 示添加主模型部件对话框，选择“显示部件”选项，则自动装载连杆主体部件。 图 7.20  新建非主模型部件 图 7.21  装载主模型  (2)  装载飞轮部件：选择“添加现有部件”图标，装载部件 Flywheel，按图 7.22 所指示 的面添加如下约束：对于“平面 1­1”和“平面 2­1”添加配对约束；对于“圆柱面  1”和“圆柱面 2”添加对齐约束；对于“平面 1­2”和“平面 2­2”添加平行约束。 图 7.22  装配飞轮 图 7.23  装配锁紧棘轮 平面 1­1  平面 1­2  圆柱面 1  平面 2­1  平面 2­2  圆柱面 2  平面 1  圆柱面 1  圆柱面 2  平面 2 187  (3)  装配棘轮部件：装载部件 ratchet.prt，按图 7.23 所指示的面添加如下约束：对于“平 面 1”和“平面 2”添加配对约束；对于“圆柱面 1”和“圆柱面 2”添加对齐约束。 应用配对条件对话框，完成曲柄的装配。  3.  创建连杆子装配 创建一个非主模型部件文件 Connection_assm，装载主模型部件 connection.prt。  4.  创建活塞子装配  (1)  创建一个非主模型部件文件 Piston_assm，装载主模型部件 Piston.prt。  (2)  选择“添加现有组件”图标，装载销轴零件 Piston_pin.prt。按照如图 7.24 所指示的 面添加约束。对于“圆柱面”和“圆柱面 2”添加对齐约束；添加“2 到 2”中心约 束，依次选择平面： “平面 1­1”→“平面 2­1”→“平面 1­2”→“平面 2­2” ，应用 对话框，完成活塞装配。 图 7.24  活塞装配  5.  创建发动机总装配  (1)  创建一个非主模型部件文件 Engine_assm，装载机架主模型部件 Base_assm.prt。  (2)  装载曲柄子装配：crankshaft_assm.prt，配对方式为对齐和中心约束。 图 7.25  添加曲柄的“中心”约束 平面 1  圆柱面 1  平面 2  平面 1­1  圆柱面 1  圆柱面 2  平面 1­2  平面 2­1  平面 2­2 188  Ø 添加“中心(Center)”约束：在配对条件对话框中选择图标 ，设置中心对象为“2  到  1” （即两个平面对象对中一个柱面对象），依次选择如图  7.25 所示的面：平面  1  →圆柱面 1→平面 2。 Ø 添加对齐约束：选择曲轴的一个柱面和承的一个柱面，添加对齐约束。 Ø 预览装配结果，如果方向错误，则在配对条件对话框中选择“备选解”按钮。应用 对话框，完成装配。  (3)  装载连杆子装配：Connection_assm.prt。 Ø 添加“2 到 2”中心约束：装载连杆子装配之后，利用装配导航器隐藏机架部分。在 配对条件对话框中选择图标 ，设置中心对象为“2 到 2” ，按照如图 7.26 所示的约 束面，依次选择：平面 1­1→平面 2­1→平面 1­2→平面 2­2，完成中心约束。 Ø 添加对齐约束：对于如图 7.26 所示“圆柱面 1”和择圆柱面 2 添加对齐约束。应用 对话框，完成连杆子装配的装配。 图 7.26  连杆装配的约束面 注意：如图连杆装配位置如图所示，则需要利用组件重定位功能，调整到如图所示的大致竖直位置， 这是因为下一步装载活塞时，可能会发生装配到机架外部的情况。具体操作方法是：右键单击连杆部件选 择重定位，在重定位对话框中选择绕点旋转 ，选择如图 7.27 所示的曲轴部分圆弧中心，然后拖动动态坐 标系的旋转手柄到大致的位置。 图 7.27  重定位连杆子装配组件 平面 1­1  平面 1­2  平面 2­1  平面 2­2  圆柱面 2  圆柱面 1 189  (4)  添加活塞子装配： Ø 创建第一组对齐约束：选择对齐约束图标，选择如图  7.28 所示的圆柱面  1­1，再选 择圆柱面 2­1。选择配对条件对话框中的备选解按钮，确保活塞的开口朝下。 Ø 创建第二组对齐约束：选择如图 7.28 所示的圆柱面 1­2，再选择圆柱面 2­2，预览结 果。如果活塞开口没有朝下，在配对条件对话框中选择备选解图标。确定无误后， 应用对话框。 图 7.28  活塞装配  (5)  完成装配后，我们发现在整个装配中还缺少两个关键部件后侧曲轴箱和连杆头，下 面的项目将介绍如何利用自上而下的装配方法在装配环境中完成这两个零件的设 计。  7.3  项目二 在装配中设计发动机后侧曲轴箱  7.3.1  设计背景 工业钻孔机的发动机部分要求设计一个曲轴箱后半部分，图纸如图 7.61 所示。  7.3.2  项目分析 后侧曲轴箱零件与前侧曲轴箱和汽缸有配合部分，因此可以在装配环境中进行设计。在 装配中创建新的组件，利用 NX 的 WAVE 几何连接器功能链接关联的几何体到新的零件中， 从而达到快速设计的目的。本项目的重点内容是： Ø “自上而下”装配建模方法的一般应用 Ø 在装配环境中创建新组件的方法 Ø 学习如何使用 WAVE 几何连接器进行部件间的关联设计  7.3.3  设计思路 通过上面的分析，本项目的的设计思路及一般操作过程是：  (1)  在装配中创建一个新的组件­后侧曲轴箱。 圆柱面 1­1  圆柱面 1­2  圆柱面 2­2  圆柱面 2­1 190  (2)  利用 WAVE 几何连接器功能链接前侧曲轴箱和汽缸的关联几何体到新组件中。  (3)  在新组件中完成零件的详细设计。  7.3.3  过程指导  1.  在装配环境中创建一个新组件 打开机架子装配 Base_assm.prt，按照如图 7.29 所示的步骤创建一个新组件：  (1)  在【装配】工具条中选择“创建新组件”图标 ，或者选择菜单命令“ 【装配】/【组 件】/【创建新组件】 ” ，系统提示选择需要移动或复制到新组件中的对象。  (2)  由于本操作需要创建一个“空组件” ，所以 MB1 单击 ，跳过对象选择步骤。  (3)  输入部件文件名为 engine_block_rear，确定对话框。  (4)  在“创建新的组件对话框”中接受缺省选项，确定对话框。  (5)  在装配导航器中查看新组件的节点。 图 7.29  创建新组件的步骤  2.  准备连接的关联实体  (1)  MB1 双击 Engine_block_front 部件，使其成为工作部件。  (2)  打开部件导航器 ， “按时间戳记”查看部件的特征历史。在 节点 上单击 MB3，选择“使其成为当前特征” ，结果如图 7.30 所示。 图 7.30  调整后的后侧曲轴箱 Ž Œ   191  3.  使用 WAVE 几何连接器建关联几何体  (1)  打开装配导航器 ，MB1 双击 节点，使其成为工作作部件。  (2)  在【装配】工具条中选择“Wave 几何连接器”图标 ，在对话框中选择“体”图标 并勾选“按时间戳记”选项，选择已有的曲轴箱实体，应用对话框。  (3)  几何体类型选择“曲线”图标，选择选择如图 7.31 所示的三条安装孔边→确定完成 关联几何体的创建。 图 7.31  创建关联几何体  4.  修整关联实体  (1)  使 engine_block_rear 成为显示部件。  (2)  修剪实体：分别利用“对象”基准平面和“偏置”基准平面修剪关联的实体，其过 程和结果如图 7.32 所示。 图 7.32  修剪实体  (3)  创建镜像特征： 首先创建如图 7.33 所示的基准平面， 然后利用此平面镜像整个实体， 镜像结果如图 7.34 所示。  (4)  利用连接的曲线拉伸一个深度为 10 的安装孔，如图 7.35 所示。  (5)  将原来的实体和移动到 15 层，关联的曲线移动到 16 层，基准平面移动到 61 层。 选择此平面确定修剪基准平面 选择此圆弧边确定修剪基准平面 选择此实体 选择三条边 192  图 7.33  创建镜像基准平面 图 7.34  创建镜像实体 图 7.35  创建拉伸孔特征  5.  创建曲轴箱底座拉伸特征  (1)  变换 WCS：MB1 双击 WCS，激活动态坐标系，将坐标系的原点置于底面最大圆弧 的中心，坐标系方位调整为如图 7.36 所示.  图 7.36  调整 WCS  图 7.37  绘制样条曲线  (2)  设置工作层为 41 层，选择菜单命令“ 【插入】/【曲线】/【艺术样条】 ” ，设置阶次为  3， 在点捕捉工具条中选择 “点构造器”图标，依次输入点坐标： Pt0 (­40.82, 28)， Pt1  (­50, 0)，  Pt2 (­37.48, ­37.48)，  Pt3 (0, ­55)  ，Pt4 (40.66, ­40.66)，  Pt5 (60, 0)  ，Pt6  (54.76, 28)，返回到艺术样条对话框，确定完成样条曲线的绘制，如图 7.37 所示。  (3)  绘制直线：在曲线工具条中选择直线命令，选择样条曲线的两个端点创建直线，如 图 7.38 所示。  (4)  创建拉伸特征：方向为­ZC 轴，起始=0，结束=12.5，新建实体，如图 7.39 所示。 图 7.38  创建关联直线 图 7.38  创建拉伸特征  (5)  创建不等厚抽壳：选择抽壳命令è选择两个移除面Œè输入壁厚为  2è选择不等  Pt1  Pt2  Pt3  Pt4  Pt5  Pt6 Pt0  此圆弧中心作 为坐标原点 193  厚面Žè输入“Set1 T”为 3è确定，完成抽壳特征，如图 7.40 所示。 图 7.40  创建抽壳特征  (6)  创建布尔运算­求和：目标体为镜像实体，工具体为抽壳实体，执行“求和”运算。  6.  创建圆台特征  (1)  创建第一个圆台：直径=15，高度=17.5，定位到图中指示的“定位目标边”的圆心。  (2)  创建圆周阵列：数量=3，角度=120，旋转轴方式为“点和方向” ，选择+ZC 轴和 WCS  原点，完成结果如图 7.42 所示。 图 7.41  创建圆台特征 图 7.42  创建圆周阵列  7.  创建底部槽特征  (1)  创建如图 7.43 所示的拉伸特征：草图平面为底部平面，拉伸深度为 10， “求差” 。 图 7.43  创建拉伸“求差”特征 Œ 移除面   Ž 不等厚面 放置面 定位目标边 194  (2)  创建拔模特征：选择拔模（Draft）命令è指定拔模方向 è选择槽底部圆弧边Œè 输入拔模角度“Set1A=50”èMB2è选择槽底部指边è输入拔模角度“Set2A=45” è ，完成拔模特征，如图 7.44 所示。 图 7.44  创建“从固定边拔模”特征  8.  创建底部沉孔拉伸特征 执行拉伸特征命令，在底部槽底平面创建如图 7.45(a)所示的草图，拉伸方向为远离实体 方向，拉伸“结束”为“贯穿全部对象” ，布尔运算选项为“求差” ，如图 5.54 (b)所示。 同理，完成图 5.54（c）（d）所示的拉伸特征。  (a)                                                              (b)  (c)                                                              (d)  图 7.55  拉伸“求差”特征 Œ  195  9.  创建外侧面的所有边倒圆 启动边倒圆命令：按图（a）~（d）的顺序依次完成所有边倒圆。  (a)                                                        (b)  (c)  (d)  (e)  (f)  图 5.55  添加边倒圆特征  10.  创建安装凸台 Ø 使 20 层为可选择层，利用抽取的曲线创建单边偏置拉伸特征：拉伸方向指向实体， 起点=0，结束为“直到下一个” ，打开偏置选项，设置偏置类型为“单边” ，偏置距 离为 2.5，选择布尔运算选项为“求和” ，拉伸预览结果如图 7.57 所示。 Ø 使用同样的曲线拉伸得到深度为 10 的孔，如图 7.58 所示。 图 7.57 创建拉伸圆台特征 图 7.58  拉伸孔特征 196  11.  创建加强筋特征 执行拉伸命令→在拉伸对话框中选择“草图”图标 →在草图创建工具条中选择基准平 面图标 →选择如图 7.59(a)所示的中心线→选择如图 7.59(b)所示的中心线→绘制如图 7.60(a)  所示的草图→创建对称拉伸，布尔运算为“求和” ，选择原有实体→确定，完成加强筋的创建。  (a)选择圆柱的中心线 1                        (b)选择圆柱中心线 2                        (c)得到的相关基准平面 图 7.59  创建草图平面  (a)加强筋草图剖面  (b)加强筋拉伸结果 图 7.60  创建加强筋特征  12.  创建加强筋部位的边倒圆 创建加强筋部位的半径为  R1 的边倒圆：首先倒圆加强筋顶部的两条直边和圆台底部的 圆边，然后再倒圆剩余的相切链，倒圆步骤如图 7.61 所示。  13.  创建圆台和加强筋的镜像特征 利用引用命令中的“镜像特征”选项，以 YC­ZC 平面为对称平面，镜像拉伸凸台、孔、 加强筋和边倒圆 5 个特征，如图 7.62 所示。 图 7.61  创建边倒圆特征 图 7.62  创建镜像特征 Œ Œ  197  14.  创建侧面三个安装耳特征 此三处安装耳均为拉伸特征：草图平面均为  XC­YC 平面，草图剖面形状的约束分别如 图 5.62(a)(b)(c)所示，拉伸高度为 8，布尔运算选项为求和，拉伸结果分别如图 7.63 所示。 （a）安装耳的草图剖面 （b）拉伸结果 图 7.63  创建安装耳特征  15.  创建其它特征 根据前面章节的学习，请读者自行创建零件剩余的特征： Ø 零件中心的圆台和孔特征。 Ø 所有其它孔的创建以及特征镜像。 Ø 完成所有倒圆角。 零件完成效果如图 7.64 所示。 图 7.64  零件完成效果 【相关练习】完成连杆头部的建模。 198  图 7.65  连杆头部图纸  1.  案例分析 通过如图 7.65 所示的图纸可以看出，连杆头部零件与连杆具有相同的配合平面、相同半 径的曲轴孔以及螺栓连接孔，因此可以关联连杆进行相关快速设计。  2.  步骤提示  (1)  打开装配部件 Connection_assm，在装配环境中创建一个新组件 connection_head。  (2)  使 connection_head 成为工作部件，利用 Wave 几何连接器链接连杆的整个实体。  (3)  按照如图 7.66 所示的情况修剪实体。 图 7.66  修剪实体  (4)  创建旋转体：选择两次修剪得到的一个平面作为旋转剖面，创建 90~180 旋转体，如 图 7.67 所示 未注圆角为 R1 199  (5)  创建拉伸体：选择如图 7.68 所示的连杆配合面的外部边缘，创建高度为 1.25 的拉伸 凸台，创建新实体；以刚刚创建的拉伸凸台的顶面作为拉伸剖面，创建一个新的高 度为 2.75 的拉伸实体，如图 7.69 所示 图 7.67 创建旋转实体 图 7.68 创建拉伸实体 1  (6)  创建偏置面：选择特征操作工具条中的偏置面（Offset  Face）图标，将最后产生的 拉伸体的两个侧面偏置­1.5，如图 7.70 所示。  (7)  执行布尔运算“求和” ，将三个实体结合为一个实体，如图 7.71 所示。 图 7.69  创建拉伸实体 2  图 7.70  偏置表面  (8)  添加边倒圆特征： 首先对 3 个半径为 R1 的边倒圆， 然后对连杆头部的顶部添加 R0.5  的倒圆，倒圆结果如图 7.72 所示。 图 7.71  创建“求和”运算 图 7.72  创建两组边倒圆  3­R1 R0.5 200  (9)  创建拉伸孔：以链接实体上的一个螺纹孔的边界作为拉伸剖面，获得如图 7.73 所示 的圆孔，然后再创建如图 7.74 所示直径为 5.5 的沉孔部分的拉伸特征。 图 7.73  创建拉伸孔 图 7.74  创建沉孔  (10) 对新建的实体进行“镜像体”的操作，然后进行布尔“求和”运算，完成结果如图  7.75 所示。 图 7.75  完成的零件  7.4  项目三 完成发动机螺钉的装配  7.4.1  项目背景 通过前面的实训项目，我们已经完成了工业钻孔机主题零件的装配建模，但装配还要求 对于组件使用不同规格的内六角螺钉进行紧固。  7.4.2  项目分析 内六角螺钉为标准件，应该首先创建标准件库。我们在第六章已利用“部件族”工具完 成了一种规格的内六角螺钉的标准件库。在本项目中我们可以利用此标准件库的族成员进行 装配。在本项目的实践过程中，我们将学习以下几种功能： 201  添加部件族成员的一般方法 创建组件阵列（Component Array）的方法。  7.4.4  过程指导 打开发动机总装配“Engine_assm” ，查看需要安装螺钉的位置。  1.  装配曲轴箱紧固螺钉 M5­28  (1)  除机架子装配（Base_assm）外，隐藏其它组件。  (2)  在【装配】工具条中选择“添加现有组件”命令，浏览添加 Bolt.prt，由于 bolt 零件 包含部件族成员，所以系统打开“选择族成员”对话框。按以下“准则”来匹配组 成员：在“组属性”栏内选择“ds”→在“有效的值”栏内选择“5”→在“匹配成 员”栏内选择“M5­28” ，确定对话框。  (3)  在添加现有组件对话框内勾选“多重添加”选项，确定对话框。 注意：选择“多重添加”的目的是为了使系统在组件配对完成之后自动打开组件阵列命令。如果没有 勾选此选项，也可以通过手工方式启动该命令：选择动菜单命令“ 【装配】/【组件】/【组件阵列】 ”或者从 【装配】工具条中选择其图标 。 图 7.76  添加部件族 图 7.77 选中“多重添加”  (4)  为螺钉定位添加约束：贴合（Mate）—“平面 1”和“平面 2” ；对齐—“圆柱面 1” 和“圆柱面 2” ，约束面如图 7.78 所示。 图 7.78  螺钉的配对约束面 圆柱面 1  平面 1  平面 2  圆柱面 2 202  (5)  完成配对之后，确定配对条件对话框，直到系统打开如图 7.79 所示的创建组件阵列 对话框。在对话框中选择“从实例特征（From  Feature  ISET） ” ，确定对话框，系统 完成螺钉阵列，如图 7.79 所示。 注释： “从实例特征（From Feature ISET） ”是指组件的阵列是基于配对部件的特征阵列此方式必须满足 以下条件： 基础组件的必须包含特征引用阵列（矩形阵列或圆周阵列）。 必须首先通过配对条件定位组件到引用（实例）集中的一个特征。 图 7.79  创建“从实例特征”的组件阵列  2.  装配汽缸紧固螺钉 M5­18  与步骤 2 同理，添加汽缸的两个紧固螺钉 M5­18，如图 7.80 所示。 图 7.80  添加汽缸紧固螺钉  3.  装配油箱的紧固螺钉 M5­15  由于油箱以及与其配对的的组件都不包含阵列特征，因此可以使用“线性”阵列来完成 装配。 (1)  参考前面的操作，完成一个 M5­15 的螺钉的装配。  (2)  启动创建组件阵列对话框，在对话框中选择“线性” ，如图 7.81 所示，确定对话框。  (3)  在如图 7.82 所示的“创建线性阵列”对话框中设置方向定义方式为“边缘（Edge） ” ， 选择如图 7.83 所示油箱顶部的一个线性边缘。  (4)  阵列数量为 2；阵列偏置为测量值：MB1 单击输入栏右侧的“设计逻辑”图标，在 203  弹出菜单中选择“测量” ，如图  7.83 所示，测量两个安装孔中心的距离，如图  7.84  所示，单击接受按钮 。  (5)  确定对话框，完成组件的阵列。 图 7.81  组件阵列对话框 图 7.82  创建线性阵列对话框 图 7.83  创建线性阵列图示  4.  装配连杆的紧固螺钉 M3­12  与步骤 4 同理，添加连杆的两个紧固螺钉 M3­12，如图 7.84 所示。 图 7.84  连杆紧固螺钉 M3­12  至此，我们已经完成了发动机部分的装配建模，下面通过几个装配应用项目来介绍装配 运动动画、装配爆炸图、装配和拆卸动画的制作等应用。 选择此线性边缘确定 XC 方向 利用测量来获得阵列偏置值 204  *7.5  项目四 创建发动机运动动画  7.5.1  设计背景 以曲轴作为主动件（旋转运动），创建发动机简单运动动画，并进行简单的可视化渲染。  7.5.2  项目分析 利用 UG NX4 的可视化运动动画功能，可以创建简单的运动动画。对于运动机构而言， 可以为主运动设置一个装配约束变量，然后利用可视化动画的关键帧功能，定义动画。 主要知识点： 产品的可视化渲染 创建运动表达式 创建简单的运动动画  7.5.3  过程指导  1.  创建动画前的准备工作  (1)  打开装配发动机总装配 Engine_assm，启动装配和建模应用。  (2)  装配切割：为了以后进行动画渲染时，能够看到发动机内部的部件，将汽缸、前侧 曲轴箱和轴承切割掉一部分。 Ø 在发动机装配中创建一个长方体 50×45×120，如图 7.85 所示。 Ø 选择菜单命令“ 【插入】/【联合体】/【装配切割】 ” ，选择汽缸、前侧曲轴箱、一个 轴承作为目标体，单击 MB2，选择上一步创建的长方体作为工具体，勾选对话框中 的“隐藏工具选项” ，确定完成如图 7.86 所示的装配（隐藏了部分螺钉）。 图 7.85  创建长方体 图 7.86  创建装配切割 选择此圆弧中心为长方体原点 205  2.  创建控制运动的表达式 选择菜单命令“ 【工具】/【表达式】 ” ，在表达式对话框中输入以下表达式： l  FrameNumber=0，表示起始值为 0  l  MaxFrame=60，表示最大值为 60.  l  Angle=FrameNumber*6，表示 Angle 值的变化范围为 0~360，如果 Angle 代表角度， 则正好是旋转一圈。 以上表达式的量纲都是“恒定的”,如图 7.87 所示。 图 7.87  创建运动动画表达式  3.  创建曲轴和曲轴箱的角度约束  (1)  分别使汽缸零件和曲轴零件作为工作部件，创建各自过轴线的基准平面，如图 7.88  所示。 图 7.88  添加“角度”约束 基准平面 1  基准平面 2 206  (2)  孤立显示组件：选择曲轴和曲轴箱组件，在选择的组件上单击 MB3，选择“孤立” 。  (3)  替换引用集：替换汽缸部件和曲轴部件的引用集为“整个部件” 。  (4)  在【装配】工具条中选择“配对条件”图标，在对话框中选择“角度” ，设置选 择过滤器为“基准平面” ，选择曲轴上的“基准平面  1” ，然后选择曲轴箱零件上的 “基准平面 2” ，输入角度为“Angle” 。应用并确定对话框，完成角度约束。  4.  创建运动动画  (1)  将视图定向为“正等轴测试图” 。  (2)  选择菜单命令“ 【视图】/【可视化】/【创建动画】 ” ，系统打开创建动画对话框，如 图 7.89 所示。  (3)  在创建轨迹栏内选择“定义关键帧”选项，输入“名称”为“Mov” ，选择“添加/  复制”按钮，则动画项目“Mov”被添加到列表中。  (4)  在对话框中选择“关键帧”按钮，出现关键帧定义对话框，如图 7.90 所示。选择对 话框内列表内的 Frame0，输入步数为“60” ，在选择“添加/复制”按钮，列表区出 现 Frame1(60,1.00)，如图 7.80 所示。确定对话框，接受关键帧的设定，系统返回“高 质量图像动画”对话框。  (5)  在“高质量图像动画”对话框中选择“参数”按钮，系统打开如图 7.91 所示的“关 键帧”对话框，设置动画文件的路径和名称，并勾选对话框中的“更新公式”选项， 其余接受默认值。确定对话框。  (6)  在“高质量图像动画”对话框中选择“预览动画”按钮，系统打开如图 7.92 所示的 预览动画对话框，单击对话框中的播放按钮 ，开始预览将要生成动画的效果。预 览完成后，确定对话框。  (7)  选择“高质量图像动画”对话框中的“生成动画”按钮，系统打开如图 7.92 所示的 生成动画对话框，单击确定开始创建动画。  (8)  使用媒体播放器播放所得到的 Mpeg 影像文件。 图 7.89  高质量图像动画 图 7.90 关键帧对话框 图 7.91  编辑动画参数 207  图 7.92  预览动画控制 图 7.93  生成动画对话框  7.6  项目五 创建装配爆炸视图  7.6.1  设计背景 发动机装配设计已经完成，为了表达各组件或子装配之间的关系，需要设计它的装配爆 炸视图。  7.6.2  项目分析： 装配爆炸视图是使指定的零件或子装配从它们真实的位置移动，从而更清楚地表达装配 组件之间的相互关系。在菜单“ 【装配】∕【爆炸视图】 ”中可以找到这些工具，也可以通过 【装配】工具条打开【爆炸视图】工具条。本项目主要学习以下两种爆炸方法： Ø 自动爆炸组件 Ø 编辑（手动）爆炸组件  7.6.3  过程指导  1.  打开发动机装配，替换视图为“正等轴测视图” 。  2.  选择【装配】工具条中的“爆炸视图”图标 ，系统会开启【爆炸视图】工具条。  3.  在【爆炸视图】工具条中选择创建爆炸视图图标 ，输入爆炸视图的名称或接受缺 省值，确定对话框，创建一个爆炸视图。 注意：爆炸视图创建后，组件位置并没有发生变化，需要使用编辑组件爆炸或自动爆炸组件的方法来 获得预期爆炸效果。  4.  设计组件爆炸  (1)  自动爆炸组件 208  Ø 选择自动爆炸组件图标 →选择点火塞、两个汽缸锁紧螺钉、三个曲轴箱锁紧螺 钉、两个轴承、飞轮和锁紧棘轮部件→输入爆炸距离为  100，确定接受爆炸。其结 果如图 7.94 所示.  Ø 由于点活塞、飞轮和锁紧棘轮组件在当前视图中有重叠现象，所以重复上面的操作 步骤，分别设置点活塞的自动爆炸距离为  60；棘轮组件的自动爆炸距离为  220.  飞 轮组件的自动爆炸距离为 150，结果如图 7.95 所示。 图 7.94  自动爆炸组件 图 7.95  编辑自动爆炸组件 自动爆炸组件是基于配对条件建立的，组件根据配对的类型移动到一个给定的偏置距离，此选项对于 未配对组件没有影响。  (2)  手动爆炸组件 Ø 选择编辑组件爆炸图标 →在选择对象步骤选择汽缸、点活塞和两个锁紧螺钉→单 击 MB2→在移动对象步骤：选择动态坐标系的  Z 轴，输入距离为  60（或者按住并 拖动 Z 轴手柄拖拽至 60 的距离） ，确定对话框，如图 7.96 所示。  (a)选择爆炸组件  (b)完成编辑组件爆炸 图 7.96  编辑组件爆炸 209  Ø 编辑组件：单击 MB1 选择后侧曲轴箱、三个曲轴箱锁紧螺钉、两个轴承、飞轮和锁 紧棘轮，单击  MB1 选择沿轴向移动手柄，输入或拖动距离为  150，结果如图  7.97  所示。 图 7.97  编辑后侧曲轴箱组件爆炸 Ø 编辑组件：单击 MB1 选择前侧曲轴箱，单击 MB1 选择沿轴向移动手柄，输入或拖 动距离为­140，结果如图 7.98 所示。 图 7.98  编辑前侧曲轴箱组件爆炸 图 7.99  编辑活塞子装配爆炸 Ø 同理， 编辑组件汽缸、 点活塞、 两个锁紧螺钉、 活塞子装配的爆炸距离为沿 Z 轴 “80” ， 编辑活塞子装配，沿 Z 轴的移动距离为 40，如图 7.99 所示。 Ø 同理，完成其它组件的爆炸编辑，结果如图 7.100 所示。 210  图 7.100  完成的爆炸视图  5.  创建装配跟踪线 在爆炸视图中，可以为指定的组件创建跟踪线，以显示其装配路径。要打开跟踪线工具， 单击【爆炸视图】工具条上的图标 （创建跟踪线），或者选择【装配】/【组件】/【爆炸视 图】/【创建跟踪线】 。  (1)  选择创建跟踪线命令，打开创建跟踪线对话框。  (2)  选择跟踪线的起点 ，如图 7.101 所示。  (3)  选择跟踪线的终点 ，如图 7.102 所示。  (4)  如果跟踪线结束组件的几何体不适于定义点，则可选择该组件自身。设置该选择步 骤为组件 ，并选择跟踪线的结束组件。该选项使用组件的未爆炸位置来确定端点 的位置。 图 7.101  选择跟踪线起点 图 7.102  选择跟踪线终点 211  (5)  如果备选解 选项高亮显示，可以切换跟踪线的各种可能性。也可以选择任一段拖 动手柄（跟踪线段中的绿色小箭头）进行拖动，直到跟踪线形成所需的形状为止。 选择确定或应用以创建曲线。如图 7.106 所示。 图 7.103  创建装配跟踪线  (6)  同理，创建如图 7.104 所示的其他装配跟踪线。 图 7.104  其它装配跟踪线示意 注意：要编辑跟踪线，则在图形窗