装配体的相关设计

5．2．2　装配体的相关设计

1）几何参数相关设计

所有零件在装配中都不是孤立存在的，零件和零件之间都存在一定的约束关系，一个零件的尺寸可以用其他零件的尺寸和位置参数来确定，这样可以保证这些零件装配后具有相关性。当编辑零件的尺寸时，与之相关联的另一个零件的对应尺寸也将作相应的变化。如图5－27所示，齿轮的轴孔直径和键槽宽度可以根据轴上的相应轴段尺寸参数来确定。

图5－27　几何参数相关设计（用轴上尺寸制约齿轮）

在UG环境下，可以采用表达式来表示零件的尺寸大小。创建轴的同时，系统自动生成了表达轴的尺寸的表达式。表达式可以定义和控制模型的许多尺寸，如特征或草图的尺寸。例如创建一直径为20mm，高度为30mm的圆柱，则系统自动生成表达式p0＝20，p1＝30。可以使用表达式控制零件特征间的关系或装配中零件间的关系。例如，齿轮的孔径可以由轴的直径来表示。如果轴的直径变了，齿轮的孔径自动更新。一个部件中的表达式可根据另一个部件的表达式定义，即几何参数相关设计实现装配体相关设计。使用几何参数相关设计，可以建立零件之间的约束关系。如图5－27中齿轮孔径和轴直径之间的关系式D₁＝Axe1：d₁，部件表达式建立了孔和轴之间的约束关系。

2）几何形状相关设计

几何形状相关设计，即UG／WAVE（What＿if Alternative Value Engineer），是总体参数化设计技术，用于系统与产品设计。几何形状相关设计技术用在自顶向下的装配中，使产品总体设计自上而下自动传递，把驱动产品设计变化的关键设计变量（可以是参数也可以是某些曲线基准）放入系统提供的顶层控制结构中，使子部件和零件的设计与这些变量相关，对这些变量进行修改，顶层结构和与其相关的子部件和零件将自动更新。系统通过“自顶向下（Top＿Down）”的一系列工程参数控制、驱动整个产品，遵循先总体设计后详细设计，局部设计决策服从总体设计决策的原则。它使产品“团队化、协同化”的并行设计成为现实。在产品的装配设计中，当某个主参数改变后，产品会按照原来设定的控制结构、几何关联性和设计准则，自动的更新产品系统中每一个需要改变的零部件，并确保产品设计意图和整体性，从而增强企业产品的设计速度，提高产品的设计质量，缩短产品的开发周期，降低生产成本，增强企业的竞争能力。

几何形状相关设计由UG软件提供的几何联接（WAVE Geometry Linker）和关联拷贝（WAVE Associativity Manager）工具来实现。几何联接主要用于相关零件间建模，建立装配体内部各零件之间几何对象的“父子”关联，必须是父几何对象驱动子几何对象，同时可以驱动多个子几何对象。例如减速箱中的上、下端盖的驱动，上端盖的几何信息来自于下端盖，关联于下端盖。当下端盖尺寸发生变化，上端盖会自动随之改变。关联拷贝主要用于自顶向下的方法建模，在产品模型内建立几何对象之间的关联，也是一种父子关联，与几何联接器类似，但用途不一样，适合中等复杂产品的设计。

几何形状相关设计用于部件间建模，就是在同一装配中，下层零部件共享上层或同层零部件的几何信息，从而实现参数的自上而下的控制。最典型的例子是轴孔的配合，例如在图5－28（a）中轴和孔的几何数据均来自草图的圆，当我们改变草图中圆的尺寸时，与草图相关的轴孔两部件随之更新，更改草图后的部件更新图见图5－28（b）。如图5－28（d）所示的垫片面（图5－28（c））尺寸控制。

图5－28　几何形状相关设计用于部件间建模实例

几何形状相关设计可用于大型复杂产品的设计，并支持团队协同设计和并行设计方式。通常复杂产品的设计一般分成若干个子系统分别进行设计，各个子系统或部件的设计由不同的开发小组负责，每个开发小组的工作具有相对独立性，所有的开发小组共同组成产品开发团队，共同完成满足总体设计需求的开发。各开发团体必然有一个来自上层的约束，所有的设计约束来自上层的总体需求。我们把总体控制参数用一些简单的几何图形（草图、基准）表达出来，为产品下一级装配设计或详细设计提供种子文件。当某个参数发生改变后，产品会按照控制结构自动更新产品系统中每一个需要改变的零部件，确保产品设计意图和整体性的传达。

几何形状相关设计可实现总体参数的定义与应用，完全可以用控制结构来实现，当上一级参数发生改变时，下一级参数也会发生更新，当控制结构和零部件之间的关联性设计完成后，零部件细节设计便可以同时展开。一旦总体参数发生改变，零部件的控制集合体将自动更新，这样既保证了整体装配结构的一致性，又使得设计效率大大提高。

3）装配复制

在产品装配体中，往往会出现这样的情况，就是同一零件会以同样的形式出现在不同位置上，这些位置之间存在着一定的规律，有的是呈矩形分布，有的呈圆周分布，如图5－29、图5－30所示。通常把这种位置关系，称为装配复制。

图5－29　矩形复制

图5－30　圆周复制

UG软件中提供了装配复制的生成及相应的编辑工具。可以使用装配复制图标或使用主菜单命令Assemblies→Components→Create Array…，选择需要复制的对象来创建装配复制。

UG系统提供了特征引用复制（From Instance Feature）、线性复制（Linear）和圆周复制（Circular）三种形式。

特征引用复制是基于特征参数的复制，即将若干个零件1装配到零件2上时，若干个零件1自动配对到零件2上的若干对应位置（以特征复制的方式形成），使用Assemblies→Components→Create

图5－31　组件复制类型选择对话框

Array…命令，利用图5－31所示对话框，选择From Instance Feature，则完成装配复制。如图5－32所示，将零件装配至另一零件上，装配复制结果如图5－33所示。

图5－32　零件装配至另一零件的阵列特征

图5－33　装配组件引用阵列的结果

特征引用复制中，装配复制的控制参数存在于包含装配特征的基本装配组件（Base Component）中，当基本装配组件的特征参数发生改变时，则装配组件复制也随之发生改变，同时装配导航器中装配树也随之变化。

装配线性复制和圆周复制是基于几何参数的复制，利用它进行的复制，其复制参数与装配中基组件的参数是两个参数，一个在装配文件中，另一个在基组件所在的文件中。为了使两者一致，要对两者都进行编辑，否则两者就不一致。

图5－34为利用圆周几何复制方式生成的装配复制，而基本装配组件上的孔本身采用的是特征复制方式生成的。当环状基本组件中的特征复制发生改变时，装配几何复制并不随之改变，如图5－35所示。

线性复制的生成步骤大体是：①选择要进行线性复制的组件；②选择复制方向；③确定复制组件的个数及相邻两者之间的间距，确认即完成。

圆周复制的生成步骤大体是：①选择要进行圆周复制的组件；②选择复制参考轴；③输入复制参数，确认即完成。

图5－34　利用Circular方式生成的装配复制

图5－35　特征复制编辑后装配组件复制不变