UGNX在高速摩托艇數字化设计制造仿真开发中的集成应用.docx

UGNX在高速摩托艇数字化设计制造仿真开发中的集成应用王华侨 李玉丰 盛学斌 耿巍麟 来源：e-works关键字：UGNX 逆向工程 模具设计 数控加工 塑性成型模拟　 本文以UGNX作为开发平台，以某高速摩托艇产品研发过程中涉及的产品逆向工程、装配设计、模具设计、数控加工编程、塑性成型模拟分析等核心关键技术应用研究为对象，简略讲述了UGNX作为CAD\CAM\CAE的集成平台，其该产品开发过程中有效的提高了企业新产品设计制造开发的效率，为企业创造了巨大的经济效益。最后对UGNX平台的相关设计功能扩展提出了一些建议，希望对从事UGNX的设计人员和开发人员有所参考借鉴作用。1. 前言　 UGNX作为当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAM/CAE高端软件，其涉及到工程中的概念设计、工业设计、机械设计以及工程仿真和数字化制造等各个领域。它提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。UGNX作为下一代数字产品开发软件，帮助企业加速产品创新，实现更高的成本效益。　 UGNX不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。通过NX产品组合全面集成工业设计和造型的解决方案，用户能够利用一个更大的工具包，涵盖建模、装配、模拟、制造和产品生命周期管理功能。设计专用工具和传统的CAD、CAE和CAM工具相结合，提供可获得的最完整的工业设计和最高级的表面处理解决方案。UG的各功能是靠功能模块来实现的，不同的功能模块实现不同的用途。UGNX的主要功能可以很好的帮助用户解决包括逆向工程、工业设计、产品设计、计算仿真、工装模具设计、数控加工编程、工程数据管理等方面的问题。　 如下图1所示利用UGNX作为设计平台开发出的高速摩托艇SEADANCE，是一种小型采用喷射推进的高速动力艇，其时速可高达100公里以上。该摩托艇由艇身、发动机、喷射单元、控制系统、操纵系统、储物箱等部分组成。摩托艇以发动机为动力，具有自重轻、吃水浅、回旋半径小、动力大、能耗低、操纵机动灵活、速度快、抗浪性好、低噪声、故障率低等特点。主要应用在体育运动、旅游休闲等方面，是一种高级休闲产品，在国外使用较为广泛，目前国内使用的产品主要靠进口。该摩托艇采用的是SMC整体复合成型船体、10000转/分的ECU电喷高速发动机、导管式螺旋桨喷射推进的船机桨系统，所采用的这些技术在国内均处于领先水平。下述对利用UGNX在该产品研发过程中的一些关键技术应用进行简要介绍。图1 SEADANCE高速摩托艇2. 艇身逆向工程应用开发　 随着现代企业的产品开发周期的越来越短、产品质量要求越来越高，尤其是产品的外观质量更是要求实用美观。随着计算机辅助设计制造CAD\CAM\CAE的普及应用，产品逆向工程技术在新产品的开发过程中得到了充分应用。尤其在汽车整车厂、 通用机械领域、 工装检具制造商、 模具制造企业、 航空航天企业、船舶工业、 玩具及雕塑、 艺术品及动画考古等方面产生了巨大社会经济效益。下面介绍利用Imageware和UGNX，在开发摩托艇的艇身设计时所涉及的逆向工程、改型创新设计方面的应用。 2.1 UGNX/Imageware逆向工程应用流程　 产品逆向工程开发流程一般分为产品外观创意设计、油泥网模造型、产品扫描、点云曲面造型、产品结构设计、产品制造工艺成型等一系列过程。产品外观创意设计一般多采用Photoshop、3DMax、Rhino、Alias等软件在创意师的作品基础上进行三维样机设计与图像处理；油泥师根据创意设计进行油泥造型，然后通过激光扫描获取油泥点云模型；三维工程师通过Imageware、Geomagic、CATIA或者其它的专业逆向工程软件进行点云造型、产品细节结构与装配设计；工艺师依据最终的产品进行模具设计、夹具设计、工艺流程设计、数控加工等完成产品的最终成型。　 产品逆向工程中的创意设计与油泥造型主要考虑美学设计，在很大程度上依赖于油泥师和创意师的经验与艺术修养。产品逆向在完成油泥造型、点云扫描后，主要时间就花在反求建模上。Imageware作为典型的逆向工程软件促进了高级的、符合人体工学和美学的产品形状的开发，其提供的造型功能，对于构造完美的高质量曲面满足设计师和工程师的要求是很容易实现的。同时Imageware完成逆向后，