主要介紹UG在某型燃機數字化樣機裝配過程中的應用，利用Assembly模塊完成了某型燃機數字化樣機裝配。
   
    一、前言
   
    Unigraphics （以下簡稱UG）是一個以預測工程為特色、從設計到制造都可稱之為世界領先的軟件。它是面向產品、企業級、集成完整的CAD/CAM/CAE解決方案的建立全局產品模型為目標的三維設計與分析軟件。
   
    為有效地完成數字化設計與制造任務，集團公司陸續引進了多套UG軟件，工程技術人員已經將此軟件技術全面應用于航空發動機、燃氣輪機、轉包產品等計算機輔助設計/輔助制造方面，并已充分顯示出其強大的功能且發揮了重要作用。
   
    本文主要介紹UG軟件在某型燃機數字化樣機裝配過程中的應用，利用Assembly模塊完成了某型燃機數字化樣機裝配（主要為燃機的主機部分，不包括發電機和機組成套部分的內容）。
   
    二、UG裝配的設計方法
   
    某型燃機是一個典型的單轉子發動機結構：15級軸流壓氣機，20個火焰筒的逆流、環管式燃燒室，4級透平。是由各單元體組成總體發動機。在UG裝配中模型零件數據是對零件本身的鏈接映象，保證裝配模型和零件設計完全雙向相關，零件設計修改后裝配模型中的零件會自動更新，同時可在裝配環境下直接修改零件設計；為此針對不同級別裝配，我們采取不同的裝配建模設計方法。
   
    2.1總體發動機裝配建模設計方法
   
    根據某型燃機結構特點，在總體發動機裝配中我們采用自下而上裝配建模（Bottom-Up Modeling ）方法，先新建一總裝配件，依次添加（add Existing…）已存在的子裝配件，按不同的裝配約束條件，最終完成整機的總體裝配。
   
    在裝配中，裝配約束應正確、完整，不相互沖突，保留運動件正確的空間運動自由度。同時裝配中所有約束條件（Mate condition）必須有效，防止出現未加載（Not Loaded）情況發生。
   
    2.2單元體裝配建模設計方法
   
    在裝配單元體中,根據具體情況分別采用并行的自頂而下（Top-Down Modeling）和自下而上（Bottom-Up Modeling ）兩種裝配建模設計方法。自頂而下裝配建模設計主要采用兩種方式：一種是使用UG的WAVE幾何鏈接器；一種是在裝配應用的環境中部件間表達式（Inter-part Expressions）建模。
   
    三、基于UG裝配建模的策略
   
    某型燃機零件多，結構復雜，完成其數字化樣機裝配設計不僅需要計算機硬件配置高，而且在裝配進行操作時 (如渲染、刷新、旋轉…)，也需要很多技巧。在對計算機硬件進行必要的升級后，盡管充分利用硬件資源，雖然取得一定效果，但在操作上仍然花費很長時間，極大影響軟件運行的響應速度，為此我們從軟件方面采取了以下策略：
   
    3.1．裝入選項（Load Options）的設定
   
    裝入選項就是控制打開一裝配件時，從哪個目錄下尋找部件，以及如何裝入部件。因我們的零件實體建模是由多個單位集體智慧的結晶，裝配結果需要共享，如果不先定義裝入選項，各單位裝入選項設定不一致時，當打開一裝配件時，就會導致零件不能導入的問題，為此必先設定裝入選項，統一選取從目錄選項（From Directory ），并根據實際選取只載入部分必要的數據選項（Use Partial Loading）。
   
    3.2.引用集（Reference Sets）的設定
   
    引用集就是在一個部件（單個零件或子裝配）中定義的命名數據組，用來控制在裝配中裝入該組件的哪些數據。它的作用減少內存占用和簡化顯示。過濾多余數據，只保留最終設計的實體或片體，（這些數據仍表示精確數據。）
   
    為便于進行發動機的大裝配工作，在完成單個零件、子裝配件設計后，應創建兩個分別命名為BODY 和FACET 的引用集

    3.3．簡化表達（Representation ）的使用

    簡化表達（Representation）是與實體全相關的小平面片，也即在實體表面生成一組小平面片，這些小平面片常稱為小面模型(Facet)。使用簡化表達會大大提高對大裝配進行操作時的性能,并能快速載入大裝配文件；快速渲染、刷新、旋轉大裝配；在間隙分析Clearance Analysis）時，加快干涉分析的速度；快速生成大裝配的消隱線視圖(Hidden Line Removal)。

    四、基于UG 裝配建模的原則

    為統一規范，有章可循，我們制定下面的基于UG 裝配建模的原則：

    1．發動機組件、部件、單元體裝配時均以裝配約束裝配，不以絕對坐標系調用的方法來裝配。

    2．在裝配時，不能用FACET 引用集進行裝配約束，必須用BODY 引用集進行裝配約束。

    3．為便于進行發動機的大裝配工作，在完成單個零件、子裝配件設計后，應創建兩個分別命名為BODY 和FACET 的引用集。

    4．BODY 引用集必須自己創建，在零件中BODY 引用集為最終完成的實體。在組件中BODY引用集為參加裝配的所有零件及子裝配件實體的集合。

    5．FACET 引用集為最終實體表面上的小面模型。用戶在單個零件模型建立完成，保存之后，由UG 系統自動創建BODY 引用集中實體的小平面表示（即FACET 引用集）。組件的FACET 引用集需由用戶手工另行建立。

    五、 基于UG裝配的數字化樣機應用

    5.1．單元體裝配設計應用

    5.1.1自下而上（Down- Top）設計裝配方法的應用

    自下而上設計裝配方法類似我們的總裝車間的裝配，各制造車間把制造成品集件到總裝車間，總裝車間完成產品裝配。

    1.單元體結構件的裝配

    由于此燃機結構復雜，零件眾多，一個裝配零件由多個結構零件構成，而此裝配零件又是另外一裝配零件的子裝配，比如壓氣機、透平轉子平衡組件做為轉子最終的裝配單元，其組成的層次關系見圖1。

圖1

    在壓氣機、透平轉子平衡組件裝配時，先新建一單元體裝配文件，然后通過添加（add Existing…）已存在的裝配好的壓氣機透平機械轉子組件和所有的壓氣機和透平的葉片按圖1層次關系依次添加到裝配，完成壓氣機-透平轉子平衡組件單元體裝配。（見圖2）

圖2

    2. 標準件、成附件的裝配

    在裝配中標準件、成附件的裝配由于數量多，種類多，而且這些零件結構相似，拓撲相關，為此我們在標準件、成附件的設計中優先采用參數化的方法進行建模。同過Tools  -〉Part Families… ，在Excel表里把各系列件的參數輸入，保存部件族， 后生成部件族的系列Part文件，得到該系列件的完整的部件族三維模型，當用戶通過添加（add Existing…）已存在的添加這些標準件、成附件到裝配時，選擇某一系列尺寸（這些尺寸即該標準件建模的標準參數）后，把選中部件族的系列件添加到裝配。（見圖3）

圖3

    5.1.2自上而下（Top-Down）設計裝配方法的應用

    在單元體裝配中，我們也可采用基于自上而下的參數化裝配建模技術，UG的裝配建模技術完全支持自上而下的設計方法，即先總體設計后詳細設計，局部設計決策服從總體設計決策，它采用Context Control技術支持在裝配環境中進行零件設計。配合使用UG/WAVE技術和部件間表達式（Inter-part Expressions）技術，可以更好地體現設計人員的設計思想。

    UG/WAVE技術的使用是符合參數化產品的設計過程和規則。WAVE技術的使用，不僅使得產品級的設計控制成為可能。而且為產品設計團隊的并行工作提供了一個良好的環境。UG/WAVE提供了解決了大型產品設計中的設計更改控制問題的方案，是面向產品級的并行工程技術。有利于提高設計重復利用率。其實現方法為利用UG的WAVE幾何鏈接器，抽取所需特征，通過實體建模方法，

    UG的Inter-part  Expression 技術使用很方便地實現部件間的尺寸關聯，包括幾何表達式/數學表達式）的傳遞。其實現方法為在Expression中選取要關聯的變量；選取Creat link按鈕；在Select Part表中選取關聯目標文件；在彈出的表達式列表中找到關聯目標。

    例如我們使用wave幾何鏈接器抽取機匣紅色面，通過特征建模，完成配合零件安裝邊的設計。（見圖4）

圖4