基于UG 平臺，以普通車床C616A 改造成數控鋼管管端相貫線火焰切割機為對象，利用UG 強大的建模和裝配功能，完成其全部零件的三維虛擬設計和樣機虛擬裝配工作，為后續的制造工作打下了良好的基礎，闡述了UG 在虛擬設計應用中的強大功能。

　　引言

　　產品虛擬技術主要包括實體建模和仿真兩方面，是利用計算機來完成整個產品的開發過程，以數字化形式虛擬地、可視地、并行地開發產品，并在制造實物之前對產品結構和性能進行分析和仿真，實現制造過程的早期反饋，及早發現問題和解決問題。與傳統設計方法相比，減少甚至取消了物理樣機研制次數，降低了開發周期和成本，提高了設計質量。虛擬設計是近年來計算機輔助設計( CAD) 技術和虛擬現實( VR) 技術相結合而發展起來的一種新興的設計技術，大型CAD /CAM /CAE 集成化工程軟件UG 可以很好地實現機械產品的虛擬設計。

　　UG 是功能強大的三維CAD/CAM/CAE 軟件系統，其內容涵蓋了產品從概念設計、工業造型設計、三維模型設計、分析計算、工程圖、制造加工等全過程，應用范圍涉及機械、航天航空、汽車等領域。

　　本文以數控鋼管管端相貫線火焰切割機為對象，詳細介紹UG 在虛擬設計中的應用情況。根據鋼管管端相貫線切割原理可知，對于切割管端且管—管垂直相交狀態下所產生的相貫線及定角度坡口，一個三軸聯動的數控系統即可實現運動軌跡，數控系統提供的主要運動方式為鋼管回轉運動、軸向進給運動以及割炬的擺角運動。在充分研究和比較普通車床的運動方式之后，本次數控鋼管管端相貫線火焰切割機的虛擬設計工作在普通車床C616A 上改造完成，其虛擬設計流程如圖1 所示。

圖1 數控鋼管管端火焰切割機虛擬設計流程圖

1、零件三維虛擬設計

　　UG 作為工程軟件領域中的標準，采用了基于特征和約束的參數化建模技術，具有交互建立和編輯復雜實體模型的能力，可以方便、快速、正確地完成產品從概念設計到結構細節設計以及后續加工的全部過程。它在三維虛擬設計方面提供了多種不同的模塊和方法，如實體建模、工業產品造型設計、復雜曲面設計、特征細節等，功能十分強大。

　　此處以車床上的溜板為例進行三維虛擬建模分析。首先利用UG 中的草圖功能繪制溜板零件的主要二維截面圖，使用實體造型的拉伸功能完

　　成其大致三維虛擬建模，然后在各個具體細節部分繪制其相關二維截面圖，同時用拉伸功能進行三維造型，并將所得模型與前面所完成模型進行相關的布爾運算，最后使用細節中的倒圓角功能完成其最終的三維虛擬設計，如圖2 所示。由此可見，對于一般機械類零件，只需使用UG 中草圖功能、實體建模和特征細節便可完成該零件的三維虛擬設計，對于工業產品造型設計，由于具有較多較復雜的曲面，必須使用UG 中其他相關功能。

圖2 溜板三維虛擬設計圖

3、結論

　　基于UG 平臺所完成的數控鋼管管端相貫線火焰切割機的虛擬樣機，結合UG 強大的參數化設計功能可以非常方便地進行優化設計，為后續零部件有限元分析、整機運動仿真分析提供了良好的基礎，大大簡化了機床設計和開發過程，縮短了開發周期，減少了開發費用，為進一步優化結構提供了可靠的依據。通過案例分析可見，UG 在虛擬設計應用中的強大功能，利用其自身強大的功能不僅可以減輕工程設計人員的勞動強度，而且還能更好地發揮工程設計人員的想象力和創新能力。