【建模教程】-UG建模和參數(shù)化建模分析

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----UG軟件的建模與參數(shù)化技術(shù)分析 2第一章簡介 2第二章UG建模分析 3實(shí)體建模 3特征建模 3自由形體建模 4實(shí)體特征建模 4基本體素特征建模 5擴(kuò)展特征建模 5成型特征建模 7特征操作 8總結(jié) 9第三章參數(shù)化設(shè)計(jì) 10參數(shù)化設(shè)計(jì)的定義【7【8】 10參數(shù)化設(shè)計(jì)的類型 11基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì) 11基于草圖的參數(shù)化設(shè)計(jì) 13基于裝配的參數(shù)化設(shè)計(jì) 14基于Excel表格的參數(shù)化設(shè)計(jì)【4【5】 153.4總結(jié) 18參考資料 19----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----UG軟件的建模與參數(shù)化技術(shù)分析第一章簡介簡稱UG）MCAD系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造、輔助工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（CAD/CAM/CAE/PDM）一體化的軟件系統(tǒng)之一，應(yīng)用十分廣泛【1,2】UG基于完全的三維實(shí)體復(fù)合造型、特征建模、裝配提供了完善的二次開發(fā)工具，二次開發(fā)程序可以建立起與UG系統(tǒng)的鏈接，使用戶開發(fā)的功能與UG實(shí)現(xiàn)無縫集成。利用UG二次開發(fā)技術(shù)，用戶可以開發(fā)專用CAD系統(tǒng)，滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。UG軟件是第三代CAD特征建模和基于約束的參數(shù)化和變量化的建模方法。為什么說UG為第三代CAD系統(tǒng)？【7】第一代CADCAD系統(tǒng)主要是二維交互繪圖系統(tǒng)及三維幾何造型系統(tǒng)，其發(fā)展過幾何造型實(shí)體造型（CSG法（B-rep法G法即用簡單實(shí)體稱為體素通過集合運(yùn)算交、并、差構(gòu)造復(fù)雜實(shí)體的法即是用物體封閉的邊界表面描述物體的方法。CAD系統(tǒng)在建模方法上出現(xiàn)了特征建模和基于約束的參數(shù)化和變量化建模方法軟件中參數(shù)化三維設(shè)計(jì)的核心技UGCAD）CAD的優(yōu)勢。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第二章UG建模分析UG等模塊，其中實(shí)體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎(chǔ)。實(shí)體建模實(shí)體建模通常采用將計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲一些基本體素通過布爾運(yùn)算而生成復(fù)雜:一類是基本體素,另一類是掃描體素和三維實(shí)體掃描體素特征建模特征建模特征是指具UG基本體素特征成形特征和加工特征，在下面將分別介紹三種不同的特征。特征建模技術(shù)是UG參數(shù)化三維特征約束CAD／CAPP／CAM集成特征作為零件的基礎(chǔ)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)特征可使設(shè)計(jì)者在很大程度上擺脫底層的幾何操縱，提高建模系統(tǒng)的用戶友好性；(2)特征具有CAD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)相互理解的語義信息；(3)特征能提供一種宏觀描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，較之直接用點(diǎn)、線、面的描述更為精練，建模的效率更高，而且可將實(shí)體模型作為特征模型的底層?！?】CSGBrep為代表的幾何造型技術(shù)已較為成熟，實(shí)體造型系----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----集成制造（）CAD系統(tǒng)提出的新的信息要求，CAD系統(tǒng)必須能描述完整的產(chǎn)品模型幾何和拓?fù)湫畔⒐に囆畔ⅲü饪?、螺孔等）及加工特征的形狀，精度和表面粗糙度等問題。因此與傳統(tǒng)的三維實(shí)體造型技術(shù)相比，特征造型具有以下優(yōu)勢：CSGBrep的方法對實(shí)體幾何的描述是完備的，但無法正確描述其在加工時(shí)的情況，屬于較低層次。而像槽、孔、凸臺等特征則是面向加工的較高層次的描述。（2）特征技術(shù)不僅是面向幾何造型，更重要的是它面向加工，具有工程化的意義。CAD／CAM集成化和智能化的關(guān)鍵技術(shù)。自由形體建模UG自由形狀建模擁有設(shè)計(jì)高級的自由形狀外形、支持復(fù)雜曲面和實(shí)體模型對于我們機(jī)械專業(yè)，最主要的就是實(shí)體建模和特征建模。UG中采用的是復(fù)集成和結(jié)合實(shí)體特征建?！綰G中的實(shí)體特征建模進(jìn)行重點(diǎn)分析和介紹。實(shí)體特征建模實(shí)體特征建模技術(shù)是UG參數(shù)化三維設(shè)計(jì)技術(shù)的核心功能，它是一種基于特征和約束的參數(shù)化建模技術(shù)，具有與用戶交互建立和編輯復(fù)雜實(shí)體建模的能力。按照特征的分類，將其分為三類：基本體素特征建模；成形特征建模；加工特征----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----建模?；倔w素特征建模UG中包含的基本體素包括圓柱，長方體，球體和圓錐，如圖。這些特征不依附于其他特征而存在，常常作為建模過程中的主特征。下面將以圓柱體體素的創(chuàng)建來說明建模過程。UG提供兩種圓柱體的創(chuàng)建方式：直徑和高度；高度和弧。其中高度和圓弧是通過選擇一段圓弧，來確定圓柱參數(shù)化特征尺寸如圓柱體的直徑和高）和定位尺寸（可通過鼠標(biāo)選取，來生成同一類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的零件，如圖所示。擴(kuò)展特征建模擴(kuò)展特征是一種利用二維輪廓生成三維實(shí)體（曲線或者是草圖沿一條引導(dǎo)線的方法，如平移G中為拉伸，旋轉(zhuǎn)，螺旋和----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----軌跡G中為掃掠，如圖所示。直線圓或者弧線時(shí)，為回轉(zhuǎn)特征；若引導(dǎo)線為任意曲線，為掃掠特征。下面將列舉一個(gè)例子來說明。X-Y平面上的一個(gè)圓，即二維草圖，若其引導(dǎo)線為直線，如沿Z軸方向，則生成一個(gè)圓柱體，若為其他則如圖所示。圖1.1X-Y平面上的圓 圖1.2引導(dǎo)線為直線圖1.3引導(dǎo)線為任意曲線 圖1.4引導(dǎo)線為圓（即草繪圖）和引導(dǎo)線的不同來決定模型的形狀。其主要用到了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的掃描表示【】（一般是封閉的平面輪廓沿某一個(gè)路徑運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生UG中的二維截面輪廓；----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----基體運(yùn)動(dòng)的軌跡對應(yīng)于UG中的引導(dǎo)線。成型特征建模依附在主體依賴于某個(gè)主體特征才能存在，其主要包括:孔，凸臺，腔體，墊塊，凸起，加強(qiáng)筋，鍵槽和溝槽等，如圖所示，藍(lán)色的主體特征，黃色的為成形特征。，而且從圖中可以看出，孔特征是通過輸入一定的參數(shù)，如直徑，深度和角度等參數(shù)來建模，屬于參數(shù)化建模。而且孔的類型可以選擇常規(guī)孔、鉆形孔、螺紋間隙孔、螺紋孔等各種類型的孔，各種類型的孔還可以定義各種深度，頂錐角，螺紋深度等若干參數(shù)，CADCAM的關(guān)鍵媒介?？傊?，特征建模是屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的掃描表示和特征表示的綜合體，仍----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----然需要借助傳統(tǒng)的幾何造型技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)完成特征建模后還需進(jìn)行特征操作，以便進(jìn)行模型的精加工。下面就對UG軟件中一些常用的特征操作進(jìn)行簡單的介紹。特征操作邊特征操作，包括倒斜角，邊倒圓。面特征操作，包括面倒圓，軟倒圓，抽殼等。復(fù)制和修改特征操作，包括實(shí)例特征，修剪體等。布爾運(yùn)算，包括求和，求交，求差。其他特征操作，包括拔模，縫合，縮放體，螺紋等。如圖所示。下面將以鏡像體為例，來說明特征操作，如圖所示。通過鏡像操作，只需建----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----2.5總結(jié)總之，UG采用復(fù)合建模技術(shù)，將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模等建模技術(shù)融于一體，而且基于特征的建模方法作為實(shí)體造型的基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并能采用參數(shù)控制，十分方便和高效。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第三章參數(shù)化設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)的定義【78】參數(shù)化設(shè)計(jì)也叫尺寸驅(qū)動(dòng),是指參數(shù)化模型的尺寸用對應(yīng)的關(guān)系表示，而不尺寸驅(qū)動(dòng)是參數(shù)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵形狀相同但規(guī)格不同的零部件模型系列。其本質(zhì)拓?fù)潢P(guān)系不變（即幾何信息），而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。參數(shù)化模型是通過捕捉模型中幾何元素之間的約束關(guān)系，將幾何圖形表示為幾何元素及其約束關(guān)系組成的幾何約束模型。參數(shù)化建模的關(guān)鍵在于建立幾何約束關(guān)系，即拓?fù)浼s束和尺寸約束。拓?fù)浼s束是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的定性描述，表示幾何元素拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)上的關(guān)系，如平行、對稱、垂直等，這些關(guān)系在圖形的尺寸驅(qū)動(dòng)過程中維持不變。尺寸約束是通過尺寸標(biāo)注表示的約束，表示幾何元素之間的位置關(guān)系，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等，它是參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的對象。UG中，提供了兩種約束：尺寸約束幾何約束（拓?fù)浼s束。尺寸約束尺寸幾何參數(shù)，如圖所示。圖1.1尺寸約束 圖1.2幾何約束----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----參數(shù)化設(shè)計(jì)的類型通常有3種參數(shù)化建模方法：基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于草圖的參數(shù)化設(shè)計(jì)和基于裝配的參數(shù)化設(shè)計(jì)。本文主要介紹前兩種參數(shù)化建模方法?；谔卣鞯膮?shù)化設(shè)計(jì)基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)是將特征造型技術(shù)與參數(shù)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來的一尺寸驅(qū)動(dòng)或變量設(shè)計(jì)特征一般用幾何特征參數(shù)和定位參數(shù)位置參數(shù)UG參數(shù)驅(qū)動(dòng)尺寸，實(shí)UG中特征參數(shù)與表達(dá)式之間相互依賴，互相傳遞數(shù)據(jù)。UG通過表達(dá)式如圖所示的結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)由圓柱體特征、孔特征、環(huán)形槽特征和陣列特征組----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----H_dia=5P_dia=80P_high=20則可以得到不同的（如環(huán)形槽的直徑值<50=H_dia(10)+2*H（20）----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----基于草圖的參數(shù)化設(shè)計(jì)b。UGP0,P1和用戶自定義的b，就可以改變一----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖1.1 原模型 圖1.2修改后的模型，保證模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在UG中，草圖為綠色基于裝配的參數(shù)化設(shè)計(jì)基于裝配的參數(shù)化設(shè)計(jì)將裝配關(guān)系零部件間設(shè)計(jì)變量的函數(shù)關(guān)零件參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵是要建立裝配關(guān)系。所謂裝配關(guān)系零部件之間----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----,,與它鏈接的部件中的相應(yīng)表達(dá)式也被更新，從而實(shí)現(xiàn)零件的重建與參數(shù)化設(shè)計(jì)。UGExcel表格來進(jìn)行參數(shù)化Excel表格的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。Excel表格的參數(shù)化設(shè)計(jì)【45】UG的電子表格提供了一個(gè)ExcelUG間的智能接口。在建UG的電子表格提取、修改工作部件的表達(dá)式與屬性，然后再利用部件族的工作，能參數(shù)化建立一批形狀類似，但尺寸不同的零件。下面通過螺釘標(biāo)準(zhǔn)件的例子來說明上述流程。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----表1螺釘參數(shù)表圖3.3.1螺釘標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)圖3.3.2為表達(dá)3.3.3為創(chuàng)建后的模型圖。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3.3.2為表達(dá)式的輸入 圖3.3.3為所創(chuàng)建的三維模型（2）Excel3.3.2的3.3.4為創(chuàng)建的表格和創(chuàng)建部件組的方法。圖3.3.4通過“部件組”創(chuàng)建的表格----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----總結(jié)UG參數(shù)化設(shè)計(jì)主要是維持模型的拓?fù)潢P(guān)系基本不變，通過尺寸驅(qū)動(dòng)模型，----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----參考資料UG（主要是參考第六章—第UG特征建模的分類和介紹）[2]計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程 清華大學(xué)出版社（主要是參考3.6形體在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示）[3]UGNX6.0零件與裝配設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社（主要是參考第二章的草圖約束的介紹）[4]關(guān)意鵬，關(guān)來德基于Excel參數(shù)表的三維零件庫的設(shè)計(jì)（主要是Excel在UG中的應(yīng)用介紹）[5]熊雋UG參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中的常見問題解析[6]UG（主要是參考其中的特征建模的分析與介紹）[7]UG（主要是其中關(guān)于參數(shù)化設(shè)計(jì)的介紹）UGNX（UG參數(shù)化建模的介紹與分析）CAD產(chǎn)品幾何造型基礎(chǔ)----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----《數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)軟件》上機(jī)報(bào)告專業(yè)： 班級： 姓名： 學(xué)號：地點(diǎn)及機(jī)位編號： 日期時(shí)間：5月26日一、上機(jī)訓(xùn)練題目或內(nèi)容二、數(shù)學(xué)模型或求解分析或算法描述解：設(shè)：bacn，如果訂購的多了，報(bào)紙剩下會(huì)造成浪費(fèi)，甚至陪錢。訂的少了，報(bào)紙不夠賣，又會(huì)少。為了獲得最大效n。n的意義:n是每天購進(jìn)報(bào)紙的數(shù)量，確定n一方面可以使報(bào)童長期以內(nèi)擁有一個(gè)穩(wěn)定的收入，另一方面也可以讓報(bào)社確定每日的印刷量，避免紙張浪費(fèi)。所以，筆者認(rèn)為n的意義是雙重的。a、crn?；炯僭O(shè)1、假設(shè)報(bào)童現(xiàn)在要與報(bào)社簽定一個(gè)長期的訂購合同，所以要確定每日的訂購量n。2、假設(shè)報(bào)紙每日的需求量是r，但報(bào)童是一個(gè)初次涉足賣報(bào)行業(yè)的菜鳥，毫無經(jīng)驗(yàn)，無法掌握需求量r的分布函數(shù),只知道每份報(bào)紙的進(jìn)價(jià)b、售價(jià)a及退回價(jià)c。3、假設(shè)每日的定購量是n。4、報(bào)童的目的是盡可能的多。建立模型rn，rn值，我們可以從賣報(bào)紙的結(jié)果入手，結(jié)合rnn由常識可以知道賣報(bào)紙只有、不不賠錢、賠錢會(huì)有三種結(jié)果?，F(xiàn)在用簡單的數(shù)學(xué)式表示這三種結(jié)果。1、。又可分為兩種情況:①r>n，則最終收益(a-b)n (1)r<n,則最終收益為（a-b）r-(b-c)(n-r)>0整理得：r/n>(b-c)/(a-c) (2)2、由(2)式容易得出不不賠錢----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----3、賠錢

r/n=(b-c)/(a-c) (3)r/n<(b-c)/(a-c) (4)----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----三、結(jié)果或結(jié)論模型的求解首先由(1)式可以看出n與最終的收益呈正相關(guān)。收益越多，n的取值越大。但同時(shí)訂購量n又由需求----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----量r約束，不可能無限的增大。nrn(3(4(4)分別代表不不賠錢及賠錢兩種情況，而我們確定n值是為了獲得最大收益，所以可以預(yù)見由(3(4)兩式確立出的n最后重點(diǎn)分析(2)式。顯然式中r表需求量，n表訂購量，(b-c)表示退回一份兒報(bào)紙賠的錢。因?yàn)?a-c)無法表示一個(gè)顯而易見的意義，所以現(xiàn)在把它放入不等式中做研究。由a>b>c,可得a-c>a-b，而(a-b)恰好是賣一份報(bào)紙賺得的錢。然后采用放縮法，(2)式中(a-c)換成(a-b)，得到r/n<(b-c)/(a-b) (5)不等式依然成立。由(5(1)式可知收益與nn(b-c)與(a-b)的比值就應(yīng)越小。當(dāng)報(bào)社與報(bào)童簽訂的合同使報(bào)童每份報(bào)紙賠錢與之比越小，訂購數(shù)就應(yīng)越多。四、結(jié)果分析或評價(jià)、推廣在日常生活中，經(jīng)常會(huì)碰到一些季節(jié)性強(qiáng)、更新快、不易保存等特點(diǎn)的物品，如海產(chǎn)、ft貨、時(shí)裝、報(bào)紙等，因此在整個(gè)的需求過程中只考慮一次進(jìn)貨，也就是說當(dāng)存貨售完時(shí)，并不發(fā)生補(bǔ)充進(jìn)貨問題。這就產(chǎn)生一種兩難局面：訂貨量過多出現(xiàn)過剩，會(huì)造成損失；訂貨量過又可能失去銷售機(jī)會(huì)，影響利潤。報(bào)童就面臨這種局面，每天進(jìn)購報(bào)紙?jiān)诮稚狭闶郏酵砩腺u不完的報(bào)紙可退回報(bào)社，每份要賠錢，那么每天要訂購多少份報(bào)紙以獲得最大利潤。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----《數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)軟件》上機(jī)報(bào)告專業(yè)：信息與計(jì)算科學(xué) 班級：一班 姓名：陸親娟 地點(diǎn)及機(jī)位編號： 日期時(shí)間：6月2日一、上機(jī)訓(xùn)練題目或內(nèi)容58028元，但是預(yù)測每天會(huì)降低0.1元，問該場應(yīng)該什么時(shí)候出售這樣的生豬可以獲得最大利潤。二、數(shù)學(xué)模型或求解分析或算法描述t（80）z（8-0.1（80+2）元利潤Z = 5t （8-0.1（80+2）=-0.2 t^2 + 13t +640=-0.2（t^2-65t+4225/4）+3405/4三、結(jié)果或結(jié)論t=32t=33Zmax=851.25(元)因此，應(yīng)該在第32天過后賣出這樣的生豬，可以獲得最大利潤。四、結(jié)果分析或評價(jià)、推廣由于在飼養(yǎng)過程中受多種因素的影響，并且市場價(jià)格受多種不確定因素的影響，因此我們假設(shè)價(jià)格穩(wěn)定與題設(shè)，從而得到最大收益與最佳銷售時(shí)間。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----《數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)軟件》上機(jī)報(bào)告專業(yè)：信息與計(jì)算科學(xué)班級：一班 姓名：陸親娟學(xué)號：13540138地點(diǎn)及機(jī)位編號：一、上機(jī)訓(xùn)練題目或內(nèi)容日期時(shí)間：681000A宿舍，