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UG CAD技术在小型凹印试验机设计中的应用

随着现代工业的发展和计算机技术的普及，计算机辅助设计（CAD）技术被广泛应用于包装印刷机械设计中，计算机的使用从单纯的科学计算发展到图形生成，从复杂的数据变化发展到直观的几何变化，种视算技术正当今CAD的发展方向。 小型凹版印刷试验机是用于检验油墨印刷性能和色彩的印刷设备，它具有凹印机的基本功能，能保证印刷质量；同时又兼有试验机的特性，结构简单、紧凑。下面就小型凹版印刷试验机的计算机辅助设计做一概述。 UG软件简介 UG软件是美UnigraphicsSolution公司(简称UGS)开发的一套集CAD、CAM、CAE功能于一体的三维数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。 Unigraphics CAD、CAM、CAE系统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软件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。 UG软件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，提高了设计的可靠性；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。另外它所提供的二次开发语言UG/open GRIP、UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。 实体建模模块的应用 UG是一种复合建模（Modeling）工具，它提供了多种建模方法。在建立零件模型时， 既可以用基本体素建立简单的实体， 也可以通过对曲线、草图的拉伸、旋转建立各种扫描实体， 还可以用系统提供的特征创建各种特征体。 小型凹版印刷试验机的零部件结构并不复杂，但在建模的时候要考虑采用哪种建模方法，因为不同建模方法所建立的实体模型，其编辑性能不同。例如：要创建凹版印刷试验机的印版滚筒轴的三维模型，对于这种阶梯轴，可用基本体素圆柱体来逐段建立，也可逐段绘制圆再对其进行拉伸来建立，还可先建一个基本体素圆柱体，再用凸台特征来建立。在这3种建模方法中，第一种方法建立的轴编辑性不好，如果缩短中间某个台阶的度，则会出现更新失效的提示，而第三种方法从建模的方便性和各参数的可编辑性来说都是最好的。因此，正确的建模方法对设计的顺利进行至关重要。 对于一个零件模型，虽然没有一种固定的建模顺序和建模方法， 但还是有一定规律可循的。一般应根据零部件的结构特点，先建立一个基本体素或扫描特征作为零件的毛坯，再参照零件的粗加工过程逐步创建零件的孔、键槽、型腔、凸台、凸垫及用户定义等特征，最后参照零件的精加工过程创建倒圆、倒角、螺纹、修剪和阵列等特征。当然，在建模过程中，可根据建模的需要创建相关的参考特征，各特征的建立顺序应尽可能与零件的加工顺序一致。由于圆柱、块和锥等基本体素属非关联性特征，它们不与已建立的几何对象关联，因此，为保证模型的可修改性，在一个零件模型中创建的基本体素不要超过1 个，而且基本体素一般作为第一个特征。 因此，在对小型凹版印刷试验机零部件建模时，首先要选择正确的建模方法，其次确定合理的建模顺序，然后按照零部件的结构特点逐步建立模型。 虚拟装配模块的应用 UG装配（Assembly）模块用于实现各零部件间的装配关系。它把多个通过建模模块建立的模型零件，依照Mating（配对）、Align（对齐）和 Orient（方位）等关系组装在一起，实现其空间位置的安排。通过装配可以确定零件的空间位置，反映部件的装配结构以及发现其空间干涉情况等。在装配中，部件的几何体是被装配引用，而不是复制到装配中。不管如何编辑部件和在何处编辑部件，整个装配部件都保持关联性，如果某部件修改，则引用它的装配部件自动更新，反应部件的最新变化。 UG装配模块不仅能快速将零部件组合成为产品，而且在装配中，可参照其他部件进行部件关联设计，并可对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。装配模型生成后，可建立爆炸视图，并可将其引入到装配工程图中；同时，在装配工程图中可自动产生装配明细表，并能对视图进行局部挖切。 在小型凹版印刷试验机的设计中，利用装配模块将在建模模块中建立的模型零件按照一定的空间位置关系装配起来，及时检查装配模型是否存在设计尺寸干涉，为将来实际装配的顺利进行提供可靠保证。由此所产生的装配信息可以方便地绘制装配图，并能快速生成装配分解图，节省绘制装配图和零件图的时间和成本。 工程图模块的应用 UG工程图（Drafting）模块提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动（手工）尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持GB、标准汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图、明细表自动生成等工具。 将UG的建模模块创建的凹版印刷试验机的各零件和装配模型引用到UG的工程图功能中，快速地生成二维工程图。由于UG的工程图功能是基于创建三维实体模型的二维投影所得到的二维工程图，因此，工程图与三维实体模型是完全关联的，实体模型的尺寸、形状和位置的任何改变，都会引起二维工程图作出实时变化。这样便大大减少了二维图更新所需的时间,可以从根本上杜绝传统的二维工程图设计中尺寸矛盾、丢线等常见错误，从而保证二维工程图的正确无误。 结论 将UG软件应用于小型凹版印刷试验机的设计，所赋予的是一种全新的设计方式，它不仅突破了传统二维设计的局限性，更好地体现、验证、完善设计员的设计意图，而且可以简化复杂产品的设计过程，降低产品成本，在产品投标报价之时，就能够将未来产品的外观、造型、技术性能及特点介绍给用户，更快地将产品推向市场，使产品更具有竞争力。鉴于印刷机械的诸多特点以及UG三维设计软件的优越性，可以预见，UG软件在印刷机的设计和制造领域将会有广阔的应用前景。