SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘 要：随着个性化消费需求的改变，计算机辅助产品设计的应用越来越广泛。UG 软件功能强大，适用于对产品进行结 构设计。本文对此设计应用进行了探索，分析了 UG 软件的结构建模要点，使用 UG 软件对储物柜进行了结构建模及装配，为 计算机辅助产品结构建模及装配提供参考。
关键词：计算机辅助设计；产品结构建模；装配
Computer Aided Product Structure Modeling and Assembly
WANG Chen
（College of Home and Industrial, Nanjing Forestry University, Nanjing Jiangsu 210037）
【Abstract】： With the change of individual consumption demand, the application of computer-aided product design is more and more extensive. UG software has powerful functions and is suitable for structural design of products. This paper explores the application of this design, analyzes the key points of UG software for structure modeling, and uses UG software for structure modeling and assembly of Storage Cabinet, which provides a reference for computer-aided product structure modeling and assembly.
【Key words】： CAD;product structure modeling;assembly
产品的设计开发过程是艺术与技术结合的过程，既 包含了代表艺术的造型设计，又包含代表技术的结构设 计 [1]。结构设计为了辅助造型设计， 是影响产品设计质 量的关键因素之一。合理的结构设计，能够在保证产品 结构强度和刚度的前提下，减少材料的浪费 [2]。UG 软件 是集 CAD、CAM、CAE 技术于一体的多功能软件，其 集成解决方案覆盖了产品设计与制造的所有方向，被广 泛应用于制造业的各个领域 [3]。基于 UG 软件的计算机 辅助产品结构设计，应用于产品结构建模及装配方向， 针对产品造型、结构多变的特点，将工程类设计软件在产品结构建模及装配中的优势发挥出来。本文对此设计 应用进行了探索，分析了基于 UG 软件的结构建模要点。以储物柜为例， 使用 UG 软件对储物柜进行了结构建模 及装配，为计算机辅助产品结构建模及装配提供参考。
1 UG 软件的结构建模要点
1.1 实体建模与特征设计
UG 软件中创建实体模型的方式有以下两种：（1）通过如块、圆柱、圆锥、球体、管体、圆形凸台、凸垫 等命令来创建具有规则形状的实体模型；（2）通过对 点、线、面进行拉伸、旋转和扫掠等操作来创建具有 特定形状的实体模型。此外， UG 软件拥有强大的布尔 运算功能，可以将已经创建好的各种实体模型进行加、 减、合并等布尔运算，使产品的结构设计有更加自由的 创造空间 [4]。
特征设计是对实体模型进行细节添加的过程，类似 于零件的加工过程，它包括： 圆角、孔、垫块、腔体、 键槽和开槽等命令。特征设计以实体模型为基础，只能 在实体模型上进行创建。特征设计的第一步，需要一个 放置特征的面，此面可以为平面或者曲面。对于如： 凸台、孔之类的大部分特征而言，其放置特征的面需要是 平面，即特征是在放置平面的法线方向上被创建而成 的，并与特征放置平面相关联。对于如开槽之类的特征 而言，其放置特征的面可以是圆柱或圆锥等曲面。放置 特征的面通常是已有实体的表面，如果没有合适的面放置相关特征，可以创建基准面，并以其作为放置特征 的面。
1.2 装配设计
装配设计是把零件组装成部件或产品模型，并通过 配对条件在各部件之间建立约束关系、确定其位置关 系、建立各部件间链接关系的过程 [5]。UG 装配设计主 要应用三种装配方法： 自底向上的装配方法、自顶向下 的装配方法和混合装配方法 [6]。自底向上的装配方法指 的是首先创建部件的几何模型，再组合成子装配，最后生成装配部件 [7]。在这种装配设计方法中，对于零件级 上的部件进行的修改会自动更新到装配体中； 自顶向下 的装配方法是指在装配中创建与其他部件相关的部件模 型，是在装配部件的顶级向下产生子装配和部件的装配 方法。在这种装配设计方法中，任何在装配级上对部件 的更改都会自动更新到个别组件中；混合装配方法是将 自底向上的装配方法和自顶向下的装配方法结合在一起 的装配方法，在实际装配设计过程中，可以根据需要将 两种装配方法结合使用，发挥各种装配方法的优势，以 提高装配设计的效率 [8]。
2 储物柜结构建模及装配
2.1 储物柜实体建模与特征设计
储物柜主要由门板、背板、侧板、横档、抽屉、路 轨垫条、饰板、饰线、脚座等零部件组成。以抽抽屉前 板的建模过程为例：第一步，新建基准平面并绘制抽前 板的轮廓草图，拉伸该轮廓草图，完成抽屉前板基础实 体模型的创建； 第二步，对抽屉前板的基础实体模型 进行特征设计，主要包括抽屉前板顶面的圆角特征和抽 屉前板正面的打孔特征，分别使用倒圆角命令和打孔命 令。倒圆角时选择生成全圆角特征，即可生成抽屉前板顶面的全圆角结构。打孔时首先需要对孔进行定位， 然后确定孔径和孔深，分六次添加孔特征，最终完成抽 屉前板实体模型的细节添加。抽屉前板实体模型如图 1 所示。
2.2 储物柜装配设计
储物柜的装配设计使用了自底向上的装配方法，该 装配方法是产品装配设计中较为常用的方法。使用该方 法进行产品的逐级装配时，其装配顺序清晰，便于确定 各零部件在装配体中的位置。装配设计过程中，对现有 零部件进行定位的方式都是通过设置配对条件来实现 的。配对条件是零部件间的装配关系，是点、边、面等 几何对象之间的配对关系，以此来确定零部件在装配中 的相对位置。配对条件可以由一个或多个相互关联的约 束组成，而关联约束用来限制装配中的自由度。储物柜 的装配过程使用了接触、对齐、同心、距离、角度等配对条件。例如对抽屉进行装配时，选取抽侧板和抽后板 之间两对不同的平面，通过两对不同平面之间的“接 触”和“对齐”，实现对其自由度的限制，完成两者的 装配，同理可以完成其余零部件的装配，储物柜的装配 模型如图 2 所示。此外，在装配设计过程中还要对装 配顺序和装配路径进行规划，综合考虑效率、效益等因 素，避免干涉碰撞，实现装配过程的最优化，储物柜装 配模型爆炸图如图 3 所示。
3 总结
随着个性化消费需求的改变， 计算机辅助产品设计的 应用越来越广泛，其中造型设计常用软件有 Rhino、3Ds Max、Maya 等， 结构设计常用软件有 UG、SolidWorks、 Topsolid 等。UG 软件功能强大， 尤其适用于对产品进 行结构建模及装配。本文选用 UG 软件对此设计方法进 行了探索，分析了基于 UG 软件的结构建模要点，以储 物柜为例，使用 UG 软件对储物柜进行了结构建模及装 配，为计算机辅助产品结构建模及装配提供参考。
参考文献
[1] 蔺秀媛,闫小星,尹太玉.多功能卧具设计分析[J].艺术科技,2019, 32(7):33+35.
[2] 岳心怡,闫小星.基于人体工程学的红木养生家具的结构设 计[J].艺术科技,2019,32(8):35+37.
[3] 周吉颜,闫小星,彭文文.基于智能化理念的衣橱设计探究[J]. 艺术科技,2019,32(9):58.
[4] 马婧,徐伟,詹先旭.基于可成长性桌子的结构设计分析[J].家 具与室内装饰,2020(10):88-89.
[5] 吴双双,徐伟,詹先旭.实木桌椅拆装式结构分析与创新实践 [J].家具与室内装饰,2020(7):120-122.
[6] 孙萌,刘祎.基于家具产品生命周期的生态设计研究[J].家具 与室内装饰,2019(6):74-76.
[7] 周云香,闫小星.基于增强几何图形认知能力的儿童家具设 计研究[J].艺术科技,2019,32(8):55.
[8] 张嘉钰,闫小星.基于中国传统榫卯结构的可拼装亲子互动 椅凳设计[J].艺术科技,2019,32(8):15+63.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/34329.html
