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如何应用ＵＧ ＮＸ装配技术辅助机械设计课程教学
作者：张夕琴
关键词：UG NX装配技术；辅助教学；减速器
在机械零件的设计教学中，如何让学生清楚地了解机械零件装配体的内部结构及其装配关系，如何清楚了解零件的几何形状及视图理解，一直是机械零件设计教学中的重点与难点。在以往的教学中，一般采用实物和二维平面图展示的方式对学生进行讲解与演示，而实物实体的透视性不够、操作不便及二维平面图的有限性极大阻碍了教学内容的直观性。笔者结合本人近年来UG NX装配技术的应用实践，将UG NX装配技术应用到机械零件的设计教学中，辅助学生的感官认识，加深学生对教学内容的理解。笔者现采用UG NX软件为教学载体，以减速器设计为例，介绍一些教学探索。
UG NX装配技术的相关介绍
UG NX装配设计是一种虚拟装配，它将一个零件（或部件）模型引入到一个装配模型中，建立起装配模型与被引用零件（或部件）之间的引用（链接）关系，当被引用的零件（或部件）模型被修改，其装配模型也会随之修改。在设计及操作中，不需对所引用的模型进行编辑，就可以简化装配的图形表示；通过指定组件之间的约束关系，在装配中可利用配对条件进行各组件的定位，当组件模型发生改变时，能保持配对关系不变；装配导航器提供了对装配结构的图形显示操作菜单，方便对组件进行选择及大多数装配编辑及显示操作。可以创建零件在装配中的引用集控制显示选择，通过生成爆炸视图观察全部零件，可以生成装配及拆卸序列，可进行装配及干涉检查，进行相关信息查询等。
UG NX装配技术在减速器
设计教学中的具体应用
减速器设计是机械设计教学内容中一个重要且综合的环节。减速器的结构设计又是其最主要的。学生对减速器结构认识模糊，如在教学中不能充分地向学生展现典型减速器的结构及其信息，会对教学效果很不利。下面介绍应用UG NX装配技术来解决以上提到的问题。
（一）产品外形三维展现及零件设计
应用UG NX 软件可以方便的进行产品外形三维整体显示。首先将零件、部件及装配体模型建立起来，可以选择模型的着色显示及视图动态操作功能，进行直观、动态、全方位地展示产品三维外形，使学生能建立起产品外观认识，同时能方便地得到其各方位视图；可以展现零件各个细部特征，并且可以方便地修改特征及尺寸，从而得到不同的零件设计方案。如图1是某视角减速器外形三维整体显示（模型中省略部分零件），图2是某视角减速器齿轮轴三维显示。
图1 某视角减速器整体外形
图2 某视角减速器齿轮轴零件三维显示
（二）产品装配体零部件内部展现
产品装配体内部零部件的展示一向是教学中难以解决的难题。如何既能在观察内部零部件的同时又能观察到其他与其相关的零件呢？UG NX软件装配模块为此提供了强大的功能。
应用1：被观察零部件采用着色渲染显示，其他零部件采用线框显示，结合视图动态操作功能，这样可以更方便地观察内部零部件。如图3所示。
应用2：被观察零部件采用着色显示，其他零部件采用半透明显示，这样除能方便地观察内部零部件外，还能较清晰地观察到其他零部件的三维显示，更直观反映其装配结构。如图4所示。
图3 某视角线框显示时内部零件着色
图4 某视角部分零部件半透明显示
应用3：通过动态截面，动态观察着色装配体的截面。此项应用中截面可以通过滑鼠动态控制，能连续显示着色装配体的着色截面，根据操作者的需要，可观察任何位置的截面。如图5所示为某拖曳状态单截面视图。
应用4：学生在进行课程设计时，其中一项重要的内容为绘制减速器的装配图，装配图的绘制主要是通过三视图来表达的，而学生对零件之间的装配结构一般较难理解。通过UG NX软件的此功能，隐藏上箱盖部件，结合视图动态操作功能及隐藏操作功能，各零件之间装配关系可以很直观的展示出来，从而可以加深学生对这部分知识的理解。为观察到内部结构，可以通过部件剖切的方法得到局部剖切模型，这样可以在保持零部件装配位置的条件下以着色显示状态观察装配体内部结构。图6所示为部件局部剖切模型。
图5 某拖曳状态单截面视图
图6 零部件局部剖切模型
（三）装配体系展现
应用1：通过生成装配体各零件的爆炸散开视图，充分展示每个零件（部件）外形，并同时可以观察出其基本装配链关系。如图7所示是某视角大齿轮轴部件爆炸视图。
图7 某视角大齿轮轴部件爆炸视图
应用2：通过生成序列，可以动态地观察装配体装配及拆卸过程。此过程的动态感非常强，在装配时，可以让学生清晰的观察到零件逐一地装配到目标位置，且此过程是可以适时控制的，并且可以生成多个装配序列，观察不同的装配方案。拆卸过程具有同样的功能。
应用3：装配体系信息展示。可以快捷地通过装配导航器快速浏览整个减速器装配体系，包括零部件名称、数量、属性等。可以通过装配配对功能观察到每个零件与其相关的装配零件及装配关系。
（四）结构方案优化设计
在进行减速器结构设计时，零件结构与尺寸设计是否合理正确与零件装配是否成功是紧密联系的。例如，在轴系零件装配中，轴系零件轴向装配尺寸链之和与箱体两端面尺寸是相关联的，在零件结构与尺寸确定后，将各零件按照装配关系进行装配，然后进行轴系自由端与箱体端面进行干涉检查，可以检查出其是硬干涉，还是接触干涉或间隙配合，如是间隙配合可方便地检查其间隙量（也可通过视图操作直接观察其大致状态）。通过改变相关零件结构与尺寸，其修改结果可直接使装配体上零件得以更新，可在进行相关检查，直至到优化的方案。同时，可以使学生对比不同设计方案，对优秀方案加以理解与接受。
总之，在减速器设计教学过程中，通过上述多种方法，将实际结构设计过程融入到教学中，从单个零件到整个装配体，展示其结构与信息，使学生能在结构上充分理解减速器结构原理及设计基本方法，更好地提高教学效果和教学效率。
作者简介：
张夕琴（1968—），女，江苏丹阳人，常州机电职业技术学院讲师，研究方向为机械设计技术、模具技术。