UG装配模块教程

10.1UG机械装配基础

装配就是把加工好的零件按一定的顺序和技术连接到一起，成为…部完整的机械产品，并且可靠地实现产品设计的功能。装配是机械设计和生产中重要的环节，装配处于产品制造所必需的最后阶段，产品的质量（从产品设计、零件制造到产品装配）最终通过装配得到保证和检验。因此，装配是决定质量的关键环节。在装配中表达的装配图是制定装配工艺规程、进行装配和检验的技术依据。

10.1.1机械装配的基本概念

机械装配是根据规定的技术条件和精度，将构成机器的零件结合成组件、部件或产品的工艺过程。任何产品都由若干个零件组成。为保证有效地组织装配，必须将产品分解为若干个能进行独立装配的装配单元。

■零件

零件是组成产品的最小单元，它由整块金属（或其他材料）制成。机械装配中，一般将零件装成套件、组件和部件。然后再装配成产品,如图10-1所示为带轮零件。

■套件

套件是在一个基准零件上装一个或若干个零件而构成的，它是最小的装配单元。套件中唯一的基准零件是为联接相关零件和确定各零件的相对位置。为套件而进行的装配称套装。套件的主体因工艺或材料问题分成一个套件，但在以后的装配中可作为一个零件,不再分开。如图10-2所示为齿轮轴套件。

■部件

部件是在一个基准零件上装上若干组件、套件和零件而构成的。部件中唯一的基准零件用来

联接各个组件、套件和零件，并决定他们之间的相对位置。为形成部件进行的装配称部装。部件在产品中能完成一定的完整功能。如图10-3所示为减速器机构部件。

■组件

组件是在一个基准零件上装若干套件及零件而构成的。组件中唯一的基准零件用于联络相关零件和套件，并确定它们的相对位置。为形成组件而进行的装配称组装。组件中可以没有套件，即由一个基准零件加若干个零件组成，它与套件的区别在于组件在以后的装配中可拆分，如图10-4所示为切割机动力机构组件。

■装配体

在一个基准零件上装上若干部件、组件、套件和零件就成为整个产品。为形成产品的装配称总装，如图10-5所示为方程式赛车总装配体。再如卧式车床便是以床身作基准零件，装上主轴箱、进给箱、溜板箱等部件及其他组件、套件、零件构成。

10.1.2机械装配的内容

在装配过程中通常根据装配的成分组装、部装和总装，因此在执行装配之前，为保证装配的

准确性和有效性，需要进行零部件清洗、尺寸和重量分选、平衡等准备工作。然后进行零件的装入、联接、部装、总装，并在装配过程中执行检验、调整、试验。最后还要进行试运转、油漆、包装等主要工作。

10.1.3机械装配的地位

在整个产品设计和生产过程中，装配是最后一个环节，其装配工艺和装配质量直接影响机器质量（工作性能、使用效果、可靠性、寿命等）。因此在这个产品的最终检验环节中，需要详细检查发现设计错误和加工上艺中的错误，及时进行修改和调整。研究制定合理的装配工艺，采用有效的保证装配精度的装配方法，对进一步提高产品质量有着十分重要的意义。

10.2UG装配模块概述

装配模块是NX中集成的一个应用模块，它帮助部件装配的建构、在装配卜下文中对各个部件的建模以及装配图纸的零件明细表的生成。UG软件是模拟真实产品装配过程，因此属于虚拟装配方式。

10.2.1 UG NX 7装配界面

UG装配界面适用于产品的模拟装配。“装配导航器”可以在一个单独的窗口中以图形的方式显示装配结构。“装配”工具栏中集成了装配过程中常用的命令，提供了方便的访问常用装配功能的途径，工具栏中的命令都可通过相应的菜单打开。

1.进入装配模式

在UG NX 7中进行装配操作，首先要进入装配界面。在打开该软件之后，可通过新

建装配文件或者打开装配文件，还可以在当前建模环境调出“装配”工具栏，同样可进入装配环境进行关联设计，装配环境如图10-6所示。

利用该界面的“装配”工具栏中的各个工具即可进行相关的装配操作，也可以通过“装配”下拉菜单中的相应选项来实现同样的操作。该工具栏最常用的按钮的功能和使用方法将在术章中

详细讲解。

2.装配导航器

装配导航器在一个分离窗口中显示各部件的装配结构，并提供一个方便、快捷的可操纵组件方法。在该导航器中，装配结构用图形来表示，类似于树结构，其中每个组件在该装配树上显示为一个节点。下面重点介绍装配导航器辅助进行装配设计的方法和技巧。

■装配导航器显示模式

在UG NX 7装配环境中，单击资源栏左侧的“装配导航器”按钮，打开装配导航

器，如图10-7所示。

装配导航器有两种不同的显示模式，即浮动模式和崮定模式。其中在浮动模式下，装

配导航器以窗口形式显示，当鼠标离开导航器的区域时，导航器将自动收缩，并在该导航器左上方显示图钉图标，单击按钮，按钮变为钉上形状，装配导航器固定在绘图区域不再收缩。

■装配导航器图标

在装配导航器树状结构图中，装配中的子装配和组件都使用不同的图标来表示。同时，零组件处于不同的状态时对应的表示按钮也不同，各图标显示方式如表l0-1所示。

3.窗口右键操作

UG NX 7装配导航器窗口上的右键操作可分为两种：一种是在相应的组件上右击，而另一种是在空白区域上右击。

■组件右键操作

在装配导航器中任意一个组件上右击，可对装配导航树的节点进行编辑，并能够执行折叠或展开相同的组件节点，以及将当前组件转换为工作组件等操作。具体的操作方法是：将鼠标定位在装配模型树的节点处右击，将弹出如例10-8所示的快捷菜单。

该菜单中的选项随组件和过滤模式的不同而不同，同时还与组件所处的状态有关，通过这些选项对所选的组件进行各种操作。例如选择组件名称右击并选择“设为工作部件”选项，则该组什将转换为工作部件，其他所有的组件将以灰显方式显示。

■空白区域右键操作

在装配导航器的任意空白区域中右击，将弹出一个快捷菜单，如图10-9所示。该快捷菜单中的选项与“装配导航器”工具栏中的按钮是一一对应的。在该快捷菜单中选择指定选项，即可执行相应的操作。例如，选择“伞部折叠”选项，可将展开的所有子节点都折叠在总节点卜，

选择“全部展开”选项将执行相反的操作。其他选项的对应的设置方法不再叙述。

10.2.2 UG NX装配概念

UG装配就是在该软件装配环境下，将现有组件或新建组件设置定位约束，从而将各组件定位在当前环境中。这样操作其目的是检验各新建组件是否符合产品形状和尺寸等设计要求，而且便于查看产品内部各组件之间的位置关系和约束关系。UG NX装配基本概念包括组件、组件特性、多个装载部件和保持关联性等。

1.子装配

子装配是在高一级装配中被用作组件的装配，也拥有自己的组件。子装配是一个相对的概念，任何一个装配部件都可在更高级装配中用作了装配。

2.装配部件

装配部件是由零件和了装配构成的部件，其中零件和部件不必严格区分。在UG中允许向任何一个Part文件中添加部件构成装配，因此任何一个prt文件都可以作为装配部件。需要注意的是：当存储一个装配时，各部件的实际几何数据并不是存储在相应的部件（即零件文件）中。

3.组件及组件成员

组件是装配部件文件指向下属部件的几何体及特征，它具有特定的位置和方位。个组件可以足包含低一级组件的子装配。装配中的每个组件只包括一个指向该组件主模型几何体的指针，当一个组件的主模型几何体被修改时，则在作业中使用该主模型的所有其他组件会自动更新修改。在装配中，一个特定部件可以使用在多处，而每次使用都称之为组件，含有组件

的实际几何体的文件就称为组件部件，如图10-10所示。

组件成员是纽件部件中的几何对象，并在装配中显示。如果使用引用集，则组件成员可以是组什部什中的所有几何体的某个子集。组件成员也称为组件几何体。

提示：组件的某些显示特性如半透明、部分着色等，可选择“编辑”→“对象显示”选项，然后选取单个或多个对象，通过“编辑对象显示”对话框直接选择组

件进行修改。

4.显示部件和工作部件

显示部件是指当前在图形窗口里显示的部件。工作部件是指用户正在创建或编辑的部件，它可以是显示部件或包含在显示的装配部件里的任何组件部件。当显示单个部件时，工作部件也就是显示部件。

5．多个装载部件

任何时候都可以同时装载多个部件，这些部件可以是显示地被装载（如用装配导航器上的Open选项打开）也可以是隐藏式装载（如正在由另外的加载装配部件使用），装载的部件不一定属于同一个装配。

6.上下文设计

所谓上下文设计就是在装配设计中显示的装配文件，该装配文件包含各个零部件文件。在装配里进行任何操作都是针对工作装配文件的，如果修改工作装配体中的一个零部件，则该零部件将随之更新。图10-11所示为卜下文设计中工作部件和显示部件。

在上下文设计中，也可以利用零部件之间的链接几何体，即用一个部件上的有关几何体作为创建另一个部件特征的基础。

7.保持关联性

在装配内，任一级上的几何体的修改都会导致整个装配中所有其他级上相关数据的更新。对

个别零部件的修改，则使用那个部件的所有装配图纸都会相应地更新，反之，在装配上下文中对某个组件的修改，也会更新相关的装配图纸以及组件部件的其他相关对象（如刀具轨迹）。

8.引用集

可以通过使用引用集，过滤用于表不一个给定组件或子装配的数据量，来简化大装配或复杂装配图形显示。引用集的使用可以大大减少（甚至完全消除）部分装配的部分图形显示，而无需修改其实际的装配结构或下属几何体模型。每个组件可以有不同的引用集，因此在一个单个装配中同一个部件允许有不同的表示。

9.约束条件

约束条件又称配对条件，即是一个装配中定位组件。通常规定在装配中两个组件间约束关系完成配对。例如，规定在一个组件卜的圆柱面与在另一个组件的圆柱面同轴。

可以使用不同的约束组合去完全固定一个组件在装配中的位置。系统认为其中一个组件在装配中的位置是被固定在一个恒定位置中，然后对另一组件计算一个满足规定约束的位置。两个组件之间的关系是相关的，如果移动固定组件的位置，当更新时，与它约束的组件也会移动。例如，如果约束一个螺栓到螺栓孔，若螺栓孔移动，则螺栓也随之移动。

10.部件属性和组件属性

在UG NX中对组件执行装配操作后，可查看和修改有关的部件或组件信息，并可将

该信息进行必要的编辑和修改。其中包括修改组件名、更新部件族成员、移除当前颜色、透明及部分渲染的设置等。在装配导航器中选择部件或组件名称，右击选择“属性”选项，将打开刈应的属性对话框，即可在各选项卡中查看或修改属性信息。例如右击部件名称选择该选项，将打开“显示的部件属性”对话框：右击组件名称选择该选项，将打开“组件属性”对话框，

如图10-12所示。

11．装配顺序

装配顺序可以由用户控制装配或拆装的次序，用户可以建立装配顺序模型并回放装配顺序信息，用户可以用一步装配或拆装一个组件，也可以建立运动步去仿真组件怎样移动的过程。一个装配可以有多个装配顺序。

10.3UGNX装配约束

“装配约束”是通过定义两个组件之间的约束条件来确定组件在装配体中的位置。在UG NX 装配界面中打开一个模型，然后单击“添加组件”按钮，或者在菜单中选择“装配”→“组件”→“添加组件”选项，即可可打开“添加组件”对话框，如图10-13所示。

在对话框中单击“打开”按钮,，打开另一个模型作为第一对象。此时系统会自动弹出“装配约束”对话框，如图10-14所示。对话框“类型”下拉列表中包括10中约束类型，分别为角度、

中心、胶合、适合、接触对齐、同心、距离、固定、平行和垂直，下面分别对其进行介绍。

10.3.1中心约束

在设置组件之间的约束时，对于具有回转体特征的组件，设置中心约束使被装配对象的中心与装配组件对象中心重台，从而限制组件在整个装配体中的相对位置。其中相配组件是指需要添加约束进行定位的组件，基础组件是指已经添加完约束的组件。该约束方式包括多个子类型，各子类型的含义如下所述。

“1对1”约束类型将相配组件中的一个对象中心定位到基础组件中的一个对象中心上，其中两个对象都必须是圆柱体或轴对称实体：“1对2”约束类型将相配组件中的一个对象中心定位到基础组件中的两对的对称中心上。如图10-15所示选取两组件的孔表面设置约束，使两个组件在同个轴线上：“2对1”将相配组件中的两个对象的对称中心定位到基础组件的一个对象中心位置处：“2对2”将相配组件的两个对象和基础组件的两个对象对称中心布置。

10.3.2同心约束

同心约束是指定两个具有同转体特征的对象，使其在同一条轴线位置。选择约束类型为“同心”类型，然后选取两对象回转体边界轮廓线，即可获得同心约束效果，如图10-16所示。

10.3.3接触对齐约束

在UG NX 7软件中，将对齐约束和接触约束合为一个约束类型，这两个约束方式都

可指定关联类型，使两个同类对象对齐，以下将详细介绍该约束类型的4种约束方式的具体设置方法。

1.首选接触和接触

选择“接触对齐”约束类型后，系统默认接触方式为“首选接触”方式，首选接触和接触属于相同的约束类型，即指定关联类型定位两个同类对象相一致。

其中指定两平面对象为参照时，共面且法线方向相反，如图10-17所示；对于锥体，系统首先检查其角度是否相等，如果相等，则对齐轴线；对于曲面，系统先检验两个面的内外直径是否相等，若相等则对齐两个面的轴线和位置；对于圆柱面，要求相配组件直径相等才能

对齐轴线对于边缘、线和圆柱表面，接触类似于对齐。

2.对齐约束

使用对齐约束可对齐相关对象。当对齐平面时，使两个表面共面并且法向方向相同；当对齐圆柱、圆锥和圆环面等直径相同的轴类实体时，将使轴线保持一致；当对齐边缘和线时，将使两者共线，如图10-18所示。

提示：对齐与接触约束的不同之处在于：执行对齐约束时，对齐圆柱、圆锥和圆环面时，并不要求相关联对象的直径相同。

3.自动判断中心/轴

自动判断中心，轴约束方式是指对于选取的两回转体对象，系统将根据选取的参照判断，从而获得接触对齐约束效果。选择约束方式为“自动判断中心，轴”方式后，依取两个组件对应

参照，即可获得该约束效果，如图10-19所示。

10.3.5垂直约束

设置垂直约束使两组件的对应参照在矢量方向垂直。垂直约束足角度约束的一种特殊形式，可单独设置也可以按照角度约束设置。如图10-21所示，选取两组件的对应轴线和边界线设置垂直约束。

10.3.6距离约束

该约束类型用于指定两个组件对应参照面之间的最小距离，距离可以是正值也可以是负值，正负号确定相配组件在基础组件的哪一侧，如图10-22所示。

10.3.7平行约束

在设置组件和部件、组件和组件之间的约束方式时，为定义两个组件保持平行对立的关系，

可选取两组件对应参照面，使其面与面平行；为更准确显示组件问的关系可定义面与面之间的距离参数，从而显示组件在装配体中的自由度。

设置平行约束使两组件的装配对象的方向矢量彼此平行。该约束方式与对齐约束相似，不同之处在于：平行装配操作使两平面的法矢量同向，但对齐约束对其操作不仪使两平面法矢量同向，并且能够使两平面位于同一个平面上，如图10-23所示。

10.4自底向上装配

自底向上装配的设计方法是比较常用的装配方法，即先逐一设计好装配中所需的部件，再将部件添加到装配体中去，由底向上逐级进行装配。使用这个方法的前提条件是完成所有组件的建模操作。使用

这种装配方法执行逐级装配顺序清晰，便于准确定位各个组件在装配体的位置。

在实际的装配过程中，多数情况都是利用已经创建好的零部件通过常用方式调入装配环境中，然后设置约束方式限制组什在装配体中的自由度，从而获得组件定位效果。为方便管理复杂装配体组件，可

创建并编辑引用集，以便有效管理组件数据。

10.4.1添加组件

执行自底向上装配的首要工作是将现有的组件导入装配环境，才能进行必要的约束设置，从而完成组件定位效果。在UG NX中提供多种添加组件方式和放置组件的方式，并对于装配体所需相同组件可采用

多重添加方式，避免繁琐的添加操作。

单击“装配”工具栏中的“添加组件”按钮．打开“添加组件”对话框，如图10-24所示。该对话框的“部件”面板中，可通过4种方式指定现有组件，第一种是单击“选择部件”按钮，直接在绘图区选

取组件执行装配操作；第种是选择“已加载的部件”列表框中的组件名称执行装配操作；第三种足选择“最近访问的部件”列表框的组件名称执行装配操作；第四种是单击“打开”按钮，然后在打开的

“部件名”对话框中指定路径选择部件。

10.4.2组件定位

在该对话框的“设置”面板中，可指定组件在装配中的定位方式。其设置方法是：单击“定位”列表框右方的小三角按钮固，弹出的下拉列表框中包含以下4种定位操作。

■绝对原点

使用绝对原点定位，是指执行定位的组件与装配环境坐标系位置保持一致，也就是说按照绝对原点定位的方式确定组件在装配中的位置。通常将执行装配的第一个组件设置为“绝对定位”方式，其目的

是将该基础组件“固定”在装配体环境中，这里所讲的固定并非真正的固定，仅仅是一种定位方式。

■选择原点

使用选择原点定位，系统将通过指定原点定位的方式确定组件在装配中的位置，这样改组件

的坐标系原点将与选取的点重合。通常情况下添加第一个组件都是通过选择该选项确定组什存装配体中的位置

，即选择该选项并单击“确定”按钮，然后在打开的“点”对话框中指定点位置，如图10-25所示。

■通过约束

通过约束方式定位组件就是选取参照对象并设置约束方式，即通过组件参照约束来显示当前组件在整个装配中的自由度，从而获得组件定位效果。其中约束方法包括接触对齐、中心、平行和距离等，各

种约束的定义方法己在上节中详细介绍。

■移动

将组件加到装配中后相对于指定的基点移动，并且将其定位。选择该选项，将打开“点”对话框，此时指定移动基点，单击“确定”按钮确认操作。在打开的对话框中进行组件移动定位操作，其设置方

法将在10.7.3中具体介绍。

10.4.3引用集

在装配中，由于各部件含有草图、基准平面及其他辅助图形数据，如果要显示装配中各部件和子装配的所有数据，方面容易混淆图形，另一方面由于引用零部什的所有数据，需要占用大量内存，因此

不利于装配工作的进行。通过引用集可以减少这样的混淆，提高机器的运行速度。

1.引用集的概念

引用集是用户在零部件中定义的部分几何对象，它代表相应的零部件参与装配。引用集可包

含以下数据：零部件名称、原点、方向、几何体、坐标系、基准轴、基准平面和属性等。引用集一旦产生，就

可以单独装配到部件中，并且一个零部件可以定义多个引用集。

2.默认引用集

虽然UG NX对于不同的零件，默认的引用集也不尽相同，但对应的所有组件都包含

两个默认的引用集。选择“格式”→“引用集”选项，打开“引用集”对话框，如图10-26所示。该对话框中默认包含以下两个引用集。

■Entire Part（整个部件）

该默认引用集表示整个部件，即引用部件的全部几何数据。在添加部件到装配中时，如果不选择其他引用集，默认是使用该引用集。

■Empty（空的）

该默认引用集为空的引用集。窄的引用集是小台任何儿何对象的引用集，当部件以空的引用集形式添加到装配中时，在装配中看不到该部件。如果部件几何对象不需要在装配模型中显示，可使用空的引

用集，以提高显示速度。

3.创建引用集

要使用引用集管理装配数据，就必须首先创建引用集，并且指定引用集是部件或子装配，这是因为部件的引用集既可以在部件中建立，也可以在装配中建立。如果要在装配中为某部件建立引用集，应先

使其成为工作部件，“引用集”对话框下的列表框下将增加一个引用集名称。单击“添加新的引用集”按钮，然后在“引用集”文本框中输入名称并按回车键，其中引用集的名称不能超过30个字符且不

允许有空格。然后单击“选择对象”按钮，选择添加到引用集中的几何对象，在绘图区选取一个或多个几何对象，即可建立一个用所选对象表达部件的引片用集，如图10-27所示。

4.删除引用集

用于删除组件或子装配中已建立的引用集。单击按钮，在弹出的“引用集”对话框中选取需要删除的引用集后，单击该按钮即可将该引用集删除。

5.设为当前

将引用集设置为当前的操作也可称为替换引用集，用于将高亮显示的引用集设置为当前的引用集。执行替换引用集的方法有多种，可在“引用集”对话框下的列表框中选择引用集名称，然后再单击“设

为当前”按钮，即可将该引用集设置为当前。

6.编辑属性

用于对引用集属性进行编辑操作。选中某一引用集并单击按钮，打开“引用集属性”对话框，如图10-28所示。在该对话框中输入属性的名称和属性值，单击“确定”按钮，即可执行属性编辑操作。

10.5自顶向下装配

自顶向下装配的方法是指在上下文设计中进行装配，即在装配过程中参照其他部件对当前工作部件进行设计。例如，在一个组件中定义孔时需要引用其他组件中的儿何对象进行定位，当工作部件是末设计完成的组件而显示部件是装配部件时，自顶向下装配方法非常有用。当装配建模在装配上下文中，可以利用链接关系建立从其他部件到工作部件的几何关联。利用

这种关联，可引用其他部件巾的几何对象到当前工作部件中，再用这些几何对象生成几何体。这样，一方面提高了设计效率，另一方面保证了部件之间的关联性，便于参数化设计。

10.5.1装配方法一

该方法是先建立装配关系，但不建立任何几何模型，然后使其中的组件成为工作部件，并在其中设计几何模型，即在上下文中进行设计，边设计边装配，具体装配建模方法介绍如下：打开一个文件执行该装配方法，首先打开的是一个含有组件或装配件的文件，或先在该文件中建立一个或多个组件。单击“装配”工具栏的“新建组件”按钮，将打开“新建组件”对话框，如图10-29所示。此时如果单击“选择对象”按钮，可选取图形对象为新建组件。但由于该装配方法只创建个空的组件文什，因此该处不需要选择几何对象。展开该对话框的“设置”面板，该面板中包含多个列表框以及文本框和复选框，其含义和设置方法如下：

◆组件名：用于指定组件名称，默认为组件的存盘文件名。如果新建多个组件，可修改组件名便于区分其他组件。

◆引用集：在该列表框中可指定当前引用集的类型，如果在此之前已经创建了多个引用集，则该列表框中将包括模型、仅整个部件和其他。如果选择“其他”列表框，可指定引用集的名称。

◆图层选项：用于设置产生的组件加到装配部件中的哪一层。选择“工作”项表示新组件加到装配组件的工作层；选择“原先的”项表示新组件保持原来的层位置；选择“按指定的”项表示将新组件加到装配纽件的指定层。

◆零件原点：用于指定组件原点采用的坐标系。如果选择wcs选项，设置零件原点为工作坐标；如果选择“绝对”选项，将设置零件原点为绝对坐标。

◆删除原对象：启用该复选框，则在装配中删除所选的对象。