基于UG/KF的保温杯系类化设计
基于UG/KF的保温杯系类化设计
系列化设计，是在一个基本机型或一种基本型产品的基础上，根据市场需求和企业的生产技术能力，能较快地设计出系列的产品。同时延长产品的生命周期，充分利用企业已有的生产设备能力，而使企业获得较好的经济效益。
本次设计主要是利用UG/KF进行保温杯的系列化设计，是对以往所学知识的总结及所学知识的一次扩展。本文主要从保温杯的结构分析和知识融合程序设计两方面出发。根据保温杯本身的特点，选择设计的基本类型。而在知识融合程序设计方面：在确定设计类型基础上，综合程序设计效率、设计周期，消耗经济少等方面，确定最优方案，完成代码编写，调试及优化并最终完成本次设计。
关键字：系列化， UG/KF， 保温杯
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义与目的 1
2 UG/KF的发展与简介 2
2.1 UG/KF的发展 2
2.2 KF语言及语法概述 2
3 UG/KF在保温杯系列化设计上的应用 4
3.1 保温杯传统设计方法 4
3.2 基于UG/KF的保温杯设计 4
4 保温杯总体设计方案 5
4.1 保温杯设计思路及方案 5
4.2 总体目录结构 6
4.3 主菜单设计及显示 7
5 保温杯分部设计 9
5.1 保温杯杯身设计 9
5.2 保温杯杯盖设计 16
5.3 密封件的设计 29
5.4 保温杯的优化及装配设计 22
结论 28
致谢 39
参考文献 30
1 引言
1．1 课题研究的背景
在市场需求日益多样化、个性化的今天，通过产品的系列化设计，可以使企业在一个基本机型或一种基本型产品的基础上，根据市场需求和企业的生产技术能力，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品和配套产品之间的关系，根据市场的动向和消费者的特殊要求，采用发展变型产品的经济合理办法，机动灵活地发展新品种，既能及时满足市场的需要，又可保持企业生产组织的稳定，又能最大限度地节约设计力量，从而在市场竞争中，掌握主动；同时，还可以通过系列化设计延长产品的生命周期，充分利用企业已有的生产设备能力，使企业获得较好的经济效益。
1．2 课题研究的意义与目的
Unigraphics (UG)是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造业的CAD／CAM／CAE一体化软件，在设计和制造领域得到了广泛的应用。因其具有强大的参数化设计功能，在三维产品的系列化设计中得到了广泛的应用。而参数化设计的方法在产品系列化的设计中最为经常采用，参数化设计不但可以大大提高新产品的系列化设计周期，同时减少重复劳动、提高设计效率。而UG/KF技术可以让用户自行进行应用系统的开发，同时通过工程规则来控制对象，这就超越单纯的一般参数设计中经常采用的几何模型方式。知识熔接技术是UG系统继参数化特征造型技术、UG WAVE技术之后，在产品设计与制造、计算机模型构建领域首先提出并实现的新技术：是介于CAD技术和知识工程（KBE）技术之间新出现的边缘技术。它融合了传统的以计算机三维几何模型为核心的CAD技术和传统的知识工程(KBE)技术。
产品的系列化是其产品标准化的高级形式，同时也是标准化高度发展的产物,系列化标志着标准化走向成熟。系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。而工程师和设计师可以利用知识熔接技术，对同一类产品发展规律的分析研究，经过全面的技术经济比较，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等知识规则做出合理的安排与计划，构造完全可重复使用的知识库。使其能够达到产品的快速、系列化设计，从而既能及时满足市场的需要，又可保持企业生产组织的稳定，又能最大限度地节约设计力量。
2 UG/KF的发展与简介
2．1 UG/KF发展
UGS公司在Unigrphics V17版本中推出了知识驱动技术KDA（Knowledge Driven Automation）。KDA是一个能够记录、重复使用和维护各类工程知识、并用了驱动、建立、选择和装配相应的几何模型的系统。随后UGS公司在UG 中推出了知识熔接KF模块，实现了UG中的知识工程。知识工程(Knowledge Based Engineering,KBE)技术就是充分地利用工程专家的领域知识和企业在长期的设计开发中所积累的历史经验，通过知识驱动，对工程问题和任务提供最佳方案的计算机集成处理技术；是近年来十分活跃的研究开发与应用的热点技术之一。
NX知识融合(Knowledge Fusion,KF)技术是通过获得和操纵工程规则、设计意图，利用工程知识库和工程演算规则建立强大的产品开发应该系统的技术。通过工程规则控制UG NX的对象、超越单纯地集合模型，所以可以通过一个单一的产品数据模型设计工程师就能够分析设计参数和知识信息，利用知识规则构建完全可重复使用的知识库，从而实现设计的自动化。
2．2 KF语言及语法概述
UG知识融合语言是一种面向对象（Object Oriented）的解释性（Interpreted）语言。用户可以方便的用知识融和语言在产品模型中以规则（Rule）的形式添加知识规则。其主要的特点如下：
1.解释性的、面向对象的语言。
2.允许通过创建规则增加工程知识。
3.能够连接外部知识源，如数据库、电子表格。
4.其它应用程序的接口，例如分析或优化包。
5.自动获取给出的零件或装配体的几何或非几何属性，并记录能够描述创建这个零件 或装配体过程的规则，能够获取CAD/CAM文件中的信息和数据。
6.提供丰富的NX类库，并允许用户创建自己的类。
同我们日常生活中使用的语言由主语、动词、宾语等语法基础组成一样，KF语言编程也由其基本语法组成。其主要组成有:类（Class）、对象（Object）、属性（Attribute）、规则（Rule）这四个部分。其主要内容如下。
（1）类是对目标体进行控制的一系列规则的集合，是创建一个对象或对象树的逻辑演算，是对对象的共同特征的抽象。主要有两种类：用户自定义类和UG系统基础类。其基本语法构成如下图所示。
图1类的基本语言
其中DefClass是系统保留字，它指明一个类定义的开始。在 DefClass声明后的所有规则都可看作同一个类的属性，直到另一个DefClass声明或到DFA文件的结尾。语法要求DefClass后要使用冒号。 类名在Defclass:后定义了类的名字，类名唯一标 识了该类。要注意以下两点：类名在整个知识熔接类库中必须唯一；不可使用KF的保留字。
（2）对象是类的实例化。即对象是类的特定实例。所以对象也被称为实例。
（3）属性石一个可以被引用的有名字的值。在其他程序编程语言中最接近的概念是变量。在KF程序语言DFA文件中属性的通常定义格式为:（属性类型 行为类型1 行为类型2 ...）属性名：属性值。如下图所示。其中属性类型可分为：数值类型、字符类型、布尔类型等，而属性值则可由代数式，公式或逻辑语句组成。
图2属性格式
（4）规则是对对象如何创建的描述。而一个子规则是一种特殊的可创建的实例的属性。其主要格式如下图所示。
图3子规则格式
创建子规则要注意以下几点：定义子规则时须将输入参数的形参和子规则相应的实参一一配对，并用大括号集合；在引用类中，只有（Parameter）型的参数才可作为子实例定义时的输入形参，如果引用类中（Parameter）型参数在子实例定义时未做输入，则采用默认值。
3 UG/KF在保温杯系列化设计上的应用
3．1 保温杯传统设计方法
保温杯作为日常生活中常见的一个工具，其基本原理是以由玻璃或不锈钢等材料加上真空层作成的盛水的容器,顶部有盖,密封严实,真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热,从而达到保温的目的。其传统设计方法，通常是以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳作为主。然而随着现代科学科学技术的飞速发展、生产急速的需要和市场的激烈竞争以及先进设计手段的出现，这种传统的设计方法已难易满足当今时代的要求，从而迫使设计领域不断研究和发展新的设计方法和技术。
系列化设计，是在一个基本机型或一种基本型产品的基础上，根据市场需求和企业的生产技术能力，能较快地设计出系列的产品。同时延长产品的生命周期，充分利用企业已有的生产设备能力，而使企业获得较好的经济效益。
本次设计主要是利用UG/KF进行保温杯的系列化设计，是对以往所学知识的总结及所学知识的一次扩展。本文主要从保温杯的结构分析和知识融合程序设计两方面出发。根据保温杯本身的特点，选择设计的基本类型。而在知识融合程序设计方面：在确定设计类型基础上，综合程序设计效率、设计周期，消耗经济少等方面，确定最优方案，完成代码编写，调试及优化并最终完成本次设计。
关键字：系列化， UG/KF， 保温杯
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义与目的 1
2 UG/KF的发展与简介 2
2.1 UG/KF的发展 2
2.2 KF语言及语法概述 2
3 UG/KF在保温杯系列化设计上的应用 4
3.1 保温杯传统设计方法 4
3.2 基于UG/KF的保温杯设计 4
4 保温杯总体设计方案 5
4.1 保温杯设计思路及方案 5
4.2 总体目录结构 6
4.3 主菜单设计及显示 7
5 保温杯分部设计 9
5.1 保温杯杯身设计 9
5.2 保温杯杯盖设计 16
5.3 密封件的设计 29
5.4 保温杯的优化及装配设计 22
结论 28
致谢 39
参考文献 30
1 引言
1．1 课题研究的背景
在市场需求日益多样化、个性化的今天，通过产品的系列化设计，可以使企业在一个基本机型或一种基本型产品的基础上，根据市场需求和企业的生产技术能力，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品和配套产品之间的关系，根据市场的动向和消费者的特殊要求，采用发展变型产品的经济合理办法，机动灵活地发展新品种，既能及时满足市场的需要，又可保持企业生产组织的稳定，又能最大限度地节约设计力量，从而在市场竞争中，掌握主动；同时，还可以通过系列化设计延长产品的生命周期，充分利用企业已有的生产设备能力，使企业获得较好的经济效益。
1．2 课题研究的意义与目的
Unigraphics (UG)是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造业的CAD／CAM／CAE一体化软件，在设计和制造领域得到了广泛的应用。因其具有强大的参数化设计功能，在三维产品的系列化设计中得到了广泛的应用。而参数化设计的方法在产品系列化的设计中最为经常采用，参数化设计不但可以大大提高新产品的系列化设计周期，同时减少重复劳动、提高设计效率。而UG/KF技术可以让用户自行进行应用系统的开发，同时通过工程规则来控制对象，这就超越单纯的一般参数设计中经常采用的几何模型方式。知识熔接技术是UG系统继参数化特征造型技术、UG WAVE技术之后，在产品设计与制造、计算机模型构建领域首先提出并实现的新技术：是介于CAD技术和知识工程（KBE）技术之间新出现的边缘技术。它融合了传统的以计算机三维几何模型为核心的CAD技术和传统的知识工程(KBE)技术。
产品的系列化是其产品标准化的高级形式，同时也是标准化高度发展的产物,系列化标志着标准化走向成熟。系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。而工程师和设计师可以利用知识熔接技术，对同一类产品发展规律的分析研究，经过全面的技术经济比较，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等知识规则做出合理的安排与计划，构造完全可重复使用的知识库。使其能够达到产品的快速、系列化设计，从而既能及时满足市场的需要，又可保持企业生产组织的稳定，又能最大限度地节约设计力量。
2 UG/KF的发展与简介
2．1 UG/KF发展
UGS公司在Unigrphics V17版本中推出了知识驱动技术KDA（Knowledge Driven Automation）。KDA是一个能够记录、重复使用和维护各类工程知识、并用了驱动、建立、选择和装配相应的几何模型的系统。随后UGS公司在UG 中推出了知识熔接KF模块，实现了UG中的知识工程。知识工程(Knowledge Based Engineering,KBE)技术就是充分地利用工程专家的领域知识和企业在长期的设计开发中所积累的历史经验，通过知识驱动，对工程问题和任务提供最佳方案的计算机集成处理技术；是近年来十分活跃的研究开发与应用的热点技术之一。
NX知识融合(Knowledge Fusion,KF)技术是通过获得和操纵工程规则、设计意图，利用工程知识库和工程演算规则建立强大的产品开发应该系统的技术。通过工程规则控制UG NX的对象、超越单纯地集合模型，所以可以通过一个单一的产品数据模型设计工程师就能够分析设计参数和知识信息，利用知识规则构建完全可重复使用的知识库，从而实现设计的自动化。
2．2 KF语言及语法概述
UG知识融合语言是一种面向对象（Object Oriented）的解释性（Interpreted）语言。用户可以方便的用知识融和语言在产品模型中以规则（Rule）的形式添加知识规则。其主要的特点如下：
1.解释性的、面向对象的语言。
2.允许通过创建规则增加工程知识。
3.能够连接外部知识源，如数据库、电子表格。
4.其它应用程序的接口，例如分析或优化包。
5.自动获取给出的零件或装配体的几何或非几何属性，并记录能够描述创建这个零件 或装配体过程的规则，能够获取CAD/CAM文件中的信息和数据。
6.提供丰富的NX类库，并允许用户创建自己的类。
同我们日常生活中使用的语言由主语、动词、宾语等语法基础组成一样，KF语言编程也由其基本语法组成。其主要组成有:类（Class）、对象（Object）、属性（Attribute）、规则（Rule）这四个部分。其主要内容如下。
（1）类是对目标体进行控制的一系列规则的集合，是创建一个对象或对象树的逻辑演算，是对对象的共同特征的抽象。主要有两种类：用户自定义类和UG系统基础类。其基本语法构成如下图所示。
图1类的基本语言
其中DefClass是系统保留字，它指明一个类定义的开始。在 DefClass声明后的所有规则都可看作同一个类的属性，直到另一个DefClass声明或到DFA文件的结尾。语法要求DefClass后要使用冒号。 类名在Defclass:后定义了类的名字，类名唯一标 识了该类。要注意以下两点：类名在整个知识熔接类库中必须唯一；不可使用KF的保留字。
（2）对象是类的实例化。即对象是类的特定实例。所以对象也被称为实例。
（3）属性石一个可以被引用的有名字的值。在其他程序编程语言中最接近的概念是变量。在KF程序语言DFA文件中属性的通常定义格式为:（属性类型 行为类型1 行为类型2 ...）属性名：属性值。如下图所示。其中属性类型可分为：数值类型、字符类型、布尔类型等，而属性值则可由代数式，公式或逻辑语句组成。
图2属性格式
（4）规则是对对象如何创建的描述。而一个子规则是一种特殊的可创建的实例的属性。其主要格式如下图所示。
图3子规则格式
创建子规则要注意以下几点：定义子规则时须将输入参数的形参和子规则相应的实参一一配对，并用大括号集合；在引用类中，只有（Parameter）型的参数才可作为子实例定义时的输入形参，如果引用类中（Parameter）型参数在子实例定义时未做输入，则采用默认值。
3 UG/KF在保温杯系列化设计上的应用
3．1 保温杯传统设计方法
保温杯作为日常生活中常见的一个工具，其基本原理是以由玻璃或不锈钢等材料加上真空层作成的盛水的容器,顶部有盖,密封严实,真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热,从而达到保温的目的。其传统设计方法，通常是以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳作为主。然而随着现代科学科学技术的飞速发展、生产急速的需要和市场的激烈竞争以及先进设计手段的出现，这种传统的设计方法已难易满足当今时代的要求，从而迫使设计领域不断研究和发展新的设计方法和技术。
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