『轉貼』UG NX設計應用的質量管理(ISO9000質量體系文件沒有三維管理,僅供參考)
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UG NX設計應用的質量管理
一、問題的提出
三維設計與傳統二維設計模式相比，其設計思想、設計理念、設計方法和設計手段都發生了根本性的變化。
1． 迥然不同的設計思維方式
二維設計：設計者需要首先構思產品（零件）的幾何實體概念，再將實體概念用手工（或平面CAD繪圖軟件）轉換為二維圖紙。使用二維圖紙時，再將二維圖紙思維還原為實體概念。在這種由三維→二維→三維的思維方式里，二維圖紙成了向實體模型轉換的中間環節，充當著不可或缺的至關重要的角色。
三維設計：設計者首先構思產品（零件）的幾何實體概念，再通過三維實體建模技術直接得到可視化的實體模型。如果需用二維圖紙，可以由計算機從實體模型自動生成二維圖紙。在這種三維→三維的思維方式里，二維圖紙的作用被大大削弱了。而二維圖紙的生成過程，也完全可以讓計算機去完成，設計者無須進行思維的轉換。
2． 全新的產品數據表達方式
在產品數據表達方式方面，三維設計與二維設計有著根本的區別。從三維設計與二維設計的輸出結果看：二維設計輸出的結果，其介質為紙質的二維工程圖紙，也有由二維CAD軟件生成的電子文檔，但都屬于二維視圖。
三維設計輸出的結果，其介質為電子三維模型數據文件，也可以是二維電子文檔和紙質二維工程圖紙。
三維設計與二維設計輸出結果的本質區別，在于前者生成三維電子數據文件，后者生成二維紙質文件。
二維設計是工業化時代的產物，與工業化時代生產力發展水平相適應。二維工程圖紙作為一種世界通用的工程語言，是工業化時代機械設計、制造和質量管理的依據。
三維設計是信息化時代的產物，是在繼承二維設計工程語言的基本內核和語言元素的基礎上，把三維設計思維方式、計算機技術和三維數字模型表現形式完美結合的最新科技成果，它兼容二維設計技術，與信息化時代產品數字化設計和制造技術相適應。
二、 UG NX ——世界領先的設計理念和設計方法
作為世界CAD軟件的旗艦產品，UG NX融合了制造行業最先進的設計理念和設計方法：產品全生命周期管理的設計；面向制造的設計；面向裝配的設計；知識驅動自動化；主模型原理；參數化建模和WAVE技術；相關性設計；自頂向下設計；基于分析驗證的設計……
大量的實踐案例證明，三維設計具有二維設計無法比擬的優越性。越來越多的企業已經或準備采用三維軟件進行產品數字化設計與制造。但從整體狀況來看，三維軟件尚處于推廣應用階段，大多數企業還沿用傳統的二維設計，即使已率先使用三維軟件的用戶，也存在著三維模型與二維圖紙不分主次使用混亂的情況，造成數據管理的極大混亂。產生這種情況的原因是多方面的，其中一個重要原因，就是三維CAD工程應用尚未建立起一個新的標準化體系和質量體系。
技術和管理是企業發展進步的兩個輪子，二者相互依存，缺一不可，而且應協調發展，同步跟進。一方面，三維設計技術要“合法化”，就必須得到質量體系的承認；另一方面，質量體系也只有及時納入三維設計技術的應用成果，才能保證管理的權威性和有效性。
單從質量體系而言，目前企業貫徹執行的ISO9000系列質量體系文件并沒有涵蓋三維軟件的內容，給UG NX的應用帶來許多管理困難，處于“無法可依”的窘境。本文作者根據所在單位產品數字化設計和制造以及UG NX軟件應用的實踐經驗，對UG NX設計應用的質量管理進行討論，希望能起到拋磚引玉的作用。
三、UG NX設計應用質量管理的內容
質量體系是為實現質量管理的組織結構、職責、程序、過程和資源組成的互相聯系、互相協調的有機整體，質量手冊、質量體系程序和支持性文件是組成ISO9000質量體系的三個層次文件。UG NX設計應用的質量管理主要回答由使用UG NX軟件進行產品設計所新產生的問題。這些新問題發生在產品研制的全過程并與這三個層次文件的關系密切，主要是：設計準備；設計策劃；產品設計；數據集檢查；設計驗證；設計文件審簽；設計更改；設計評審；設計定型。
1．設計準備
設計準備階段是UG NX設計應用的基礎，也是UG NX設計應用質量管理的起始點和關鍵環節。
（1）資格認證
UG NX是一個CAD/CAE/CAM緊密集成的一體化高端軟件。要熟練掌握應用UG NX，必須經過必要的技術培訓和實踐鍛煉。對于設計師系統來講，除了具有相應專業知識和計算機操作能力之外，還應通過UG設計師任職資格認證。任職資格認證應包括主任設計師、主管設計師、設計師等各級設計技術人員。任職資格標準根據職責分工不同而有所區別和側重。
工藝師系統和標準化、質量管理等技術管理部門也應建立相應的UG應用的資格認證制度。
（2）系統管理
應設置系統管理員崗位，統一負責UGNX系統數據的管理與維護的工作。UG軟件系統管理員的主要職責是：負責網絡和數據安全，設置和管理數據使用權限，適時進行數據備份；設置和管理UG環境變量文件和用戶默認文件，保證狀態的統一和確定性，進行版本的控制；設置和管理種子部件；設置和管理標準件庫、材料庫、螺紋數據文件、用戶二次開發數據文件。
（3）規范
應遵循先規范后設計的原則，可以基于UG軟件，或者基于產品對象建立CAD設計應用技術規范。UG NX設計應用規范是包括建模、裝配、制圖、數據檢查、審批、更改等內容的總和，也可以單獨成文。其中建模（包括裝配建模）和制圖規范是核心內容，它至少應反映以下幾點要求：產品設計總則 —— 包括UG建模的內容、UG文件的組織方式、UG文件成套性和完整性要求等內容；UG建模的通用規定 —— 包括圖層設置、線型、顏色、文本字體和字符集、引用集、part文件的屬性、表達式、種子部件等內容；文件管理 —— 包括文件的命名、文件的目錄、加載和保存選項等內容；建模的精度；建立零部件UG模型特征構成的通用規定 —— 包括使用特征（Feature）、體素特征（Primitive features）、參考特征（reference feature）、引用特征（instance array Feature）、用戶定義特征（User Defined Features，UDF）、草圖特征（Sketch Features）、螺紋特征（Thread Feature）等內容；裝配建模構成的通用規定；二維制圖；數據檢查。
建立UG NX設計應用技術規范的時候，要考慮分析、加工、數據交換各個應用環節的協調一致。如果在TCEng環境下應用UG NX，要保證規范與PDM系統的無縫銜接。規范由標準化部門負責制定和管理。
（4）螺紋數據文件
UG所用的米制螺紋和英制螺紋數據文件（thd_metric.dat和thd_english.dat）應按國標（GB）或企業標準等相關標準進行修訂，以適應建模工作的需要。
（5）標準件庫
企業應建立標準件庫，有利于全局性的數據管理。尤其在TCEng環境下應用UG NX，統一使用標準件是必須的。
（6）材料庫
企業應根據實際需要建立材料庫，有利于提高設計效率。
（7）用戶二次開發和自定義特征
企業可以根據需要對UG NX軟件進行二次開發，包括創建自定義特征，以擴展UG NX軟件的應用功能，但必須經過驗證和確認。
2．設計策劃
較之二維設計的設計策劃工作的組織程序、內容和要求，應用UG NX的設計策劃工作考慮的問題更多，它主要新涉及以下內容：
（1）組織結構
UG NX更加注重團隊的協調一致的工作。在設計策劃時，對參與設計的人員配備、職責、權限要預先做出規定。如果在TCEng環境下，預先設定產品結構樹及確定設計人員角色和權限是必不可少的。
（2）設計思路和方法
當針對具體產品的設計階段劃分好了以后，就要規劃設計思路和方法，回答以下問題：使用UG NX哪個版本？是否在TCEng環境下運行？——考慮客戶和關聯用戶進行數據交換的現狀和需求，盡量與之相適應。如果發生沖突要協商解決；是否需要向用戶提供數字化樣機？提供什么樣的數字化樣機？如何提供？采取自頂向下設計（Top-Down Design），還是自底向上設計（Bottom-Up Design）？建模、裝配、制圖、分析是否并行工作？怎樣并行工作？二維出圖是與三維模型直接關聯出圖，還是用AutoCAD出圖？——特別提醒：三維參數化實體模型與二維工程制圖完全相關是UG軟件的一大優勢，它是UG軟件核心技術之一。如果先用UG三維建模，然后卻用AutoCAD出圖，不但屏蔽了UG獨到的優勢功能，違背了使用UG的初衷，在實際操作里也更加復雜和費時，并且對以后的PDM數據管理造成極大困難；是否使用UG WAVE技術進行相關部件間建模？借用件、標準件、成件的設計和使用策略。
（3）明確主模型原理和方法
主模型原理很好的體現了數據表達方式的一致性，大大減少數據冗余程度，還支持產品不同設計階段的人們使用不同的應用來共享相同的模型。
所有的部件文件應按照UG主模型原理進行創建。
（4）確定設計驗證的內容
很多設計驗證工作都可以在UG NX中進行，例如幾何公差分析、裝配間隙和干涉檢查、運動機構分析仿真、結構分析、數據分析和檢查，設計策劃時應做出規定。
（5）與模具設計、工藝制造的協調
設計創建的三維模型是下游用戶的唯一數據源。當設計方案確定之后，要與模具設計、工藝制造、工裝設計進行溝通，明確它們對設計的要求。
（6）對計算機網絡和硬件配置的要求。
設計策劃的結果應該反映到設計任務書里。
3．產品設計
產品設計根據設計任務的不同而有自行設計、測繪仿制、改進改型等多種方式和途徑，而設計過程也一般劃分為設計方案論證（概念設計）、初樣研制（技術設計）、試樣研制（詳細設計）、試生產等多個階段。應用UG因不同的設計方式和設計階段其具體要求也有所區別。下面以詳細設計為主描述應用UG進行產品設計應遵循的一般原則和方法。
（1）模型質量的基本要求
1）正確性：模型應準確反映設計意圖，對其內容的技術要求理解不能有任何歧義。要確立“面向制造”的新的設計理念，充分考慮模具設計、工藝制造等下游用戶的應用要求，做到與實際的加工過程基本匹配。
2） 相關性和一致性：應用主模型原理和方法，進行相關參數化建模，正確體現數據的內在關聯關系，保證三維模型數據在產品數據鏈中的唯一性、一致性并能正確傳遞。
3） 可編輯性：模型能編輯修改，整個建模過程可以回放（Playback）。模型可被重用和相互操作。重用性和相互操作性是由可編輯性派生出來的重要特性。
4） 可靠性：模型通過了UG的幾何質量檢查，拓撲關系正確，實體嚴格交接，內部無空洞，外部無細縫，無細小臺階。模型文件大小得到有效控制，模型沒含有多余的特征、空的組和其他過期的特征，總能在任何情況下正確的打開。
（2）實體建模的質量管理
1）實體建模的內容和方法必須與設計不同階段的設計目標相一致。
2）實體建模必須按照建模規范進行。
3）實體建模必須按照建模步驟進行。建模的一般步驟是：明確設計意圖，梳理建模思路，規劃特征框架；引用種子部件，搭建建模環境；確定零件的原點和方向；建立最初始的基準；創建模型的根特征。（提示：復雜零件通常把草圖作為建模的根特征。如果非要把體素特征作為建模的根特征，僅允許使用一次，禁止使用更多的體素特征。）；創建特征，進行特征操作、定位、約束、編輯；堅持邊建模邊分析檢查的原則；輸入部件屬性；創建引用集；清理模型數據；進行模型總體檢查，提交模型。
4）必須按照參數化原則建模，禁止使用非參數化的命令，保證模型的可編輯性。
5） 運用UG相關參數化設計的功能和技巧，正確反映產品幾何結構和尺寸的內在關系，實現設計意圖的相關性。
6） 注意對文件數據大小進行控制，使用盡可能少的特征來達到表現模型的目的。
（3）裝配建模的質量管理
1）UG提供兩種基本的裝配方法：自底向上設計和自頂向下設計。可以根據需要靈活的選擇運用。
2） 重視部件名和裝配加載路徑的管理，防止文件名和加載路徑出現混亂或錯誤。
3） 進行嚴格的組件版本管理和技術狀態管理，保證裝配所引用的模型數據的唯一性和一致性。
4） 根據產品的技術特點選擇使用引用集（通用引用集、自定義引用集、專用引用集），對引用集的創建、修改、檢查、使用、置換等都應有明確的規定。
5） 遵循裝配規則的一般原則：按實際的安裝順序進行裝配；在主裝配中使用“絕對定位”的方法裝配子裝配件；在子裝配中使用配對條件進行裝配；避免在不同子裝配中使用部件間的交叉約束。
（4）制圖的質量管理
1） 嚴格按主模型原理進行制圖工作，制圖數據（包括組件圖、裝配圖）與三維模型分別存放在不同的文件中。
2） 二維工程圖樣與三維實體模型完全相關是制圖的最重要原則。制圖的關聯性主要是指：視圖與模型的關聯；尺寸與視圖的關聯；注釋與圖樣或視圖的關聯。
3） 二維圖樣要符合國家和企業有關標準。
4．數據集檢查
模型數據檢查是質量管理和控制的一項重要內容。模型數據檢查的依據是UG NX/CAD設計技術規范和其他有關標準、規定。模型數據檢查的內容主要包括：系統參數檢查、通用數據檢查、實體模型檢查、裝配模型檢查、制圖檢查。
模型數據檢查的方法有自動批處理檢查、手工交互檢查。自動批處理檢查指使用UGNX開發工具編制相應檢查程序進行UG NX/CAD模型檢查，例如使用UG NX Check Mate 檢查一致性；手工交互檢查指在UG/CAD環境，采用交互方式按要求對UG NX/CAD模型進行檢查。
（1）系統參數檢查
系統參數檢查的內容包括環境變量文件(ugii_env.dat)、默認文件(ug_metric.def)、螺紋數據文件(thd_metvic)、字體文件(ugfonts)等。
一般情況下，在進行系統設置時經標準化校對確認后，可將UG的整個目錄設置為只讀，不允許用戶進行手工修改，只有UG系統管理員才有權限修改，并進行其版本管理，以保持設置數據的一致性。在此種情況下，可不進行系統參數檢查。
（2）通用檢查
通用檢查主要檢查以下項目：文件名；單位制；日期格式；屬性；比例； 材料；表達式；重量；顏色；視圖；圖層。
（3）實體模型檢查
實體模型主要檢查以下項目：
1） 特征狀態：是否有被抑制、過期、非參數化的特征；有無多余的特征；有無特征欠缺；特征能否回放；基準特征：固定基準特征的使用是否適當（只允許在建模最初使用，其它地方不能使用固定基準）；不用的基準一般應將其刪除；草圖：滿約束，既不能欠約束，也不能過約束；螺紋；其它需要檢查的特征。
2） 引用集
3） 檢查幾何體
☆ 對象（Objects）
微小的（Tiny）：在選中體或幾何體中查找所有微小的體、面、邊或曲線。未對齊的（Misaligned）：檢查所有與工作坐標系接近正交但又未與之精確對齊的選中幾何體。
☆ 體（Bodies）
數據結構（Data Structures）：檢查每個選中體的數據結構問題，如數據損壞。一致性（Consistency）：拓撲結構是否一致；幾何體對象是否合法以及面和邊是否有G1（一階導數）連續體；幾何體對象是否一致。面-面相交（Face-face Intersections）：檢查每個選中體的面-面相交情況和所有面的不一致性。例如，將一個立方體挖空到1mm的厚度，然后將一條外部邊修成5mm半徑的圓角，內殼就會與外殼相交產生面-面相交的情況。片體邊界（Sheet Boundaries）：查找選中體的所有邊界（或縫隙）。
☆ 面（Faces）
光順性（Smoothness）：檢查B曲面沿其面片邊界光順。
自相交（Self-intersection）：檢查自相交的面。
銳刺/細縫（Spikes/cuts）：檢查選中面上可能有的銳刺或細縫。
☆ 邊界（Edges）
光順性（Smoothness）：檢查所有與相鄰面不光順聯接的邊。
公差（Tolerances）：根據距離公差字段中指定的值檢查所有選中的邊的公差。
（4）裝配模型檢查
裝配模型主要進行以下檢查：檢查參與裝配的是否為正式歸檔的零件和子裝配件（保證參與裝配的模型數據的唯一性和一致性）；檢查無圖件、標準件、對稱件、變形件、借用件、外構件、選配件、補充加工件等是否按規定正確參與了裝配（保證裝配數據的完整性）；檢查裝配關系和裝配次序是否正確；檢查引用集；檢查裝配約束，不允許有過約束和部件間的交叉約束； 檢查裝配干涉。
（5）制圖檢查
制圖主要進行以下檢查：檢查制圖文件包括組件圖、裝配圖是否用主模型方法建立；檢查制圖的關聯性：視圖與模型的關聯；尺寸與視圖的關聯；注釋與圖樣或視圖的關聯；檢查圖紙是否有過期狀態；檢查與國家標準、機械制圖的一致性。
5、設計驗證
UGNX為產品設計提供了功能較完善的設計驗證工具，例如分析(Analysis)、簡單干涉(Simple Interference)、裝配間隙(Assembly Clearance)、公差分析(Quick Stack ——注：先決模塊Geometric Tolerancing)、機構運動及動力學分析、結構分析等功能，可以進行可靠的設計驗證。
設計驗證的結果應輸出為設計報告，經審簽后歸檔，作為批準、發放設計數據文件的依據，也為設計評審和設計確認提供信息。
6、設計文件審簽
一般二維設計編制的成套設計文件（產品圖樣、技術條件等等），在UG NX三維設計環境下完全可以滿足設計需要。所以，原先質量體系規定的設計文件簽署程序照常有效。所不同的，是UG NX新設計的三維模型數據文件包括零件、組件、裝配件應補充增加簽署程序。
三維模型數據文件包括零件、組件、裝配件的簽署程序參照原二維設計產品圖樣的簽署程序進行。
設計文件的簽署方法可以在TCEng產品數據管理環境里進行流程管理，也可以輸出為紙質文件手工簽署（三維模型數據文件目前只能在計算機內進行審簽）。
7、設計更改
設計更改是UG NX設計應用質量管理的一個重點，也是一個難點。為了與三維設計相適應，必須把原來以二維圖紙為中心的人工式更改管理轉變到以三維模型為中心的電子文檔更改管理上來。當然，電子文檔更改并不排斥紙質設計文件的更改和使用。
（1） 更改要求
1）必須貫徹主模型原理和方法，確保零件實體模型是制圖、裝配的唯一數據源。凡是涉及到產品數據模型更改時（對于模型文件中的對象，包括特征、特征的順序、數據的組織方式、屬性、引用集、特征集以及目錄結構等作任何的改動和調整，都視為對主模型的重新定義），應采取先更改產品數據模型，通過產品數據模型生成二維圖樣的方法，以保證產品數據模型與二維圖樣數據狀態的一致性。
2） 有關更改對象的所有不同介質的文件、文檔應同時更改，并保持一致（如：三維模型與二維圖樣保持一致，裝配圖與裝配明細保持一致）。
3） 下級零組件的更改，應與上級組件進行協調。
4） 相關更改，應進行協調。
（2）更改的主要流程
設計更改方案的評審、驗證；填寫設計更改單：更改單的內容要以數據模型要素的更改為主線，協調與裝配、制圖及其他文檔之間的相互關系，進行相應更改；審批更改單；進行設計更改：先模型，再裝配、制圖、其他文檔；設計更改文件審批；歸檔；更改的實施。
（3）版本管理
設計更改如果在PDM(TCEng)數據管理的環境外進行，容易發生版本混亂現象。為了更好的保證設計更改的一致性、完整性和協調性，最好能使用TCEng進行PDM數據管理。在TCEng環境下，可以對版本進行定義并很容易進行有效的管理。
8．設計評審
UG NX產品設計的評審，不改變原來設計評審的程序和內容，但在每個設計階段的設計評審時，都必須相應的增加對產品設計數據文件的要求。這些要求是：
（1）設計文件的構成
在不同的設計階段有不同的要求。例如在初樣研制（技術設計）時只需要創建產品總體模型和主要零部件模型或圖紙，而在試樣研制（詳細設計）時則要包含零件模型數據文件、裝配模型數據文件、二維制圖數據文件等全套設計數據文件。
（2）設計數據文件的質量要求
對設計數據文件的質量要求在各個設計階段評審時都是相同的，即：數據的正確性；設計的相關性和一致性； 模型的可編輯性；數據的可靠性；設計數據的完整性。
9．設計定型
設計定型是新產品研制設計任務基本結束的標志。設計定型完成后，產品研制就進入試生產階段。應用UG NX的產品設計定型，同樣不改變原來設計定型的程序和內容，但應該在下列定型文件中補充或增加相關內容：
（1） 產品研制總結
1) UG NX產品設計過程基本情況描述，包括設計的組織、規范、設計質量管理與控制等內容。
2) UG NX產品設計全套設計數據文件概況描述，包括建模、裝配、制圖及借用件、成件、標準件的使用等內容。
3) UG NX設計驗證、機構運動及動力學分析、結構分析等內容。
4) 其他如數字樣機仿真等內容。
5) 產品設計數據模型在制造過程的使用情況，包括模具設計、工藝設計、數控加工、工裝設計等方面的使用情況。
（2）設計定型審查報告
在要求設計文件是否完整、正確、統一、協調的審查時，主要是對UG NX產品設計全套設計數據文件的審查并得出結論。
一、問題的提出
三維設計與傳統二維設計模式相比，其設計思想、設計理念、設計方法和設計手段都發生了根本性的變化。
1． 迥然不同的設計思維方式
二維設計：設計者需要首先構思產品（零件）的幾何實體概念，再將實體概念用手工（或平面CAD繪圖軟件）轉換為二維圖紙。使用二維圖紙時，再將二維圖紙思維還原為實體概念。在這種由三維→二維→三維的思維方式里，二維圖紙成了向實體模型轉換的中間環節，充當著不可或缺的至關重要的角色。
三維設計：設計者首先構思產品（零件）的幾何實體概念，再通過三維實體建模技術直接得到可視化的實體模型。如果需用二維圖紙，可以由計算機從實體模型自動生成二維圖紙。在這種三維→三維的思維方式里，二維圖紙的作用被大大削弱了。而二維圖紙的生成過程，也完全可以讓計算機去完成，設計者無須進行思維的轉換。
2． 全新的產品數據表達方式
在產品數據表達方式方面，三維設計與二維設計有著根本的區別。從三維設計與二維設計的輸出結果看：二維設計輸出的結果，其介質為紙質的二維工程圖紙，也有由二維CAD軟件生成的電子文檔，但都屬于二維視圖。
三維設計輸出的結果，其介質為電子三維模型數據文件，也可以是二維電子文檔和紙質二維工程圖紙。
三維設計與二維設計輸出結果的本質區別，在于前者生成三維電子數據文件，后者生成二維紙質文件。
二維設計是工業化時代的產物，與工業化時代生產力發展水平相適應。二維工程圖紙作為一種世界通用的工程語言，是工業化時代機械設計、制造和質量管理的依據。
三維設計是信息化時代的產物，是在繼承二維設計工程語言的基本內核和語言元素的基礎上，把三維設計思維方式、計算機技術和三維數字模型表現形式完美結合的最新科技成果，它兼容二維設計技術，與信息化時代產品數字化設計和制造技術相適應。
二、 UG NX ——世界領先的設計理念和設計方法
作為世界CAD軟件的旗艦產品，UG NX融合了制造行業最先進的設計理念和設計方法：產品全生命周期管理的設計；面向制造的設計；面向裝配的設計；知識驅動自動化；主模型原理；參數化建模和WAVE技術；相關性設計；自頂向下設計；基于分析驗證的設計……
大量的實踐案例證明，三維設計具有二維設計無法比擬的優越性。越來越多的企業已經或準備采用三維軟件進行產品數字化設計與制造。但從整體狀況來看，三維軟件尚處于推廣應用階段，大多數企業還沿用傳統的二維設計，即使已率先使用三維軟件的用戶，也存在著三維模型與二維圖紙不分主次使用混亂的情況，造成數據管理的極大混亂。產生這種情況的原因是多方面的，其中一個重要原因，就是三維CAD工程應用尚未建立起一個新的標準化體系和質量體系。
技術和管理是企業發展進步的兩個輪子，二者相互依存，缺一不可，而且應協調發展，同步跟進。一方面，三維設計技術要“合法化”，就必須得到質量體系的承認；另一方面，質量體系也只有及時納入三維設計技術的應用成果，才能保證管理的權威性和有效性。
單從質量體系而言，目前企業貫徹執行的ISO9000系列質量體系文件并沒有涵蓋三維軟件的內容，給UG NX的應用帶來許多管理困難，處于“無法可依”的窘境。本文作者根據所在單位產品數字化設計和制造以及UG NX軟件應用的實踐經驗，對UG NX設計應用的質量管理進行討論，希望能起到拋磚引玉的作用。
三、UG NX設計應用質量管理的內容
質量體系是為實現質量管理的組織結構、職責、程序、過程和資源組成的互相聯系、互相協調的有機整體，質量手冊、質量體系程序和支持性文件是組成ISO9000質量體系的三個層次文件。UG NX設計應用的質量管理主要回答由使用UG NX軟件進行產品設計所新產生的問題。這些新問題發生在產品研制的全過程并與這三個層次文件的關系密切，主要是：設計準備；設計策劃；產品設計；數據集檢查；設計驗證；設計文件審簽；設計更改；設計評審；設計定型。
1．設計準備
設計準備階段是UG NX設計應用的基礎，也是UG NX設計應用質量管理的起始點和關鍵環節。
（1）資格認證
UG NX是一個CAD/CAE/CAM緊密集成的一體化高端軟件。要熟練掌握應用UG NX，必須經過必要的技術培訓和實踐鍛煉。對于設計師系統來講，除了具有相應專業知識和計算機操作能力之外，還應通過UG設計師任職資格認證。任職資格認證應包括主任設計師、主管設計師、設計師等各級設計技術人員。任職資格標準根據職責分工不同而有所區別和側重。
工藝師系統和標準化、質量管理等技術管理部門也應建立相應的UG應用的資格認證制度。
（2）系統管理
應設置系統管理員崗位，統一負責UGNX系統數據的管理與維護的工作。UG軟件系統管理員的主要職責是：負責網絡和數據安全，設置和管理數據使用權限，適時進行數據備份；設置和管理UG環境變量文件和用戶默認文件，保證狀態的統一和確定性，進行版本的控制；設置和管理種子部件；設置和管理標準件庫、材料庫、螺紋數據文件、用戶二次開發數據文件。
（3）規范
應遵循先規范后設計的原則，可以基于UG軟件，或者基于產品對象建立CAD設計應用技術規范。UG NX設計應用規范是包括建模、裝配、制圖、數據檢查、審批、更改等內容的總和，也可以單獨成文。其中建模（包括裝配建模）和制圖規范是核心內容，它至少應反映以下幾點要求：產品設計總則 —— 包括UG建模的內容、UG文件的組織方式、UG文件成套性和完整性要求等內容；UG建模的通用規定 —— 包括圖層設置、線型、顏色、文本字體和字符集、引用集、part文件的屬性、表達式、種子部件等內容；文件管理 —— 包括文件的命名、文件的目錄、加載和保存選項等內容；建模的精度；建立零部件UG模型特征構成的通用規定 —— 包括使用特征（Feature）、體素特征（Primitive features）、參考特征（reference feature）、引用特征（instance array Feature）、用戶定義特征（User Defined Features，UDF）、草圖特征（Sketch Features）、螺紋特征（Thread Feature）等內容；裝配建模構成的通用規定；二維制圖；數據檢查。
建立UG NX設計應用技術規范的時候，要考慮分析、加工、數據交換各個應用環節的協調一致。如果在TCEng環境下應用UG NX，要保證規范與PDM系統的無縫銜接。規范由標準化部門負責制定和管理。
（4）螺紋數據文件
UG所用的米制螺紋和英制螺紋數據文件（thd_metric.dat和thd_english.dat）應按國標（GB）或企業標準等相關標準進行修訂，以適應建模工作的需要。
（5）標準件庫
企業應建立標準件庫，有利于全局性的數據管理。尤其在TCEng環境下應用UG NX，統一使用標準件是必須的。
（6）材料庫
企業應根據實際需要建立材料庫，有利于提高設計效率。
（7）用戶二次開發和自定義特征
企業可以根據需要對UG NX軟件進行二次開發，包括創建自定義特征，以擴展UG NX軟件的應用功能，但必須經過驗證和確認。
2．設計策劃
較之二維設計的設計策劃工作的組織程序、內容和要求，應用UG NX的設計策劃工作考慮的問題更多，它主要新涉及以下內容：
（1）組織結構
UG NX更加注重團隊的協調一致的工作。在設計策劃時，對參與設計的人員配備、職責、權限要預先做出規定。如果在TCEng環境下，預先設定產品結構樹及確定設計人員角色和權限是必不可少的。
（2）設計思路和方法
當針對具體產品的設計階段劃分好了以后，就要規劃設計思路和方法，回答以下問題：使用UG NX哪個版本？是否在TCEng環境下運行？——考慮客戶和關聯用戶進行數據交換的現狀和需求，盡量與之相適應。如果發生沖突要協商解決；是否需要向用戶提供數字化樣機？提供什么樣的數字化樣機？如何提供？采取自頂向下設計（Top-Down Design），還是自底向上設計（Bottom-Up Design）？建模、裝配、制圖、分析是否并行工作？怎樣并行工作？二維出圖是與三維模型直接關聯出圖，還是用AutoCAD出圖？——特別提醒：三維參數化實體模型與二維工程制圖完全相關是UG軟件的一大優勢，它是UG軟件核心技術之一。如果先用UG三維建模，然后卻用AutoCAD出圖，不但屏蔽了UG獨到的優勢功能，違背了使用UG的初衷，在實際操作里也更加復雜和費時，并且對以后的PDM數據管理造成極大困難；是否使用UG WAVE技術進行相關部件間建模？借用件、標準件、成件的設計和使用策略。
（3）明確主模型原理和方法
主模型原理很好的體現了數據表達方式的一致性，大大減少數據冗余程度，還支持產品不同設計階段的人們使用不同的應用來共享相同的模型。
所有的部件文件應按照UG主模型原理進行創建。
（4）確定設計驗證的內容
很多設計驗證工作都可以在UG NX中進行，例如幾何公差分析、裝配間隙和干涉檢查、運動機構分析仿真、結構分析、數據分析和檢查，設計策劃時應做出規定。
（5）與模具設計、工藝制造的協調
設計創建的三維模型是下游用戶的唯一數據源。當設計方案確定之后，要與模具設計、工藝制造、工裝設計進行溝通，明確它們對設計的要求。
（6）對計算機網絡和硬件配置的要求。
設計策劃的結果應該反映到設計任務書里。
3．產品設計
產品設計根據設計任務的不同而有自行設計、測繪仿制、改進改型等多種方式和途徑，而設計過程也一般劃分為設計方案論證（概念設計）、初樣研制（技術設計）、試樣研制（詳細設計）、試生產等多個階段。應用UG因不同的設計方式和設計階段其具體要求也有所區別。下面以詳細設計為主描述應用UG進行產品設計應遵循的一般原則和方法。
（1）模型質量的基本要求
1）正確性：模型應準確反映設計意圖，對其內容的技術要求理解不能有任何歧義。要確立“面向制造”的新的設計理念，充分考慮模具設計、工藝制造等下游用戶的應用要求，做到與實際的加工過程基本匹配。
2） 相關性和一致性：應用主模型原理和方法，進行相關參數化建模，正確體現數據的內在關聯關系，保證三維模型數據在產品數據鏈中的唯一性、一致性并能正確傳遞。
3） 可編輯性：模型能編輯修改，整個建模過程可以回放（Playback）。模型可被重用和相互操作。重用性和相互操作性是由可編輯性派生出來的重要特性。
4） 可靠性：模型通過了UG的幾何質量檢查，拓撲關系正確，實體嚴格交接，內部無空洞，外部無細縫，無細小臺階。模型文件大小得到有效控制，模型沒含有多余的特征、空的組和其他過期的特征，總能在任何情況下正確的打開。
（2）實體建模的質量管理
1）實體建模的內容和方法必須與設計不同階段的設計目標相一致。
2）實體建模必須按照建模規范進行。
3）實體建模必須按照建模步驟進行。建模的一般步驟是：明確設計意圖，梳理建模思路，規劃特征框架；引用種子部件，搭建建模環境；確定零件的原點和方向；建立最初始的基準；創建模型的根特征。（提示：復雜零件通常把草圖作為建模的根特征。如果非要把體素特征作為建模的根特征，僅允許使用一次，禁止使用更多的體素特征。）；創建特征，進行特征操作、定位、約束、編輯；堅持邊建模邊分析檢查的原則；輸入部件屬性；創建引用集；清理模型數據；進行模型總體檢查，提交模型。
4）必須按照參數化原則建模，禁止使用非參數化的命令，保證模型的可編輯性。
5） 運用UG相關參數化設計的功能和技巧，正確反映產品幾何結構和尺寸的內在關系，實現設計意圖的相關性。
6） 注意對文件數據大小進行控制，使用盡可能少的特征來達到表現模型的目的。
（3）裝配建模的質量管理
1）UG提供兩種基本的裝配方法：自底向上設計和自頂向下設計。可以根據需要靈活的選擇運用。
2） 重視部件名和裝配加載路徑的管理，防止文件名和加載路徑出現混亂或錯誤。
3） 進行嚴格的組件版本管理和技術狀態管理，保證裝配所引用的模型數據的唯一性和一致性。
4） 根據產品的技術特點選擇使用引用集（通用引用集、自定義引用集、專用引用集），對引用集的創建、修改、檢查、使用、置換等都應有明確的規定。
5） 遵循裝配規則的一般原則：按實際的安裝順序進行裝配；在主裝配中使用“絕對定位”的方法裝配子裝配件；在子裝配中使用配對條件進行裝配；避免在不同子裝配中使用部件間的交叉約束。
（4）制圖的質量管理
1） 嚴格按主模型原理進行制圖工作，制圖數據（包括組件圖、裝配圖）與三維模型分別存放在不同的文件中。
2） 二維工程圖樣與三維實體模型完全相關是制圖的最重要原則。制圖的關聯性主要是指：視圖與模型的關聯；尺寸與視圖的關聯；注釋與圖樣或視圖的關聯。
3） 二維圖樣要符合國家和企業有關標準。
4．數據集檢查
模型數據檢查是質量管理和控制的一項重要內容。模型數據檢查的依據是UG NX/CAD設計技術規范和其他有關標準、規定。模型數據檢查的內容主要包括：系統參數檢查、通用數據檢查、實體模型檢查、裝配模型檢查、制圖檢查。
模型數據檢查的方法有自動批處理檢查、手工交互檢查。自動批處理檢查指使用UGNX開發工具編制相應檢查程序進行UG NX/CAD模型檢查，例如使用UG NX Check Mate 檢查一致性；手工交互檢查指在UG/CAD環境，采用交互方式按要求對UG NX/CAD模型進行檢查。
（1）系統參數檢查
系統參數檢查的內容包括環境變量文件(ugii_env.dat)、默認文件(ug_metric.def)、螺紋數據文件(thd_metvic)、字體文件(ugfonts)等。
一般情況下，在進行系統設置時經標準化校對確認后，可將UG的整個目錄設置為只讀，不允許用戶進行手工修改，只有UG系統管理員才有權限修改，并進行其版本管理，以保持設置數據的一致性。在此種情況下，可不進行系統參數檢查。
（2）通用檢查
通用檢查主要檢查以下項目：文件名；單位制；日期格式；屬性；比例； 材料；表達式；重量；顏色；視圖；圖層。
（3）實體模型檢查
實體模型主要檢查以下項目：
1） 特征狀態：是否有被抑制、過期、非參數化的特征；有無多余的特征；有無特征欠缺；特征能否回放；基準特征：固定基準特征的使用是否適當（只允許在建模最初使用，其它地方不能使用固定基準）；不用的基準一般應將其刪除；草圖：滿約束，既不能欠約束，也不能過約束；螺紋；其它需要檢查的特征。
2） 引用集
3） 檢查幾何體
☆ 對象（Objects）
微小的（Tiny）：在選中體或幾何體中查找所有微小的體、面、邊或曲線。未對齊的（Misaligned）：檢查所有與工作坐標系接近正交但又未與之精確對齊的選中幾何體。
☆ 體（Bodies）
數據結構（Data Structures）：檢查每個選中體的數據結構問題，如數據損壞。一致性（Consistency）：拓撲結構是否一致；幾何體對象是否合法以及面和邊是否有G1（一階導數）連續體；幾何體對象是否一致。面-面相交（Face-face Intersections）：檢查每個選中體的面-面相交情況和所有面的不一致性。例如，將一個立方體挖空到1mm的厚度，然后將一條外部邊修成5mm半徑的圓角，內殼就會與外殼相交產生面-面相交的情況。片體邊界（Sheet Boundaries）：查找選中體的所有邊界（或縫隙）。
☆ 面（Faces）
光順性（Smoothness）：檢查B曲面沿其面片邊界光順。
自相交（Self-intersection）：檢查自相交的面。
銳刺/細縫（Spikes/cuts）：檢查選中面上可能有的銳刺或細縫。
☆ 邊界（Edges）
光順性（Smoothness）：檢查所有與相鄰面不光順聯接的邊。
公差（Tolerances）：根據距離公差字段中指定的值檢查所有選中的邊的公差。
（4）裝配模型檢查
裝配模型主要進行以下檢查：檢查參與裝配的是否為正式歸檔的零件和子裝配件（保證參與裝配的模型數據的唯一性和一致性）；檢查無圖件、標準件、對稱件、變形件、借用件、外構件、選配件、補充加工件等是否按規定正確參與了裝配（保證裝配數據的完整性）；檢查裝配關系和裝配次序是否正確；檢查引用集；檢查裝配約束，不允許有過約束和部件間的交叉約束； 檢查裝配干涉。
（5）制圖檢查
制圖主要進行以下檢查：檢查制圖文件包括組件圖、裝配圖是否用主模型方法建立；檢查制圖的關聯性：視圖與模型的關聯；尺寸與視圖的關聯；注釋與圖樣或視圖的關聯；檢查圖紙是否有過期狀態；檢查與國家標準、機械制圖的一致性。
5、設計驗證
UGNX為產品設計提供了功能較完善的設計驗證工具，例如分析(Analysis)、簡單干涉(Simple Interference)、裝配間隙(Assembly Clearance)、公差分析(Quick Stack ——注：先決模塊Geometric Tolerancing)、機構運動及動力學分析、結構分析等功能，可以進行可靠的設計驗證。
設計驗證的結果應輸出為設計報告，經審簽后歸檔，作為批準、發放設計數據文件的依據，也為設計評審和設計確認提供信息。
6、設計文件審簽
一般二維設計編制的成套設計文件（產品圖樣、技術條件等等），在UG NX三維設計環境下完全可以滿足設計需要。所以，原先質量體系規定的設計文件簽署程序照常有效。所不同的，是UG NX新設計的三維模型數據文件包括零件、組件、裝配件應補充增加簽署程序。
三維模型數據文件包括零件、組件、裝配件的簽署程序參照原二維設計產品圖樣的簽署程序進行。
設計文件的簽署方法可以在TCEng產品數據管理環境里進行流程管理，也可以輸出為紙質文件手工簽署（三維模型數據文件目前只能在計算機內進行審簽）。
7、設計更改
設計更改是UG NX設計應用質量管理的一個重點，也是一個難點。為了與三維設計相適應，必須把原來以二維圖紙為中心的人工式更改管理轉變到以三維模型為中心的電子文檔更改管理上來。當然，電子文檔更改并不排斥紙質設計文件的更改和使用。
（1） 更改要求
1）必須貫徹主模型原理和方法，確保零件實體模型是制圖、裝配的唯一數據源。凡是涉及到產品數據模型更改時（對于模型文件中的對象，包括特征、特征的順序、數據的組織方式、屬性、引用集、特征集以及目錄結構等作任何的改動和調整，都視為對主模型的重新定義），應采取先更改產品數據模型，通過產品數據模型生成二維圖樣的方法，以保證產品數據模型與二維圖樣數據狀態的一致性。
2） 有關更改對象的所有不同介質的文件、文檔應同時更改，并保持一致（如：三維模型與二維圖樣保持一致，裝配圖與裝配明細保持一致）。
3） 下級零組件的更改，應與上級組件進行協調。
4） 相關更改，應進行協調。
（2）更改的主要流程
設計更改方案的評審、驗證；填寫設計更改單：更改單的內容要以數據模型要素的更改為主線，協調與裝配、制圖及其他文檔之間的相互關系，進行相應更改；審批更改單；進行設計更改：先模型，再裝配、制圖、其他文檔；設計更改文件審批；歸檔；更改的實施。
（3）版本管理
設計更改如果在PDM(TCEng)數據管理的環境外進行，容易發生版本混亂現象。為了更好的保證設計更改的一致性、完整性和協調性，最好能使用TCEng進行PDM數據管理。在TCEng環境下，可以對版本進行定義并很容易進行有效的管理。
8．設計評審
UG NX產品設計的評審，不改變原來設計評審的程序和內容，但在每個設計階段的設計評審時，都必須相應的增加對產品設計數據文件的要求。這些要求是：
（1）設計文件的構成
在不同的設計階段有不同的要求。例如在初樣研制（技術設計）時只需要創建產品總體模型和主要零部件模型或圖紙，而在試樣研制（詳細設計）時則要包含零件模型數據文件、裝配模型數據文件、二維制圖數據文件等全套設計數據文件。
（2）設計數據文件的質量要求
對設計數據文件的質量要求在各個設計階段評審時都是相同的，即：數據的正確性；設計的相關性和一致性； 模型的可編輯性；數據的可靠性；設計數據的完整性。
9．設計定型
設計定型是新產品研制設計任務基本結束的標志。設計定型完成后，產品研制就進入試生產階段。應用UG NX的產品設計定型，同樣不改變原來設計定型的程序和內容，但應該在下列定型文件中補充或增加相關內容：
（1） 產品研制總結
1) UG NX產品設計過程基本情況描述，包括設計的組織、規范、設計質量管理與控制等內容。
2) UG NX產品設計全套設計數據文件概況描述，包括建模、裝配、制圖及借用件、成件、標準件的使用等內容。
3) UG NX設計驗證、機構運動及動力學分析、結構分析等內容。
4) 其他如數字樣機仿真等內容。
5) 產品設計數據模型在制造過程的使用情況，包括模具設計、工藝設計、數控加工、工裝設計等方面的使用情況。
（2）設計定型審查報告
在要求設計文件是否完整、正確、統一、協調的審查時，主要是對UG NX產品設計全套設計數據文件的審查并得出結論。
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