機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于UG的家電電風(fēng)扇造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真【全套圖紙UG三維】

《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于UG的家電電風(fēng)扇造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真【全套圖紙UG三維】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于UG的家電電風(fēng)扇造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真【全套圖紙UG三維】（49頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 編編 號(hào)號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目：基于基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿 真真 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 UG 的 家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研 究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以 標(biāo)注引用，

2、表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任 何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 97 學(xué) 號(hào)： 0923833 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動(dòng)動(dòng)化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù)二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。 電風(fēng)扇是常見(jiàn)的家用電器，當(dāng)前全球知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代要求現(xiàn)在制 造業(yè)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量。以典型機(jī)械產(chǎn)品電

3、 風(fēng)扇為研究對(duì)象，對(duì)動(dòng)態(tài)仿真模擬裝配關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，包括產(chǎn) 品的三維建模、裝配約束及系統(tǒng)優(yōu)化等內(nèi)容。運(yùn)動(dòng)仿真軟件能夠更好 的讓設(shè)計(jì)工程師建立，評(píng)估優(yōu)化產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)環(huán)境的運(yùn)動(dòng)，以便更加的 滿足性能要求。有助于從一開(kāi)始就獲得產(chǎn)品模型，因此，它可以提高 產(chǎn)品質(zhì)量和發(fā)揚(yáng)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。 隨著科學(xué)發(fā)展，近年來(lái)，CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它 大大改變了人與計(jì)算機(jī)之間的交互方式。在這種情況下產(chǎn)生了三維 造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真，而 UG 是三維造型的一個(gè)重要組成部分，是當(dāng) 前裝配設(shè)計(jì)技術(shù)的一種嶄新的思路和方法，具有非常重要的研究?jī)r(jià) 值。 II 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）

4、應(yīng)達(dá)到的要求： II 根據(jù)提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料理解設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)中外資料； 分析現(xiàn)有電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)制造的優(yōu)點(diǎn)與不足加以改進(jìn)補(bǔ)充； 對(duì) UG 軟件熟練掌握，了解三維建模，將電風(fēng)扇部件裝配圖，零件 圖畫出； 完成主要尺寸的設(shè)計(jì)，寫出計(jì)算過(guò)程或依據(jù)； 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn)； 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 97 班班 姓名姓名 杜明賢 五、開(kāi)始及完成日期：五、開(kāi)始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽

5、名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)所長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 年年 月月 日日 III 摘摘 要要 面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，制造業(yè)必須加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程，縮短設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期。計(jì)算機(jī) 技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的不斷發(fā)展，為人們提供了強(qiáng)有力的工具，三維 CAD/CAM/CAE 集 成化軟件被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。與傳統(tǒng)的裝配設(shè)計(jì)相比，虛擬裝配技術(shù)能滿足并行工程 的要求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可裝配的設(shè)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，提高裝配質(zhì)量和裝配效 果。 研究是在 UG 軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)上完成風(fēng)扇的三維造型設(shè)計(jì)。立式電風(fēng)扇的外形結(jié)構(gòu)較為 復(fù)雜，如果用傳統(tǒng)的 CAD 繪圖軟件設(shè)計(jì)非常困難

6、，UG 可以輕松解決這個(gè)問(wèn)題，UG 軟 件具有很強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬產(chǎn)品裝配仿真、工程圖生成等功能。論文以 從實(shí)物到模具的逆向設(shè)計(jì)過(guò)程論述了風(fēng)扇虛擬設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即零部件建模、虛擬 裝配、動(dòng)態(tài)仿真和扇葉的注塑模設(shè)計(jì)等。并對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的虛擬設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方 法的差異、優(yōu)越性進(jìn)行了比對(duì)。通過(guò)可視化顯示裝配、干涉分析然后以求達(dá)到準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng) 仿真，使生產(chǎn)真正在高效、高質(zhì)量、低成本的環(huán)境下完成。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：三維造型設(shè)計(jì)；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真 IV Abstract Facing with the competitive market, manufacturers need to ac

7、celerate product development process, shorten the product design and development cycle. The continuous development of computer technology and computer graphics provides powerful tools for people, three- dimensional CAD/CAM/CAE integration software is widely used in manufacturing. Compared with the t

8、raditional assembly design, virtual assembly technology to meet the requirements of concurrent engineering, the design of their products can be equipped with timely detection of problems in product design, improve the assembly quality and assembly efficiency. This thesis based on UG product design p

9、latform for the fan completed the three- dimensional design. The shape structure of vertical electric fan is very complex, if using the traditional CAD drawing software to design will be very difficult, UG can easily solve this problem, the UG software has powerful functions of solid modeling, surfa

10、ce modeling, virtual assembly simulation, engineering drawing and others. This paper discussed the key link of fan that using reversal design progress from the physical to the mold in virtual design, as the part modeling, virtual assembly, dynamic simulation and the fan injection mold design. The pa

11、per also compared the advantages and differences between virtual for product design in the development of traditional design methods. Through the visual display assembly, interference analysis then to achieve accurate simulation campaign that produce real in high efficiency, high quality, short time

12、, low cost environment. Key words: 3D modeling design; simulation assembly; movement simulation V 目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論.1 1.1 三維造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景.1 1.2 常用三維造型軟件介紹.2 1.3 UG 軟件的介紹.2 1.4 論文主要內(nèi)容及研究意義.3 2 基于 UG 的風(fēng)扇設(shè)計(jì) .5 2.1 電風(fēng)扇的發(fā)展現(xiàn)狀.5 2.2 UG 在產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)思路.5 2.3 電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)分析.5 2.3.1 電風(fēng)扇的虛擬裝配介紹6 2.4 電風(fēng)扇

13、主要零件的建模繪制.8 2.4.1 電風(fēng)扇罩的繪制8 2.4.2 電風(fēng)扇葉的繪制10 2.4.3 電風(fēng)扇后座的繪制12 2.4.4 電風(fēng)扇支架部分的繪制14 2.4.5 電風(fēng)扇操作面板的繪制15 2.4.6 電風(fēng)扇其他零件的繪制16 2.5 電風(fēng)扇的裝配體建模及爆炸圖.17 2.5.1 裝配風(fēng)扇本體17 2.5.2 電風(fēng)扇的爆炸視圖及干涉分析21 3 動(dòng)態(tài)仿真.24 3.1 關(guān)于動(dòng)態(tài)仿真.24 3.1.1 動(dòng)態(tài)仿真的起源24 3.1.2 仿真技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制造過(guò)程中的應(yīng)用24 3.2 電風(fēng)扇的動(dòng)態(tài)仿真.25 3.2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真25 3.2.2 電風(fēng)扇模擬仿真25 4 電風(fēng)扇葉注塑模設(shè)計(jì).

14、29 4.1 注塑模設(shè)計(jì)的基本流程.29 4.2 注塑模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).30 4.2.1 扇葉材料的分析30 4.2.2 分型面的選擇30 4.2.3 扇葉注塑模具結(jié)構(gòu)及工作原理31 5 結(jié)論與展望.33 VI 5.1 結(jié)論33 5.2 不足之處及未來(lái)展望33 致 謝.34 參考文獻(xiàn).35 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 1 1 緒論緒論 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是一種將人和計(jì)算機(jī)的最佳特性結(jié)合起來(lái)以用來(lái)輔助進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè) 計(jì)和分析的技術(shù)，是綜合了計(jì)算機(jī)與工程設(shè)計(jì)方法的最新發(fā)展成果一門新興學(xué)科。它的 產(chǎn)生和不斷發(fā)展，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展產(chǎn)生了巨 大影響。 1.1 三

15、維造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景三維造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 市場(chǎng)需求是技術(shù)創(chuàng)新的原動(dòng)力，二十一世紀(jì)的一個(gè)重大變革是全球市場(chǎng)的統(tǒng)一，它 使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，產(chǎn)品更新周期加快。在這種背景下，CAD技術(shù)得到迅速普及和極 大發(fā)展。1991年，美國(guó)評(píng)出的二十世紀(jì)最具影響的十大技術(shù)中，CAD便榜上有名。CAD 技術(shù)從最初的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€(gè)角落，從機(jī)械、電子、建筑、 教學(xué)、管理等，可以說(shuō)無(wú)數(shù)不包。經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步， 而三維CAD技術(shù)到目前為止共經(jīng)歷了4次大的技術(shù)革新。 （1） 三維線框系統(tǒng) 20世紀(jì)60年代，新出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的線框式系統(tǒng)，只能

16、表達(dá)基本的幾何 信息，而不能有效地表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系1。 （2） 曲面造型系統(tǒng) 法國(guó)達(dá)索飛機(jī)制造公司基貝塞爾算法，在上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)出以表面模型為特點(diǎn) 的三維造型系統(tǒng) CATIA，從而標(biāo)志著CAD技術(shù)突破了單純模仿工程圖紙三視圖的模式， 首次實(shí)現(xiàn)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，使得CAD技術(shù)有了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。 （3） 實(shí)體造型技術(shù) 早在60年代初，就提出了實(shí)體造型的概念，但由于當(dāng)時(shí)理論研究和實(shí)踐都不夠成熟， 實(shí)體造型技術(shù)發(fā)展緩慢。70年代初出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的具有一定實(shí)用性的基于實(shí)體造CAD/CAM 系統(tǒng)，實(shí)體造型在理論研究方面也相應(yīng)取得了發(fā)展。到70年代后期，實(shí)體造型技術(shù)在理 論、算法和應(yīng)用方面逐

17、漸成熟。它帶來(lái)算法改進(jìn)和未來(lái)發(fā)展的希望，同時(shí)也帶來(lái)了數(shù)據(jù) 計(jì)算量的急速膨脹。 （4） 參數(shù)化設(shè)計(jì) 參數(shù)化設(shè)計(jì)是通過(guò)改動(dòng)圖形的某一部分或某幾部分的尺寸，或者修改定義好的零件 參數(shù)，自動(dòng)完成圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。參數(shù)化使設(shè)計(jì)極大地 改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計(jì)的柔性，在概念設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、裝配、 公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，體現(xiàn)了很高的應(yīng) 用價(jià)值。 三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型，它所表達(dá)的幾何信息越來(lái)越完整和準(zhǔn)確， 解決問(wèn)題的范圍越來(lái)越廣三維模型包含了更多的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)賦予零部件一定的 物理屬性，就可以進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)

18、構(gòu)分析和各種物性計(jì)算，并為后續(xù)設(shè)計(jì)制造模塊應(yīng)用奠 定基礎(chǔ)，使用戶在采用三維CAD造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就能反映實(shí)際產(chǎn)品的構(gòu) 造或者加工制造過(guò)程，成為實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基礎(chǔ)。 我國(guó)在軟件和設(shè)備方面的發(fā)展一直比較緩慢，直到進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的計(jì)算機(jī) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 行業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，正是因?yàn)檫@樣，我國(guó)的CAD技術(shù)才有了進(jìn)一步發(fā)展的空間， 在現(xiàn)代制造業(yè)舞臺(tái)上，生產(chǎn)效率、成本、規(guī)劃管理無(wú)不和生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)，因此CAD技術(shù) 的開(kāi)發(fā)直接關(guān)系到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修等工作的速度和效率，顯得尤為重要。在產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)和裝配階段，一般采用二維制圖和三維造型。尤其

19、是三維造型，以其直觀、能 直接轉(zhuǎn)化二維工程圖和虛擬裝配等優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。 1.2 常用三維造型軟件介紹常用三維造型軟件介紹 三維軟件技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十多年的發(fā)展，每個(gè)時(shí)代都有流行的軟件滿足當(dāng)時(shí)的要求，隨 著時(shí)間推移，技術(shù)的不斷革新，現(xiàn)在，工作站的微機(jī)平臺(tái) CAD/CAM 軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo) 地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀的商業(yè)化軟件?？偟膩?lái)說(shuō)，軟件各有千秋，每種產(chǎn)品都 有其所長(zhǎng)也有其短，關(guān)鍵是使用者根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行選擇，下面我們簡(jiǎn)單的介紹 一下常用的三維造型軟件。 （1）Pro/ENGINEER 軟件 1985 年，PTC 公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。

20、1988 年， V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過(guò) 10 余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建 模軟件的領(lǐng)頭羊。 Pro/E 第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性 問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有 模塊。Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工 處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 （2）Solidworks 軟件 SolidWorks 公司成立于

21、1993 年，由 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁發(fā)起， 總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)，當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一 個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。1997 年，Solidworks 被法 國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購(gòu)，作為達(dá)索中端主流市場(chǎng)的主打品牌。 SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開(kāi)發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符 合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，并使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的 parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件

22、的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球 裝機(jī)量最大、最好用的軟件。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks功能強(qiáng)大、 易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn) 品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn) 單方便、易學(xué)易用。 1.3 UG 軟件的介紹軟件的介紹 UG NX 是 Unigraphics Solutions 公司推出的集 CAD/CAM/CAE 于一體的三維參數(shù)化

23、 設(shè)計(jì)軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費(fèi)品、通用機(jī)械及電子工業(yè)等工程設(shè)計(jì)領(lǐng) 域得到了大規(guī)模的應(yīng)用。其功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在 誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在 PC 上的應(yīng) 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 3 用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。 UG 的開(kāi)發(fā)始于 1969 年，它是基于 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX 是一個(gè)在二維和三維 空間無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開(kāi)發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟 件工具。它的設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案，因此軟件可對(duì)許多不同的應(yīng)用

24、再 利用2。 UG 軟件主要分為 CAD 模塊 CAM 模塊 MoldWizard 模塊。 （1）CAD 模塊 實(shí)體建模是集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的 方案，使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體、布爾運(yùn)算及其表 達(dá)式。實(shí)體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎(chǔ)。 UG 特征建模模塊提供了對(duì)建立和編輯標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)特征的支持。為了基于尺寸和位置的 尺寸驅(qū)動(dòng)編輯、參數(shù)化定義特征，特征可以相對(duì)于任何其他特征或?qū)ο蠖ㄎ?，也可以?引用復(fù)制，以建立特征的相關(guān)集。 UG 自由形狀建模擁有設(shè)計(jì)高級(jí)的自由形狀外形、支持復(fù)雜曲面和實(shí)體模型的創(chuàng)建。 UG 工程制圖模塊

25、是以實(shí)體模型自動(dòng)生成平面工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面 工程圖。在模型改變時(shí)，工程圖將被自動(dòng)更新。利用裝配模塊創(chuàng)建的裝配信息可以方便 地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖等。 UG 裝配建模是用于產(chǎn)品的模擬裝配，支持“由底向上”和“由頂向下”的裝配方法。 裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設(shè)計(jì)和編輯，組件以邏輯對(duì)齊、貼合和偏移 等方式被靈活地配對(duì)或定位。參數(shù)化的裝配建模提供為描述組件間配對(duì)關(guān)系和為規(guī)定共 同創(chuàng)建的緊固件組和共享，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)并行工作。 （2）CAM 模塊 UG/CAM 模塊是 UG NX 的計(jì)算機(jī)輔助制造模塊，該模塊提供了對(duì) NC 加工的 CLSFS 建立與編輯

26、，提供了包括銑、多軸銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，還具 有圖形后置處理和機(jī)床數(shù)據(jù)文件生成器的支持。同時(shí)又提供了制造資源管理系統(tǒng)、切削 仿真、圖形刀軌編輯器、機(jī)床仿真等加工或輔助加工。 （3）MoldWizard 模塊 MoldWizard是UGS公司提供的運(yùn)行在Unigraphics NX軟件基礎(chǔ)上的一個(gè)智能化、參數(shù) 化的注塑模具設(shè)計(jì)模塊。MoldWizard為產(chǎn)品的分型、型腔、型芯、滑塊、嵌件、推桿、 鑲塊、復(fù)雜型芯或型腔輪廓?jiǎng)?chuàng)建電火花加工的電極及模具的模架、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 等提供了方便的設(shè)計(jì)途徑，最終可以生成與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的、可用于數(shù)控加工的三維模 具模型。 1.4 論文主

27、要內(nèi)容及研究意義論文主要內(nèi)容及研究意義 本文利用 UG 對(duì)電風(fēng)扇主要零件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及扇葉的注塑模 設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容包括： （1）對(duì)電風(fēng)扇的基礎(chǔ)零件三維繪制； （2）三維建模、裝配約束、干涉檢測(cè)及系統(tǒng)優(yōu)化等； （3）對(duì)電風(fēng)扇進(jìn)行虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真； 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 （4）對(duì)虛擬裝配理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究； （5）完成電風(fēng)扇扇葉的注塑模設(shè)計(jì)。 本文運(yùn)用了虛擬建模、虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真，運(yùn)用 CAD 軟件進(jìn)行扇葉注塑模設(shè)計(jì)等 內(nèi)容。 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的大環(huán)境形成，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越演越烈，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)正在面臨嚴(yán) 峻考驗(yàn)，特別是經(jīng)濟(jì)危機(jī)以后，企業(yè)更多的在積極主動(dòng)的采用先進(jìn)技

28、術(shù)和生產(chǎn)方式，增 強(qiáng)自身在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的應(yīng)變能力和生存能力。如何縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期成為企業(yè)生存發(fā)展 至關(guān)重要的一部分。我國(guó)電風(fēng)扇產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)大多屬于串行方式，先設(shè)計(jì)出原型樣機(jī)，然 后測(cè)試驗(yàn)證分析，這樣往往造成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，不能達(dá)到快速制造的要求。 快速、高質(zhì)量的進(jìn)行產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)是快速制造的基礎(chǔ)。現(xiàn)在用 UG 軟件進(jìn) 行實(shí)體設(shè)計(jì)，虛擬裝配，動(dòng)態(tài)仿真和扇葉的注塑模設(shè)計(jì)。利用這種方法可以在實(shí)際生產(chǎn) 前就采取預(yù)防措施，能夠使產(chǎn)品一次性制造成功，大大降低了生產(chǎn)成本縮短了開(kāi)發(fā)周期， 為企業(yè)提供了可行的方法和流程。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大改變了人與計(jì) 算機(jī)之間的交互方式。在這種情況下產(chǎn)生了計(jì)

29、算機(jī)虛擬制造技術(shù)，而虛擬裝配是計(jì)算機(jī) 虛擬制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，是當(dāng)前裝配設(shè)計(jì)技術(shù)的一種嶄新的思路和方法，具 有非常重要的研究?jī)r(jià)值。而運(yùn)動(dòng)仿真能讓設(shè)計(jì)工程師建立、評(píng)估和優(yōu)化部件在現(xiàn)實(shí)環(huán)境 中的運(yùn)動(dòng)，以便最佳地滿足工程和性能需求。當(dāng)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段應(yīng)用運(yùn)動(dòng)仿真、 并且作為設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)完整部分時(shí)，運(yùn)動(dòng)仿真可以對(duì)產(chǎn)品性能提供寶貴見(jiàn)解，這些見(jiàn) 解可以幫助發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)仿真有助于從一開(kāi)始就獲得產(chǎn)品模型，因此它可 以提高產(chǎn)品質(zhì)量和發(fā)揚(yáng)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 5 2 基于基于 UG 的風(fēng)扇設(shè)計(jì)的風(fēng)扇設(shè)計(jì) 2.1 電風(fēng)扇的發(fā)展現(xiàn)狀電風(fēng)扇的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)電

30、風(fēng)扇行業(yè)發(fā)展很快，但是由于各地設(shè)備情況、管理水平不同，產(chǎn)品 質(zhì)量也有很大的差別。目前，國(guó)內(nèi)電風(fēng)扇制造廠的零部件自給率較低。除少數(shù)幾家工廠 以外，大多數(shù)工廠均需要相當(dāng)數(shù)量的外購(gòu)?fù)鈪f(xié)件，例如電鍍件、琴鍵開(kāi)關(guān)、定時(shí)器、塑 料件等。為了確保整機(jī)的質(zhì)量，必須對(duì)外構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。 從功能上來(lái)看，現(xiàn)在大多數(shù)電風(fēng)扇的功能都比較單一，不能實(shí)現(xiàn) “一專多能” ，這 樣往往會(huì)導(dǎo)致某些材料和空間的浪費(fèi)。如果能在電風(fēng)扇上在安裝其他功能，這樣便實(shí)現(xiàn) 了多功能化，既方便使用又節(jié)約了能源，將會(huì)帶來(lái)很大的效益。在市場(chǎng)發(fā)展越來(lái)越成熟 的今天，電風(fēng)扇產(chǎn)品所涉及的學(xué)科和工業(yè)門類眾多，用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難達(dá)到。因此， 對(duì)現(xiàn)代的

31、電風(fēng)扇產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法都將會(huì)有一些全新的內(nèi)容。正是基于 這樣的出發(fā)點(diǎn)，用發(fā)展的眼光，把現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)風(fēng)扇產(chǎn)品的設(shè)計(jì)相結(jié)合，進(jìn)行了 模塊化設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真在電風(fēng)扇產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用。 我們知道電風(fēng)扇和空調(diào)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，它比空調(diào)的耗能要小，特別是隨著國(guó)際 能源短缺和人們節(jié)能觀念的深入，電風(fēng)扇更受重視。另外，電風(fēng)扇吹風(fēng)比較自然，開(kāi)門 窗也不受影響，而空調(diào)房間都是密閉的，空氣流通差，很容易感染疾病。由此可見(jiàn)，電 風(fēng)扇還有很大的發(fā)展空間。 2.2 UG 在產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)思路在產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)思路 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造過(guò)程中，幾何造型技術(shù)已經(jīng)使用相當(dāng)廣泛。但是由于種種原因， 仍有許多產(chǎn)品，設(shè)計(jì)和

32、制造者面對(duì)的是實(shí)物樣件，為了適應(yīng)先進(jìn)制造的發(fā)展，需要通過(guò) 一定途徑，將實(shí)物轉(zhuǎn)化為 CAD 模型，使之能利用 CAD/CAM 等先進(jìn)技術(shù)處理，這種從實(shí) 物取樣再獲取三維模型的技術(shù)就是通常所說(shuō)的“求反工程” （Reserve Engineering） 。 雖然僅僅只是實(shí)用型電風(fēng)扇，但是看起來(lái)也是相當(dāng)復(fù)雜。造型時(shí)感到無(wú)從下手，但 只要能合理地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分解，確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主要特征，也就是將設(shè)計(jì)者構(gòu)思的初步 輪廓用UG強(qiáng)大的三維實(shí)體造型功能，生成三維實(shí)體模型，即提供一個(gè)可視化界面，再在 該界面上逐步進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)造型。分清哪些是基本特征（如配合面，保證產(chǎn)品外形輪 廓的特征），哪些是構(gòu)造特征（如面和面之

33、間的過(guò)渡、凹槽、倒圓、倒角等）。首先是 從特征入手，保證重點(diǎn)，產(chǎn)生一個(gè)合理的造型“毛坯”，再在這些“毛坯”上完成細(xì)節(jié) 部分如過(guò)渡面，凸臺(tái)、凹槽、孔、肋板等。這樣主次分明，先做什么后做什么問(wèn)題就迎 刃而解了。 2.3 電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)分析電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)分析 目前的三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，在 CAD 技術(shù)領(lǐng)域中，二維設(shè)計(jì)逐漸向三維 設(shè)計(jì)方向發(fā)展，而二維設(shè)計(jì)只是提供了簡(jiǎn)單的建模、裝配及二維工程圖生成功能，這些 功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)工作的要求，比如當(dāng)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的工 程分析工作時(shí)，系統(tǒng)就無(wú)法滿足要求，因此需要其它的工程分析系統(tǒng)來(lái)配合以便完成相 應(yīng)的工作，這就會(huì)大大增加設(shè)計(jì)

34、者的設(shè)計(jì)工作量、延長(zhǎng)設(shè)計(jì)的周期、增加設(shè)計(jì)費(fèi)用3 。 在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)客戶提供的相關(guān)參數(shù)及性能要求合理選擇材料 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 及產(chǎn)品尺寸。因?yàn)樵谶@次設(shè)計(jì)過(guò)程，考慮材料的省材、環(huán)保，將扇葉、底座、操作面板 部分使用價(jià)格比較低廉，性能優(yōu)越的 ABS 塑料，支架部分可使用 45 鋼，扇罩部分可用鋼 絲。因?yàn)橹饕?UG 進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，材料的選擇不加詳細(xì)介紹。 在設(shè)計(jì)初期為了便于三維建模，以實(shí)用型電風(fēng)扇為例按照其實(shí)現(xiàn)的功能將電風(fēng)扇進(jìn) 行模塊劃分：（1）電風(fēng)扇扇葉旋轉(zhuǎn)模塊。電風(fēng)扇扇葉在設(shè)計(jì)中是必不可少的，而且確定 尺寸以后在系統(tǒng)中基本不變，確定扇葉尺寸以后便可考慮與其連接

35、的前后罩的尺寸。 （2）操作面板模塊，這個(gè)是根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行確定，比如會(huì) 4 檔變速，有“搖頭” 、 “定 時(shí)”旋鈕開(kāi)關(guān)。 （3）電風(fēng)扇升降模塊，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)安裝和聯(lián)接所需的功能。 （4）支架 模塊。這一部分尺寸基本確定，但是由于其他部分所需要可進(jìn)行臨時(shí)改變來(lái)滿足預(yù)留要 求。 （5）底座模塊，這一部分相對(duì)固定。 到現(xiàn)在風(fēng)扇的發(fā)展比較成熟，尺寸也相對(duì)固定，設(shè)計(jì)考慮風(fēng)扇尺寸高度 12001400mm，高度可升降。為了節(jié)省能源和材料，扇葉形狀呈三葉形，直徑 360mm。 扇葉部分用注塑成型，厚度 1.52mm。底座的設(shè)計(jì)要保證支撐整個(gè)風(fēng)扇主體，尺寸定為 300300mm 正方形，高度 60mm，厚度

36、 5mm，同時(shí)加肋板增加強(qiáng)度。操作面板分為 4 檔， 有定時(shí)開(kāi)關(guān)的旋鈕。在考慮操作面板的生產(chǎn)問(wèn)題，要考慮拔模角。同時(shí)為了安全起見(jiàn)， 底座、面板部分要注意進(jìn)行邊倒角。 數(shù)據(jù)的合理性不僅關(guān)系到電風(fēng)扇的造型美觀效果，同時(shí)也會(huì)影響整個(gè)風(fēng)扇的裝配及 注塑模設(shè)計(jì)，因此這是整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要一部分。在整體尺寸大致確定以后，選擇合 理的造型方法也是相當(dāng)困難的。在創(chuàng)建模型時(shí)，采用搭積木的方式在模型上依次添加新 的特征。由于組成的模型特征既相互獨(dú)立又具有一定的關(guān)聯(lián)性，修改時(shí)只需對(duì)不滿意的 細(xì)節(jié)所在特征進(jìn)行修改，在不違背特定特征之間基本關(guān)系的下，再生模型可獲得理想的 設(shè)計(jì)結(jié)果。 電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)總體上來(lái)說(shuō)是使用了由

37、頂而下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)中將運(yùn)用拉 伸、掃描、抽殼、偏移、陣列，進(jìn)行電風(fēng)扇各個(gè)部件的設(shè)計(jì)以及曲面建模，偏移，修剪 實(shí)體等復(fù)雜的建模方法。 在三維建模中主要有以下 3 種特征: (1) 實(shí)體特征它是構(gòu)建三維模型的基本單元和主要設(shè)計(jì)對(duì)象。實(shí)體特征可以是正空間 特征(如銷的突出部分),也可以是負(fù)空間特征(如面板上上的孔、槽等)。在 UG 中，根據(jù)建 模方式和原理的差異，把實(shí)體特征進(jìn)一步分為基礎(chǔ)特征和工程特征。基礎(chǔ)特征是三維模 型設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，包括拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征和混合特征等。 (2) 曲面特征它是一種沒(méi)有質(zhì)量和體積的幾何特征，對(duì)曲面的精確描述比較復(fù)雜，在 目前三維造型中通常通過(guò)曲率分布圖

38、對(duì)曲線進(jìn)行編輯，進(jìn)而得到高質(zhì)量的曲面造型。曲 面特征主要用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)和逆向工程等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。本論文的曲面主要 是通過(guò)網(wǎng)格曲面創(chuàng)建，或者用藝術(shù)線條創(chuàng)建直紋面，然后片體加厚形成。 (3) 基準(zhǔn)特征指參數(shù)化設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)曲線、基準(zhǔn)平面和坐標(biāo)系等。一 般來(lái)說(shuō)，基準(zhǔn)特征主要用于輔助三維模型的創(chuàng)建。 在有了這些前期準(zhǔn)備以后便可進(jìn)行風(fēng)扇的三維建模，將電風(fēng)扇零件進(jìn)行繪制。零件 的繪制尺寸一定要得當(dāng)才能完成虛擬裝配工作。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 7 2.3.1 電風(fēng)扇的虛擬裝配介紹電風(fēng)扇的虛擬裝配介紹 在風(fēng)扇主體尺寸大致確定以后，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中并不是完成所有零件再進(jìn)行產(chǎn)品

39、裝 配而是完成一個(gè)裝配一個(gè)進(jìn)行檢測(cè)。傳統(tǒng)制造理論認(rèn)為，裝配應(yīng)該是整個(gè)制造過(guò)程中的 最后一個(gè)環(huán)節(jié)，就是按規(guī)定的技術(shù)要求，將零件、組件和部件進(jìn)行裝配和聯(lián)接，使之成 為半成品和成品的工藝過(guò)程4。作為一門新興的技術(shù)，虛擬裝配技術(shù)實(shí)際上是裝配和制造 技術(shù)可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多種技術(shù)的結(jié)合，所以 它的發(fā)展與以上技術(shù)緊密相關(guān)。虛擬裝配技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)以可裝配性的全面改善為目的， 以實(shí)現(xiàn)操作仿真的高度逼真為要點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)裝配信息模型的集成化為核心，以全周期裝 配環(huán)節(jié)為對(duì)象，以裝配多樣化為特色5。它可以改變傳統(tǒng)裝配中的如下不足： （1）傳統(tǒng)裝配必須等零件全部加工完成之后才能進(jìn)行裝配；

40、（2）傳統(tǒng)裝配不能體現(xiàn)并行設(shè)計(jì)思想； （3）傳統(tǒng)裝配一般要反復(fù)修改，進(jìn)行多次試裝配，使得產(chǎn)品周期長(zhǎng)，成本高，不能 適應(yīng)當(dāng)前制造的需要。 利用 UG 裝配模塊，把電風(fēng)扇的各個(gè)零件裝配好，在裝配時(shí)根據(jù)實(shí)際操作再修改零 件。 裝配時(shí)的約束可分為兩大類，無(wú)連接接口約束和有連接接口約束。無(wú)連接接口的主要用 于一般的裝配中，使用這種裝配的零件不具有自由度，零件之間不能做任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 有連接的約束主要用于解決機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。扇葉部分和后座（里邊裝有電機(jī)轉(zhuǎn)軸，這 里只是繪制模型，電機(jī)部分不作考慮）的裝配就要是有連接口的約束，因?yàn)橐錾热~轉(zhuǎn) 動(dòng)的仿真。 裝配體建模承接于基礎(chǔ)零件建模才能得到電風(fēng)扇的三維零件模型

41、，根據(jù)設(shè)計(jì)人員的裝 配圖紙生成裝配模型，在 UG 軟件中進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)主要有由底向上和由頂向下兩種主要方 法。 下面簡(jiǎn)單介紹一下本文裝配所用到的設(shè)計(jì)方法：由底向上和由頂向下的裝配設(shè)計(jì)方 法。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的過(guò)程中是一個(gè)復(fù)雜的創(chuàng)造性活動(dòng)，產(chǎn)品的內(nèi)的質(zhì)量和生產(chǎn)總成本從根 本上來(lái)講由產(chǎn)品的設(shè)計(jì)決定。輸入零件之間的幾何約束關(guān)系，將設(shè)計(jì)好的零件裝配成產(chǎn) 品，是目前 CAD 系統(tǒng)普遍支持的一種由底向上的設(shè)計(jì)過(guò)程。它的主要思路是先設(shè)計(jì)好各 個(gè)零件，然后將這些零件拿到一起進(jìn)行裝配，如果在裝配過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某個(gè)零件不符合要 求，比如：零件與零件之間產(chǎn)生干涉、某一零件根本無(wú)法進(jìn)行安裝等，就要對(duì)零件進(jìn)行 重新設(shè)計(jì)，重新裝配，

42、再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再進(jìn)行修改，如此反復(fù)6。如圖 2.1 所示。 圖 2.1 由底向上的裝配設(shè)計(jì) 按照一般人的思維方式 ,通常的設(shè)計(jì)過(guò)程是：先需求分析、概念設(shè)計(jì)，再進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè) 零件零件零件零件 部件裝配體部件裝配體 裝配體 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后試制修改。其中一般是先設(shè)計(jì)總裝配圖，再設(shè)計(jì)零件圖，這就是由 頂向下的設(shè)計(jì)方法。如圖2.2所示。 圖2.2 由頂向下的裝配設(shè)計(jì) 由頂向下的設(shè)計(jì)是一個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)該過(guò)程，確保設(shè)計(jì)由原始的概念開(kāi)始， 逐漸地發(fā)展成為具有完整零部件造型的最終產(chǎn)品。把關(guān)鍵信息放在一個(gè)中心位置，在設(shè) 計(jì)過(guò)程中通過(guò)捕捉中心位置的信息傳遞到較低級(jí)別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中

43、，如果改變這些信息將 自動(dòng)更新整個(gè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)確定扇葉直徑以后，才能進(jìn)行扇罩尺寸的確定，然后一步步 完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 由頂向下的設(shè)計(jì)方法是在零件設(shè)計(jì)的初期就考慮零件與零件之間的約束和定位關(guān)系， 在完成產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)之后，再實(shí)現(xiàn)單個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。從產(chǎn)品構(gòu)成的最頂層就開(kāi)始把 組成整機(jī)的部件作為產(chǎn)品系統(tǒng)的零件來(lái)思考，電風(fēng)扇操作面板就是設(shè)計(jì)初期進(jìn)行全局考 慮，預(yù)留好旋鈕及按鈕的位置，在操作面板部分繪制完成以后根據(jù)預(yù)留孔的大小設(shè)計(jì)旋 鈕最后進(jìn)行裝配。 由頂向下的設(shè)計(jì)過(guò)程能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良特性，能最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的 潛力，最大限度地減少設(shè)計(jì)實(shí)施階段不必要的重復(fù)工作，使企業(yè)的人力、物力等資源得 到充

44、分的利用，大大地提高了設(shè)計(jì)效率，減少了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究7。 2.4 電風(fēng)扇主要零件的建模繪制電風(fēng)扇主要零件的建模繪制 在電風(fēng)扇主要零部件的草圖繪制中，電風(fēng)扇罩、扇葉、后座的繪制具有典型性，本 節(jié)內(nèi)容我們將介紹這幾個(gè)重要零件的繪制方法。考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中的先后循順序及 裝配順序，建模過(guò)程中只是將文件命名為數(shù)字，在文中將有所提及。本章節(jié)的建模設(shè)計(jì) 并非實(shí)際設(shè)計(jì)先后順序。 首先我們打開(kāi) UG 軟件，在“文件”下拉菜單下單擊“新建”命令著手進(jìn)行繪制。 2.4.1 電風(fēng)扇罩的繪制電風(fēng)扇罩的繪制 單擊“” ，或者“文件”下拉菜單里的“新建”會(huì)出現(xiàn)圖 2.3 所示的對(duì)話框，取名 “2” 。然后進(jìn)行草圖繪制

45、。 裝配體 部件裝配體部件裝配 體 零件零件 零件 零件 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 9 圖 2.3 新建對(duì)話框 電風(fēng)扇前罩的繪制主要運(yùn)用了拉伸，掃描（管道） ，陣列等建模思想進(jìn)行繪制。 選定“XC-YC”為工作平面草繪直徑 400mm 和 392mm 的圓，通過(guò)拉伸長(zhǎng)度 2mm， 然后偏移基準(zhǔn)面“XC-YC”沿 YZ 方向偏移 52mm，得到圖 2.4 所示的草繪圖，然后按照 “YC-ZC”基準(zhǔn)平面畫網(wǎng)格，因?yàn)橛玫氖菕呙柚械墓艿?，繪制好不同階段的線段以后， 選中會(huì)出現(xiàn)如圖 2.5 所示的對(duì)話框，外直徑設(shè)置為 1.5mm 內(nèi)直徑 0mm 點(diǎn)擊確定。 圖 2.4 草繪圖 圖 2.5 掃

46、描（管道）對(duì)話框 最后進(jìn)行陣列工具，右擊需要陣列的工具欄會(huì)出現(xiàn)（陣列）工具選擇中心軸然后對(duì)象 選擇為剛才所繪連續(xù)線段，環(huán)形陣列半徑 200 起始角 0 角度增量 360數(shù)字 60，點(diǎn)擊確定。 如圖 2.6 是完成以后的風(fēng)扇前罩（前、后罩的繪制方法一致）。 圖 2.6 繪制完成的風(fēng)扇罩 2 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 2.4.2 電風(fēng)扇葉的繪制電風(fēng)扇葉的繪制 扇葉文件名“4” 。在建模模塊下，單擊“插入”“設(shè)計(jì)特征”“圓柱體” ，選擇 “直徑高度”鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊確定，在圖 2.7 所示的圓柱特征對(duì)話框中輸入 “直徑 340 高度 20” ，生成圓柱體。然后在圓柱中心位置打孔，點(diǎn)擊，孔直徑50，

47、深度通透，選 擇“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”定位，然后選中圓柱體邊緣線，得到扇葉中間的簡(jiǎn)單孔。 圖 2.7 圓柱對(duì)話框 圖 2.8 基本曲線對(duì)話框 在“插入”下拉菜單找到“曲線基本曲線”點(diǎn)擊確定，點(diǎn)擊，在圖 2.8 基本曲 線對(duì)話框中選擇“直線”，點(diǎn)方式選擇“象限點(diǎn)”，單擊圓柱體上邊緣線然后單擊圓柱 體下邊緣線生成直線。 找到“投影”命令 ，即圖標(biāo)。點(diǎn)擊剛才所畫直線，鼠標(biāo)中鍵確定。選擇圓柱體 外邊緣鼠標(biāo)中間確定點(diǎn)擊孔內(nèi)表面確定，在“編輯”菜單下隱藏圓柱體及所畫直線。 “網(wǎng)絡(luò)曲面直紋面”將投影得到的曲線生成直紋面，如圖 2.9 所示。選擇“加厚片體” 命令，第一偏置設(shè)置為 1mm 第二偏置為 -1mm，選中直紋面

48、確定，葉片進(jìn)行邊倒角，倒 角半徑 30mm。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 11 圖 2.9 直紋面的生成 進(jìn)入草圖繪制 ，在“XC-YC”基準(zhǔn)面繪制直徑 60mm 的圓，完成草圖，對(duì)所畫圓進(jìn) 行拉伸使得葉片在圓柱體中間位置,設(shè)置起始值-10 結(jié)束值 30，確定得到如圖 2.10 所示。 圖 2.10 電風(fēng)扇葉轉(zhuǎn)軸的草圖繪制 在拉伸完成以后如圖2.11所示，然后“編輯-變換”，出現(xiàn)圖 2.11 所示對(duì)話框，選中 葉片，繞直線旋轉(zhuǎn)，變換角度為 120，多個(gè)副本可用，如圖 2.12，份數(shù)為 2。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 2.11 變換命令 圖 2.12 變換命令 最后點(diǎn)擊，將扇

49、葉圓柱體布爾求和，電風(fēng)扇葉的繪制就算完成了。如圖 2.13 是 基本制好的電風(fēng)扇葉，為了便于觀察美觀，將不需要的線條，曲面隱藏即可。 圖 2.13 繪制完成的扇葉 2.4.3 電風(fēng)扇后座的繪制電風(fēng)扇后座的繪制 后座的建模主要涉及草圖繪制、基準(zhǔn)面偏移、加厚、拉伸等方法。 草圖繪制模塊畫出后座主視圖，圓弧直徑 160mm，圓弧與圓弧之間圓角半徑 20mm，如圖 2.14 所示，完成草圖單擊命令，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為 100mm?！癤C-YC” 基準(zhǔn)平面沿“ZC”方向偏置 100mm。繪制半徑 60mm 圓弧，圓弧之間圓角半徑 20mm。 圓角象限點(diǎn)與前面后座主視圖圓角象限點(diǎn)連接。創(chuàng)建直紋面，選中半徑 6

50、0mm 圓弧與直 徑 160mm 圓弧象限連接點(diǎn)，點(diǎn)擊確定，選擇片體加厚命令，第一偏置-1.25 第二偏置 1.25，點(diǎn)擊確定。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 13 圖 2.14 后座主視圖草繪 選擇“插入-偏置/比例-抽殼”選中拉伸圖形底面，如圖 2.15 所示，厚度為 2.5mm。 圖 2.15 后座草圖繪制 后座中轉(zhuǎn)軸的繪制，在選中后座平面為基準(zhǔn)面以后草圖命令下繪制半徑 40mm 的圓， 拉伸長(zhǎng)度 10mm，然后以剛拉伸得到平面為基準(zhǔn)面，草圖繪制半徑 5mm 圓，拉伸長(zhǎng)度 30 點(diǎn)擊確定。 圖 2.16 是繪制好的后座。 圖 2.16 繪制好的后座 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14

51、 2.4.4 電風(fēng)扇支架部分的繪制電風(fēng)扇支架部分的繪制 新建文件名“8”。草圖平面點(diǎn)擊，繪制長(zhǎng)度 45mm 直線，捕捉點(diǎn)，垂直方向 長(zhǎng)度 100mm，繪制直徑 30mm 及 70mm 圓，繪制與其相切線，完成草圖。選擇拉伸命令 長(zhǎng)度 25mm 得到如圖 2.17 所示實(shí)體。 圖 2.17 支架 8 拉伸 圖 2.18 支架 8 的拉伸 以“XZ-YZ”為基準(zhǔn)平面，距離底端高度 45mm 長(zhǎng)度 70mm 定位，繪制直徑 20、40mm 圓，拉伸起始-10mm 終止 10mm，如圖 2.18 所示。在平面孔為圓心繪制半徑 40、50mm 圓形成閉合面，拉伸長(zhǎng)度 25mm 如圖 2.19 所示，然后

52、布爾求差進(jìn)行修剪體得 到圖 2.20。 圖 2.19 閉合面草圖 圖 2.20 修剪實(shí)體 最后在底面抽殼厚度 2mm 完成。 另一支架“10”繪制相對(duì)簡(jiǎn)單，在“XZ-YZ”平面繪制草圖，兩豎直邊倒圓角半徑 10mm 如圖 2.21 所示。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 15 圖 2.21 支架 10 的基體 圖 2.22 鏡像實(shí)體 鏡像實(shí)體得到圖 2.22。 2.4.5 電風(fēng)扇操作面板的繪制電風(fēng)扇操作面板的繪制 新建文件名“13” 。操作面板的繪制主要涉及拉伸、修剪體、投影、偏移、抽殼、掃 略等命令。在草圖模塊下，繪制面板草圖如圖 2.23 所示，長(zhǎng)度 350mm，寬度 60mm。完

53、成草圖拉伸厚度 60mm。點(diǎn)擊拔模角命令，選擇從固定平面拔模在圖 2.24 拔模角對(duì)話 框中角度設(shè)置為 3。 圖 2.23 操作面板草圖 圖 2.24 拔模角對(duì)話框 以“YC-ZC”為繪圖平面，建草圖，繪制半徑 500mm、260mm 圓弧作為引導(dǎo)線，如 圖 2.25 所示。 圖 2.25 創(chuàng)建引導(dǎo)線 圖 2.26 琴鍵的求差 沿導(dǎo)線掃掠成曲面，選中修剪體命令將面板進(jìn)行修剪。偏移基準(zhǔn)平面，繪制直徑 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 50mm 圓，拉伸求差，琴鍵孔與旋鈕部分如圖 2.26 所示。然后由于設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮實(shí)際 運(yùn)作中面板中間要排布電線電路板之類的，所以在這里將操作面板進(jìn)行抽殼命令，厚度

54、 為 2.5mm。殼頂和殼底位置進(jìn)行圓柱體高度 30mm 直徑 30mm，如圖 2.27 所示。 圖 2.27 圓柱體創(chuàng)建 圖 2.28 操作面板 13 的抽殼 面板上、下孔直徑與上下連接桿配合，在剛才所畫圓柱體中心位置如圖 2.28 所示設(shè)置孔 的直徑 25mm 深度 25mm。 2.4.6 電風(fēng)扇其他零件的繪制電風(fēng)扇其他零件的繪制 利用UG強(qiáng)大的三維實(shí)體造型功能可完成風(fēng)扇中其他零件的三維建模工作，各零件具 體建模的方法和步驟，在設(shè)計(jì)裝配尺寸得當(dāng)，保證精度的情況下繪制比較簡(jiǎn)單。由于時(shí) 間和篇幅的關(guān)系，在此不再贅述。以下是電風(fēng)扇中其他零件的三維實(shí)體造型。 圖 2.29 繪制完成的的前墊片 3

55、圖2.30 繪制完成的前罩擋板 6 圖2.31 繪制完成的后座散熱孔7 圖2.32 繪制完成的鎖緊套18 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 17 圖 2.33 繪制完成的琴鍵開(kāi)關(guān) 16 圖 2.34 繪制完成的底座 21 2.5 電風(fēng)扇的裝配體建模及爆炸圖電風(fēng)扇的裝配體建模及爆炸圖 任何一臺(tái)機(jī)械，都是由很多零件以及部件組成。我們把零件以及部件組裝成一臺(tái)完 整的機(jī)械的過(guò)程稱為裝配。機(jī)械的裝配過(guò)程就是由零件組裝成組件、由組件組裝成部件、 由部件組裝成總成以及最后組裝成機(jī)械的過(guò)程8。 虛擬裝配實(shí)際上是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行裝配的過(guò)程，如何有效地模擬實(shí)際裝配過(guò)程是虛 擬裝配的目的。對(duì)于整體設(shè)備而言，我們關(guān)

56、心的是設(shè)備中各個(gè)組件在裝配體中的裝配形 式及其裝配過(guò)程，因此在虛擬裝配過(guò)程中首先要確定進(jìn)行裝配的零部件組成，其次確定 各個(gè)零部件的裝配順序，再次確定各個(gè)零部件所需的裝配約束。最后以連續(xù)的方式實(shí)現(xiàn) 虛擬裝配過(guò)程。UG 在裝配件中直接引用已經(jīng)繪制完成的零件圖，即在一個(gè)零件加入到裝 配件的操作，伴隨而來(lái)的是部件之間的約束關(guān)系，即部件的定位操作9。 裝配的過(guò)程是應(yīng)用多個(gè)約束關(guān)系對(duì)自由度進(jìn)行限制的過(guò)程。裝配件中的零件定位關(guān) 系包含配對(duì)、對(duì)齊、角度、平行、垂直、中心、距離和相切。在一個(gè)裝配件中零部件有 兩種不同的工作方式：工作部件和現(xiàn)實(shí)部件。屏幕上能看到的所有部件都是顯示部件， 而工作部件只有一個(gè)，只有工

57、作部件可以進(jìn)行編輯修改工作。 電風(fēng)扇主要元件有扇葉、支架、操作面板和底座組成。裝配思路一般有兩種：（1） 由底向上裝配，這是傳統(tǒng)的裝配方法，先建立好裝配用到的所有零件，然后從小到大逐 步完成。 （2）由頂向下裝配，這種方式是先在宏觀上建立裝配計(jì)劃，然后按照規(guī)劃逐步 設(shè)計(jì)裝配每一個(gè)零件。 2.5.1 裝配風(fēng)扇本體裝配風(fēng)扇本體 電風(fēng)扇的主體裝配將分為扇葉部分、支架部分、操作面板部分、底座部分的裝配工 作，在這些工作完成以后，將其分別作為一個(gè)整體繼續(xù)整機(jī)裝配，這樣的操作比較有序， 也不會(huì)感覺(jué)太復(fù)雜。 新建文件名為“fan_shanye”的組件文件。 第一步 選擇 UGNX4.0 新建命令輸入文件名稱

58、點(diǎn)擊確定，選擇“裝配”“組件” “添加現(xiàn)有組件”命令，出現(xiàn)選擇部件對(duì)話框。這一部分主要裝配的是零件“1”后座 、“2”后罩、“3”后座墊片、“4”扇葉、“5”前罩、“6”前罩擋板、“7”散熱板。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 點(diǎn)擊選擇部件“1”文件選項(xiàng)，出現(xiàn)部件名對(duì)話框，選擇部件出現(xiàn)添加現(xiàn)有部件“2”命 令點(diǎn)擊確定，打開(kāi)的部件如圖 2.35 所示。 圖2.35 后座與扇罩的裝配 在出現(xiàn)的添加現(xiàn)有組件對(duì)話框中將定位方式由絕對(duì)改為配對(duì)，圖層選項(xiàng)不變，點(diǎn)擊 確定 。 選擇如圖所示表面配對(duì)確定以后“配對(duì)平面的平面的” ，后罩“2”裝配完成， 然后繼續(xù)加載文件“3”墊片。方法和裝配后罩是一樣的只不過(guò)選

59、擇的平面不同。接下來(lái) 是扇葉部分的裝配工作，由于扇葉與后座之間用孔和軸之間可能定位不完全，在選中孔 內(nèi)表面與軸外表面配對(duì)以后還有點(diǎn)擊“距離” ，距離表達(dá)式為-20mm。如圖 2.36 所示。 在裝配過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一次選擇不成功的情況，UG 提供了重定位組件命令，能比 較方便的進(jìn)行快速修改。 圖 2.36 配對(duì)條件對(duì)話框 圖 2.37 重定位組件對(duì)話框 繼續(xù)加載文件名為“4”的扇葉部分，選擇配對(duì)命令，選中扇葉孔平面與轉(zhuǎn)軸頂端平 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 19 面點(diǎn)擊確定，在對(duì)話框中點(diǎn)擊中心，選中孔內(nèi)徑與轉(zhuǎn)軸外圓柱面，點(diǎn)擊確定扇葉完全定 位裝配在轉(zhuǎn)軸上。文件名為“5”的前罩，“配對(duì)平

60、面對(duì)平面”，選中前罩與后罩需要 對(duì)接的面即可。前罩擋板“6”加載得到以后，在配對(duì)條件對(duì)話框中選擇“中心”選中前 罩擋板“6”與前罩對(duì)應(yīng)的小圓內(nèi)表面。散熱板“7”的裝配時(shí)選擇“對(duì)齊”，散熱板 “7”的弧面與后座內(nèi)面，應(yīng)用以后，散熱板并沒(méi)有裝在后座相應(yīng)位置?！爸囟ㄎ唤M件”選 擇，選擇散熱板“7”為移動(dòng)對(duì)象 DZ 數(shù)值改為 390?！癴an_shanye”的裝配完成，如 圖 2.38 是裝配完成的風(fēng)扇部分，將這一部分作為一個(gè)整體保存，為整機(jī)電風(fēng)扇的裝配提 供方便。 圖 2.38 裝配完成的風(fēng)扇部分 第二步 新建文件名為“fan_zhijia”。選擇 UGNX4.0 添加現(xiàn)有組件命令，出現(xiàn)選擇部 件對(duì)

61、話框。這 一部分我們主要裝配風(fēng)扇支架部分，所涉及到的零件有“8”端面支架、 “9”豎銷、“10”豎直支架 、“11”支架銷、“12”連接桿。點(diǎn)擊選擇部件文件端面 支架“8”選項(xiàng)，出現(xiàn)部件名對(duì)話框，選擇部件出現(xiàn)添加現(xiàn)有部件命令 “9”點(diǎn)擊確定， 出現(xiàn)配對(duì)條件對(duì)話框，設(shè)置配對(duì)條件“平面平面”，點(diǎn)擊銷“9”上的平面與支架端面 如圖 2.39 所示。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 2.39 支架與銷的裝配 然后點(diǎn)，選中銷的外圓柱面與支架孔內(nèi)表面，點(diǎn)擊確定。繼續(xù)添加現(xiàn)有組件 “10”選中孔配對(duì)，確定以后繼續(xù)點(diǎn)“配對(duì)組件”命令選中側(cè)面與支架側(cè)面，選擇 點(diǎn)擊確定得到圖 2.40。 圖 2.40 支架間

62、孔的配對(duì) 圖 2.41 支架間銷的定位 孔中間插入零件支架銷“11”及桿“12”。注意銷“11”裝配時(shí)應(yīng)選中上部分外表 面與支架“10”的配對(duì)類型為中心。支架部分裝配完成。如圖 2.41 所示點(diǎn)擊“保存”后 退出。 接下來(lái)工作是裝配操作面板其實(shí)方法都是一樣的，只不過(guò)要好好研究一下具體裝配 步驟及配對(duì)類型及選擇的位置。操作面板部分包括“13”面板、“14”旋鈕、“15”墊 板、“16”琴鍵開(kāi)關(guān)、“17”桿。由于按鈕是一樣的，所以裝配“14”時(shí)需要選中兩次， 然后得到配完成后的圖 2.42。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 21 圖 2.42 裝配完成的操作面板 繼續(xù)選擇添加現(xiàn)有組件命令完成

63、底座部分的裝配。需要注意的是出現(xiàn)選擇部件 “18”命令，點(diǎn)擊選擇部件文件選項(xiàng)，出現(xiàn)部件名對(duì)話框，添加零件“18”的過(guò)程中只 是配對(duì)會(huì)出現(xiàn)不完全定位，選擇，選中“18”出現(xiàn)重定位組件對(duì)話框單擊平移 命令。變換對(duì)話框中 ZX 修改為-30mm，確定即可。零件 “19”主要是用來(lái)“鎖緊”電 風(fēng)扇的兩個(gè)升降連桿，保存。裝配好的電風(fēng)扇底座如圖 2.43 所示。 圖 2.43 裝配完成的底座部分 電風(fēng)扇的整體裝配是在完成上面幾部分的任務(wù)之后，將四部分分別作為一個(gè)整體完 成的。只要注意細(xì)節(jié)把握主體結(jié)構(gòu)即可。新建文件名為“fan”的組件文件。添加現(xiàn)有組 件，將剛才裝配完成的四部分分別加載，整機(jī)的裝配遵循有底向

64、上裝配方法。如圖 2.44 所示 。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 2.44 裝配完成的電風(fēng)扇 注：關(guān)閉總裝配圖，如果所加載的部件不是放在同一個(gè)文件夾下，則下次加載時(shí)可 能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法加載的問(wèn)題。此時(shí)應(yīng)當(dāng)打開(kāi)“文件”“裝配加載選項(xiàng)”。 2.5.2 電風(fēng)扇的爆炸視圖及干涉分析電風(fēng)扇的爆炸視圖及干涉分析 （一）裝配爆炸視圖其實(shí)就是組件的分解視圖，建立表達(dá)清晰的裝配爆炸圖，有助 于分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，規(guī)劃零件以及給生產(chǎn)工藝的指導(dǎo)工作帶來(lái)方便，本文用爆炸圖來(lái)輔助 說(shuō)明風(fēng)扇的組成和裝配情況。 生成爆炸視圖的步驟如下： 從菜單欄中選擇“裝配”“爆炸視圖”“創(chuàng)建爆炸視圖”，命名為“Explosion 1”，打開(kāi)編輯爆炸圖對(duì)話框。 在編輯爆炸視圖對(duì)話框中，點(diǎn)“選擇對(duì)象”，選中需要移動(dòng)的零部件，然后單擊 “移動(dòng)對(duì)象”等選項(xiàng)組來(lái)調(diào)整爆炸圖中元件的位置，得到滿意位置后，點(diǎn)擊“確定”按 鈕。 編輯爆炸視圖完成后，得到分解圖下的風(fēng)扇裝配爆炸圖，效果如圖 2.45 所示。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 23 圖 2.45 電風(fēng)扇爆炸視圖 （二）干涉檢查 干涉檢查在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要，運(yùn)用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方