《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于UG的家電電風(fēng)扇造型設(shè)計及動態(tài)仿真【全套圖紙UG三維】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于UG的家電電風(fēng)扇造型設(shè)計及動態(tài)仿真【全套圖紙UG三維】（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 編編 號號 無錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 題目：題目：基于基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿 真真 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠誠 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（論文） 基于 UG 的 家電造型設(shè)計及動態(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（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（論文）不包含任 何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 97 學(xué) 號： 0923833 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學(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動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計論論 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)計及動態(tài)仿真 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于生產(chǎn)實際。 電風(fēng)扇是常見的家用電器，當(dāng)前全球知識經(jīng)濟(jì)時代要求現(xiàn)在制 造業(yè)縮短產(chǎn)品開發(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)扇為研究對象，對動態(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)動仿真軟件能夠更好 的讓設(shè)計工程師建立，評估優(yōu)化產(chǎn)品在現(xiàn)實環(huán)境的運(yùn)動，以便更加的 滿足性能要求。有助于從一開始就獲得產(chǎn)品模型，因此，它可以提高 產(chǎn)品質(zhì)量和發(fā)揚(yáng)設(shè)計優(yōu)點(diǎn)。 隨著科學(xué)發(fā)展，近年來，CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，它 大大改變了人與計算機(jī)之間的交互方式。在這種情況下產(chǎn)生了三維 造型設(shè)計及動態(tài)仿真，而 UG 是三維造型的一個重要組成部分，是當(dāng) 前裝配設(shè)計技術(shù)的一種嶄新的思路和方法，具有非常重要的研究價 值。 II 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計（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)計資料理解設(shè)計要求，查閱相關(guān)中外資料； 分析現(xiàn)有電風(fēng)扇的設(shè)計制造的優(yōu)點(diǎn)與不足加以改進(jìn)補(bǔ)充； 對 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，寫出計算過程或依據(jù)； 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn)； 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。 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、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 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（論文）指導(dǎo)（或顧問）：六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 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)科組組長研究所學(xué)科組組長研究所 所長所長 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 面對激烈的市場競爭，制造業(yè)必須加速產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程，縮短設(shè)計開發(fā)周期。計算機(jī) 技術(shù)和計算機(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)計相比，虛擬裝配技術(shù)能滿足并行工程 的要求，實現(xiàn)產(chǎn)品可裝配的設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的問題，提高裝配質(zhì)量和裝配效 果。 研究是在 UG 軟件設(shè)計平臺上完成風(fēng)扇的三維造型設(shè)計。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)計非常困難

6、，UG 可以輕松解決這個問題，UG 軟 件具有很強(qiáng)大的實體造型、曲面造型、虛擬產(chǎn)品裝配仿真、工程圖生成等功能。論文以 從實物到模具的逆向設(shè)計過程論述了風(fēng)扇虛擬設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即零部件建模、虛擬 裝配、動態(tài)仿真和扇葉的注塑模設(shè)計等。并對產(chǎn)品設(shè)計中的虛擬設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方 法的差異、優(yōu)越性進(jìn)行了比對。通過可視化顯示裝配、干涉分析然后以求達(dá)到準(zhǔn)確運(yùn)動 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；虛擬裝配；運(yùn)動仿真 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 .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)計思路.5 2.3 電風(fēng)扇的建模設(shè)計分析.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 動態(tài)仿真.24 3.1 關(guān)于動態(tài)仿真.24 3.1.1 動態(tài)仿真的起源24 3.1.2 仿真技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)制造過程中的應(yīng)用24 3.2 電風(fēng)扇的動態(tài)仿真.25 3.2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真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.

14、29 4.1 注塑模設(shè)計的基本流程.29 4.2 注塑模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計.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 不足之處及未來展望33 致 謝.34 參考文獻(xiàn).35 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿真 1 1 緒論緒論 計算機(jī)輔助設(shè)計是一種將人和計算機(jī)的最佳特性結(jié)合起來以用來輔助進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè) 計和分析的技術(shù)，是綜合了計算機(jī)與工程設(shè)計方法的最新發(fā)展成果一門新興學(xué)科。它的 產(chǎn)生和不斷發(fā)展，對工業(yè)生產(chǎn)、工程設(shè)計、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)計的現(xiàn)狀和發(fā)展前景三維造型設(shè)計的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 市場需求是技術(shù)創(chuàng)新的原動力，二十一世紀(jì)的一個重大變革是全球市場的統(tǒng)一，它 使市場競爭更加激烈，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，美國評出的二十世紀(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)計領(lǐng)域已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€角落，從機(jī)械、電子、建筑、 教學(xué)、管理等，可以說無數(shù)不包。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)有了長足的進(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) 法國達(dá)索飛機(jī)制造公司基貝塞爾算法，在上個世紀(jì)70年代開發(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)有了實現(xiàn)基礎(chǔ)。 （3） 實體造型技術(shù) 早在60年代初，就提出了實體造型的概念，但由于當(dāng)時理論研究和實踐都不夠成熟， 實體造型技術(shù)發(fā)展緩慢。70年代初出現(xiàn)了簡單的具有一定實用性的基于實體造CAD/CAM 系統(tǒng)，實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。它帶來算法改進(jìn)和未來發(fā)展的希望，同時也帶來了數(shù)據(jù) 計算量的急速膨脹。 （4） 參數(shù)化設(shè)計 參數(shù)化設(shè)計是通過改動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)，自動完成圖形中相關(guān)部分的改動，從而實現(xiàn)對圖形的驅(qū)動。參數(shù)化使設(shè)計極大地 改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計的柔性，在概念設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、實體造型、裝配、 公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，體現(xiàn)了很高的應(yīng) 用價值。 三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型，它所表達(dá)的幾何信息越來越完整和準(zhǔn)確， 解決問題的范圍越來越廣三維模型包含了更多的實際結(jié)構(gòu)特征，通過賦予零部件一定的 物理屬性，就可以進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)

18、構(gòu)分析和各種物性計算，并為后續(xù)設(shè)計制造模塊應(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)計時，就能反映實際產(chǎn)品的構(gòu) 造或者加工制造過程，成為實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基礎(chǔ)。 我國在軟件和設(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，我國的計算機(jī) 無錫太湖學(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，正是因為這樣，我國的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)舞臺上，生產(chǎn)效率、成本、規(guī)劃管理無不和生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)，因此CAD技術(shù) 的開發(fā)直接關(guān)系到產(chǎn)品的設(shè)計、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)勢在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計方面有著絕對的優(yōu)勢。 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)過幾十多年的發(fā)展，每個時代都有流行的軟件滿足當(dāng)時的要求，隨 著時間推移，技術(shù)的不斷革新，現(xiàn)在，工作站的微機(jī)平臺 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?？偟膩碚f，軟件各有千秋，每種產(chǎn)品都 有其所長也有其短，關(guān)鍵是使用者根據(jù)自己的實際需求進(jìn)行選擇，下面我們簡單的介紹 一下常用的三維造型軟件。 （1）Pro/ENGINEER 軟件 1985 年，PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。

20、1988 年， V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過 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 第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性 問題。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)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。 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、鈑金設(shè)計、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 個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設(shè)計系統(tǒng)。1997 年，Solidworks 被法 國達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購，作為達(dá)索中端主流市場的主打品牌。 SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(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，并使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計技術(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)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn) 品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡 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，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它在 誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在 PC 上的應(yīng) 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿真 3 用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用。 UG 的開發(fā)始于 1969 年，它是基于 C 語言開發(fā)實現(xiàn)的。UG NX 是一個在二維和三維 空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟 件工具。它的設(shè)計思想足夠靈活地支持多種離散方案，因此軟件可對許多不同的應(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)實體、布爾運(yùn)算及其表 達(dá)式。實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建立和編輯標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計特征的支持。為了基于尺寸和位置的 尺寸驅(qū)動編輯、參數(shù)化定義特征，特征可以相對于任何其他特征或?qū)ο蠖ㄎ唬部梢员?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)計高級的自由形狀外形、支持復(fù)雜曲面和實體模型的創(chuàng)建。 UG 工程制圖模塊

25、是以實體模型自動生成平面工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面 工程圖。在模型改變時，工程圖將被自動更新。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)計和編輯，組件以邏輯對齊、貼合和偏移 等方式被靈活地配對或定位。參數(shù)化的裝配建模提供為描述組件間配對關(guān)系和為規(guī)定共 同創(chuàng)建的緊固件組和共享，使產(chǎn)品開發(fā)并行工作。 （2）CAM 模塊 UG/CAM 模塊是 UG NX 的計算機(jī)輔助制造模塊，該模塊提供了對 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)上的一個智能化、參數(shù) 化的注塑模具設(shè)計模塊。MoldWizard為產(chǎn)品的分型、型腔、型芯、滑塊、嵌件、推桿、 鑲塊、復(fù)雜型芯或型腔輪廓創(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 對電風(fēng)扇主要零件進(jìn)行三維設(shè)計，并對其進(jìn)行運(yùn)動仿真及扇葉的注塑模 設(shè)計。其主要內(nèi)容包括： （1）對電風(fēng)扇的基礎(chǔ)零件三維繪制； （2）三維建模、裝配約束、干涉檢測及系統(tǒng)優(yōu)化等； （3）對電風(fēng)扇進(jìn)行虛擬裝配及運(yùn)動仿真； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 （4）對虛擬裝配理論和關(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。 本文運(yùn)用了虛擬建模、虛擬裝配、運(yùn)動仿真，運(yùn)用 CAD 軟件進(jìn)行扇葉注塑模設(shè)計等 內(nèi)容。 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的大環(huán)境形成，市場競爭越演越烈，國內(nèi)許多企業(yè)正在面臨嚴(yán) 峻考驗，特別是經(jīng)濟(jì)危機(jī)以后，企業(yè)更多的在積極主動的采用先進(jìn)技

28、術(shù)和生產(chǎn)方式，增 強(qiáng)自身在市場競爭中的應(yīng)變能力和生存能力。如何縮短設(shè)計生產(chǎn)周期成為企業(yè)生存發(fā)展 至關(guān)重要的一部分。我國電風(fēng)扇產(chǎn)品的開發(fā)大多屬于串行方式，先設(shè)計出原型樣機(jī)，然 后測試驗證分析，這樣往往造成產(chǎn)品開發(fā)時間長，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、模具設(shè)計是快速制造的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在用 UG 軟件進(jìn) 行實體設(shè)計，虛擬裝配，動態(tài)仿真和扇葉的注塑模設(shè)計。利用這種方法可以在實際生產(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)成本縮短了開發(fā)周期， 為企業(yè)提供了可行的方法和流程。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大改變了人與計 算機(jī)之間的交互方式。在這種情況下產(chǎn)生了計

29、算機(jī)虛擬制造技術(shù)，而虛擬裝配是計算機(jī) 虛擬制造技術(shù)的一個重要組成部分，是當(dāng)前裝配設(shè)計技術(shù)的一種嶄新的思路和方法，具 有非常重要的研究價值。而運(yùn)動仿真能讓設(shè)計工程師建立、評估和優(yōu)化部件在現(xiàn)實環(huán)境 中的運(yùn)動，以便最佳地滿足工程和性能需求。當(dāng)在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段應(yīng)用運(yùn)動仿真、 并且作為設(shè)計過程的一個完整部分時，運(yùn)動仿真可以對產(chǎn)品性能提供寶貴見解，這些見 解可以幫助發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計問題，運(yùn)動仿真有助于從一開始就獲得產(chǎn)品模型，因此它可 以提高產(chǎn)品質(zhì)量和發(fā)揚(yáng)設(shè)計優(yōu)點(diǎn)。 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿真 5 2 基于基于 UG 的風(fēng)扇設(shè)計的風(fēng)扇設(shè)計 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，國內(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?fù)鈪f(xié)件，例如電鍍件、琴鍵開關(guān)、定時器、塑 料件等。為了確保整機(jī)的質(zhì)量，必須對外構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。 從功能上來看，現(xiàn)在大多數(shù)電風(fēng)扇的功能都比較單一，不能實現(xiàn) “一專多能” ，這 樣往往會導(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，這樣便實現(xiàn) 了多功能化，既方便使用又節(jié)約了能源，將會帶來很大的效益。在市場發(fā)展越來越成熟 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)計方法很難達(dá)到。因此， 對現(xiàn)代的

31、電風(fēng)扇產(chǎn)品來說，其設(shè)計思想和設(shè)計方法都將會有一些全新的內(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)計方法與傳統(tǒng)風(fēng)扇產(chǎn)品的設(shè)計相結(jié)合，進(jìn)行了 模塊化設(shè)計、運(yùn)動仿真在電風(fēng)扇產(chǎn)品設(shè)計方面的應(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，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)計思路在產(chǎn)品中的設(shè)計思路 在產(chǎn)品開發(fā)及制造過程中，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)計和

32、制造者面對的是實物樣件，為了適應(yīng)先進(jìn)制造的發(fā)展，需要通過 一定途徑，將實物轉(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 物取樣再獲取三維模型的技術(shù)就是通常所說的“求反工程” （Reserve Engineering） 。 雖然僅僅只是實用型電風(fēng)扇，但是看起來也是相當(dāng)復(fù)雜。造型時感到無從下手，但 只要能合理地對產(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)計者構(gòu)思的初步 輪廓用UG強(qiáng)大的三維實體造型功能，生成三維實體模型，即提供一個可視化界面，再在 該界面上逐步進(jìn)行詳盡的設(shè)計造型。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)生一個合理的造型“毛坯”，再在這些“毛坯”上完成細(xì)節(jié) 部分如過渡面，凸臺、凹槽、孔、肋板等。這樣主次分明，先做什么后做什么問題就迎 刃而解了。 2.3 電風(fēng)扇的建模設(shè)計分析電風(fēng)扇的建模設(shè)計分析 目前的三維設(shè)計系統(tǒng)隨著計算機(jī)的發(fā)展，在 CAD 技術(shù)領(lǐng)域中，二維設(shè)計逐漸向三維 設(shè)計方向發(fā)展，而二維設(shè)計只是提供了簡單的建模、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)計工作的要求，比如當(dāng)設(shè)計者在設(shè)計過程中需要進(jìn)行一些簡單的工 程分析工作時，系統(tǒng)就無法滿足要求，因此需要其它的工程分析系統(tǒng)來配合以便完成相 應(yīng)的工作，這就會大大增加設(shè)計

34、者的設(shè)計工作量、延長設(shè)計的周期、增加設(shè)計費(fèi)用3 。 在實際設(shè)計過程中，設(shè)計者可以根據(jù)客戶提供的相關(guān)參數(shù)及性能要求合理選擇材料 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 及產(chǎn)品尺寸。因為在這次設(shè)計過程，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。因為主要利用 UG 進(jìn)行造型設(shè)計，材料的選擇不加詳細(xì)介紹。 在設(shè)計初期為了便于三維建模，以實用型電風(fēng)扇為例按照其實現(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，這個是根據(jù)實際需要進(jìn)行確定，比如會 4 檔變速，有“搖頭” 、 “定 時”旋鈕開關(guān)。 （3）電風(fēng)扇升降模塊，主要用來實現(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)行臨時改變來滿足預(yù)留要 求。 （5）底座模塊，這一部分相對固定。 到現(xiàn)在風(fēng)扇的發(fā)展比較成熟，尺寸也相對固定，設(shè)計考慮風(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)計要保證支撐整個風(fēng)扇主體，尺寸定為 300300mm 正方形，高度 60mm，厚度

36、 5mm，同時加肋板增加強(qiáng)度。操作面板分為 4 檔， 有定時開關(guān)的旋鈕。在考慮操作面板的生產(chǎn)問題，要考慮拔模角。同時為了安全起見， 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，同時也會影響整個風(fēng)扇的裝配及 注塑模設(shè)計，因此這是整個畢業(yè)設(shè)計的重要一部分。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，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，修改時只需對不滿意的 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)計結(jié)果。 電風(fēng)扇的建模設(shè)計總體上來說是使用了由

37、頂而下的產(chǎn)品設(shè)計方法，設(shè)計中將運(yùn)用拉 伸、掃描、抽殼、偏移、陣列，進(jìn)行電風(fēng)扇各個部件的設(shè)計以及曲面建模，偏移，修剪 實體等復(fù)雜的建模方法。 在三維建模中主要有以下 3 種特征: (1) 實體特征它是構(gòu)建三維模型的基本單元和主要設(shè)計對象。實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，把實體特征進(jìn)一步分為基礎(chǔ)特征和工程特征?；A(chǔ)特征是三維模 型設(shè)計的起點(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有質(zhì)量和體積的幾何特征，對曲面的精確描述比較復(fù)雜，在 目前三維造型中通常通過曲率分布圖

38、對曲線進(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、外形設(shè)計和逆向工程等設(shè)計領(lǐng)域。本論文的曲面主要 是通過網(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 般來說，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)計及動態(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，實際設(shè)計過程中并不是完成所有零件再進(jìn)行產(chǎn)品

39、裝 配而是完成一個裝配一個進(jìn)行檢測。傳統(tǒng)制造理論認(rèn)為，裝配應(yīng)該是整個制造過程中的 最后一個環(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程4。作為一門新興的技術(shù)，虛擬裝配技術(shù)實際上是裝配和制造 技術(shù)可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)、虛擬現(xiàn)實技術(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)可以實現(xiàn)以可裝配性的全面改善為目的， 以實現(xiàn)操作仿真的高度逼真為要點(diǎn)，以實現(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，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)扇的各個零件裝配好，在裝配時根據(jù)實際操作再修改零 件。 裝配時的約束可分為兩大類，無連接接口約束和有連接接口約束。無連接接口的主要用 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運(yùn)動； 有連接的約束主要用于解決機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動。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，因為要做扇葉轉(zhuǎn) 動的仿真。 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)計主要有由底向上和由頂向下兩種主要方 法。 下面簡單介紹一下本文裝配所用到的設(shè)計方法：由底向上和由頂向下的裝配設(shè)計方 法。產(chǎn)品在設(shè)計的過程中是一個復(fù)雜的創(chuàng)造性活動，產(chǎn)品的內(nèi)的質(zhì)量和生產(chǎn)總成本從根 本上來講由產(chǎn)品的設(shè)計決定。輸入零件之間的幾何約束關(guān)系，將設(shè)計好的零件裝配成產(chǎn) 品，是目前 CAD 系統(tǒng)普遍支持的一種由底向上的設(shè)計過程。它的主要思路是先設(shè)計好各 個零件，然后將這些零件拿到一起進(jìn)行裝配，如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)某個零件不符合要 求，比如：零件與零件之間產(chǎn)生干涉、某一零件根本無法進(jìn)行安裝等，就要對零件進(jìn)行 重新設(shè)計，重新裝配，

42、再發(fā)現(xiàn)問題，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 按照一般人的思維方式 ,通常的設(shè)計過程是：先需求分析、概念設(shè)計，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 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 計、詳細(xì)設(shè)計，最后試制修改。其中一般是先設(shè)計總裝配圖，再設(shè)計零件圖，這就是由 頂向下的設(shè)計方法。如圖2.2所示。 圖2.2 由頂向下的裝配設(shè)計 由頂向下的設(shè)計是一個產(chǎn)品的開發(fā)過程。通過該過程，確保設(shè)計由原始的概念開始， 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)鍵信息放在一個中心位置，在設(shè) 計過程中通過捕捉中心位置的信息傳遞到較低級別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中

43、，如果改變這些信息將 自動更新整個系統(tǒng)。設(shè)計時確定扇葉直徑以后，才能進(jìn)行扇罩尺寸的確定，然后一步步 完成設(shè)計任務(wù)。 由頂向下的設(shè)計方法是在零件設(shè)計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)計之后，再實現(xiàn)單個零件的詳細(xì)設(shè)計。從產(chǎn)品構(gòu)成的最頂層就開始把 組成整機(jī)的部件作為產(chǎn)品系統(tǒng)的零件來思考，電風(fēng)扇操作面板就是設(shè)計初期進(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)計旋 鈕最后進(jìn)行裝配。 由頂向下的設(shè)計過程能充分利用計算機(jī)的優(yōu)良特性，能最大限度地發(fā)揮設(shè)計人員的 潛力，最大限度地減少設(shè)計實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)計效率，減少了新產(chǎn)品的設(shè)計研究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重要零件的繪制方法?？紤]到實際設(shè)計過程中的先后循順序及 裝配順序，建模過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 并非實際設(shè)計先后順序。 首先我們打開 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”會出現(xiàn)圖 2.3 所示的對話框，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)計及動態(tài)仿真 9 圖 2.3 新建對話框 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，通過拉伸長度 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，因為用的是掃描中的管道，繪制好不同階段的線段以后， 選中會出現(xiàn)如圖 2.5 所示的對話框，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）對話框 最后進(jìn)行陣列工具，右擊需要陣列的工具欄會出現(xiàn)（陣列）工具選擇中心軸然后對象 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)對點(diǎn)”定位，然后選中圓柱體邊緣線，得到扇葉中間的簡單孔。 圖 2.7 圓柱對話框 圖 2.8 基本曲線對話框 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)計及動態(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 所示對話框，選中 葉片，繞直線旋轉(zhuǎn)，變換角度為 120，多個副本可用，如圖 2.12，份數(shù)為 2。 無錫太湖學(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)計及動態(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，繪制長度 45mm 直線，捕捉點(diǎn)，垂直方向 長度 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 長度 25mm 得到如圖 2.17 所示實體。 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 修剪實體 最后在底面抽殼厚度 2mm 完成。 另一支架“10”繪制相對簡單，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)計及動態(tài)仿真 15 圖 2.21 支架 10 的基體 圖 2.22 鏡像實體 鏡像實體得到圖 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)計過程中考慮實際 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)計裝配尺寸得當(dāng)，保證精度的情況下繪制比較簡單。由于時 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)計及動態(tài)仿真 17 圖 2.33 繪制完成的琴鍵開關(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完 整的機(jī)械的過程稱為裝配。機(jī)械的裝配過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)械的過程8。 虛擬裝配實際上是在計算機(jī)上進(jìn)行裝配的過程，如何有效地模擬實際裝配過程是虛 擬裝配的目的。對于整體設(shè)備而言，我們關(guān)

56、心的是設(shè)備中各個組件在裝配體中的裝配形 式及其裝配過程，因此在虛擬裝配過程中首先要確定進(jìn)行裝配的零部件組成，其次確定 各個零部件的裝配順序，再次確定各個零部件所需的裝配約束。最后以連續(xù)的方式實現(xiàn) 虛擬裝配過程。UG 在裝配件中直接引用已經(jīng)繪制完成的零件圖，即在一個零件加入到裝 配件的操作，伴隨而來的是部件之間的約束關(guān)系，即部件的定位操作9。 裝配的過程是應(yīng)用多個約束關(guān)系對自由度進(jìn)行限制的過程。裝配件中的零件定位關(guān) 系包含配對、對齊、角度、平行、垂直、中心、距離和相切。在一個裝配件中零部件有 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，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劃，然后按照規(guī)劃逐步 設(shè)計裝配每一個零件。 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，將其分別作為一個整體繼續(xù)整機(jī)裝配，這樣的操作比較有序， 也不會感覺太復(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，出現(xiàn)部件名對話框，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)有組件對話框中將定位方式由絕對改為配對，圖層選項不變，點(diǎn)擊 確定 。 選擇如圖所示表面配對確定以后“配對平面的平面的” ，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選

59、擇的平面不同。接下來 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。 在裝配過程中可能會出現(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 配對條件對話框 圖 2.37 重定位組件對話框 繼續(xù)加載文件名為“4”的扇葉部分，選擇配對命令，選中扇葉孔平面與轉(zhuǎn)軸頂端平 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿真 19 面點(diǎn)擊確定，在對話框中點(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，“配對平

60、面對平面”，選中前罩與后罩需要 對接的面即可。前罩擋板“6”加載得到以后，在配對條件對話框中選擇“中心”選中前 罩擋板“6”與前罩對應(yīng)的小圓內(nèi)表面。散熱板“7”的裝配時選擇“對齊”，散熱板 “7”的弧面與后座內(nèi)面，應(yīng)用以后，散熱板并沒有裝在后座相應(yīng)位置?！爸囟ㄎ唤M件”選 擇，選擇散熱板“7”為移動對象 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

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，出現(xiàn)部件名對話框，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)配對條件對話框，設(shè)置配對條件“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，確定以后繼續(xù)點(diǎn)“配對組件”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 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”裝配時應(yīng)選中上部分外表 面與支架“10”的配對類型為中心。支架部分裝配完成。如圖 2.41 所示點(diǎn)擊“保存”后 退出。 接下來工作是裝配操作面板其實方法都是一樣的，只不過要好好研究一下具體裝配 步驟及配對類型及選擇的位置。操作面板部分包括“13”面板、“14”旋鈕、“15”墊 板、“16”琴鍵開關(guān)、“17”桿。由于按鈕是一樣的，所以裝配“14”時需要選中兩次， 然后得到配完成后的圖 2.42。 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(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，出現(xiàn)部件名對話框，添加零件“18”的過程中只 是配對會出現(xiàn)不完全定位，選擇，選中“18”出現(xiàn)重定位組件對話框單擊平移 命令。變換對話框中 ZX 修改為-30mm，確定即可。零件 “19”主要是用來“鎖緊”電 風(fēng)扇的兩個升降連桿，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文件夾下，則下次加載時可 能會出現(xiàn)無法加載的問題。此時應(yīng)當(dāng)打開“文件”“裝配加載選項”。 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)工作帶來方便，本文用爆炸圖來輔助 說明風(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”，打開編輯爆炸圖對話框。 在編輯爆炸視圖對話框中，點(diǎn)“選擇對象”，選中需要移動的零部件，然后單擊 “移動對象”等選項組來調(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)計及動態(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)計中非常重要，運(yùn)用傳統(tǒng)的二維設(shè)計方