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减速器课程设计说明书-三维CAD


前言
UG NX 的技术 UG 是 Unigraphics 的缩写,这是一个交互式 CAD/CAM(计算机辅助设计 与计算机辅助制造)系统,它功能强大,可以轻松实现各种复杂实体及造型 的建构。它在诞生之初主要基于工作站,但随着 PC 硬件的发展和个人用户 的迅速增长,在 PC 上的应用取得了迅猛的增长,目前已经成为模具行业三 维设计的一个主流应用。 UG 的开发始于 1

990 年 7 月,它是基于 C 语言开发实现的。UG NX 是一 个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活 的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散 方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。 一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数 学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。然而,所有这些技术在复杂应 用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性 及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂,以致于超出了一个 人能够管理的范围。一些非常成功的解偏微分方程的技术,特别是自适应 网格加密(adaptivemeshrefinement)和多重网格方法在过去的十年中已 被数学家研究,同时随着计算机技术的巨大进展,特别是大型并行计算机 的开发带来了许多新的可能。 UG 的目标是用最新的数学技术,即自适应局部网格加密、多重网格和 并行计算,为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。 UG NX 的结构 一个如 UG NX 这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。 UG 具有三个设计层次,即结构设计(architecturaldesign)、子系统设计 (subsystemdesign)和组件设计(componentdesign)。 至少在结构和子系统层次上,UG 是用模块方法设计的并且信息隐藏原 则被广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。 UG NX 的优势 来自 Siemens PLM 的 NX 使企业能够通过新一代数字化产品开发系统 实现向产品全生命周期管理转型的目标。 NX 包含了企业中应用最广泛的 集成应用套件,用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。 如今制造业所面临的挑战是,通过产品开发的技术创新,在持续的成 本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持
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革新,必须评审更多的可选设计方案,而且在开发过程中必须根据以往经 验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。 NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统,它可以通过过程变更来 驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础,它使得工程专业人员能 够推动革新以创造出更大的利润。 NX 可以管理生产和系统性能知识,根 据已知准则来确认每一设计决策。 NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上,这些 解决方案可以全面地改善设计过程的效率,削减成本,并缩短进入市场的 时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新, NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围 产品检验应用和过程自动化工具,把产品制造早期的从概念到生产的过程 都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。 UG NX 主要功能 工业设计和风格造型 NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有 力的解决方案。利用 NX 建模,工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的 产品形状, 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念 的审美要求。 产品设计 NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性 能的机械设计和制图功能,为制造设计提供了高性能和灵活性,以满足客 户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具,具有专业的管路 和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的 专业应用程序。 仿真、 仿真 、 确认和优化 NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。 通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能,制造商可以改善产品质量, 同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建,以及对变更周期 的依赖。 NC 加工

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UG NX 加工基础模块提供联接 UG 所有加工模块的基础框架,它为 UG NX 所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境,用户可以在 图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改:如对刀 具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功 能,可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求 进行灵活的用户化修改和剪裁,并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样 板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化,以减少使用培 训时间并优化加工工艺。UG 软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工 程序,并保持与实体模型全相关。 UG NX 的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程 序,该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC 机床和加工中心,该模块在 多年的应用实践中已被证明适用于2~5轴或更多轴的铣削加工、2~4 轴的车削加工和电火花线切割。 模具设计 UG 是当今较为流行的一种模具设计软件,主要是因为其功能强大。 模具设计的流程很多,其中分模就是其中关建的一步。分模有两种: 一种是自动的,另一种是手动的,当能也不是纯粹的手动,也要用到自动 分模工具条的命令,即模具导向。 自动分模的过程 1.分析产品,定位坐标,使 Z 轴方向和脱模方向一致。 2.塑模部件验证,设置颜色面。 3.补靠破孔 4.拉出分型面 5.抽取颜色面,将其与分型面和补孔的片体缝合,使之成为一个片体。 6.做箱体包裹整个产品,用 5 缝好的片体分割。 7.分出上下模具后,看是那个与产品重合,重合的那边用产品求差就 可以了。 手动分模的步骤就大概就这样,手动分模具有很大的优势,是利用 MOLDWIZARD 分模所达不到的,在现场自动分模基本上是行不通。但是里面 的命令是比较的好用的,我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。 开发解决方案 NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具,可用于管理过 程并与扩展的企业共享产品信息。 NX 与 UGS PLM 的其他解决方案的完整 套件无缝结合。这些对于 CAD 、 CAM 和 CAE 在可控环境下的协同、产品 数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。
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UG 主要客户包括,通用汽车,通用电气,福特,波音麦道,洛克希德, 劳斯莱斯,普惠发动机,日产,克莱斯勒,以及美国军方。几乎所有飞机 发动机和大部分汽车发动机都采用 UG 进行设计,充分体现 UG 在高端工程 领域,特别是军工领域的强大实力。在高端领域与 CATIA 并驾齐驱。 UG NX 兄弟软件 Center, 1. Team Center , 与达索的 Smarteam 并称为最强大的 PLM 软件, Teamcenter 支持您的企业识别、捕捉和共享各种不同形式的产品知识,并 将之作为信息财富运用在企业的自动化流程中,从而优化那些产品生命周 期过程中的重大阶段。Teamcenter 是业界第一套完整的产品生命周期管理 解决方案,它所提供的以产品为中心的纯 Web 解决方案,能帮助企业更快、 更好和更省地进行新产品开发。它能深入各种业务环境,促进产品知识同 其它像 ERP 和 CRM 这类商业系统之间实现同步,同时整个广义企业能够基 于这样的产品知识进行协同,从而使企业优化了产品生命周期的流程并获 得了最大的利润。 [1] Postbuilder, 2. Postbuilder 准确的说是 UG 软件的一部分,强大的 CAM/CNC 后置 处理器。 Nastran,与 NASA 的 Nastran 同根同组,是军工及航空航天业强大 3. Nastran 的 CAE 软件,主要应用于线性问题求解。 I-DEAS,军方用高端软件,福特和日产使用,常用在 CAE 领域 4. I - DEAS SolidEdge,Solid Edge 是一款功能强大的三维计算机辅助设计软 5. SolidEdge 件,允许制造公司开展富有洞察力的设计并通过降低成本同时增加顶线收 入来取得竞争优势。独特的 Solid Edge 洞察力技术把设计管理能力直接嵌 入到 CAD 内部, 向整个组织的设计意图提供洞察力, 并加强协同。 Solid Edge 出色的核心建模和工作流程所补充的洞察力极大地缓解了设计越来越复杂 产品的压力,以适应不断变化的市场需求。Solid Edge 在全世界范围内拥 有广泛的用户群体,包含来自世界数千家公司的设计人员,这些公司包括 Alcoa、NEC 工程和沃尔沃。Solid Edge 航行者程序包括 200 套集成的工 程软件程序和计算机硬件解决方案。这个仅为机械用库及管道设计用库。[2] Imagewre,广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算 6. Imagewre 机零部件领域。拥有广大的用户群,如 BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、 raytheon、Toyota。 Imageware 为自由曲面产品设计方面的所有关键领域 提供了应用驱动的解决方案。空前先进的技术保证了用户能在更短的时间 内进行设计、逆向工程,并精确地构建和完全地检测高质量自由曲面。最 新的产品版本更注重于高级曲面、3D 检测、逆向工程和多边形造型,为产 品的设计、工程和制造营造了一个直觉的柔性设计环境。 [3] UG NX 二次开发
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1. Open Grip,提供了最简单的解释性语言,类似于 AutoCAD 的 Lisp, 可以完成绝大多数曲线,实体 CAD 操作功能,生成的文件可以被 UI Styler 二次开发的菜单.men 文件调用,也可被 Open API(C 语言)或者 Open C++调 用。 2. Open API,也叫 Open C,UG 的一个 C 语言函数库,将相似功能的 函数放在同一个.h 头文件中,只要被.c 文件#include 一下就能使用,编译 后生成 dll,这种 dll 文件可以直接由 3 种方式调用: 1)通过.men 调用,需要写在.men 文件中 2)通过 UI Styler 二次开发的对话框.dlg 中的按钮响应函数来调用 3)通过 Open Grip 函数调用。 Open C,是最强大的二次开发工具,可以实现草图,三维实体曲面, 产品装配,汽车模块,模具模块,知识工程(Knowledge fusion),CAM 加 工,有限元 FEM,数据库操作等所有 UG 功能的二次开发。 3. Open C++,与 Open C 类似,只是函数库为 C++类库的形式,可以用 C 面向过程或者 C++面向对象的方法来编写和调用。 但是功能仅局限于 CAD。 4. UI Styler,用于二次开发扩展的菜单命令和对话框,界面,生成 的.men, .dlg 可以调用上述二次开发语言编写的可执行代码。 5. Tooling Language,UG 自己提供的一套工具说明性语言,比较多的 用在 Genius 设备刀具管理和 Postbuilder CAM 后置处理器上,一般情况下,不需要做任何修改,以 Postbuilder 为例,在这个用 Java 编写的跨平台工具中,机床类型、主轴、机床各轴, 进给率,刀具描述等都已经由这种由 Java 生成的工具语言完成.在 Postbuilder 窗口中的任何可视化修改,都会自动修改这些工具语言。有经 验的用户或第三方也可以自己修改这些工具。 6.在此补充的是,可以使用 VB,Java 等语言,通过对 UG 安装目录下 各个.set, .template, .dat, .dlg, .men 文件和数据库进行操作来达到上 述二次开发工具同样的效果。这也是 UG 二次开发工具强大之处。 UG NX 发展史 1960 年,McDonnell Douglas Automation 公司成立。 1976 年,收购了 Unigraphics CAD/CAE/CAM 系统的开发商——United Computer 公司,UG 的雏形问世。 1983 年,UG 上市。 1986 年,Unigraphics 吸取了业界领先的、为实践所证实的实体建模 核心——Parasolid 的部份功能。 1989 年,Unigraphics 宣布支持 UNIX 平台及开放系统的结构,并将一 个新的与 STEP 标准兼容的三维实体建模核心 Parasolid 引入 UG。
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1990 年, Unigraphics 作为 McDonnell Douglas (现在的波音飞机公司) 的机械 CAD/CAE/CAM 的标准。 1991 年,Unigraphics 开始了从 CAD/CAE/CAM 大型机版本到工作站版 本的转移。 1993 年,Unigraphics 引入复合建模的概念,可以实体建模、曲线建 模、框线建模、半参数化及参数化建模融为一体。 1995 年,Unigraphics 首次发布了 Windows NT 版本。 1996 年,Unigraphics 发布了能自动进行干涉检查的高级装配功能模 块、最先进的 CAM 模块以及具有 A 类曲线造型能力的工业造型模块:它在 全球迅猛发展,占领了巨大的市场份额,已经成为高端及商业 CAD/CAE/CAM 应用开发的常用软件。 1997 年,Unigraphics 新增了包括 WEAV(几何连接器)在内的一系列 工业领先的新增功能。WEAV 这一功能可以定义、控制、评估产品模板,被 认为是在未来几年中业界最有影响的新技术。 2000 年,Unigraphics 发布了新版本的 UG17,最新版本的,是 UGS 成 为工业界第一个可以装载包含深层嵌入“基于工程知识”(KBE)语言的世 界级 MCAD 软件产品的供应商。 2001 年,Unigraphics 发布了新版本 UG18,新版本对旧版本的对话框 进行了调整,使得在最少的对话框中能完成更多的工作,从而简化了设计。 2002 年,Unigraphics 发布了 UG NX1.0.新版本继承了 UG18 的优点, 改进和增加了许多功能,使其功能更强大,更完美。 2003 年,Unigraphics 发布了新版本 UG NX2.0 。新版本基于最新的行 业标准,它是一个全新支持 PLM 的体系结构。EDS 公司同其主要客户一起, 设计了这样一个先进的体系结构,用于支持完整的产品工程。 2004 年,Unigraphics 发布了新版本的 UG NX3.0,它为用户的产品设 计与加工过程提供了数字化造型和验证手段,。它针对用户的虚拟产品的 设计和工艺设计的需要,提供经过实践验证的解决方案。 2005 年,Unigraphics 发布了新版本的 UG NX4.0.它是崭新的 NX 体系 结构,使得开发与应用更加简单和快捷。 2007 年 04 月, UGS 公司发布了 NX5.0 – NX 的下一代数字产品开发 软件,帮助用户以更快的速度开发创新产品,实现更高的成本效益。 2008 年 06 月,Siemens PLM Software 发布 NX6.0,建立在新的同步建 模技术基础之上的 NX 6 将在市场上产生重大影响。同步建模技术的发布标 志着 NX 的一个重要里程碑, 并且向 MCAD 市场展示 Siemens 的郑重承诺。 NX 6 将为我们的重要客户提供极大的生产力提高。 2009 年 10 月 – 西门子工业自动化业务部旗下机构、 全球领先的产品 生命周期管理(PLM)软件与服务提供商 Siemens PLM Software 宣布推出 其旗舰数字化产品开发解决方案 NX? 软件的最新版。NX 7.0 引入了
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“HD3D”(三维精确描述)功能,即一个开放、直观的可视化环境,有助 于全球产品开发团队充分发掘 PLM 信息的价值,并显著提升其制定卓有成 效的产品决策的能力。此外,NX 7.0 还新增了同步建模技术的增强功能。 修复了很多 6.0 所存在的漏洞,稳定性方面较 6.0 有很大的提升。 UG NX7.0 版本 SIEMENS PLM SOFTWARE 发布 UG NX 7.0,新增 "HD3D" 和同步建模技 术增强功能 设计生产力: 设计生产力 : 用更少的投入实现更多创新 NX 7 的力量、灵活性以及突破性技术可以大幅提高您的设计生产力。 由于“同步建模技术”得到了大幅改进,您能够以比以往更快的速度对设 计进行建模和修改,并且以前所未有的效率处理来自其它 CAD 系统的数据。 NX7 里面的多 CAD 功能可以改善您与扩展设计团队和供应链之间的协同, 并 简化您与他们之间的交互。 您的产品开发示意板 产品与过程信息可能是贵公司最有价值的资产。即使您已经投资建立 了产品生命周期管理系统来保护、控制和管理数据,但这些知识资产仍可 能无法发挥全部价值。通过 NX 7,Siemens PLM Software 推出了 HD3D 一 种更高效、更有效的技术,它可以帮助您充分利用 PLM 信息的价值。HD3D 是用于产品开发的可视示意板。 充分利用 PLM 数据的价值 HD3D 把 NX 和 Teamcenter 的能力结合在一起,以可视化方式提供您需 要的信息,帮助您在分布在全球各地的产品开发团队中进行理解、协同和 决策。 HD3D 提供了一种简单、直观的方法来收集、整理和展示信息。它直接 在三维产品开发环境中,以可视方式报告 Teamcenter 管理的数据,并且在 三维产品开发环境中直接把这些数据用于关键决策。 对产品与过程信息进行可视合成 HD3D 可以高效、有效地索引和处理属性数据列表,并且以手动方式将 其与三维产品模型关联起来,因此您可以通过交互式导航,以可视化方式 理解 PLM 数据,并且得到您需要的详细信息。通过查看产品的三维表示, 您可以立即回答关于项目状态、设计变更、团队责任、议题、问题、成本、 供应商以及其它属性方面的问题。 HD3D 可以对您的三维零件、部件和装配模型进行格式化处理,回答您 的询问,并且提供颜色编码、屏幕标签以及图例,帮助您快速进行可视化 评估和解释。 简化的交互式验证
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HD3D 与 NX Check-Mate 验证工具一起提供直接的可视交互,帮助您更 快发现并解决质量问题。它不仅可以让您在整个开发过程中监控关键的功 能需求,还可为您提供视觉丰富的反馈,帮助您快速理解、导航并解决质 量问题。 仿真与制造生产力: 仿真与制造生产力 : 使下游实现精益制造 通过从设计到仿真和制造之间的全面集成和无缝数据传输,NX 可以用 CAE 和 CAM 帮助您节约时间,提高过程效率。 通过使用 NX 里面的先进建模工具,您的工程分析团队可以把仿真模型 的准备时间从几天或几个星期缩短到几分钟,使您能够更快评估仿真结果, 更快完成“设计-分析”迭代,从而形成一个没有过程瓶颈的同步过程,把 生产力提高 30%到 100%,从而帮助您利用及时 、准确的仿真来提高产品质 量和性能。 制造效率 通过使用 NX 7,您的制造团队可以用新的“同步建模技术”工具来快 速优化生产过程模型。用多过程计算工具来同时处理刀具路径和交互 NC 编 程,可以把编程速度提高一倍。新的编程与后处理工具可以帮助您利用生 产力高的关键机床和控制器功能。

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无碳小车零部件三维造型设计
一、 轴的设计: 1、根据课程设计设计的后轮轴数据画出草图

再绕中心旋转 360 度:

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生成结果:

带轮设计如下,设计如下: 1、 先画圆饼

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2、 画出带轮齿的草图;

3、 对草图拉伸求差;

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4、 生成的结果为;

5 圆形阵列

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二、 车底板的设计: 1、 根据设计的要求画出车底板的草图;

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2、 完成草图拉伸求差;

三、 轴承座的设计 1、 根据设计的要求画出草图;

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2、 完成草图后通过拉伸获得实体,得结果如下;

3、 最终实体图为;
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4、做出沉头孔

4、 最终结果

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四、 前轮车架 1、 根据设计的要求画出草图;

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2、 拉伸后;

3、 在做出架上圆柱部分;

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4、 画出前轮轴装夹孔;

5、

结果

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6、 画出导槽草图

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7、

8、 结果

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生成工程图
UGNX 工程制图概述
工程图是计算机辅助设计的重要内容,在 UG NX 中通过“建模”模块 完成产品造型后,即可进入“制图”模块进行工程图的绘制,“制图”模 块和“建模”模块完全相关联的,当三维模型修改后,工程制图会自动更 新,极大地提高了工作效率,本讲主要介绍 UG NX 工程制图环境、工程图 的创建、参数的设置、视图和剖视图的建立、装配图的建立、尺寸标注以 及图纸输出。利用主模型方法支持并行工程。当设计员在模型上工作时, 制图员可以同时进行制图。

带轮:

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轴:

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前轮车架

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虚拟装配
基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、 产品的维护以及操作 培训方面具有独特的作用。在交互式虚拟装配环境中,用户使用各类交互设 备(数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等)象在真实环境 中一样对产品的零部件进行各类装配操作, 在操作过程中系统提供实时的碰 撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能,从而使得用户能够对 产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配 操作人员进行培训等。在装配(或拆卸)结束以后,系统能够记录装配过程 的所有信息,并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。 虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分,利用虚拟装配,可以验证装配设 计和操作的正确与否,以便及早的发现装配中的问题,对模型进行修改,并 通过可视化显示装配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序 列,自动生成装配规划,它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装 配操作所模拟等。现在产品的制造正在向着自动化、数字化的反向发展,虚 拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。 虚拟装配技术的发展是虚拟制造技术的一个关键部分, 但相对于虚拟制 造的其它部分而言,它又是最薄弱的环节。虚拟装配技术发展滞后,使得虚 拟制造技术的应用性大大减弱, 因此对虚拟装配技术的发展也就成为目前虚 拟制造技术领域内研究的主要对象, 这一问题的解决将使虚拟制造技术形成 一个完善的理论体系,使生产真正在高效、高质量、短时间、低成本的环境 下完成,同时又具备了良好的服务。虚拟装配从模型重新定位、分析方面来 讲,它是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程,是有效的分析产品 设计合理性的一种手段;从产品装配过程来讲,它是根据产品设计的形状特 性、精度特性,真实的模拟产品三维装配过程,并允许用户以交互方式控制 产品的三维真实模拟装配过程,以检验产品的可装配性。 作为虚拟制造的关键技术之一, 虚拟装配技术近年来受到了学术界和工 业界的广泛关注,并对敏捷制造、虚拟制造等先进制造模式的实施具有深远 影响。通过建立产品数字化装配模型,虚拟装配技术在计算机上创建近乎实 际的虚拟环境,可以用虚拟产品代替传统设计中的物理样机,能够方便的对 产品的装配过程进行模拟与分析,预估产品的装配性能,及早发现潜在的装 配冲与缺陷,并将这些装配信息反馈给设计人员。运用该技术不但有利于并
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行工程的开展,而且还可以大大缩短产品开发周期,降低生产成本,提高产 品在市场中的竞争力。 虚拟装配的分类 按照实现功能和目的的不同, 目前针对虚拟装配的研究可以分为如下三 类:以产品设计为中心的虚拟装配、以工艺规划为中心的虚拟装配和以虚拟 原型为中心的虚拟装配. 1.以产品设计为中心的虚拟装配 虚拟装配是在产品设计过程中, 为了更好地帮助进行与装配有关的设计 决策, 在虚拟环境下对计算机数据模型进行装配关系分析的一项计算机辅助 设计技术.它结合面向装配设计(DesignForAssembly,DFA)理论和方法,基 本任务就是从设计原理方案出发在各种因素制约下寻求装配结构的最优解, 由此拟定装配草图.它以产品可装配性的全面改善为目的,通过模拟试装和 定量分析,找出零部件结构设计中不适合装配或装配性能不好的结构特征, 进行设计修改.最终保证所设计的产品从技术角度来讲装配是合理可行的, 从经济角度来讲应尽可能降低产品总成本, 同时还必须兼顾人因工程和环保 等社会因素. 2.以工艺规划为中心的虚拟装配 针对产品的装配工艺设计问题,基于产品信息模型和装配资源模型,采 用计算机仿真和虚拟现实技术进行产品的装配工艺设计, 从而获得可行且较 优的装配工艺方案,指导实际装配生产.根据涉及范围和层次的不同,又分 为系统级装配规划和作业级装配规划.前者是装配生产的总体规划,主要包 括市场需求、投资状况、生产规模、生产周期、资源分配、装配车间布置、 装配生产线平衡等内容,是装配生产的纲领性文件.后者主要指装配作业与 过程规划,主要包括装配顺序的规划、装配路径的规划、工艺路线的制定、 操作空间的干涉验证、工艺卡片和文档的生成等内容. 工艺规划为中心的虚拟装配,以操作仿真的高逼真度为特色,主要体现 在虚拟装配实施对象、操作过程以及所用的工装工具,均与生产实际情况高 度吻合,因而可以生动直观地反映产品装配的真实过程,使仿真结果具有高 可信度. 3.以虚拟原型为中心的虚拟装配
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虚拟原型是利用计算机仿真系统在一定程度上实现产品的外形、 功能和 性能模拟,以产生与物理样机具有可比性的效果来检验和评价产品特性.传 统的虚拟装配系统都是以理想的刚性零件为基础, 虚拟装配和虚拟原型技术 的结合, 可以有效分析零件制造和装配过程中的受力变形对产品装配性能的 影响,为产品形状精度分析、公差优化设计提供可视化手段.以虚拟原型为 中心的虚拟装配主要研究内容包括考虑切削力、 变形和残余应力的零件制造 过程建模、有限元分析与仿真、配合公差与零件变形、以及计算结果可视化 等方面. 虚拟装配的构成 虚拟装配由两个部分组成,即由虚拟现实软件内容(即 vr)内容和虚 拟现实(vr)外设设备 ,这两个个协同工作,缺一不可,这样才能制造出交 互性与沉浸性于一体的虚拟装配环境。 虚拟现实软件内容: 一般由各种 VR 软件组成,先在三维软件中根据虚拟现实的内容制作相 应的三维模型,然后再把这些三维模型导入到 VR 软件中,接下来就需要硬 件设备来支撑这些软件程序。 虚拟现实(vr)外设设备: 虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性. 为了实现人机 之间的充分交换信息,必须设计特殊输入和演示设备,以影响各种操作和指 令,且提供反馈信息,实现真正生动的交互效果。不同的项目可以根据实际 的应用可以有选择的使用这些工具,主要包括:VR 系列虚拟现实工作站、 立体投影、立体眼镜或头盔显示器、三维空间跟踪定位器、数据手套、3D 立体显示器、三维空间交互球、多通道环幕系统、建模软件等。 传统产品开发周期长、成本高、设计与制造过程不并行、市场投放评估 困难,而且在装配过程中,当一个零部件与另一个零部件装配失败后,只能 返回装配结果重新设计,重新生成样品,重新用真实装配来检验。这就要求 我们充分利用快速发展的计算机技术,提高产品的信息技术含量和创新能 力,使产品越来越多样化、柔性化和个性化,最终提高企业的竞争力。随着 计算机软件硬件技术的发展,在机械制造领域中,零部件如何装配、加工、各 零部件是否发生干涉等都能在虚拟装配环境中实现。同时,借助虚拟装配技
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术,能在产品设计阶段就能了解设计结果的装配性[1]。本文利用 UG 的参 数化建模功能,建立了圆锥圆柱齿轮减速器关键零部件的三维模型并进行了 装配,然后干涉检验。 虚拟装配技术的内涵及设计流程: 虚拟装配技术: 虚拟装配技术是在虚拟设计环境下, 完成对产品的总体设计进程控制并 进行具体模型定义与分析的过程。 它可有效支持自顶向下的并行产品设计以 缩短产品开发周期。使用 UG 软件对减速器进行仿真能够模拟真实环境中的 工作状况。通过 UG 提供的零件功能可以装配出机械系统。可以在产品的设 计阶段直接检查机械系统中各个零部件在空间的装配和干涉情况, 最终实现 可视化的设计。虚拟装配技术在机械设计中的应用,由于没有制造真实的产 品,大大减少开发成本,并且在虚拟装配时可以尽可能地解决大部分生产、 装配及优化等问题,这就使新产品开发的周期大为缩短,使企业的产品能够 尽早占领市场。因此,虚拟装配技术正得到越来越广泛的应用。 虚拟装配建模的过程: 根据产品的设计过程,可将虚拟装配的设计应用产品过程分为产品初步设计、 装配建模及运动分析三个阶段。产品研制的初级阶段完成初步的总体布局;产品 开发的主要阶段完成产品所有零部件的模型设计; 产品的完善阶段完成产品模型 的最终设计, 进行产品的虚拟装配, 装配的仿真, 对产品进行静、 动态干涉检查, 也可根据需要进行运动分析及优化处理。

UG 的装配功能能使部件之间建立链接功能,通过关联条件在部件之间建 立约束关系来确定部件在装配中的位置。在虚拟装配中,零部件是被装配利 用的,而不是被复制到装配中。不管是在零件设计模块还是在装配模块中修 改零件的几何参数,整个装配模型中的零部件都保持着关联性,比如修改了 零件的几何参数,引用它的装配件也自动更新相应的参数;反之亦然。装配 建模可分为自顶向下和自底向上两种建模方法。自顶向下的装配方法有两 种,一种是先在装配中建立一个几何模型,然后创建一个新的组件,同时将 该几何模型链接到新的组建中。另一种是先建立一个孔的新组件,然后将其 设置为工作部件,再在其中建立几何模型。所谓自底向上的装配就是先完成 零件的三维建模,再将零件按照部件、子装配、总装配的顺序逐渐创建装配
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模型的方法。在 UG 环境下,零件装配的主要操作是对零部件进行配对。对 组件的面、边、点等几何对象建立配对关系,约束组件的自由度,并确定组 件在装配体重的相对位置。配对约束可以是一个也可以有多个,约束结果可 以是欠约束也可以是完全约束。 无碳小车的虚拟装配:

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心得总结
这次计算机辅助设计有很大的特殊性,因为我们做的是“无碳小车”三维 CAD 设计,所以跟其他同学相比,可能在互相合作方面有些困难,但是由于所有 的零件都是由我们自主设计,所以我们用 UG 画图的时候也会得心应手,因为很 多尺寸已经在我们心中,让我们在画图的过程中有所依循,有很大的自主性,但 是这里面也出现了很大的问题,正是因为很多尺寸都是由我们自主设计,所以很 多零件在设计好之后装配时出现了很大的问题, 但是其他的同学画减速器的尺寸 都是经过自己精确的计算的,所以在尺寸方面不会出现很大的偏差,这也是我们 纠结的地方。很多地方装配完之后我们发现出现了干涉,就要反复修正直到干涉 不存在。对于这种唯一性的东西。在设计过程中会走很多弯路,很多零件发现用 UG 设计难度很大或者根本不知道怎么画。就要改变设计思路或者零件结构。虽 然我们画的零件和减速器相比结构简单,线条明朗。零件个数相比也不那么多。 但每个零件的都在不断的进行修改完善,这个过程有点让人崩溃,所以这也是令 我们很头疼的事, 画图时隔艰难的过程, 因为我们设计的是小车。 在这个过程中, 我们往往要同时做机械设计,三维 CAD 和机械原理方面的东西,所以往往一个晚 上只能做出一个零件,真的是焦头烂额。不像其他人是机械设计,三维 CAD 按程 序一步步过来的, 不过在自主设计的过程中我们真的感觉能设计出唯一的东西真 的是很美妙的一件事。在制作的过程中,我们用了很多 UG 的附加功能,比如分 析测量以及运动仿真,越来越让我们感觉 UG 的神秘和强大。功夫不负有心人, 当小车的装配图经过万般修改之后出现在电脑屏幕那一刻, 我们感受到了久违的 轻松自在。旋转着各个表面翻看,感觉眼前这个装配图这就是世界上最伟大的作 品。最后,我们还用不同颜色对每个零件加以区别,出来的不是生硬的金属色, 而是一辆栩栩如生的无碳小车。 无碳小车还在紧张的制作调试过程中,已经完成了正式加工阶段。回想几天前 繁琐的画图过程,我们觉得画图真的是机械的基础,只有图画的准确无误才能在 后续加工过程中有图可依,不做无用功。通过这次三维设计,我得到了很大的提 高,更让我更加深刻的认识到 UG 真的是一款很好很强大的画图软件,值得我们 去深入研究。

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参考文献:
1、 2、 3、 4、 李丽华.UG NX 6.0 入门与提高.北京:电子工业出版社;2010 徐锦康.机械设计.北京;高等教育出版社;2004.4 王昆.机械设计基础课程设计.北京;高等教育出版社;1996 朱理.机械原理. 北京;高等教育出版社;2004.4

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