【正文】 n will be very difficult, UG can easily solve this problem, the UG software has powerful functions of solid modeling, surface 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 paper also pared 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, low cost environment. Key words: 3D modeling design。 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。 III 摘 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。 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)。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。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。 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。 （ 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。 （ 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)。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。 （ 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。另外，它采用模塊化方式，用戶(hù)可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。 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。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(hù)的迅速增長(zhǎng)，在 PC 上的應(yīng)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 軟件主要分為 CAD 模塊 CAM 模塊 MoldWizard 模塊。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?，也可以被引用?fù)制，以建立特征的相關(guān)集。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。 （ 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，提供了包括銑、多軸銑、車(chē)、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。 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)。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。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。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)。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。因此，對(duì)現(xiàn)代的電風(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。由此可見(jiàn)，電風(fēng)扇還有很大的發(fā)展空間。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 。 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(mǎn)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(mǎn)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)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。（ 4）支架模塊。為了節(jié)省能源和材料，扇葉形狀呈三葉形，直徑 360mm。在考慮操作面板的生 產(chǎn)問(wèn)題，要考慮拔模角。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。實(shí)體特征可以是正空間特征 (如銷(xiāo)的突出部分 ),也可以是負(fù)空間特征 (如面板上上的孔、槽等 )。 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。 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。作為一門(mén)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)。 裝配時(shí)的約束可分為兩大類(lèi)，無(wú)連接接口約束和有連接接口約束。 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。如圖 所示 。 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 圖 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。 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)?？紤]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。然后進(jìn)行草圖繪制。數(shù)字 60，點(diǎn)擊確定。然后在圓柱中心位置打孔，點(diǎn)擊 ，孔直 徑 50，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。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(huà)直線。 圖 電風(fēng)扇葉轉(zhuǎn)軸的草圖繪制 在拉伸完成以后如圖 所示，然后 “編輯 變換” ，出現(xiàn)圖 所示對(duì)話框，選中葉片，繞直線旋轉(zhuǎn)，變換角度為 120176。 圖 繪制完成的扇葉 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。圓角象限點(diǎn)與前面后座主視圖圓角象限點(diǎn)連接。 圖 是繪制好的后座。 圖 支架 8 拉伸 圖 支架 8 的拉伸 以 “ XZYZ” 為基準(zhǔn)平面，距離底端高度 45mm 長(zhǎng)度 70mm 定位，繪制直徑 40mm圓，拉伸起始 10mm 終止 10mm，如圖 所示。 圖 支架 10 的基體 圖 鏡像實(shí)體 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 15 鏡像實(shí)體得到圖 。完成草圖拉伸厚度 60mm。偏移基準(zhǔn)平面，繪制直徑 50mm圓，拉伸求差，琴鍵孔與旋鈕 部分如圖 所示。 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。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(chēng)為裝配。最后以連續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)虛擬裝配過(guò)程。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。（ 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。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。方法和裝配后罩是一樣的只不過(guò)選擇的平面不同。 圖 配對(duì)條件對(duì)話框 圖 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。 “重定位組件 ”選擇 ，選擇散熱板 “ 7” 為移動(dòng)對(duì)象 DZ數(shù)值改為 390。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(xiāo)、 “ 10” 豎直支架 、 “ 11” 支架銷(xiāo)、 “ 12” 連接桿。 無(wú)錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 支架間孔的配對(duì) 圖 支架間銷(xiāo)的定位 孔中間插入零件支架銷(xiāo) “ 11” 及桿 “ 12” 。 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(lèi)型及選擇的位置。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)基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 21 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。 圖 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。如圖 所示 。 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。運(yùn)用 UG 的間隙分析功能能對(duì)裝配體進(jìn)行干涉檢查，可以直觀地獲得零件之間的干涉情況，很方便地找到干涉點(diǎn)的位置并進(jìn)行修改，保證了設(shè)計(jì)結(jié)果 的準(zhǔn)確性 [10]。從菜單欄中選擇分析裝配間隙，在 “間隙瀏覽器” 中可以直觀的看到分析結(jié)果。無(wú)錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 24 3 動(dòng)態(tài)仿真 關(guān)于動(dòng)態(tài)仿真 動(dòng)態(tài)仿真的起源 仿真技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。仿真就是在模擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)和預(yù)測(cè)產(chǎn)品的真實(shí)環(huán)境下的性能和特征（動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的），它包含了一系列步驟，從建模和約束、干涉檢查到預(yù)測(cè)在真實(shí)情況下的響應(yīng)。 仿真技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、多媒體技術(shù)、軟件工程 、信息處理、自動(dòng)控制等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí) ，以相似原理、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的額專(zhuān)業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)計(jì)為工具的一門(mén)多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它已經(jīng)發(fā)展成為 一門(mén)新興技術(shù) [13]。通過(guò) UG/Modeling的功能建立一個(gè)三維實(shí)體模型 ， 利用 UG/Motion的功能給三維實(shí)體模型的各個(gè)部件賦予一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)性 ， 再在各個(gè)部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型。因此，運(yùn)動(dòng)分析不能使用執(zhí)行電動(dòng)機(jī) ，也不必為機(jī)構(gòu)指定質(zhì)量屬性 [14]。 UG/Motion 的功能可以對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行大量的裝配分析工作、運(yùn)動(dòng)合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等，得到大量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。在運(yùn)動(dòng)分析中，連桿和連桿副是組成構(gòu)件的最基本條件，兩者都是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的必要條件。點(diǎn)擊連桿特性和運(yùn)動(dòng)副模塊中的 運(yùn)動(dòng)副 按鈕后，將彈出一個(gè)對(duì)話框要求用戶(hù)選擇鉸鏈連接的類(lèi)型 。在 “運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)”下拉菜單選擇恒定的，速度設(shè)置為 “ 800”， 如圖 所示 ，點(diǎn)擊 “應(yīng)用” 退出。 注：由于系統(tǒng)軟件原因，動(dòng)態(tài)仿真需將電腦時(shí)間設(shè)置為 2020 年以前。 ABS 具有良好的成型加工型，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種光澤 [17]。 （ 3） ABS 的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響。但在分析各種分型面方案的優(yōu)缺點(diǎn)之后，也有可能需要重新調(diào)整澆注位置。 （ 3）盡量減少分型面數(shù)目，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。為保證塑料表面質(zhì)量，使用直接澆口