【正文】 。 電風(fēng)扇 操作面板 的 繪制 新建文件名 “ 13” 。 然后由于設(shè)計(jì)過程中考慮實(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，厚度為 。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]。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)，只有工作部件可以進(jìn)行編輯修改工作。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，打開的部件如圖 所示。文件 名為 “ 5” 的前罩， “配對(duì) — 平面對(duì)平面” ，選中前罩與后罩需要對(duì)接的面即可。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 所示。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。只要注意細(xì)節(jié)把握主體結(jié)構(gòu)即可。 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。間隙分析不考慮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，只能進(jìn)行靜態(tài)的干涉檢查，而且間隙分析的結(jié)果 將保存在當(dāng)前的工作零件中如圖 所示。仿真技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)時(shí)期，根據(jù)仿真模型及實(shí)現(xiàn)方式的不同，如圖 、模型仿真、混合仿真、數(shù)字仿真和基于圖形工作站的三維可視交互仿真等從實(shí)物到計(jì)算機(jī)仿真的這樣五個(gè)階段 [12]。 電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿真主要是模擬電風(fēng)扇扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，因此應(yīng)該采用有連接口的約束。通過對(duì) 這個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)分析就以驗(yàn)證該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并且可以利用圖形輸出各個(gè)部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情況，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 連桿對(duì)話框 圖 運(yùn)動(dòng)副對(duì)話框 旋轉(zhuǎn)副是連接兩個(gè)連桿的經(jīng)典運(yùn)動(dòng)副，有一個(gè)繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的自由度，不允許兩個(gè)連桿之間有任何的移動(dòng)。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 29 4 電風(fēng)扇葉注塑模設(shè)計(jì) 注塑模設(shè)計(jì)的 基本流程 傳統(tǒng)方法的注塑模設(shè)計(jì)是在二維環(huán)境下進(jìn)行，從圖 中可以看出，傳統(tǒng)的模具制造工藝路線只是典型的串行流程，任何其中一部分沒有完成都會(huì)影響下面的工作，相互之間的制約性太大，這樣的結(jié)果就是生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)，人工進(jìn)行的工作量非常大，而且做工粗糙、精度不高，在 CAD/CAM 技術(shù)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)方法終將被取而代之。 （ 4） ABS 流動(dòng)性好，易溢料，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、不吸水，是易成型加工的材料可用于注塑。 因此我們采用扇葉邊緣及中心轉(zhuǎn)軸的表面如圖 。 圖 分型面選擇 選擇分型面應(yīng)該盡量滿足下面幾個(gè)要求： （ 1）應(yīng)使塑件全部或大部分置于同一半型芯內(nèi)； （ 2）分型面的數(shù)目越少，塑件精度就越容易保證，且成型零件的數(shù)目也就相應(yīng)減少。在 40℃ 時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 40℃ 到 85℃ 的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。 圖 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)程序表 無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 28 圖 運(yùn)動(dòng)分析文件 單擊 “動(dòng)畫 ”，則可通過單擊 “播放 ”查看風(fēng)扇的運(yùn)動(dòng)情況，還可以在 “播放模式中” 選擇 “播放一次”、“循環(huán)播放”和“往返播放” 三種模式中的一種。 在建立了一個(gè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景和設(shè)置了連桿特性后，可以開始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建的操作 。在電風(fēng)扇仿真中，把支架做固定約束，葉片軸與本體做想銷連接，定義伺服電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行仿真 [15]。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 25 電風(fēng)扇的動(dòng)態(tài)仿真 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真是 UG/CAE（ Computer Aided Engineering） 模塊中的 重要組成 部分 ， 它能對(duì)任何二維或三 維機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)仿真。 仿真技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)制造 過程中的應(yīng)用 仿真技術(shù)，尤其是動(dòng)態(tài)仿真，是 CAD虛擬產(chǎn)品開發(fā)中的重要應(yīng)用技術(shù)之一。 在 “裝配” — “組件” — “間隙檢查” ，彈出對(duì)話框后選擇所有組件，在干涉檢查對(duì)話框中分析組件。 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)工作帶來方便，本文用爆炸圖來輔助說明無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 22 風(fēng)扇的 組成和裝配情況。 裝配好的電風(fēng)扇底座如圖 所示。如圖 所示點(diǎn)擊 “保存” 后退出。選擇 添加現(xiàn)有組件命令，出現(xiàn)選擇部件對(duì)話框。 在裝配過程中可能會(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。 第一步 選擇 新建命令輸入文件名稱點(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。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。 圖 繪制完成的的前墊片 3 圖 繪制完成的前罩擋板 6 圖 繪制完成的后座散熱孔 7 圖 繪制完成的鎖緊套 18 圖 繪制完成的琴鍵開關(guān) 16 圖 繪制完成的底座 21 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 17 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。 圖 創(chuàng)建引導(dǎo)線 圖 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。 另一支架 “ 10” 繪制相對(duì)簡(jiǎn)單，在 “ XZYZ” 平面繪制草圖，兩豎直邊倒圓角半徑 10mm如圖 所示。 圖 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。如圖 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。點(diǎn)擊剛才所畫直線，鼠標(biāo)中鍵確定。 圖 草繪圖 圖 掃描（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 360176。 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。如圖 。 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，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。傳統(tǒng)制造理論認(rèn)為，裝配應(yīng)該是整個(gè)制造過程中的最后一個(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程 [4]。 (2) 曲面特征它是一種沒有質(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曲率分布圖對(duì)曲線進(jìn)行編輯，進(jìn)而得到高質(zhì)量的曲面造型 。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。 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 1200~1400mm，高度可升降。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。 雖然僅僅只是實(shí)用型電風(fēng)扇，但是看起來也是相當(dāng)復(fù)雜。在市場(chǎng)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(jì)方法很難達(dá)到。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。 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。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)品開發(fā)并行工作。 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。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)。 （ 2） Solidworks 軟件 SolidWorks 公司成立于 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)。總的來說，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。它帶來算法改進(jìn)和未來發(fā)展的希望，同時(shí)也帶來了數(shù)據(jù)計(jì)算量的急速膨脹。 1991年，美國評(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。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)。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)。 simulation assembly。 （ 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]。 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(shí)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)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)造或者加工制造過程，成為實(shí)現(xiàn) CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基礎(chǔ)。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。 Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 UG NX 是一個(gè)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(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。 UG 工程制圖模塊是以實(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。 （ 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。 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)。 目前，國內(nèi)電風(fēng)扇制造廠的零部件自給率較低 。 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。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)部分如過渡面，凸臺(tái)、凹槽、孔、肋板等。（ 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)” 旋鈕開關(guān)。底座的設(shè)計(jì)要保證支撐整個(gè)風(fēng)扇主體，尺寸定為 300~300mm 正方形，高度 60mm，厚度 5mm，同時(shí)加肋板增加強(qiáng)度。 電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)總體上來說是使用了由頂而下的產(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。 (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。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； （ 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。 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)過程。把關(guān)鍵信息放在一個(gè)中心位置，在設(shè)計(jì)過程中通過捕捉中心位 置的信息傳遞到較低級(jí)別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，如果改變這些信息將自動(dòng)更新整個(gè)系統(tǒng)。 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。 圖 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 電風(fēng)扇葉的 繪制 扇葉文件名 “ 4” 。選擇 “加厚片體” 命令，第一偏置設(shè)置為 1mm 第二偏置為 1mm，選中直紋面確定，葉片進(jìn)行邊倒角，倒角半徑30mm。 “ XCYC” 基 準(zhǔn)平面沿 “ ZC” 方向偏置 100mm。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