【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)計過程中考慮實際運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行抽殼命令，厚度為 。機械的裝配 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，只有工作部件可以進行編輯修改工作。點擊選擇部件 “ 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” 命令點擊確定，打開的部件如圖 所示。文件 名為 “ 5” 的前罩， “配對 — 平面對平面” ，選中前罩與后罩需要對接的面即可。點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。 在編輯爆炸視圖對話框中，點 “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，點擊 “確定” 按鈕。間隙分析不考慮機構(gòu)的運動，只能進行靜態(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)歷了幾個時期，根據(jù)仿真模型及實現(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物到計算機仿真的這樣五個階段 [12]。 電風(fēng)扇的機構(gòu)仿真主要是模擬電風(fēng)扇扇葉轉(zhuǎn)動，因此應(yīng)該采用有連接口的約束。通過對 這個運動仿真模型進行運動學(xué)或動力學(xué)運動分析就以驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理性，并且可以利用圖形輸出各個部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情況，對運動機構(gòu)進行優(yōu)化。 無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 連桿對話框 圖 運動副對話框 旋轉(zhuǎn)副是連接兩個連桿的經(jīng)典運動副，有一個繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的自由度，不允許兩個連桿之間有任何的移動。 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿真 29 4 電風(fēng)扇葉注塑模設(shè)計 注塑模設(shè)計的 基本流程 傳統(tǒng)方法的注塑模設(shè)計是在二維環(huán)境下進行，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，人工進行的工作量非常大，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℃ 時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 40℃ 到 85℃ 的溫度范圍內(nèi)長期使用。 圖 機構(gòu)驅(qū)動程序表 無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 28 圖 運動分析文件 單擊 “動畫 ”，則可通過單擊 “播放 ”查看風(fēng)扇的運動情況，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。 在建立了一個運動場景和設(shè)置了連桿特性后，可以開始進行運動副創(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，定義伺服電動機，進行仿真 [15]。 基于 UG 的家電造型設(shè)計及動態(tài)仿真 25 電風(fēng)扇的動態(tài)仿真 機構(gòu)運動仿真 運動仿真是 UG/CAE（ Computer Aided Engineering） 模塊中的 重要組成 部分 ， 它能對任何二維或三 維機構(gòu)進行復(fù)雜的運動學(xué)分析、動力分析和設(shè)計仿真。 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” ，彈出對話框后選擇所有組件，在干涉檢查對話框中分析組件。 電風(fēng)扇的爆炸視圖及干涉分析 （一） 裝配爆炸視圖其實就是組件的分解視圖，建立表達清晰的裝配爆炸圖，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)選擇部件對話框。 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，能比較方便的進行快速修改。 第一步 選擇 新建命令輸入文件名稱點擊確定，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。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。 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)計及動態(tài)仿真 17 電風(fēng)扇的裝配體建模及爆炸圖 任何一臺機械，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行修剪。 另一支架 “ 10” 繪制相對簡單，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。點擊剛才所畫直線，鼠標(biāo)中鍵確定。 圖 草繪圖 圖 掃描（管道）對話框 最后進行陣列工具，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 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)計人員的裝配圖紙生成裝配模型，在 UG 軟件中進行裝配設(shè)計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 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曲線進行編輯，進而得到高質(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，尺寸也相對固定，設(shè)計考慮風(fēng)扇尺寸高度 1200~1400mm，高度可升降。因為主要利用 UG 進行造型設(shè)計，材料的選擇不加詳細(xì)介紹。 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。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)計方法很難達到。而運動仿真能讓設(shè)計工程師建立、評估和優(yōu)化部件在現(xiàn)實環(huán)境中的運動，以便最佳地滿足工程和性能需求。 隨著全球經(jīng)濟一體化的大環(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)濟危機以后，企業(yè)更多的在積極主動的采用 先進技術(shù)和生產(chǎn)方式，增強自身在市場競爭中的應(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建立和編輯標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計特征的支持。其功能強大 ， 可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(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)。總的來說，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)自己的實際需求進行選擇，下面我們簡單的介紹一下常用的三維造型軟件。它帶來算法改進和未來發(fā)展的希望，同時也帶來了數(shù)據(jù)計算量的急速膨脹。 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。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)越性進行了比對。計算機技術(shù)和計算機圖形學(xué)的不斷發(fā)展，為人們提供了強有力的工具，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)是簡單的線框式系統(tǒng)，只能表達基本的幾何信息，而不能有效地表達幾何數(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，就可以進行產(chǎn)品的結(jié)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)。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軟件功能強大，組件繁多。 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。 UG 工程制圖模塊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。 （ 3） MoldWizard 模塊 MoldWizard是 UGS公司提供的運行在 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。 快速、高質(zhì)量的進行產(chǎn)品零件設(shè)計、模具設(shè)計是快速制造的基礎(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，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，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。（ 2）操作面板模塊，這個是根據(jù)實際需要進行確定，比如會 4 檔變速，有 “搖頭” 、 “定時” 旋鈕開關(guān)。底座的設(shè)計要保證支撐整個風(fēng)扇主體，尺寸定為 300~300mm 正方形，高度 60mm，厚度 5mm，同時加肋板增加強度。 電風(fēng)扇的建模設(shè)計總體上來說是使用了由頂而下的產(chǎn)品設(shè) 計方法，設(shè)計中將運用拉伸、掃描、抽殼、偏移、陣列，進行電風(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。 (3) 基準(zhǔn)特征指參數(shù)化設(shè)計的基準(zhǔn)點、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行裝配； （ 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。 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。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，如果改變這些信息將自動更新整個系統(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。草圖平面點擊 ，繪制長度 45mm 直線，捕捉點 ，垂直方向長度 100mm，繪制直徑 30mm 及 70mm 圓