【正文】 過(guò)程中保留了扇葉旋轉(zhuǎn)的自由度。右側(cè)狀態(tài)中分“硬”和“接觸”，即有干涉體和面或者邊緣接觸，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，檢測(cè)得知在合理范圍內(nèi)。基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真253 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。在計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前，一般稱(chēng)基于物理模型的試驗(yàn)為“模擬” ，它一般附屬于其他相關(guān)學(xué)科，自從計(jì)算機(jī)特別是數(shù)字計(jì)算機(jī)現(xiàn)以后，其高速計(jì)算能力和巨大的存儲(chǔ)能力使得復(fù)雜的數(shù)字計(jì)算機(jī)稱(chēng)為可能，數(shù)字仿真技術(shù)得到蓬勃發(fā)展，從而使仿真形成一門(mén)專(zhuān)門(mén)學(xué)科—系統(tǒng)仿真學(xué)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的任務(wù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及仿真技術(shù)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具 [11]。 仿真技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制造過(guò)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(kāi)發(fā)中的重要應(yīng)用技術(shù)之一。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)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，真、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]。物理仿真 模型仿真 混合仿真數(shù)字仿真三維可視 交互仿真圖 仿真技術(shù)發(fā)展歷程 動(dòng)態(tài)仿真是在真實(shí)產(chǎn)品的實(shí)物造型制造之前，利用此軟件在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)產(chǎn)品整體的外觀(guān)效果、設(shè)計(jì)風(fēng)格、動(dòng)態(tài)方針進(jìn)行虛擬化的演示。從而可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理的運(yùn)動(dòng)分析，并提供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行探討分析和修改設(shè)計(jì)總體方案，并有利于產(chǎn)品二次開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新。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]。仿真技術(shù)的特點(diǎn)就是能如實(shí)的模仿客觀(guān)現(xiàn)實(shí)，對(duì)一些不規(guī)則零件尤其顯示出其特點(diǎn)。制造仿真技術(shù)作為虛擬環(huán)境下現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的映射，利用綜合技術(shù)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造運(yùn)動(dòng)等整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期進(jìn)行統(tǒng)一建模，為改進(jìn)企業(yè)管理，及整個(gè)制造的生成成本的降低提供依據(jù)，現(xiàn)代工業(yè)的制造過(guò)程CAD虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)起著重要作用，計(jì)算機(jī)仿真占有相當(dāng)?shù)姆至?。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26 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。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。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。運(yùn)動(dòng)分析應(yīng)該在滿(mǎn)足伺服電動(dòng)機(jī)輪廓和接口連接、凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)、槽從動(dòng)機(jī)構(gòu)或者齒輪副連接的要求的情況下，模擬機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)分析不考慮受力，它模擬除質(zhì)量和力以外的的運(yùn)動(dòng)的所有方面。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]。運(yùn)動(dòng)分析忽略模型中的所有的動(dòng)態(tài)圖元，如彈簧、阻尼器、重力、力/力矩以及執(zhí)行電動(dòng)機(jī)等，所有動(dòng)態(tài)圖元都不影響運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。如果伺服電動(dòng)機(jī)具有不連續(xù)輪廓，在運(yùn)行運(yùn)動(dòng)分析前軟件會(huì)嘗試使其輪廓連續(xù)，如果不能使其輪廓連續(xù)，則此伺服電機(jī)將不能用于分析。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(xiāo)連接，定義伺服電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行仿真 [15]。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)。通過(guò)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。運(yùn)動(dòng)仿真功能的實(shí)現(xiàn)步驟為：（1）建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)分析場(chǎng)景；（2）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建，包括設(shè)置每個(gè)零件的連桿特性，設(shè)置兩個(gè)連桿間的運(yùn)動(dòng)副；（3）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置，提交運(yùn)動(dòng)仿真模型數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫(huà)的輸出和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制；（4）運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果的數(shù)據(jù)輸出和表格、變化曲線(xiàn)輸出，人為的進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的分析。 電風(fēng)扇模擬仿真在本文的風(fēng)扇動(dòng)態(tài)仿真的設(shè)計(jì)中，主要模擬電風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)電風(fēng)扇的葉片進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)分析。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)擊起始菜單下的運(yùn)動(dòng)仿真命令，鼠標(biāo)右擊 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器，在“裝配導(dǎo)航器”中選擇“仿真”—“新建仿真”。首先創(chuàng)建連桿，點(diǎn)擊 ，出現(xiàn)連桿對(duì)話(huà)框如圖 所示選中扇葉“4”確定為連桿 1，然后繼續(xù)創(chuàng)建連桿前罩“5”、后罩“2”、墊片“3”、擋板“6”及后座“1”為連桿 2。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(kāi)始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建的操作。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(huà)框要求用戶(hù)選擇鉸鏈連接的類(lèi)型。基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真27 圖 連桿對(duì)話(huà)框 圖 運(yùn)動(dòng)副對(duì)話(huà)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)。扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)連桿繞固定機(jī)架上的一根軸旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)擊 ，在如圖 所示運(yùn)動(dòng)副對(duì)話(huà)框中創(chuàng)建，選擇“轉(zhuǎn)動(dòng)副”—“第二個(gè)連桿”。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。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28圖 運(yùn)動(dòng)副的確定選擇動(dòng)畫(huà)命令就能看到扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)。是運(yùn)動(dòng)分析文件。 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)程序表基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真29 圖 運(yùn)動(dòng)分析文件單擊“動(dòng)畫(huà)”，則可通過(guò)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。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 2022 年以前。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文304 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(xiàn)只是典型的串行流程，任何其中一部分沒(méi)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。基于 UG 的注塑模具的設(shè)計(jì)是在三維環(huán)境下進(jìn)行的，這用方法的采用不僅提高了生成型芯和型腔零件的速度和準(zhǔn)確度還可以進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，還能完成模具的總裝配，大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期并及時(shí)發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，有效地避免工人重復(fù)勞動(dòng) [16]。圖 傳統(tǒng)方式的注塑模具設(shè)計(jì)過(guò)程 圖 基于 UG 的注塑模設(shè)計(jì)工程分析制件、消化工藝資料設(shè)計(jì)分型面設(shè)計(jì)型腔數(shù)目與型腔布局繪制模具裝配圖與零圖設(shè)計(jì)成型零件結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)模具裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)形式及尺寸Y設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)拆模，生成模具成型零件三維模型沖模仿真，生成模塑件三維模型開(kāi)模仿真及干涉檢測(cè)定義模架并添加頂桿和冷卻水道制作三維實(shí)體設(shè)計(jì)用參考零件和工件建立模具裝配模型設(shè)置收縮率對(duì)參考零件進(jìn)行開(kāi)模檢測(cè)和厚度檢測(cè)修改參考零件零件是否需要改動(dòng)N設(shè)計(jì)分型面添加其他標(biāo)準(zhǔn)件完成總裝配生成二維工程圖用塑料顧問(wèn)進(jìn)行流動(dòng)及填充分析基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真31 注塑模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 扇葉材料的分析風(fēng)扇為人們?nèi)粘Ｉ畛Ｓ闷罚璐笈可a(chǎn)，又與人們緊密接觸，所以扇葉的材料必須無(wú)毒無(wú)害，同時(shí)考慮沒(méi)有很高的強(qiáng)度要求，收縮率方面也無(wú)特殊要求，故選擇 ABS材料進(jìn)行注塑生產(chǎn)。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]。塑料 ABS 具有以下性能：（1）沖擊強(qiáng)度極好，耐磨性?xún)?yōu)良，尺寸的穩(wěn)定性好。（2）從熱學(xué)性能上 來(lái)看熱變形溫度為 85℃左右，制品經(jīng)退火處理以后還可提高10℃左右。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。（3）ABS 的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響。（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。 分型面的選擇分型面是指上、下兩模芯互相接觸的表面，而分型面的設(shè)計(jì)在電風(fēng)扇葉的注塑模設(shè)計(jì)中是非常重要的。分型面一般是在確定澆注位置或被稱(chēng)為進(jìn)料口的位置后再選擇。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。分型面選擇原則有兩個(gè)，首先要考慮到是塑件在開(kāi)模時(shí)盡可能留在動(dòng)模部分，同時(shí)由于塑件有曲面扇葉，所以也要盡可能留在動(dòng)模部分。另一方面考慮到澆注系統(tǒng)，有利于氣體的排出。圖 分型面選擇選擇分型面應(yīng)該盡量滿(mǎn)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。（3）盡量減少分型面數(shù)目，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，一個(gè)塑件的分型面，不是以上原則都要面面俱到，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)分型面應(yīng)有主要選擇對(duì)象，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件的需要進(jìn)行多方案的對(duì)比，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)作出正確的判斷，最終確定最佳方案。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文32 扇葉注塑模具結(jié)構(gòu)及工作原理塑件采用注射成形方法。為保證塑料表面質(zhì)量，使用直接澆口成形，ABS流動(dòng)性好，塑件較大，而直接澆口屬于非限制性澆口，澆口的流程短流動(dòng)阻力小，進(jìn)料速度快，有利于型腔排氣，容易成型。塑件形狀較簡(jiǎn)單，質(zhì)量比較小，生產(chǎn)批量較大。所以使用一模一腔注射模。這樣模具尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)率高，塑件成本低。模具的結(jié)構(gòu)形狀為單型面注射模。采用拉桿和限位銷(xiāo)，控制分型面的打開(kāi)距離，其開(kāi)距應(yīng)大于70mm，方便澆口。此模架是標(biāo)準(zhǔn)模架，且其各塊模板的尺寸均選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，參照 GB/T —1990 標(biāo)準(zhǔn)《塑料注射模中小型模架》 ，模架尺寸（BL）為 800mm700mm。注塑機(jī)選用海天 200XB，其噴嘴直徑為 ，噴嘴球面半徑為 16mm，在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以只有在小批量生產(chǎn)時(shí)，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常設(shè)計(jì)成可拆卸、可更換的澆口套 [18]。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道應(yīng)設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 為 2176?！?176。，小端直徑比注射機(jī)噴嘴直徑大 ～1mm，?并要求主流道球面半徑 R 比注射機(jī)噴嘴球面半徑大 1～2mm，其深度 H 為 3～5mm。主流道各具體尺寸如下： ??3m826?? mHL90 （）??。 澆注系統(tǒng)單分型面注射模也稱(chēng)為兩板式注射模，合模時(shí)，在導(dǎo)柱2和導(dǎo)套1的導(dǎo)向定位下，動(dòng)模和定模閉和。成型部分型腔由定模板10上的型腔與固定在動(dòng)模板11上的型芯組成，鎖模力是由注射機(jī)合模系統(tǒng)提供。然后注射機(jī)開(kāi)始注射，塑料熔體經(jīng)定模上的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，待熔體充滿(mǎn)型腔并經(jīng)過(guò)保壓、補(bǔ)塑和冷卻定型后開(kāi)模。開(kāi)模時(shí)，注射機(jī)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模后退，模具從動(dòng)模和定模分型面分開(kāi)，塑件包在型芯上隨動(dòng)模一起后退，同時(shí)，拉料桿23將澆注系統(tǒng)的主流道凝料從澆口套6中拉出。當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)一定距離后，注射機(jī)的頂桿接觸推板18，推板機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作，使推桿19和拉料桿23分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從型芯和冷料穴中推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真33此完成一次注射過(guò)程。合模時(shí)，推出機(jī)構(gòu)靠復(fù)位桿15復(fù)位并準(zhǔn)備下一次注射。 扇葉的兩板式注射模原理圖1導(dǎo)套，2 導(dǎo)柱，3 定模座板，4 凹模，5定位圈，6澆口套，7冷卻水道，8凸模，9 緊固螺釘，10定模版，11動(dòng)模板，12動(dòng)模座板，13墊塊，14 彈簧，15 復(fù)位桿，16支撐柱，17推板固定板，18推板，19推桿，20緊固螺釘，21限位螺釘，22 支撐板，23 拉料桿無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文345 結(jié)論與展望 結(jié)論UG 軟件是以全局為先的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，先確定產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)再詳細(xì)設(shè)計(jì)各零件、部件，使設(shè)計(jì)過(guò)程更趨于合理化。從開(kāi)始的建模造型設(shè)計(jì)、虛擬裝配、動(dòng)態(tài)仿真到利用實(shí)體進(jìn)行注塑模設(shè)計(jì)，利用 UG 幾乎完成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全部流程，大大提高了效率，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也使設(shè)計(jì)過(guò)程更直觀(guān)。因此我國(guó)的制造業(yè)要趕上世界先進(jìn)水平就必須從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)手段和方法研究著手，加強(qiáng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，促進(jìn)傳統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)。論文以電風(fēng)扇為例，以 UG 為平臺(tái)，研究了產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，顯示了虛擬設(shè)計(jì)在研究設(shè)計(jì)中所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)本論文的研究可以看出基于 UG 為平臺(tái)的產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)是可行的，得出的結(jié)論是可信的。由于 UG 提供的各模塊之間能進(jìn)行無(wú)縫連接，這樣可以免去各模塊之間轉(zhuǎn)換而造成的數(shù)據(jù)流失。所以運(yùn)用 UG 進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一種實(shí)用的、值得推廣的設(shè)計(jì)軟件。本論文主要是給設(shè)