【正文】 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)。 由頂向下的設(shè)計(jì)過程能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良特性， 能最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的潛力，最大限度地減少設(shè)計(jì)實(shí)施階段不必要的重復(fù)工作，使企業(yè)的人力、物力等資源得到充分的利用，大大地提高了設(shè)計(jì)效率，減少了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究 [7]。考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的先后循順序及裝配順序，建模過程中只是將文件命名為數(shù)字，在文中將有所提及。 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。然后進(jìn)行草圖繪制。 選定 “ XCYC” 為工作平面草繪直徑 400mm 和 392mm 的圓，通過拉伸長度 2mm，然后偏移基準(zhǔn)面 “ XCYC” 沿 YZ 方向偏移 52mm，得到圖 所示的草繪圖，然后按照“ YCZC” 基準(zhǔn)平面畫網(wǎng)格，因?yàn)橛玫氖菕呙柚械墓艿溃L制好不同階段的線段以后，選中會(huì)出現(xiàn)如圖 所示的對話框，外直徑設(shè)置為 內(nèi)直徑 0mm 點(diǎn)擊確定。數(shù)字 60，點(diǎn)擊確定。 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” 。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)對點(diǎn) ” 定位，然后選中圓柱體邊緣線，得到扇葉中間的簡單孔。 找到 “投影” 命令 ，即 圖標(biāo)。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 柱體及所畫直線。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。 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 所示對話框，選中葉片，繞直線旋轉(zhuǎn)，變換角度為 120176。 無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 變換命令 圖 變換命令 最后點(diǎn)擊 ，將扇葉圓柱體布爾求和，電風(fēng)扇葉的繪制就算完成了。 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。 “ XCYC” 基 準(zhǔn)平面沿 “ ZC” 方向偏置 100mm。圓角象限點(diǎn)與前面后座主視圖圓角象限點(diǎn)連接。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 13 圖 后座主視圖草繪 選擇 “插入 偏置 /比例 抽殼” 選中拉伸圖形底面，如圖 所示，厚度為 。 圖 是繪制好的后座。草圖平面點(diǎn)擊 ，繪制長度 45mm 直線，捕捉點(diǎn) ，垂直方向長度 100mm，繪制直徑 30mm 及 70mm 圓，繪制與其相切線，完成草圖。 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 長度 70mm 定位，繪制直徑 40mm圓，拉伸起始 10mm 終止 10mm，如圖 所示。 圖 閉合面草圖 圖 修 剪 實(shí)體 最后在底面抽殼厚度 2mm 完成 。 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 。操作面板的繪制主要涉及拉伸、修剪體、投影、偏移、 抽 殼 、掃略 等命令。完成草圖拉伸厚度 60mm。 圖 操作面板草圖 圖 拔模角對話框 以“ YCZC”為繪圖平面，建草圖，繪制半徑 500mm、 260mm 圓弧作為引導(dǎo)線，如圖 所示。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。殼頂和殼底位置進(jìn)行圓柱體高度 30mm 直徑 30mm，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單。以下是電風(fēng)扇中其他零件的三維實(shí)體造型。我們把零件以及部件組裝成一臺(tái)完整的機(jī)械的過程稱為裝配。 虛擬裝配實(shí)際上是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行裝配的過程，如何有效地模擬實(shí)際裝配過程是虛擬裝配的目的。最后以連續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)虛擬裝配過程。 裝配的過程是應(yīng)用多個(gè)約束關(guān)系對自由度進(jìn)行限制的過程。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。 電風(fēng)扇主要元件有扇葉、支架、操作面板和底座組成。（ 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。 新建文件名為 “ fan_shanye” 的組件文件。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。 圖 后座與扇罩的裝配 在出現(xiàn)的添加現(xiàn)有組件對話框中將定位方式由絕對改為配對，圖層選項(xiàng)不變，點(diǎn)擊確無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 18 定 。方法和裝配后罩是一樣的只不過選擇的平面不同。如圖 所示。 圖 配對條件對話框 圖 重定位組件對話框 繼續(xù)加載文件名為 “ 4” 的扇葉部分，選擇配對命令，選中扇葉孔平面與轉(zhuǎn)軸頂端平面點(diǎn)擊確定，在對話框中點(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。前罩擋板 “ 6” 加載得到以后，在配對條件對話框中選擇 “ 中心 ” 選中前罩擋板 “ 6” 與前罩對應(yīng)的小圓內(nèi)表面。 “重定位組件 ”選擇 ，選擇散熱板 “ 7” 為移動(dòng)對象 DZ數(shù)值改為 390。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 19 圖 裝配完成 的風(fēng)扇部分 第二步 新建文件名為 “ fan_zhijia” 。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、 “ 10” 豎直支架 、 “ 11” 支架銷、 “ 12” 連接桿。 圖 支架與銷的裝配 然后點(diǎn) ，選中銷的外圓柱面與支架孔內(nèi)表面，點(diǎn)擊確定。 無錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 支架間孔的配對 圖 支架間銷的定位 孔中間插入零件支架銷 “ 11” 及桿 “ 12” 。支架部分裝配完成。 接下來工作是裝配操作面板其實(shí)方法都是一樣的，只不過要好好研究一下具體裝配步驟及配 對類型及選擇的位置。由于按鈕是一樣的，所以裝配 “ 14” 時(shí)需要選中兩次，然后得到配完成后的圖 。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)部件名對話框， 添加零件 “ 18” 的過程中只是配對會(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)重定位組件對話框單擊 平移命令。零件 “ 19” 主要是用來 “鎖緊” 電風(fēng)扇的兩個(gè)升降連桿，保存 。 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。新建文件名為 “ fan” 的組件文件。如圖 所示 。此時(shí)應(yīng)當(dāng)打開 “ 文件 ” — “ 裝配加載選項(xiàng) ” 。 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” ，打開編輯爆炸圖對話框。 編輯爆炸視圖完成后，得到分解圖下的風(fēng)扇裝配爆炸圖，效果如圖 所示。運(yùn)用 UG 的間隙分析功能能對裝配體進(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]。間隙分析是對整個(gè)裝配組件進(jìn)行干涉檢查，對于我們特別關(guān)心需要運(yùn)動(dòng)的扇葉這樣的組件也可以進(jìn)行獨(dú)立查詢。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。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 23 圖 干涉檢查 由分析結(jié)果可知，后座 “ 1” 與 扇葉“ 4” 之間狀態(tài)為 “ 接觸 ” ，因?yàn)樯热~需要旋轉(zhuǎn)，所以在設(shè)計(jì)過程中保留了扇葉旋轉(zhuǎn)的自由度。無錫太湖學(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。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]。仿真就是在模擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)和預(yù)測產(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)測在真實(shí)情況下的響應(yīng)。 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)人員可以對產(chǎn)品整體的外觀效果、設(shè)計(jì)風(fēng)格、動(dòng)態(tài)方針進(jìn)行虛擬化的演示。 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)為工具的一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它已經(jīng)發(fā)展成為 一門新興技術(shù) [13]。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)，通過對產(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)的制造過程 CAD虛擬產(chǎn)品開發(fā)起著重要作用，計(jì)算機(jī)仿真占有相當(dāng)?shù)姆至?。通過 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。運(yùn)動(dòng)分析應(yīng)該在滿足伺服電動(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)。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]。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。 UG/Motion 的功能可以對運(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)。 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)畫的輸出和運(yùn)動(dòng)過程的控制； （ 4） 運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果的數(shù)據(jù)輸出和表格、變化曲線輸出，人為的進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的分析 。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。首先創(chuàng)建連桿，點(diǎn)擊 ，出現(xiàn)連桿對話框如圖 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。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)對話框要求用戶選擇鉸鏈連接的類型 。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)。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。 如圖 圖 運(yùn)動(dòng)分析文件。 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。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]。 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]。 （ 2）從熱學(xué)性能上 來看熱變形溫度為 85℃ 左右，制品經(jīng)退火處理以后還可提高 10℃左右。 （ 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。 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。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。另一方面考慮到澆注系統(tǒng)，有利于氣體的排出。 （ 3）盡量減少分型面數(shù)目，簡化其結(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)有主要選擇對象，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件的需要進(jìn)行多方案的對比，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)作出正確的判斷，最終確定最佳方案。為保證塑料表面質(zhì)量，使用直接澆口