毕业设计论文基于ug软件的充电器的建模造型

1、.毕毕 业业 设设 计计 （论（论 文）文）题目名称：基于 UG 软件的充电器的建模造型 .目目 录录1 引言 .41.1 选题背景与意义 .41.2 研究现状 .42 充电器模型测绘.52.1 测绘方法 .52.2 测绘过程 .53 基于 UG 的充电器 CAD 设计实体过程.63.1 实体建模过程 .73.1.1 画出充电器三维造型的轮廓线 .73.1.2 创建实体 .103.1.3 前视图造型设计 .133.1.4 倒圆角 .153.1.5 实体抽壳.173.1.6 孔的设计 .183.1.7 平移坐标轴 .193.2 曲面分析 .204 工程制图.21.摘摘 要要本文详细叙述了运用 U

2、G 软件实现充电器支座三维模型设计及虚拟制造的方法。先在 UG 软件的 CAD 建模中，通过拉伸实体、布尔运算、实体抽壳和实体倒圆角等功能绘制出充电器支座的三维模型。然后在 UG 的加工模块中，完成充电器模型的虚拟制造，生成了两个平面轮廓铣程序，一个是粗加工程序另一个是精加工程序。后置处理中选用 MILL_3_AXIS 机床，生成机床可以识别的程序。在虚拟制造中，还需要考虑到刀具、切削用量等加工工艺的选择，这些在文中也作了详细介绍。此外，文中还介绍了数控加工中程序传送的方法。利用 CimcoEdit 软件将生成的程序传送到西门子铣床上。要注意的是，粗加工程序较短，可以先直接传送到机床中，然后加

3、工。但精加工程序比较长，不能完成一次性传送，因此文中介绍了边传送边加工的 DNC 加工方法。关键词关键词虚拟制造；UG；CAD/CAM；数控加工；充电器.1 1 引言引言CAD/CAM 是计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing)的简称。其核心是利用计算机快速高效地处理各种信息，进行产品的设计与制造，它彻底改变了传统的设计、制造模式，利用现代计算机的图形处理技术、网络技术，把各种图形数据、工艺信息、加工数据，通过数据库集成在一起，供大家共享。信息处理的高度一体化，支撑着各种现代制造理念，是现代工业制造

4、的基础。计算机辅助设计(CAD)以计算机图形处理学为基础，帮助设计人员完成数值计算，实验数据处理，计算机辅助绘图，进行图形尺寸、面积、体积、应力、应变等分析，即高效、优化地进行产品设计。计算机辅助制造(CAM)是指使用计算机辅助制造系统模拟、优化产品加工过程，利用数控机床加工以及装配出产品的技术。把 CAD/CAM 作为一个整体来考虑，从产品设计开始到产品检验结束，贯穿于整个过程，可以取得明显的效果。CAD/CAM 与传统的制造模式相比有以下的优点：个人技能、技巧等模拟量信息的数字化，社会化共享。各工序信息的共享、数值基准的统一，能够推行整个工程的标准化。改变系统的顺序排列作业，能够进行并行化

5、作业。Unigraphics(简称 UG)软件是美国 EDS 公司著名的 3D 产品开发软件，利用UG 软件可以更好地提高设计质量与设计效率，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的 CAD/CAE/CAM 软件之一。本课题就是基于 UG 充电器模型的计算机辅助设计与制造。利用 UG 软件的强大功能完成充电器模型三维造型设计及制造，目的是研究和掌握 UG 在模具设计中的应用。课题的主要任务是：学习 UG 软件，用 UG 软件绘制出充电器的三维模型；用 UG 软件完成充电器模型的虚拟制造；在加工中心机床上实现充电器模型的数控加工。1.11.1 选题背景与意义选题背景与意义.近年来数控机床的

6、普及以及 CAD/CAM 技术的快速推广，促进了我国制造业设备的更新换代，在制造业中使用 CAD/CAM 技术，提高了产品质量，降低了产品成本，缩短了生产周期，不断提高我国产品在国际市场上的竞争能力。对于已经加入世贸组织的我国，积极推广 CAD/CAM 技术，有利于我国企业加速融入全球的竞争机制。产品设计从产品意图设计开始到进行三维实体造型、设计装配图和出详细的零件图以及强度校核、运动学分析、动态干涉检查等。工艺设计(虚拟制造)根据所设计的产品类型、特征、外形形状，选择不同的加工方式，根据加工条件，设计加工路线，确定工艺参数、切削用量，生成加工程序。仿真实体切削加工过程，根据仿真结果，修改切削

7、用量重新仿真，直到达到最佳效果为止。所有的 CAD/CAM 功能都与一个公共数据库相连，应用程序使用公共数据库里的信息，实现产品设计、工艺规程编制、生产过程控制、质量控制、生产管理等产品生产全过程的信息集成。1.21.2 研究现状研究现状我国 CAD/CAM 技术的应用起步于 20 世纪 60 年代末，经过近 40 年的研究、开发与推广应用，CAD/CAM 技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工和建筑等行业。应用 CAD/CAM 技术提高了企业的设计效率、优化了设计方案、减轻了技术人员的劳动强度、缩短了设计周期、加强了设计的标准化。目前来看，CAD/CAM 技术的应用正在如火如荼地展开。但

8、是，应该看到这样一个现实，目前国内 CAD/CAM 系统的应用还停留在比较低的水平上。对于大多数中小企业来说，一旦企业在这方面进行了投资而又不能尽快地发挥其作用，就会给企业带来不必要的损失，也为下一步 CAD/CAM 技术的应用发展制造了障碍。2 2 充电器模型测绘充电器模型测绘2.12.1 测绘方法测绘方法当只有一个实物样品或手板模型，没有图纸或 CAD 数据档案时，我们可以通过以下两种方法进行样点获取：一种是通过手工测绘，借助简单的测量工具对被.测物进行数据采集，从而大致绘出实体外形进行加工；另一种是逆向工程技术，即由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行高速、准确地扫描，得到其三维轮廓

9、数据，配合反求工程软件进行曲面重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、构造效果评价和再设计等，最终生成 IGES 或 STL(在 CAD/CAM 中用于数据交换的文件格式)数据，据此就能进行数控(NC)加工或快速成型。由于条件有限，本课题采用手工测绘实体外形。2.22.2 测绘过程测绘过程测绘中所需测量工具是直尺、三角尺、游标卡尺。把充电器样品分成五部分测绘：左视图的样品轮廓，图 2-1；俯视图的弧边轮廓，图 2-2；俯视图的方形孔尺寸，图 2-3；前视图图案轮廓，图 2-4；后视图孔的位置，图 2-5。图2-1 左视图测绘图其中各点尺寸为：1(41.58，0） 2(40，20.5） 3(34，

10、26） 4(-22.96，20.57） 5(-40，0） 6(22,，6.1) 7(36.6，31.3) 8(-24.2，31.3) 9(-24.2，16.24) 10(-24.82, 21.68) 11(-24.82, 36.58) 12 (10.25, 36.58) 13(0.25, 25.87) C1(-19，0) C2(34.6，-279.3) C3(34，20) C4(-13.95, 79.6).图2-2 弧边轮廓测绘图图2-3 俯视图的方形孔尺寸图2-4 前视图图案轮廓图2-5 后视图孔的位置由于不是精确采集点的数据，需要运用 UG 软件对充电器三维造型进行优化设计。3 3 基于基

11、于 UGUG 的充电器的充电器 CADCAD 设计实体过程设计实体过程.本章是按照上面一章测绘出的草图，运用 UG 软件对充电器三维造型进行优化设计。3.13.1 实体建模过程实体建模过程利用拉伸实体、布尔运算、实体抽壳和实体倒圆角等功能绘制充电器支座模型，效果可参考图 3-1。 图3-1 充电器支座模型和轮廓截面线3.1.13.1.1 画出充电器三维造型的轮廓线画出充电器三维造型的轮廓线打开 UG NX3，如图 3-2 所示。新建一个文件，输入的文件名 cdq，选择菜单命令应用/建模，如图 3-3，进入建模界面，如图 3-4 所示。 图 3-2 UG NX3 主界面 图 3-3 UG 应用界

12、面. 图 3-5 工作层设置界面选择，进入草图 YC-ZC 平面，在草图中画出充电器模型的轮廓线。第一组曲线各点尺寸为：1(41.58，0) 2(40，20.5) 3(34，26) 4(-22.96，20.57) 5(-40，0) C1(-19，0) C2(34.6，-279.3) C3(34，20) ，图 3-4 建模界面.如图 4.6，保存在第一层，如图 3-5 所示。图 3-6 第一层轮廓曲线尺寸关闭第一层，第二组曲线各点尺寸为：6(22，6.1) 7(36.6，31.3) 8(-24.2，31.3) 9(-24.2，16.24)，保存在第二层，图 3.7 所示。图 3-7 第二层轮廓曲

13、线尺寸关闭第二层，第三组曲线各点尺寸为：10(-24.82, 21.68) 11(-24.82, 36.58) 12(10.25, 36.58) 13(0.25, 25.87) C4(-13.95, 79.6)，保存在第三层，图 3-8 所示。.图 3-8 第三层轮廓曲线尺寸关闭第三层，在草图 XC-YC 平面里绘制第四组曲线，各点尺寸为：C1（-24，-6.129） C2(24，-6.129)，保存在第四层，图 3-9 所示。图 3-9 第四层轮廓曲线尺寸3.1.23.1.2 创建实体创建实体退出草图模式，打开 1、4 层，关闭第 2、3 层，如图 3-10 所示。.图 3-10 轮廓曲线选

14、择如图 3-11 所示圆弧 P1(与其连接的图素会被选上)，选择拉伸，对称距离为起始-30mm，结束 30mm。确定后，结果如图 3-12 所示。 图 3-11 “拉伸”菜单 图 3-12 拉伸结果同样方法拉伸图 P2、P3，拉伸距离为起始 0mm，结束 30mm。确定后结果如图 3-13 所示。选择进行布尔并运算，图 3-14，把被拉伸的两个几何体合成一个整体。. 图 3-13 拉伸实体 图 3-14 布尔并运算菜单打开第 3 层，选择如图 3-15 所示直线 P4(与其连接的图素会被选上)，拉伸 P4，拉伸距离为起始-50mm，结束 50mm。结果如图 3-16。选择布尔差运算，图 3-1

15、7，结果如图 3-18 所示。 图 3-15 拉伸 图 3-16 拉伸结果. 图 3-17 布尔差运算 图 3-18 布尔差运算结果打开第二层，选择如图所示直线 P5(与其连接的图素会被选上)如图 3-19。拉伸 P5，拉伸距离为起始-26mm，结束 26mm。结果如图 3-20。选择布尔差运算，结果如图 3-21 所示。 图 3-19 对 P5 进行拉伸图 3-20 拉伸结果. 图 3-21 对 P5 进行布尔差运算结果3.1.33.1.3 前视图造型设计前视图造型设计创建凸面。选择基准平面，在曲面前创建一个面，图 3-22。双击这个面，进入草图，在前视图中按以下坐标绘制如图 3-23 所示

16、的曲线。C1(-29.393,-18.942) C2(29.393,-18.942 ) C3(0,-19.487)。完成草图，选择凸垫，在前面的曲面上凸垫，凸垫高度为 1mm，如图 3-24所示。图 3-22 选择基准平面.图 3-23 绘制凸垫曲线图 3-24 完成凸垫曲面绘制创建凹孔。再次双击创建凸面时所作的面，进入草图，在前视图中按以下坐标绘制如图 3-25 所示的曲线。C1（-15,2.814） C2 (15,2.814)。完成草图，选择，以两个圆为弧，各创建一个球体，和曲面相交，图 3-26。选择，做布尔差运算，就可在曲面上留下两个凹进去的圆孔，图 3-27。图 3-25 创建凹孔曲

17、线图 3-26 凹孔实体. 图 3-27 凹孔布尔差运算3.1.43.1.4 倒圆角倒圆角为方便机床加工，使图形更加美观，对充电器实体进行倒圆角。选择倒圆角，选择如图 3-28 所示实体边 P13、P14、P15、P15，在弹出的实体圆角参数设定对话框中，输入倒圆角半径为 8。图 3-28 选择实体边倒圆角半径 8mm选择如图 3-29 所示实体边 P17，再选择另外三条相对的实体边，在弹出的实体圆角参数设定对话框中，输入倒圆角半径为 4。选择所示实体边 P18、P19，在弹出的实体圆角参数设定对话框中，输入倒圆角半径为 1.5。选择如图 3-29、3-30 所示实体边 P20P23，在弹出的

18、实体圆角参数设定对话框中，输入倒圆角半径为 4。.图 3-29 选择实体边倒圆角半径 4mm图 3-30 垂直边倒圆角半径 4mm选择如图 3-31 所示实体边 P24、P25，在弹出的实体圆角参数设定对话框中，输入倒圆角半径为 1。再选择实体边 P26P28，在弹出的实体圆角参数设定对话框中，输入倒圆角半径为 0.5。最后倒圆角得到图 3-32。.图 3-31 其余部分倒园角图 3-32 倒圆后实体3.1.53.1.5 实体抽壳实体抽壳选择，选择底面这个实体面，在弹出的实体抽壳参数设定对话框中，输入如图 3-33 所示参数，单击确定按钮。结果如图 3-34 所示。. 图 3-33 实体抽壳菜

19、单 图 3-34 实体抽壳结果3.1.63.1.6 孔的设计孔的设计在前视图中，从凹圆上取三点（最上面两点，最下面一点）作一个平面，如图 3-35 所示。双击这个平面进入草图。在凹圆的中心画两个小圆，直径为 2，图 3-36。通过拉伸，布尔差，得到图 3-37。图 3-35 设计结果 1图 3-36 设计结果 2.图 3.37 设计结果 3在 3D 图中绘制如下图所示的两个矩形。各点坐标为：a(-17,28,39) b(-10,28,39) c(-17,25,41) d(-10,25,41) e(10,28,39) f(17,28,39) g(10,25,41) h(17,25,41)。通过选

20、择 P32、P33 两个矩形，再通过拉伸、布尔差，得到方形的孔，如图3-38 所示。图 3-38 设计结果 4尾部打孔。选择，放置面选择后平面，定位如图 3-39 所示，孔的直径为 5，圆心水平距离为 15，竖直距离为 10。.图 3-39 孔设计的最终结果3.1.73.1.7 平移坐标轴平移坐标轴为了方便加工，需把坐标轴抬到实体造型上方。平移坐标轴，选择WCS方向，沿 Z 轴移动 27mm，如图 3-40 所示。图 3-40 Z 轴平移结果3.23.2 曲面分析曲面分析三维造型设计出来后，需要对曲面质量进行分析评估，以确定曲面是否达到设计要求。对曲面进行了反射分析，即分析曲面的反射特性，可以

21、知道曲面是否光滑过渡，如果没有达到要求，曲面上的线条则会高低不平，没有连续性，有时还会出现起皱现象。通过选择菜单命令分析/形状/面/反射，如图 3-41，出现“面分析反射”的对话框，图 3-42，选择黑白线进行面分析，由图 3-43 可以看出，线条过渡流畅，说明曲面是光顺的，达到设计要求。.图 3-41 曲面分析选项卡 图3-42 面分析窗 图3-43 分析结果由以上分析结果可以看出，曲面过渡连续光顺，各点的数据可以采用。4 4 工程制图工程制图. 图 4-1 图纸选择窗 图 4-2 正等测视图选项图 4-3 尺寸图.结结论论Unigraphics 软件是美国 EDS 公司推出的集 CAD/C

22、AE/CAM 为一体的三维设计平台，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。本设计是采用 CAD/CAM 技术，运用 UG 软件进行充电器模型外形设计及数控加工的研究。经过三个月的努力工作，完成了设计任务。相关工作总结如下：主要工作及结论a 对充电器的模型测绘，我学到了测绘的方法，一种是逆向工程技术，另一种是通过手工测绘。本课题采用的是手工测绘。b 利用 UG 软件，绘制出了充电器的三维造型、工程图，能够熟练运用 CAD 模块进行造型设计。c 对充电器模型进行加工工艺分析，确定了工艺参数。d 用 UG 软件完成充电器模型的虚拟制造，通过反复选择，确定了最佳刀具路径，并生成数控加工程序。e 在数控铣床上实现充电器模型的数控加工，熟悉了数控机床的操作方法，如回参考点、对刀等，结果满足设计要求。存在的问题a 由于时间原因，对充电器模型的造型设计还不完善，设计出的充电器比较笨拙。如果设计得能像汽车车身的流线型一样，效果会更好。b 由于采用的手工测绘，取样点的误差较大，影响了设计精度。条件允许的话，选用逆向工程技术，这样精度会大大提高。c 为了缩短加工时间，选择了较大的步距，加工出来