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1、
第1章 緒論
制造業(yè)已成為國家經(jīng)濟(jì)和綜合國力的基礎(chǔ),制造業(yè)的發(fā)達(dá)與先進(jìn)程度是國家工業(yè)的重要表征。人類社會在步入新世紀(jì)的同時也逐漸有工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代步入知識經(jīng)濟(jì)時代,知識和技術(shù)被認(rèn)為是提高生產(chǎn)率和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的驅(qū)動器。因而,先進(jìn)制造技術(shù)已成為制造企業(yè)在激烈市場競爭中立于不敗之地并求得迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素,成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足人類日益增長需要的重要支撐,成為加速高新技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)國防現(xiàn)代化的助推器。
1.1 逆向工程簡介
逆向工程( Reverse Engineering-RE )是對產(chǎn)品設(shè)計過程的一種描述。在工程技術(shù)人員的一般概念中,產(chǎn)品設(shè)計過程是一個從無到有的過程,即設(shè)計人員首先在大腦中
2、構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等,然后通過繪制圖紙建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型,最終將這個模型轉(zhuǎn)入到制造流程中,完成產(chǎn)品的整個設(shè)計制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計過程我們稱為 “ 正向設(shè)計 ” 過程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計可以認(rèn)為是一個 “ 從有到無 ” 的過程。簡單地說,逆向工程產(chǎn)品設(shè)計就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型,反向推出產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)(包括設(shè)計圖紙或數(shù)字模型)的過程。從這個意義上說,逆向工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用已經(jīng)很久了。早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設(shè)計就是逆向工程的很好實(shí)例。隨著計算機(jī)技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,特別是數(shù)字化測量技術(shù)的迅猛發(fā)展,基于測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對象。通
3、過數(shù)字化測量設(shè)備(如坐標(biāo)測量機(jī)、激光測量設(shè)備等)獲取的物體表面的空間數(shù)據(jù),需要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的三維模型,進(jìn)而利用 CAM 系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此,逆向工程技術(shù)可以認(rèn)為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何建模技術(shù)的總稱。逆向工程的實(shí)施過程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過程。
1.2 UG簡介
1.2.1 UG的概念
UG是Unigraphics的縮寫,是一個商品名。這是一個交互式CAD/CAM(計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造)系統(tǒng),它功能強(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)。它主要基于工作站。
CAD是計算機(jī)輔助設(shè)計的縮寫,是行業(yè)通用名稱。它不包括CAM(計算
4、機(jī)輔助制造)??梢詫?shí)現(xiàn)CAD功能的軟件有很多,UG是其中一個,還有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、開目CAD等等。而AutoCAD則是另外一個由歐特克(Autodesk)公司開發(fā)的主要基于PC機(jī)的CAD軟件。全套圖紙及更多設(shè)計請聯(lián)系QQ:360702501
1.2.2 UG的特點(diǎn)
l)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫,真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換,可實(shí)施并行工程。
2)采用復(fù)合建模技術(shù),可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。
3)用基于特征(如孔、凸臺、型膠、槽溝、倒角等)的建模和編輯
5、方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ),形象直觀,類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計辦法,并能用參數(shù)驅(qū)動。
4)曲面設(shè)計采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ),可用多種方法生成復(fù)雜的曲面,特別適合于汽車外形設(shè)計、汽輪機(jī)葉片設(shè)計等復(fù)雜曲面造型。
5)出圖功能強(qiáng),可十分方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖,增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。
6)以Parasolid為實(shí)體建模核心,實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實(shí)體造型基礎(chǔ)。
7)提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP(GRAPHICAL I
6、NTERACTIVE PROGRAMING)和UFUNC(USER FUNCTION),并能通過高級語言接口,使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結(jié)合起來。
8)具有良好的用戶介面,絕大多數(shù)功能都可通過圖標(biāo)實(shí)現(xiàn);進(jìn)行對象操作時,具有自動推理功能;同時,在每個操作步驟中,都有相應(yīng)的提示信息,便于用戶做出正確的選擇。
第2章 游戲手柄零件的三維建模
2.1 零件建模分析
圖 2-1 游戲手柄示意圖
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通過游戲手柄示意圖2-1分析可知本零件有三維曲面建模,在UG NX4中要通過拉伸和構(gòu)建曲面等操作完成建模;本零件的建模難點(diǎn)在于
7、曲面的構(gòu)建,由于其面較為復(fù)雜,且?guī)缀侮P(guān)系不太清楚,因此在建模過程中應(yīng)該注意面幾何關(guān)系。具體建模過程下所示。
2.2 基于UG NX4的零件三維實(shí)體建模
2.2.1 通過拉伸命令建立模型的基本形狀
打開UG NX4.0并進(jìn)入建模模塊,選擇“成型特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對話框中選擇“選擇步驟”中的草繪圖標(biāo),并選擇XC-YC平面為草繪平面,繪制如圖2-2所示圖形并做尺寸約束。完成草圖,設(shè)置如圖2-3所示拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖2-4所示。
圖 2-2 圖 2-3
圖 2-4
2
8、.2.2 通過拉伸命令建立高為11mm的一個臺階特征
選擇“成型特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對話框中選擇“選擇步驟”中的草繪圖標(biāo),并選擇XC-YC平面為草繪平面,繪制如圖2-5所示圖形并做幾何和尺寸約束。完成草圖,設(shè)置如圖2-6所示拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖2-7所示。
圖 2-5 圖 2-6
圖 2-全套圖紙及更多設(shè)計請聯(lián)系QQ:360702501
2.2.3 構(gòu)建第一個曲面
選擇草圖圖標(biāo),選擇XC-ZC平面為草繪平面,在該平面內(nèi)用圓弧命令繪制一條圓弧。因
9、為沒有具體的尺寸要求,故只需根據(jù)示意圖調(diào)到合適的大小即可。完成草圖后,再點(diǎn)擊草圖圖標(biāo),選擇YC-ZC平面為草繪平面,在這個平面內(nèi)用圓弧命令繪制一條圓弧。因?yàn)闆]有具體的尺寸要求,故也是根據(jù)示意圖調(diào)到合適的大小即可。完成草圖后,進(jìn)入建模模塊,選擇:插入 — 網(wǎng)格曲面 — 藝術(shù)曲面1x1(如圖2-8)。用兩條弧線創(chuàng)建的曲面如圖2-9所示。在“直接建?!惫ぞ邨l中選擇替換面圖標(biāo),將平面替換成該曲面。替換結(jié)果如圖2-10所示。
圖 2-8 圖 2-9
圖 2-10全套圖紙及更多設(shè)計請聯(lián)系QQ:360
10、702501
2.2.4 通過拉伸命令建立中間圓環(huán)臺和模型后面的一個臺階特征
選擇“成型特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對話框中選擇“選擇步驟”中的草繪圖標(biāo),并選擇XC-YC平面為草繪平面,繪制如圖2-11所示圖形并做幾何和尺寸約束。完成草圖,設(shè)置如圖2-12所示拉伸參數(shù),完成拉伸后在“直接建模”工具條中選擇替換面圖標(biāo),將圓環(huán)面替換成曲面。再選擇“特征操作”里的偏置面圖標(biāo)將該面向Z的正方向偏置2mm。最后選擇“特征操作”里的求和圖標(biāo)將其與整體求和,最后的效果如圖2-13所示。選擇“成型特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),設(shè)置如圖2-14所示拉伸參數(shù)拉伸后面的臺階,最后效果如圖2-15
11、所示。
圖 2-11 圖 2-12
圖 2-13 圖 2-14
圖 2-15全套圖紙及更多設(shè)計請聯(lián)系QQ:360702501
2.2.5 構(gòu)建第二個曲面
選擇草圖圖標(biāo),進(jìn)入草圖模塊,在該模塊下繪制好構(gòu)建曲面的線性框架。沒有具體的尺寸要求,只需根據(jù)示意圖和實(shí)際建模情況調(diào)到合適的形狀即可。如圖2-16所示。在建模模塊下選擇“成型特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),拉伸位于中間的線框,設(shè)
12、置如圖2-17所示拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖2-18所示.。選擇“曲面”工具條中的通過曲線網(wǎng)格圖標(biāo),設(shè)置如圖2-19所示的參數(shù),構(gòu)建好的面如圖2-20所示.。用同樣的方法構(gòu)建好其它幾個面。選擇插入—聯(lián)合體—縫合,將這些面縫合為一體,如圖2-21所示。在選擇編輯—變換—用直線做鏡像,鏡像后再選擇“特征操作”里的求和圖標(biāo)將兩個體合為一體,最后的效果如圖2-22所示。選擇“特征操作”里的求和圖標(biāo)將其與整體求和,求和后效果如圖2-23所示。
圖 2-16 圖 2-17
13、
圖 2-18 圖 2-19
圖 2-20 圖 2-21
圖 3-89 全套圖紙及更多設(shè)計請聯(lián)系QQ:360702501 圖 3-90
3.2.5 仿真加工與產(chǎn)生NC程序.
(1)仿真加工和仿真結(jié)果圖
圖 3-91
圖 3-92 圖 3-93
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(2)產(chǎn)生NC程序
① 單擊父級組PROGRAM,在單擊后處理按鈕(),進(jìn)入后處理窗口,單擊確定后就能得到程序。
② 產(chǎn)生NC程序(部分程序)
%0001
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G54 G91 G28 Z0.0
N0030 T01 M06
N0040 G0 G90 X-1.9993 Y1.9565 S1200 M03
N0050 G43
……………………
……………………
……………………
N9250 X-.5761 Y-.9427 Z-.2745
N9260 X-.5773 Y-.
15、9455 Z-.2755
N9270 X-.5781 Y-.9475 Z-.2765
N9280 X-.5803 Y-.9543 Z-.2791
N9290 X-.5811 Y-.9576 Z-.2803
N9300 X-.5821 Y-.9607 Z-.2816
N9310 X-.583 Y-.967 Z-.2837
N9320 X-.5837 Y-.9716 Z-.2855
N9330 X-.5843 Y-.9794 Z-.2881
N9340 X-.5844 Y-.9815 Z-.289
N9350 X-.5843 Y-.9828 Z-.2895
N9360 Y-.9
16、839 Z-.2897
N9370 X-.5841 Y-.9863 Z-.2905
N9380 X-.5837 Y-.9918 Z-.2923
N9390 X-.5833 Y-.9939 Z-.293
0226
N9490 Z.
基準(zhǔn)邊:
結(jié)論
經(jīng)過了兩個多月的努力,我在老師的指導(dǎo)和幫助下順利完成了自己的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),再到論文文章的完成,每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn),這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中我學(xué)到了很多同時也懂得了很多。我學(xué)會了如何篆寫說明書,如何將已學(xué)過的知識與實(shí)踐聯(lián)系起來,如何將書本
17、上的知識進(jìn)行靈活運(yùn)用,自己的能力得到了很大的提高。
我的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是完成一個游戲手柄模型的三維建模與仿真加工。經(jīng)過這次
。
參考文獻(xiàn)
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