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基于 UG 钢丝 装机 虚拟 装配 设计

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河南科技学院学生姓名李保林班级机教042指导教师逄明华设计题目基于UG下的钢丝包装机的虚拟装配目前已完成任务1. 从图书馆、网上查找相关毕业设计的资料，能够自己独立的阅读部分资料，了解参数化设计的概念、理论，对毕业设计的过程建立了整体概念；2. 查找并完成了两千字左右的外文翻译；3. 对钢丝包装机进行了方案的提出比较； 4完成了钢丝包装机的部分零件的建模。是否符合任务书要求进度：符合尚需完成任务1.还有部分零件没有进行设计；2.对其中的钢丝直径的调节方案还需要进一步完善。3.对钢丝包装机的虚拟仿真还没有完成。能否按期完成设计：能存在问题和解决办法存在问题1.方案论证不完善；2.具体的设计还有一定的问题；3.仿真还没有达到要求。拟采取的办法1.查阅大量相关图书和专业杂志，找出合理的方法；2.通过相关资料选择四种正确的仿真方法；3.通过计算，上机演示，对上边存在的问题进行解决。指导教师签 字日期年 月 日教学院长(主任)意 见 负责人签字： 年 月 日本科毕业论文（设计）中期进展情况检查表本科毕业论文（设计）相关中英文翻译资料资料题目：铣削 学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育MILLINGMilling is a basic machining process in which the surface is generated by the progressive formation and removal of chips of material from the workpiece as it is fed to a rotating cutter in a direction perpendicular to the axis of the cutter. In some cases the workpiece is stationary and the cutter is fed to the work. In most instances a multiple-tooth cutter is used so that the metal removal rate is high, and frequently the desired surface is obtained in a single pass of the work.The tool used in milling is known as a milling cutter. It usually consists of a cylindrical body which rotates on its axis and contains equally spaced peripheral teeth that intermittently engage and cut the workpiece. 1 In some cases the teeth extend part way across one or both Ends of the cylinder. Because the milling principle provides rapid metal removal and can produce good surface finish, it is particularly well-suited for mass-production work, and excellent milling machines have been developed for this purpose. However, very accurate and versatile milling Machines of a general-purpose nature also have been developed that are widely used in jobshop and tool and die work. A shop that is equipped with a milling machine and an engine lathe can machine almost any type of product of suitable size. Types of Milling Operations. Milling operations can be classified into two broad categories, each of which has several variations:1. In peripheral milling a surface is generated by teeth located in the periphery of the cutter body; the surface is parallel with the axis of rotation of the cutter. Both flat and formed surfaces can be produced by this method. The cross section of the resulting surface corresponds to the axial contour of the cutter. This procedure often is called slab milling. 2. In face milling the generated flat surface is at right angles to the cutter axis and is the combined result of the actions of the portions of the teeth located on both the periphery and the face of the cutter. 2 The major portion of the cutting is done by the peripheral portions of the teeth with the face portions providing a finishing action.The basic concepts of peripheral and face milling are illustrated in Fig. 16-1. Peripheral milling operations usually are performed on machines having horizontal spindles, whereas face milling is done on both horizontal- and vertical-spindle machines.Surface Generation in Mimng. Surfaces can be generated in milling by two distinctly different methods depicted in Fig. 16-2. Note that in up milling the cutter rotates againsi the direction of feed the workpiece, whereas in down milling the rotation is in the same direction as the feed. As shown in Fig. 16-2, the method of chip formation is quite different in the two cases. In up milling the c hip is very thin at the beginning, where the tooth first contacts the work, and increases in thickness, becoming a maximum where the tooth leaves the work. The cutter tends topush the work along and lift it upward from Tool-work relationshios in peripheral and face milling the table. This action tends to eliminate any effect of looseness in the feed screw and nut of the milling machine table and results in a smooth cut. However, the action also tends to loosen the work from the clamping device so that greater clamping forcers must be employed. In addition, the smoothness of the generated surface depends greatly on the sharpness of the cutting edges.In down milling, maximum chip thickness cecum close to the point at which the tooth contacts the work. Because the relative motion tends to pull the workpiece into the cutter, all possibility of looseness in the table feed screw must be eliminated if down milling is to be used. It should never be attempted on machines that are not designed for this type of milling. Inasmush as the material yields in approximately a tangential direction at the end of the tooth engagement, there is much less tendency for the machined surface to show tooth marks than when up milling is used. Another considerable advantage of down milling is that the cutting force tends to hold the work against the machine table, permitting lower clamping force to be employed. 3 This is particularly advantageous when milling thin workpiece or when taking heavy cuts.Sometimes a disadvantage of down milling is that the cutter teeth strike against the surface of the work at the beginning of each chip. When the workpiece has a hard surface, such as castings do, this may cause the teeth to dull rapidly.Milling Cutters. Milling cutters can be classified several ways. One method is to group them into two broad classes, based on tooth relief, as follows:1.Profile-cutters have relief provided on each tooth by grinding a small land back of the cutting edge. The cutting edge may be straight or curved.2.In form or cam-reheved cutters the cross section of each tooth is an eccentric curve behind the cutting edge, thus providing relief. All sections of the eccentric relief, parallel with the cutting edge, must have the same contour as the cutting edge. Cutters of this type are sharpened by grinding only the face of the teeth, with the contour of the cutting edge thus remaining unchanged.Another useful method of classification is according to the method of mounting the cutter. Arbor cutters are those that have a center hole so they can be mounted on an arbor. Shank cutters have either tapered or straight integral shank. Those with tapered shanks can be mounted directly in the milling machine spindle, whereas straight-shank cutters are held in a chuck. Facing cutters usually are bolted to the end of a stub arbor.The common types of milling cutters, classified by this system are as follows:Types of Milling Cutters. Hain milling cutters are cylindrical or disk-shaped, having straight or helical teeth on the periphery. They are used for milling flat surfaces. This type of operation is called plai n or slab milling. Each tooth in a helical cutter engages the work gradually, and usually more than one tooth cuts at a given time. This reduces shock and chattering tendencies and promotes a smoother surface. Consequently, this type of cutter usually is preferred over one with straight teeth.Side milling cutters are similar to plain milling cutters except that the teeth extend radially part way across one or both ends of the cylinder toward the :center. The teeth may be either straight or helical. Frequently these cutters are relatively narrow, being disklike in shape. Two or more side milling cutters often are spaced on an arbor to make simultaneous, parallel cuts, in an operation called straddle milling.Interlocking slotting cutters consist of two cutters similar to side mills, but made to operate as a unit for milling slots. The two cutters are adjusted to the desired width by inserting shims between them. Staggered-tooth milling cutters are narrow cylindrical cutters having staggered teeth, and with alternate teeth having opposite helix angles. They are ground to cut only on the periphery, but each tooth also has chip clearance ground on the protruding side. These cutters have a free cutting action that makes them particnlarly effective in milling deep slots. Metal-slitting saws are thin, plain milling cutters, usually from 1/32 to 3/16 inch thick, which have their sides slightly dished to provide clearance and prevent binding. They usually have more teeth per inch of diameter than ordinary plain milling cutters and are used for milling deep, narrow slots and for cutting-off operations.铣 削铣削是机械加工的一个基础方法。在这一加工过程中，当工件沿垂直于旋转刀具轴线方向进给时，在工件上形成并去除切屑从而逐渐地铣出表面。有时候，工件是固定的，而刀具处于进给状态。在大多数情况下，使用多齿刀具，金属切削量大，只需一次铣削就可以获得所期望的表面。在铣削加工中使用的刀具称做铣刀。它通常是一个绕其轴线旋转并且周边带有同间距齿的圆柱体，铣刀齿间歇性接触并切削工件。在某些情况下，铣刀上的刀齿会高出圆柱体的一端或两端。由于铣削切削金属速度很快，并且能产生良好的表面光洁度，故特别适合大规模生产加工。为了实现这一目的，已经制造出了质量一流的铣床。然而在机修车间和工具模具加工中也已经广泛地使用了非常精确的多功能通用的铣床。车间里拥有一台铣床和一台普通车床就能加工出具有适合尺寸的各种产品。铣削操作类型：铣削操作可以分成两大种类，每一类又有多种类型。1圆周铣削 在圆周铣削中，使用的铣刀刀齿固定在刀体的圆周面上，工件铣削表面与旋转刀具轴线平行，从而加工表面。使用这种方法可以加工出平面和成型表面，加工中表面横截面与刀具的轴向外轮廓相一致。这种加工过程常被称为平面铣削。2端面铣削 铣削平面与刀具的轴线垂直，被加工平面是刀具位于周边和端面的齿综合作用形成的。刀具周边齿完成铣削的主要任务，而端面齿用于精铣。圆周铣削和端面铣削的基本概念，圆周铣削通常使用卧式铣床，而端铣削则既可在卧式铣床又可以在立式铣床上进行。铣削面的形成：铣削时可以采用两种完全不同的方法。应注意，在逆铣时，铣刀旋转方向与工件进给方向相反，而在顺铣时铣刀旋转与工件进给方向相同。在逆铣过程中，当铣刀齿刚切人工件时，切屑是非常薄的，然后渐渐增厚，在刀齿离开工件的地方，切屑最厚。在两种铣削方法中，切屑的形成是不同的，逆铣过程中，刀具有推动工什丌使工件从工作台上提升的趋势，这种作用有助于消除铣床工作台进给螺杆和螺母间的间隙，从而形成平稳的切削。然而，这种作用也有造成工件与夹紧装置之间的松动的趋势，这时应施加更大的夹紧力。此外，铣削表面的平整度主要取决于切削刃的锋利程度。 顺铣时，最大切屑厚度产生于靠近刀具与工件接触点处。由于相对运动趋于把工件拉向铣刀，如果采用顺铣法，要消除工作台进给螺杆可能产生的松动。因此，对于不能用于顺铣的铣床，不要采用顺铣方法。因为在铣刀结束切削时，处于切线方向的被切材料发生屈服，所以与逆铣相比，顺铣的被加工表面没有什么切痕。顺铣的另一个优势是切削力趋于将工件压紧在工作台上，因此对工件的夹紧力可以小于逆铣。这一优势可以用于铣削较薄的工件或进行强力切削。顺铣的弱点是铣刀齿刚一切削每片铁屑时，刀齿会撞击工件的表面。如果工件表面坚硬，像铸件，就会使刀齿迅速地变钝。铣刀分类有多种方法，一种方法是根据刀具后角将铣刀分为两大类：1仿形铣刀 每个刀齿在切削刃的背面磨了一个很小的棱面形成后角，切削刃可以是直线或曲线的。 2成形或凸轮形后角铣刀 每个齿的横截面在切削刃的背面呈偏心曲线状，以产生后角。偏心后角的各面与切削刃平行，具有切削刃的相同形状。这种类型的铣刀仅需磨削齿的前刀面就可以变得锋利，只要切削刃的外形保持不变，铣刀的另一种分类方法是根据铣刀安装的方法进行分类。心轴铣刀带有一个中心孔以使铣刀安装在心轴上。带柄铣刀有一锥柄或直柄轴，含锥形轴柄的铣刀可以直接安装在铣床的主轴上，而直柄轴的铣刀则是夹持在卡盘里。平面铣刀通常用螺栓固定在刀轴的末端上。根据这种分类方法，通用型的铣刀可分类如下：心轴铣刀：圆柱形铣刀，角度铣刀，侧刃铣刀，嵌齿铣刀，错齿铣刀，成形铣刀，开槽铣刀，高速切削刀。带柄铣刀：端面铣刀，T形槽铣刀，整体式铣刀，半圆键座铣刀，套式铣刀，高速切削刀，空心铣刀。铣刀的类型 圆柱形铣刀是在圆周上有直的或螺旋形的齿的圆柱形或盘形铣刀。它们可以用来铣削平面，这种铣削称做平面铣削。螺旋形的铣刀上的每个齿是逐渐地接触工件，在给定的时间内，一般有多齿进行铣削，这样可以减少震动，获得一个较平滑的表面。因此，与直齿铣刀相比，这种类型的铣刀，通常使用得更多。 侧刃铣刀的齿除了在圆柱刀体的一端或两端向径向延伸之外，与圆柱形铣刀是相似的。侧刃铣刀的刀齿既可以是直线的，也可以是螺旋形的，这种铣刀一般较窄小，具有盘形的形状。在跨式铣削加工中，常常将两个或更多的侧刃铣刀同时相间地安装在一个刀杆上同步并行切削。双联槽铣刀是由两个侧刃铣刀组成，但是在铣槽时，作为一组铣刀进行操作。在两个铣刀之间添加一些薄垫片，以调整之间的间距。错齿铣刀是较薄的圆柱形铣刀，刀上有相互交错的刀齿，相邻刀齿具有相反的螺旋角。这种铣刀经研磨后仅用于周铣，在每个齿突出的一边，留有供切屑排出的缝隙。这种类型的铣刀可用于高速切削，在铣削深槽时可以发挥独特的作用。 开槽铣刀是一种薄型的圆柱形铣刀，厚度一般为132316英寸。这种铣刀的侧面呈盘状，有间隙，可以防止粘连。与圆柱形铣刀相比，这种类型的铣刀每英寸直径上的齿数更多，通常用于铣削较深的、狭窄的槽，并可用于切割加工。毕业论文（设计）任务书题目名称 基于UG下的钢丝包装机的虚拟装配学生姓名李保琳所学专业机电技术教育班级042班指导教师姓名逄明华所学专业机械设计及理论职称助 教完成期限 2009年1月20日至2009年5月20日一、 毕业设计主要内容及主要技术指标1.主要内容钢丝自动包装机是专门为冶金行业而研究，设计，制造的一种新颖的缠绕包装机，用于钢丝、焊丝、线缆等线材的缠绕包装，以达到良好的保护和装饰作用。具有安全性高，包装速度快，包装范围广泛，操作简便等优点。是提高工作效率，节省工作时间，减少产品包装成本，提高产品档次的最佳选择。2.技术指标(1)确定出钢丝自动包装机的包装规格; (2) 可根据需要任意调整包装带的重叠度。手动/自动工作模式选择; (3) 配备胶带粘贴装置。往复式操作。包装带的松紧度可调;(4) 托辊和护辊均采用高耐压聚胺脂包胶;(5) 滑环高度可调。安全、便捷，占地小。简要.二、 毕业设计的基本要求1.毕业设计正文一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的参考文献，正文中要引用5篇以上文献，并注明文献出处，正文字数在6000字以上；2.有不少于2000汉字的与本课题有关的外文翻译资料；3.毕业设计总字数在10000字以上；4.列出螺纹连接件的标准件库；5.给出相应调用标准库的方法。三、毕业设计进度安排1. 2009年1月16日-1月20日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成外文资料翻译和开题报告。2. 2009年3月5-11日（第1周），指导教师审核开题报告和设计方案。3. 2009年3月12日-4月12日（第2-5周），毕业设计单元部分设计。4. 2009年4月13日-4月19日（第6周），毕业设计中期检查。5. 2009年4月20日-5月13日（第7-9周），建立三维模型、撰写毕业设计正文。6. 2009年5月14-20日（第10周）上交毕业设计正文，指导、评阅教师审查评阅正文，毕业设计答辩资格审查，学生修改整理正文，毕业设计答辩。本科生毕业论文（设计）开题报告题目名称 基于UG下的钢丝包装机的虚拟装配学生姓名专业机电技术教育学号指导教师姓名所学专业机械设计及理论机电技术教育职称助 教完成期限 一、选题的目的意义美国EDS公司的Unigraphics(UG)是一个优秀的机械CAD/CAE/CAM一体化高端软件，它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出任意复杂的产品模型。加之技术处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块，使CAD、CAE和CAM有机集成，可以使产品的设计、分析和制造一次完成。目前，UG已广泛应用于航空航天、汽车、通用机械、家用电器等领域。作为通用CAD/CAE/CAM软件，UG功能非常强大，通过计算机和CAD软件对设计“产品”进行分析，计算与装配，调整优化产品结构和性能，并进行绘图。这种技术把设计人员所具有的最佳特性（创造性思维，形象思维，知识经验，综合判断与分析的能力）同计算机强大的记忆与信息检索能力，大量信息的高速精确计算与处理能力，易于修改设计，工作状态稳定且不疲劳的特性结合起来，从而大大提高设计速度和效率，提高设计质量，降低设计成本。所以对本课题的研究设计是具有非常深远的现实意义。二、国内外研究现状目前，在国外基于UG参数化设计在快速设计领域中已经广泛应用于汽车、航空、航天、家电、机械、医疗仪器等行业领域的产品设计、制造与分析，实现了设计优化技术与基于产品和加工过程的结合。现在主要研究的是如何在现有仿真设计及有限元分析的基础上，对特别工艺实现直接加工，以真正实现机械设计加工一体化、无图纸化。在国内目前在参数化设计领域的发展非常的迅猛，也为我国机械制造业带来了新的活力，但是由于我国技术水平和设备的限制，在应用CAD/CAM技术制造产品时，造型精度不高，这将直接影响到产品的有限元分析、虚拟样机设计的仿真结果，并影响到相关产品的制造精度，所以利用UG对钢丝包装机进行参数化设计不仅可以提高设计效率，更重要的是可以提高机械装配的精度和效率。三、主要研究内容利用UG的三维实体造型功能生成钢丝包装机的各个零件，然后在虚拟装配功能下在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否存在干涉现象。 四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1.结合自己的情况多方搜集相关资料，制定毕业设计方案；2.确定出钢丝包装机的主要设计参数；3.在UG实体建模模块中建立钢丝包装机的各个零件实体；4.在UG虚拟装配模块中在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配;5.在UG虚拟装配的基础上制作出总装配工程图纸并给也总装配尺寸.五、 主要参考文献与资料1 朱凯 李晓武 UG NX中文版机械设计基础教程M.人民邮电出版社.2006 2 濮良贵 纪名刚 . 机械设计M 高等教育出版社 .20053 黄翔 李迎光 .UG应用开发教程与实例精解M.清华大学出版社.20054 戴丽娜 徐冰 . 以UG为平台的企业标准件库开发 . 现在制造工程 .20065 罗源伟.机械产品参数化特征造型J.桂林电子工业学院学报.2000（9）：59-636 夏德伟 张俊生 陈树勇UG NX 4.0机械设计典型范例教程 电子工业出版社 20067 胡仁喜 刘昌丽.精通UG NX 4.0机械设计.电子工业出版社.2006(9)8 刘莉莉 利用UG草图实现模型的参数化设计J.2003(11)9 孙恒 陈作模.机械原理M 高等教育出版社.199910 周虹 仉毅.基于UG的渐开线齿轮参数化设计与实现 J.2007(2)11 周正元.基于UG的圆柱渐开线齿轮参数化设计 J.2005(6)12 祝恒云.基于UG的直齿圆柱齿轮绘制研究J.2004(12)13 张晋西等.齿轮三维参数化建模与加工运动仿真J.机械设计.2002（3）：33-5514 王群.UG零件设计实例与技巧 国防工业出版社M.2005(9)15 孙江宏.基于UG的直齿圆柱齿轮参数化实体设计通用方法J.2002(11)16 杨小兵 胡庆夕 凌江春等.基于UG/NX的齿轮参数化建模研究与现实J.2003(6)17 李国锋 等 .UG零件设计实例与技巧M.国防工业出版社. 200518 吴宗泽 罗圣国.机械设计课程设计手册 高等教育出版社 200419 吴湘. 带冠整体涡轮叶盘电火花加工关键技术研究J.哈尔滨:哈尔滨工业大学机电工程学院,2003.20 朱永伟, 徐家文. 异形曲面电解加工进给运动分析与设计J 航空精密制造技术, 2005 , 41 (3) p:31-34.六、 指导教师审批意见签名： 年 月 日学院 届本科毕业设计,设计题目： 基于UG下的钢丝包装机的虚拟装配,学生姓名： 所在院系： 机 电 学 院 所学专业： 机电技术教育 导师姓名： 完成时间：,主要研究内容,研究背景 1基于UG的钢丝包装机设计方案 2 三大运动系统的实现和调节 3钢丝包装机的装配 4 工程图 5 总 结,在机械设计中，利用UG的三维实体造型功能和装配功能，能使产品开发周期大大缩短，设计的可靠性大大提高。本课题以钢丝包装机为研究对象，钢丝包装机具有相似的结构，对其进行设计和装配将大大提高设计效率和设计质量。本课题的主要工作集中在三个方面：一是生成钢丝包装机的各个零件；二是在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否存在干涉现象。三是对所装配的钢丝包装机制作出工程图纸，检查钢丝包装机的运动性能是否合理。,研究背景,1 基于UG的钢丝包装机设计方案,UG环境下钢丝包装机设计方案,用UG的实体建模功能生成钢丝包装机的各个零件，然后在UG的装配功能模块下在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否存在干涉现象。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,当钢丝放到底座的滚轴上时,可以通过升降手轮1来调整面板到合适的高度,然后转动手轮6,通过四个固定滑轮8使钢丝准确的固定在底座的正中间; 在电机的带动下,4开始旋转,从而通过皮带5带动另一滚轴以同速同向的运动转动使钢丝在滚轴摩擦力作用下以开始滚动,其滚动速度可能通过调整电动机的速度来实现; 同时,另一电动机带动主轴10转动,主轴10通过面板后的皮带带动其它三个滚轮一起以同速同向转动,从而在摩擦力的作用下带动胶带环9以一定的方向旋转, 在两个运动同时作用下,使在3上装的胶带准确、快速的缠绕在钢丝上.完成对钢丝的自动化包装.,.,.,.,.,2 三大运动系统的实现和调节,2.1 钢丝定位运动系统,1,3,通过旋转手轮3使滑轮1和滑轮2以同速相对运动，从而迅速而准确的实现钢丝的定位。,2,.,2.2 钢丝的滚动运动系统,1,2,3,4,用4000W的电机通过带传动带动轴1转动，轴1通过三角带与轴4相连，从而使两滚轮2同速同向转动，使放在上面的钢丝按预定的速度和方向滚动。,.,.,调节钢丝的滚动速度和方向可能通过相应的调节电动机的转动速度和转向来实现。,2.3 胶带的缠绕运动系统,1,2,3,4,6,5,胶带环通过滚轮1和2定位在面板上，其中2是动力轮，用4000W的电动机带动轴5旋转，通过带6的摩擦力 使其它三个滚轮一起旋转，从而通过滚轮与胶带环相互的摩擦力使胶带环绕其中心线作旋转运动，使固定在轴4上的胶带有条不紊的对钢丝进行缠绕包装。,.,.,调节其转速和转向可能通过调节电动机的转速和转向进行调节。,3 钢丝包装机的装配,UG装配模块不仅能快速的将零件组合成产品，而且在装配中，可参照其他部件进行部件关联设计，并对装配模型进行间隙分析和重量管理等操作。装配模型产生后，并可将其引入到装配工程图中。,3.1 装配后的效果图,将其引入到工程图中，并标注出总体尺寸，制作出的工程图如下：,4 工程图,结 语,本文主要用UG的实体建模模块和装配模块，制作出了钢丝缠绕机的实体造型，更加直观地显示三维实体，提高了实际设计和生产加工工作的效率，极大地降低了企业的运作成本。由于资料和水平有限，因此钢丝包装机的制作还不够完善，在以后的学习和设计中将会不断加以改进和优化。,欢迎各位老师指导改正！ 谢谢大家！,本科毕业设计设计题目：基于 UG 下的钢丝包装机的虚拟装配学生姓名： 所在院系： 机 电 学 院所学专业： 导师姓名： 完成时间：摘 要UG 是现代计算机辅助设计中应用最广泛的先进三维软件，其功能十分强大。本文介绍了基于 UG 下的钢丝包装机各零件的造型过程，详细说明了在UG 的装配模块对钢丝包装机各零件如滚动滑轮，轴，底座，面板,支架的虚拟装配并制作出工程图，根据装配图对设计的钢丝包装机各零件之间的关系进行检测，看是否存在干涉现象，进一步观察设计的钢丝包装机是否合理，从而提高了钢丝包装机设计的准确性和效率。关键字: UG;参数化设计;三维造型;虚拟装配；工程图Virtual Assembly and Movement Simulationof Steel Wire Automatic Packaging Based on UG Abstract:UG is in the modern computer-aided design applies the most widespread advanced three dimensional software, its function is very formidable. This article introduced based on the UG under steel wire packaging machine various components modelling process, explained in detail in the UG assembly module to the steel wire packaging machine various components like gear, the rolling pulley, the axis, the foundation, supports hypothesized assembly and manufactures the engineering plat, carries on the examination according to the assembly drawing to between the design reduction gear various components relations, looked whether to have the interference, finally through the production steel wire packaging machines movement simulation, further observes the design the reduction gear to be whether reasonable, thus enhanced the steel wire packaging machine design accuracy and the efficiency.Key words: UG; Parametrization design; Three dimensional modelling; Hypothesized assembly; Engineering plat 1 0目 录1 绪论.11.1 CAD 的发展过程及现状.11.2 基于参数化设计的意义.21.3 背景及本文所做的工作.22 基于 UG 的钢丝包装机设计方案.32.1 最终模型图及工作原理.32.2 三大运动系统的实现和调节 .42.2.1 钢丝定位运动系统.42.3.2 钢丝的滚动运动系统 .42.3 钢丝包装机零件的设计.52.3.1 底座的三维模型设计.52.3.2 底座上的固定联结支撑部分设计.62.3.3 轴，齿轮轴及带轴的三维模型设计.62.3.4 操纵轴及轮的三维模型设计.72.3.5 固定滑轮的三维模型设计.72.3.6 滚轮的三维模型设计.82.3.7 带的三维模型设计.82.3.8 螺钉的三维模型设计.82.3.9 支架的三维模型设计.912.3.10 包装带圆环的三维模型设计.92.3.11 面板的三维模型设计.102.3.12 升降轴的三维模型设计.112.3.13 升降手轮的三维模型设计.112.3.14 操作面板的三维模型设计.122.4 钢丝包装机的装配.122.4.1 装配的概述.122.4.2 底座组件的装配.132.4.3 面板的装配.142.4.4 支架的装配.152.4.5 钢丝包装机的总装配.153制作工程图.174 结束语.18致谢.19参考文献.201 绪论 计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称 CAD，是以计算机为主要技术手段，运用和生成各类数字信息和 图形信息以进行产品设计。CAD 技术是通过计算机和 CAD 软件对设计“产品”进行分析，计算与模拟，调整优化产品结构和性能，并进行绘图。这种技术把设计人员所具有的 最佳特性（创造性思维，形象思维，知识经验，综合判断与分析的 能力）同 计2算机的 强大的 记忆与信息检索能力，大量信息的高速精确计算与处理能力，易于修改设计，工作状态稳定且不疲劳的特性结合起来，从而大大提高设计速度和效率，提高设计质量，降低设计成本。1.1 CAD 的发展过程及现状随着计算机技术和计算机图形学技术的发展，CAD 技术的思想于 20 世纪50 年代末开始萌芽。美国麻省理工学院研制成功第一台电子三坐标铣床，并开始研究 APT（Autormatiaiiy Programmed Tools）系统。同一时期，美国CALCOMP 公司研制成功简式绘图机，GERBER 公司研制出平台式绘图仪，这些都为发展 CAD 技术 提供了 最基本的 物质条件。60 年代初，麻省理工学院Sutherland 发表了 SKETCHPAD人机对话系统一文，为 CAD 技术提供了理论基础。1966 年出现了第一台使用的图形显示装置。60 年代的实验室研究，又促进了 计算机图形学的飞跃发展。70 年代初，CAD 技术进入早期使用阶段。美国 Lockhead 飞机公司推出了 CADAM 系统。通用汽车公司研制成功 DAG-1自动设计系统。由于飞机和汽车中遇到大量的自由曲面问题，法国人 提出了 贝塞尔算法。应用此算法能在二维绘图系统 CADAM 的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出三维曲面造型系统 CATIA。它的出现，首次首先以计算机来完整描述产品零件的主要信息，同时业使得 CAD 技术的开发又了现实的基础。这式的 CAD 技术主要运用于军用工业。80 年代，由于计算机软件，硬件产品的功能达到新的水平，性价比大大提高，尤其式 32 位小型机和 超级微型计算机的出现，使 CAD 系统开始为中小型企业所用。我国对 CAD/CAM 技术的研究始于航空工业。高等院校和 科研院在 CAD支撑和应用软件的开发上担任及其重要的角色。在二维交互绘图系统，又不 少自主版权的软件，如开目 CAD 、CAXA 电子图板，金银花系统等 都在国内行业中 推广使用。在应用领域，如通用机械零件设计，冲压和注射模具的设计制造，汽车外形设计，汽轮机叶片设计分析等方面我国均研制出实用的 CAD 软件，如今 CAD 技术及其应用水平已经成为衡量一个国家，一个行业设计水平的重要标准。现在的 CAD 已成为一门综合性应用新技术，它涉及以下基础技术：（1）图形处理技术。如二维交互图形技术，三维几何造型技术及其它图形输入输出技术；（2）工程分析技术。如有限元分析，优化设计方法，物理特性计算，模拟模拟以及各行业的工程分析；（3）数据管理与数据交互技术。如数据库管理，不同的 CAD 系统间的数据交换和接口等；（4）文档处理技术，如文档制作，编辑及文字处理等；（5）软件设计技术。1.2 基于参数化设计的意义3参数化技术的出现使 CAD 技术的一次重大革命，在此之前的造型技术都属于约束自由造型。考察机械制造全过程可以发现，在设计一个新产品时，约7080的成本是在设计阶段确定的，后继工艺规划及产品加工过程中所采用的各种措施对成本的影响有限。因此，采用先进的设计方法和 工具以提高设计效率十分重要。针对这一系列问题，参数化技术就应运而生。对于结构比较定形的产品，建立参数化模型，通过调整参数，修改控制几何形状，自动实现产品的精确造型可大大提高产品的设计效率和 设计质量。参数化设计方法在不断的发展和完善，早期的参数化设计方法主要应用于二维图形由于二维图形的局限性，使其推广应用受到局限，因此三维实体参数化设计方法的研究越来越受到重视。三维实体参数化设计方法不但弥补了二维设计的局限性，而且设计者设计产品时，头脑中总时先形成三维模型，三维实体建立好以后，再将其转化为二维工程图，这样就更符合人们的思维习惯。参数化设计方法与传统方法相比较。最大的不同在于它储存了 设计的全过程，能设计出一组而不时单一的产品模型。它使设计人员不需要考虑细节而尽快草拟零件图，并可以通过变动某些参数来更新设计，而不必运行产品的整个设计过程。参数化技术避免的重复劳动，避免了资源浪费。在产品的开发设计阶段应用参数化设计，能提高 产品的设计效率，缩短新产品的开发周期，使设计人员从繁重的计算和绘图中解脱出来。将主要的经历放在创造性的设计工作中去。因此，它 成为进行初始设计，产品模型编辑修改，多种方案设计和比较的有效手段，深受工程设计人员的欢迎。1.3 背景及本文所做的工作在机械设计中，利用 UG 的三维实体造型功能和虚拟装配功能，能使产品开发周期大大缩短，设计的可靠性大大提高。本课题以钢丝包装机为研究对象，在实际生产生活中,为了保护产品及运输的方便,要对钢丝进行包装,传统的人工包装效率低而且包装的质量也不好,所以有必要设计出自动包装钢丝的机械,对钢丝进行快速且高质量的包装,用 UG 对其进行设计和虚拟装配将大大提高设计效率和设计质量。本课题的主要工作集中在三个方面：一是生成钢丝包装机的各个零件；二是在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否存在干涉现象。三是对所安装的钢丝包装机进行运动模拟，检查钢丝包装机的运动性能是否合理。2 基于 UG 的钢丝包装机设计方案 用UG的三维实体造型功能生成钢丝包装机的各个零件，然后在虚拟装配功能下在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否4存在干涉现象。数据，主要零件参数见表 1。表1 钢丝包装机主要零件参数表叠合范围任意重叠（可调）包装材料编织带（或其他缠绕材料）钢丝宽度WW500mm钢带外径OD800mmOD1400mm钢带内径ID450mmID1000mm环体转速vv40r/min（变频控制）托辊高度约500mm托辊承重2000kg总 功 率约3kw电压/频率3380V/50Hz重 量 约约2000kg2.1 最终模型图及工作原理8910当钢丝放到底座的滚轴上时,可以通过升降手轮 1 来调整面板到合适的高度,然后转动手轮 6,通过四个固定滑轮 8 使钢丝准确的固定在底座的正中间;12345675在电机的带动下,4 开始旋转,从而通过皮带 5 带动另一滚轴以同速同向的运动转动使钢丝在滚轴摩擦力作用下以开始滚动,其滚动速度可能通过调整电动机的速度来实现;同时,另一电动机带动主轴 10 转动,主轴 10 通过面板后的皮带带动其它三个滚轮一起以同速同向转动,从而在摩擦力的作用下带动胶带环 9 以一定的方向旋转；在两个运动同时作用下,使在 3 上装的胶带准确、快速的缠绕在钢丝上.完成对钢丝的自动化包装.2.2 三大运动系统的实现和调节2.2.1 钢丝定位运动系统 1232.3.2 钢丝的滚动运动系统 通过旋转手轮 3 使滑轮 1 和滑轮 2 以同速相对运动，从而迅速而准确的实现钢丝的定位23用 4000W 的电机通过带传动带动轴 1 转动，轴 1 通过三角带与轴 4 相连，从而使两滚轮 2 同速同向转动，使放在上面的钢丝按预定的速度和方向滚动。调节钢丝的滚动速度和方向可能通过相应的调节电动机的转动速度和转向来实现。142.2.2 钢丝的滚动运动系统 62.2.3 胶带的缠绕运动系统123465胶带环通过滚轮1和2定位在面板上，其中2是动力轮，用4000W的电动机带动轴5旋转，通过带6的摩擦力使其它三个滚轮一起旋转，从而通过滚轮与胶带环相互的摩擦力使胶带环绕其中心线作旋转运动，使固定在轴4上的胶带有条不紊的对钢丝进行缠绕包装。调节其转速和转向可能通过调节电动机的转速和转向进行调节。2.3 钢丝包装机零件的设计进入 UG4.0 初始环境以后,需要新建一个文件,注意文件名和路径不要使用中文字符.单击 图标按钮,在弹出的菜单中再单击 图标按钮,这样不进入了UG4.0 的建模模块.在这个模块中,可以建立和修改实体、曲面、钣金等特征。其基本的建模思路如下。 （1）因为 UG 的建模思想是模仿零件的加工工艺路径的，所以首先需要分析所建立模型的形状特征，色划出模型的大致建立过程。按照零件的加工顺序，从毛坯开始，逐步加工，逐步建模，直到完工，形成需要的零件。当然，这一步需要选择合适的模块来建立形体。 （2）建立一个主要的实体特征或曲面特征，即毛坯。 （3）在主要实体或曲面特征的基础上，进行第一步的粗加工。采用切割或叠加的方式来构建第一道“加工程序” 。 （4）后面的步骤按照前面的重复进行，直至完成。2.3.1 底座的三维模型设计设计思路：首先生成底座的曲线,然后通过拉伸生成底座基本实体，以底座上侧面为草图面进入草图生成底座挡板曲线轮廓，再通过拉伸生成挡板，最后通过镜像生成另一侧的挡板，细节操作生成底板上孔及槽等特征。以坐标原点为基点绘制的底面轮廓曲线如图 1 所示。7图1 底座轮廓曲线最终生成的底座效果图如图 2 所示 图2 底座图2.3.2 底座上的固定联结支撑部分设计 此部分的设计要充分计算各个部分的大小和布局的合理性，做到节省材料又使机构各个零件之间配合紧凑，精确。设计时充分用到草图拉伸，孔和镜像操作。最终效果如图 3 所示 图 3 底座上的固定联结支撑部分2.3.3 轴，齿轮轴及带轴的三维模型设计轴根据其功能和用途分为很多种，在这里以光轴为例。光轴是一种精密的机械支撑元件，用于支撑轮类零件。设计思路是：首先建立草图曲线，然后通8过旋转得基本实体，再通过草图拉伸及作布尔差运算生成带轴，最终模型如图4 所示。 图 4 轴生成的齿轮轴如下图 5 如示： 图 5 轴，齿轮轴及带轴 2.3.4 操纵轴及轮的三维模型设计本节设计主要采用二维草图对螺旋线进行导动方法进行模型设计，以与之配合的上面部分零件形成传动联接。生成的三维效果图如图 6 所示。图6 操纵轴与操纵轴配合的传动零件如下图 8 所示主要操作步骤是在基本实体做出以后，与上图操纵轴配合作布尔差运算便可生成该实体，最终效果图如下图： 图 892.3.5 固定滑轮的三维模型设计本节将综合运用 UG NX4.0 中的圆柱体特征，圆椎特征，孔特征来 完成一个典型的滑轮零件的创建，由于本设计共有四个滑轮，仅以一个滑轮为例，由图 9 所示的效果图所示。图9 固定滑轮图2.3.6 滚轮的三维模型设计设计思路是：首先创建一个同心圆，然后拉伸，最终图形见图 10 左，基本实体形成以后，做出与滚轮圆柱面交一定深度的管道（内直径为 0） ，进行布尔差运算，最终图形见图 10 右。 图10 滚轮 2.3.7 带的三维模型设计三角带其实没必要设计出来，因为设计出来的实体只是一个造型，而没有柔性，但为了最终装配的整个设计效果，这里简单的设计出一个基本的带的造型。这里用到的所有的一共有两根三角带和三根平带，完成后的实体效果图如图 11 所示。图11 上是三角带，下是平带102.3.8 螺钉的三维模型设计螺钉设计的一般思路也是绘制二维草图，然后进行拉伸操作生成基体，再在接伸体表面上创建圆台，生成螺纹等细节特征。绘制出的二维平面图如图 12所示。图12 螺钉头的二维草图生成的效果图见图 13 所示。图13 螺钉实体2.3.9 支架的三维模型设计支架是钢丝包装机中的简单零件之一，主要操作是拉伸，镜像，生成孔特征和螺纹特征，包括 8 个对称螺纹孔，3 个导向孔，最终效果图如图 14 所示。11图14 支架2.3.10 包装带圆环的三维模型设计本节设计是在一个同心圆的二维草图上进行拉伸操作，然后做出一个穿过该环的长方体，以圆为目标体，长方体为工具体，两都做布尔差运算，从来做出圆环的开口部分；利用圆台和螺纹命令最后做出的效果图如图 15 所示: 图15 包装带圆环2.3.11 面板的三维模型设计面板的设计从建模角度上讲，设计过程要比支架零件简单一些，面板和 支架一样，仍然属于典型的左右对称零件，可以按照左右对称零件的设计思路来设计面板零件，先利用基本特征造型工具设计零件左半部分的全部特征，然后按照镜像体工具镜像生成完全对称的右半部分，最后利用合并工具将左右两部分合为一个整体。在设计左半部分时，大体的设计思路如下：1）利用长方体特征做为其他特征的基体。2）利用圆台工具创建面板下的导向轴部分。3）利用拉伸草图等工具创建侧面两个螺纹孔部分。4）利用孔工具创建与动力轴配合的两个孔特征。5）利用凸台工具创建滑轮的配合轴。7）镜像实体，产生出右半面板实体，合并左右实体。完成后盖的效果图如图 16 所示。可以按照上面的思路设计机座零件，这里12不再叙述设计过程。图16 面板零件效果图图17 后盖2.3.12 升降轴的三维模型设计首先单击圆柱体命令，输入圆柱体的直径和高度参数，建立初步的基本实体，然后单击圆台命令，在轴的端部建立一定直径和高度的圆台，接着把两部分求各，使之成为一体；最后利用螺纹命令，输入相关的螺纹参数，作出升降轴上的联接和传动部分。 13图18 升降轴2.3.13 升降手轮的三维模型设计本节综合运用 UG NX4.0 中的圆柱体特征，孔特征，球特征，实例特征来完成一个典型的升降手轮零件的创建，1）首先单击圆柱体命令，输入圆柱体的直径和高度参数，建立初步的基本实体；2）然后单击草图命令，以建立的圆柱体上下截面的对称中心面为草图平面进入草图界面，作通过圆柱体截面中心且相互垂直的两条直线，限制一定的长度，退出草图；3）利用圆管命令，以刚刚作出的两条直线分别为基准线，设置圆管的内直径为 0，外直径为一定的数值，再进行求和，使作现的两轴和圆柱基体成为一体；4）利用球命令，分别以轴的四个截面圆中心为中心，输入 球的直径，作出四个球体，再进行求和，使球和轴成为一体，这样整个造型基本上已成形；5）最后利用孔和螺纹命令作出其联接和传动部分，作出由图 19 所示的效果图所示。 图19 升降手轮2.3.14 操作面板的三维模型设计本节使用长方体特征，圆台特征，拉伸特征及布尔运算，生成基本实体后做倒圆角修饰处理。最后生成的效果图如图 20 所示14 图20 操作面板2.4 钢丝包装机的装配2.4.1 装配的概述UG 装配模块不仅能快速的将零件组合成产品，而且在装配中，壳参照其他部件进行部件关联设计，并对装配模型进行间隙分析和重量管理等操作。装配模型产生后，可建立爆炸图，并可将其引入到装配工程图中。同时，在装配工程图中可自动产生装配明细表，并能对轴测图进行局部挖切。在大多 CAD/CAM 系统中，有两种不通的装配模式：多组件装配金额虚拟装配。多组件装配：该装配模式时将部件的所有数据复制到装配中，装配中的部件与所引用的部件没有关联性。当部件修改时，不会反映到装配中，因此，这种装配属于非智能装配。同时，装配是要引用所有部件，需占用较大的内存空间，因此影响装配工作速度。虚拟装配：该装配模式是利用部件链接关系建立装配。该装配模式有如下优点。1）由于是链接部件而不是部件复制到装配,因此,装好配时需要的内存空间小。2）装配中不需要编辑的下层部件可简化显示，提高显示速度。3）当构成装配的部件修改时，装配自动更新。UG 软件采用虚拟装配模式。2.4.2 底座组件的装配本节对底板进行装配，底板组件包括十五个零件，底座为基础零件，四个15完全相同的固定滑轮、滚轮和轴做为配合零件，最后装相三角带，完成后的效果图见图 17 所示。1)导入基础零件底座并安装轴和固定滑轮图 21 装配工具条在图 21 中点击添加现有的组件按钮，然后选择部件文件，选取底座做为部件文件，弹出图 22 所示对话框，一直点击确定按钮。然后又回到选择部件文件对话框，选择与底座轴支撑部分相配合的轴，在定位里面选择配对，然后点击确定。弹出图 23 所示配对条件对话框。点击配对按钮，分别选择轴端面和底座上的孔端面做为配合面，点击应用进行装配，然后再分别选择配对类型为中心，选择轴的外圆表面和底座孔的内表面，点击确定，使轴的轴心线与底座孔的轴心线重合，从而配合完成。生成图 24 所示的图形。16 图 22 添加部件对话框 图 23 配对条件对话框图 24 底板组件间配合图24 底座组件2.4.3 面板的装配17方法是：在配对条件中选择配对按钮，分别选择滚轮侧面和面板的表面，点击应用按钮，在配对条件中