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基于UG的家电风扇造型设计及动态仿真.doc

基于UG的家电风扇造型设计及动态仿真【带UG三维】【10张图纸】【优秀】

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摘要

　　　面对激烈的市场竞争，制造业必须加速产品开发进程，缩短设计开发周期。计算机技术和计算机图形学的不断发展，为人们提供了强有力的工具，三维CAD/CAM/CAE集成化软件被广泛应用于制造业。与传统的装配设计相比，虚拟装配技术能满足并行工程的要求，实现产品可装配的设计，及时发现产品设计中的问题，提高装配质量和装配效果。

　　　研究是在UG软件设计平台上完成风扇的三维造型设计。立式电风扇的外形结构较为复杂，如果用传统的CAD绘图软件设计非常困难，UG可以轻松解决这个问题，UG软件具有很强大的实体造型、曲面造型、虚拟产品装配仿真、工程图生成等功能。论文以从实物到模具的逆向设计过程论述了风扇虚拟设计中的关键环节，即零部件建模、虚拟装配、动态仿真和扇叶的注塑模设计等。并对产品设计中的虚拟设计方法与传统设计方法的差异、优越性进行了比对。通过可视化显示装配、干涉分析然后以求达到准确运动仿真，使生产真正在高效、高质量、低成本的环境下完成。

关键词：三维造型设计；虚拟装配；运动仿真

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 三维造型设计的现状和发展前景1

1.2 常用三维造型软件介绍2

1.3 UG软件的介绍2

1.4 论文主要内容及研究意义3

2 基于UG的风扇设计5

2.1 电风扇的发展现状5

2.2 UG在产品中的设计思路5

2.3 电风扇的建模设计分析5

2.3.1 电风扇的虚拟装配介绍6

2.4 电风扇主要零件的建模绘制8

2.4.1 电风扇罩的绘制8

2.4.2 电风扇叶的绘制10

2.4.3 电风扇后座的绘制12

2.4.4 电风扇支架部分的绘制14

2.4.5 电风扇操作面板的绘制15

2.4.6 电风扇其他零件的绘制16

2.5 电风扇的装配体建模及爆炸图17

2.5.1 装配风扇本体17

2.5.2 电风扇的爆炸视图及干涉分析21

3 动态仿真24

3.1 关于动态仿真24

3.1.1 动态仿真的起源24

3.1.2 仿真技术在产品开发制造过程中的应用24

3.2 电风扇的动态仿真25

3.2.1 机构运动仿真25

3.2.2 电风扇模拟仿真25

4 电风扇叶注塑模设计29

4.1 注塑模设计的基本流程29

4.2 注塑模具的基本结构设计30

4.2.1 扇叶材料的分析30

4.2.2 分型面的选择30

4.2.3 扇叶注塑模具结构及工作原理31

5 结论与展望33

5.1结论33

5.2不足之处及未来展望33

致谢34

参考文献35

1 绪论

　　　计算机辅助设计是一种将人和计算机的最佳特性结合起来以用来辅助进行产品的设计和分析的技术，是综合了计算机与工程设计方法的最新发展成果一门新兴学科。它的产生和不断发展，对工业生产、工程设计、科学研究等领域的技术进步和发展产生了巨大影响。

1.1 三维造型设计的现状和发展前景

　　　市场需求是技术创新的原动力，二十一世纪的一个重大变革是全球市场的统一，它使市场竞争更加激烈，产品更新周期加快。在这种背景下，CAD技术得到迅速普及和极大发展。1991年，美国评出的二十世纪最具影响的十大技术中，CAD便榜上有名。CAD技术从最初的工业设计领域已渗透到人们日常生活的每个角落，从机械、电子、建筑、教学、管理等，可以说无数不包。经过四十多年的发展，CAD/CAM技术有了长足的进步，而三维CAD技术到目前为止共经历了4次大的技术革新。

三维线框系统

　　　20世纪60年代，新出现的三维CAD系统是简单的线框式系统，只能表达基本的几何信息，而不能有效地表达几何数据间的拓扑关系[1]。

曲面造型系统

　　　法国达索飞机制造公司基贝塞尔算法，在上个世纪70年代开发出以表面模型为特点的三维造型系统 CATIA，从而标志着CAD技术突破了单纯模仿工程图纸三视图的模式，首次实现完整描述产品零件的主要信息，使得CAD技术有了实现基础。

实体造型技术

　　　早在60年代初，就提出了实体造型的概念，但由于当时理论研究和实践都不够成熟，实体造型技术发展缓慢。70年代初出现了简单的具有一定实用性的基于实体造CAD/CAM系统，实体造型在理论研究方面也相应取得了发展。到70年代后期，实体造型技术在理论、算法和应用方面逐渐成熟。它带来算法改进和未来发展的希望，同时也带来了数据计算量的急速膨胀。

参数化设计

　　　参数化设计是通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸，或者修改定义好的零件参数，自动完成图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动。参数化使设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，体现了很高的应用价值。

　　　三维CAD系统的核心是产品的三维模型，它所表达的几何信息越来越完整和准确，解决问题的范围越来越广三维模型包含了更多的实际结构特征，通过赋予零部件一定的物理属性，就可以进行产品的结构分析和各种物性计算，并为后续设计制造模块应用奠定基础，使用户在采用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，就能反映实际产品的构造或者加工制造过程，成为实现CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基础。

我国在软件和设备方面的发展一直比较缓慢，直到进入21世纪以来，我国的计算机行业有了突飞猛进的发展，正是因为这样，我国的CAD技术才有了进一步发展的空间，在现

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内容简介：: 无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：基于UG的家电造型设计及动态仿真信机系机械工程及自动化专业学号： 0923833 学生姓名：杜明贤指导教师：彭勇（职称：副教授）（职称：）2012年11月25日课题来源工程生产实际科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题的科学意义随着社会社会的进步，人们生活水平的不断提高，追求完善已成为时尚人们对消费产品要求已不仅仅满足于基本功能的完备，同时更注重外观的美感家电产品在不断提高和完善其功能的同时，在外观造型上要求越来越高，多以复杂方式自由地变化的曲线曲面即所谓自由型曲线曲面组成。而这一类形状单纯用画法几何与机械制图是不能表达的。这就给家电产品的设计及制造带来了挑战计算机技术和计算机图形学的不断发展，为人们提供了强有力的工具，三维CAD/CAM/CAE集成化软件被广泛应用于制造业。然而，要快速高质量地完成一个家电产品的造型设计，必须根据家电产品的特点，总结出一套建模方法和技巧这样才能大大缩短设计周期，提高设计效率，满足客户对产品的各种特殊需求。论文以家用电风扇为例分析其造型，模拟其装配过程。考虑实际需求，将成本与利率关系计算清楚，对于实际大批量生产有帮助作用。在当今社会实用美观作为研究重点，安全性能操作方便简洁都将是本课题需要探讨的关键。模具产业要求在更短的时间内实现产品设计与制造的高效、高质量。这就需要利用功能强大的设计与制造辅助软件开发产品。应用UG软件进行产品及其模具的设计,并利用UG强大的CAM技术对模具零件(型腔/型芯)进行加工,生成加工程序等功能，对于生产有现实指导意义。（2）国内外研究状况、水平和发展趋势20世纪70年代以来，计算机辅助设计制造（CAD、CAM等）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）等工具和系统得到了开发和实现在现代制造业中，装配设计作为产品开发设计的重要环节，它的工作量约占整个产品生产工作量的20%79%，费用占制造总费用的29%-30%，时间占整个产品制造时间的40%-60%，因此，能否提高装配效率和装配质量是关系企业能否缩短产品开发时间，甚至能否赢得市场良机的关键要素。国外对虚拟装配技术的研究起步较早，在理论上的研究涉及面广，且已经有较为广泛的应用。国内虽然起步晚，但是发展迅速。电风扇和空调相比有很多优点，它比空调的耗能要小，特别是随着国际能源短缺和人们节能观念的深入，电风扇更受重视。另外，电风扇吹风比较自然，开门窗也不受影响，而空调房间都是密闭的，空气流通差，很容易感染疾病。由此可见，电风扇还有很大的发展空间。（3）应用前景运动仿真软件能够更好的让设计工程师建立，评估优化产品在现实环境的运动，以便更加的满足性能要求。当在产品开发的早期阶段应用动态仿真，并且作为设计过程的一个完整部分时，动态仿真可以对产品性能提供宝贵见解，这些见解可以帮助发现和解决设计问题。动态仿真有助于从一开始就获得产品模型，因此，它可以提高产品质量和发扬设计优点。本论文在虚拟现实技术与UG技术相结合的基础上，以典型机械产品电风扇为研究对象，对模拟装配的理论和关键技术进行了研究，包括产品的三维建模、装配约束及系统优化等内容。研究内容电风扇产品的外观形状多由自由型曲线曲面组成，其共同点是必须保证曲面光顺。曲面光顺从直观上可以理解为保证曲面光滑而且圆顺，不会引起视觉上的凸凹感。要保证构造出来的曲面既光顺又能满足一定的精度要求，就必须掌握一定的曲面造型技巧；对UG软件熟练掌握，以典型机械产品电风扇为研究对象，实现三维实体建模；实现零件的设计、装配，动态仿真；进行电风扇主体零件设计、装配, 用UG模拟装配过程；对风扇扇叶的注塑模设计；能够熟练使用UG仿真,掌握三维CAD造型的原理，充分了解应用软件中的造型方法；拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）研究方法本课题将采用从实物到模具的逆向设计过程，在观察实物以后计算主要尺寸，计算各部件的安装配合。本论文利用UG软件对注塑产品的设计，并进行模具设计。借阅相关书籍杂志，充分利用图书馆及网络资源。（2）技术路线收集资料，本课题先产品模型设计结构设计分析结构设计，以及其他配件的设计。根据相关数据，模拟其动态仿真。（3）实验方案明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料，确定电风扇的结构方案，根据设计要求作出三维建模，做动态仿真及注塑模设计。（4）可行性分析学习了机械制图、机械制造工艺学、模具等，熟悉UG软件。在设计中，结合自己所学的知识以及老师的指导，根据要求，合理设计工艺路线，设计出合适的电风扇造型，绘制出零件图及装配图。特色或创新之处使用UG仿真装配，效果明显，方便视图查看，能够直观判断装配结果；实物观察，UG软件辅助设计，思路清晰，简洁明了，行之有效。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路已经非常明确，已经具备使用UG三维建模方面的知识；

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