游戏手柄的建模与仿真加工毕业设计说明书.doc

第1章 绪论制造业已成为国家经济和综合国力的基础，制造业的发达与先进程度是国家工业的重要表征。人类社会在步入新世纪的同时也逐渐有工业经济时代步入知识经济时代，知识和技术被认为是提高生产率和实现经济增长的驱动器。因而，先进制造技术已成为制造企业在激烈市场竞争中立于不败之地并求得迅速发展的关键因素，成为世界经济发展和满足人类日益增长需要的重要支撑，成为加速高新技术发展和实现国防现代化的助推器。1.1 逆向工程简介逆向工程（ Reverse Engineering-RE ）是对产品设计过程的一种描述。在工程技术人员的一般概念中，产品设计过程是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。这样的产品设计过程我们称为 “ 正向设计 ” 过程。逆向工程产品设计可以认为是一个 “ 从有到无 ” 的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型，进而利用 CAM 系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。 1.2 UG简介1.2.1 UG的概念UG是Unigraphics的缩写，是一个商品名。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大， 可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它主要基于工作站。 CAD是计算机辅助设计的缩写，是行业通用名称。它不包括CAM(计算机辅助制造)。可以实现CAD功能的软件有很多，UG是其中一个，还有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、开目CAD等等。而AutoCAD则是另外一个由欧特克(Autodesk)公司开发的主要基于PC机的CAD软件。全套图纸及更多设计请联系QQ：3607025011.2.2 UG的特点l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。第2章 游戏手柄零件的三维建模2.1 零件建模分析图 2-1游戏手柄示意图全套图纸及更多设计请联系QQ：360702501通过游戏手柄示意图2-1分析可知本零件有三维曲面建模，在UG NX4中要通过拉伸和构建曲面等操作完成建模；本零件的建模难点在于曲面的构建，由于其面较为复杂，且几何关系不太清楚，因此在建模过程中应该注意面几何关系。具体建模过程下所示。2.2 基于UG NX4的零件三维实体建模2.2.1 通过拉伸命令建立模型的基本形状打开UG NX4.0并进入建模模块，选择“成型特征”工具条中的拉伸命令图标，在弹出的拉伸对话框中选择“选择步骤”中的草绘图标，并选择XC-YC平面为草绘平面，绘制如图2-2所示图形并做尺寸约束。完成草图，设置如图2-3所示拉伸参数，完成拉伸后效果如图2-4所示。 图 2-2 图 2-3 图 2-42.2.2 通过拉伸命令建立高为11mm的一个台阶特征选择“成型特征”工具条中的拉伸命令图标，在弹出的拉伸对话框中选择“选择步骤”中的草绘图标，并选择XC-YC平面为草绘平面，绘制如图2-5所示图形并做几何和尺寸约束。完成草图，设置如图2-6所示拉伸参数，完成拉伸后效果如图2-7所示。 图 2-5 图 2-6 图 2-全套图纸及更多设计请联系QQ：3607025012.2.3 构建第一个曲面 选择草图图标，选择XC-ZC平面为草绘平面，在该平面内用圆弧命令绘制一条圆弧。因为没有具体的尺寸要求，故只需根据示意图调到合适的大小即可。完成草图后，再点击草图图标，选择YC-ZC平面为草绘平面，在这个平面内用圆弧命令绘制一条圆弧。因为没有具体的尺寸要求，故也是根据示意图调到合适的大小即可。完成草图后，进入建模模块，选择：插入 网格曲面 艺术曲面1x1（如图2-8）。用两条弧线创建的曲面如图2-9所示。在“直接建模”工具条中选择替换面图标，将平面替换成该曲面。替换结果如图2-10所示。 图 2-8 图 2-9图 2-10全套图纸及更多设计请联系QQ：3607025012.2.4 通过拉伸命令建立中间圆环台和模型后面的一个台阶特征 选择“成型特征”工具条中的拉伸命令图标，在弹出的拉伸对话框中选择“选择步骤”中的草绘图标，并选择XC-YC平面为草绘平面，绘制如图2-11所示图形并做几何和尺寸约束。完成草图，设置如图2-12所示拉伸参数，完成拉伸后在“直接建模”工具条中选择替换面图标，将圆环面替换成曲面。再选择“特征操作”里的偏置面图标将该面向Z的正方向偏置2mm。最后选择“特征操作”里的求和图标将其与整体求和，最后的效果如图2-13所示。选择“成型特征”工具条中的拉伸命令图标，设置如图2-14所示拉伸参数拉伸后面的台阶，最后效果如图2-15所示。 图 2-11 图 2-12 图 2-13 图 2-14图 2-15全套图纸及更多设计请联系QQ：3607025012.2.5 构建第二个曲面 选择草图图标，进入草图模块，在该模块下绘制好构建曲面的线性框架。没有具体的尺寸要求，只需根据示意图和实际建模情况调到合适的形状即可。如图2-16所示。在建模模块下选择“成型特征”工具条中的拉伸命令图标，拉伸位于中间的线框，设置如图2-17所示拉伸参数，完成拉伸后效果如图2-18所示.。选择“曲面”工具条中的通过曲线网格图标，设置如图2-19所示的参数，构建好的面如图2-20所示.。用同样的方法构建好其它几个面。选择插入联合体缝合，将这些面缝合为一体，如图2-21所示。在选择编辑变换用直线做镜像，镜像后再选择“特征操作”里的求和图标将两个体合为一体，最后的效果如图2-22所示。选择“特征操作”里的求和图标将其与整体求和，求和后效果如图2-23所示。 图 2-16 图 2-17 图 2-18 图 2-19 图 2-20 图 2-21 图 3-89 全套图纸及更多设计请联系QQ：360702501 图 3-903.2.5 仿真加工与产生NC程序.（1）仿真加工和仿真结果图图 3-91 图 3-92 图 3-93全套图纸及更多设计请联系QQ：360702501（2）产生NC程序 单击父级组PROGRAM，在单击后处理按钮（），进入后处理窗口，单击确定后就能得到程序。 产生NC程序(部分程序)%0001N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G54 G91 G28 Z0.0N0030 T01 M06N0040 G0 G90 X-1.9993 Y1.9565 S1200 M03N0050 G43N9250 X-.5761 Y-.9427 Z-.2745N9260 X-.5773 Y-.9455 Z-.2755N9270 X-.5781 Y-.9475 Z-.2765N9280 X-.5803 Y-.9543 Z-.2791N9290 X-.5811 Y-.9576 Z-.2803N9300 X-.5821 Y-.9607 Z-.2816N9310 X-.583 Y-.967 Z-.2837N9320 X-.5837 Y-.9716 Z-.2855N9330 X-.5843 Y-.9794 Z-.2881N9340 X-.5844 Y-.9815 Z-.289N9350 X-.5843 Y-.9828 Z-.2895N9360 Y-.9839 Z-.2897N9370 X-.5841 Y-.9863 Z-.2905N9380 X-.5837 Y-.9918 Z-.2923N9390 X-.5833 Y-.9939 Z-.2930226N9490 Z.基准边： 结论经过了两个多月的努力，我在老师的指导和帮助下顺利完成了自己的毕业设计任务。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在做毕业设计的过程中我学到了很多同时也懂得了很多。我学会了如何篆写说明书，如何将已学过的知识与实践联系起来，如何将书本上的知识进行灵活运用，自己的能力得到了很大的提高。我的毕业设计任务是完成一个游戏手柄模型的三维建模与仿真加工。经过这次。参考文献1 谢国明，UG CAM实用教程，清华大学出版社，2003年出版。2 杜智敏、赖新建、李杰强UG零件设计实例详解，清华大学出版社，2003年出版。全套图纸及更多设计请联系QQ：3607025013 桂智敏、赖新建，UG中文版数控编程基础教程，人民邮电出版社，2003年出版。4 杨伟群，数控工艺培训教程（数控铣部分），清华大学出版社，2002年出版。5 杨继宏、出版社，数控加工工艺手册，化学工业出版社，2003年出版。6 王卫兵，数控编程100例，北京机械工业出版社，2003年出版。第13页