游戲手柄的建模與仿真加工畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書.doc
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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(huì)在步入新世紀(jì)的同時(shí)也逐漸有工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代步入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,知識(shí)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(dòng)器。因而,先進(jìn)制造技術(shù)已成為制造企業(yè)在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)介 逆向工程( Reverse Engineering-RE )是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)過程是一個(gè)從無到有的過程,即設(shè)計(jì)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(gè)模型轉(zhuǎn)入到制造流程中,完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程我們稱為 “ 正向設(shè)計(jì) ” 過程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以認(rèn)為是一個(gè) “ 從有到無 ” 的過程。簡(jiǎn)單地說,逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)(包括設(shè)計(jì)圖紙或數(shù)字模型)的過程。從這個(gè)意義上說,逆向工程在工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)就是逆向工程的很好實(shí)例。隨著計(jì)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(cè)量技術(shù)的迅猛發(fā)展,基于測(cè)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(duì)象。通
3、過數(shù)字化測(cè)量設(shè)備(如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光測(cè)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(jiǎn)介 1.2.1 UG的概念 UG是Unigraphics的縮寫,是一個(gè)商品名。這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的縮寫,是行業(yè)通用名稱。它不包括CAM(計(jì)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(gè),還有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、開目CAD等等。而AutoCAD則是另外一個(gè)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(jì)請(qǐng)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(tái)、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(jì)辦法,并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。 4)曲面設(shè)計(jì)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(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)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(duì)實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測(cè)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(jí)語言接口,使UG的圖形功能與高級(jí)語言的計(jì)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(duì)象操作時(shí),具有自動(dòng)推理功能;同時(shí),在每個(gè)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 全套圖紙及更多設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系QQ:360702501 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(duì)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(gè)臺(tái)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(duì)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(jì)請(qǐng)聯(lián)系QQ:360702501 2.2.3 構(gòu)建第一個(gè)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(gè)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“直接建模”工具條中選擇替換面圖標(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(jì)請(qǐng)聯(lián)系QQ:360
10、702501 2.2.4 通過拉伸命令建立中間圓環(huán)臺(tái)和模型后面的一個(gè)臺(tái)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(duì)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?!惫ぞ邨l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(tái)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(jì)請(qǐng)聯(lián)系QQ:360702501 2.2.5 構(gòu)建第二個(gè)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(gè)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(gè)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(jì)請(qǐng)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
14、全套圖紙及更多設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系QQ:360702501 (2)產(chǎn)生NC程序 ① 單擊父級(jí)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(gè)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(jì)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(duì)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(jì)的過程中我學(xué)到了很多同時(shí)也懂得了很多。我學(xué)會(huì)了如何篆寫說明書,如何將已學(xué)過的知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系起來,如何將書本
17、上的知識(shí)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(jì)任務(wù)是完成一個(gè)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) [1] 謝國明,UG CAM實(shí)用教程,清華大學(xué)出版社,2003年出版。 [2] 杜智敏、賴新建、李杰強(qiáng)UG零件設(shè)計(jì)實(shí)例詳解,清華大學(xué)出版社,2003年出版。全套圖紙及更多設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系QQ:360702501 [3] 桂智敏、賴新建,UG中文版數(shù)控編程基礎(chǔ)教程,人民郵電出版社,2003年出版。 [4] 楊偉群,數(shù)控工藝培訓(xùn)教程(數(shù)控銑部分),清華大學(xué)出版社,2002年出版。 [5] 楊繼宏、出版社,數(shù)控加工工藝手冊(cè),化學(xué)工業(yè)出版社,2003年出版。 [6] 王衛(wèi)兵,數(shù)控編程100例,北京機(jī)械工業(yè)出版社,2003年出版。 第13頁
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