游戲手柄的建模與仿真加工畢業(yè)設(shè)計說明書.doc

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1、 第1章 緒論 制造業(yè)已成為國家經(jīng)濟和綜合國力的基礎(chǔ)，制造業(yè)的發(fā)達與先進程度是國家工業(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)濟時代步入知識經(jīng)濟時代，知識和技術(shù)被認為是提高生產(chǎn)率和實現(xiàn)經(jīng)濟增長的驅(qū)動器。因而，先進制造技術(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例。隨著計算機技術(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、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(計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造)系統(tǒng)，它功能強大， 可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它主要基于工作站。 CAD是計算機輔助設(shè)計的縮寫，是行業(yè)通用名稱。它不包括CAM(計算

4、機輔助制造)?？梢詫崿F(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 l）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實施并行工程。 2）采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實體建模、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、汽輪機葉片設(shè)計等復(fù)雜曲面造型。 5）出圖功能強，可十分方便地從三維實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。并能直接對實體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪制工程圖的實用性。 6）以Parasolid為實體建模核心，實體造型功能處于領(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)實現(xiàn)；進行對象操作時，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 全套圖紙及更多設(shè)計請聯(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。因為沒有具體的尺寸要求，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?！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

14、全套圖紙及更多設(shè)計請聯(lián)系QQ：360702501 （2）產(chǎn)生NC程序 ① 單擊父級組PROGRAM，在單擊后處理按鈕（），進入后處理窗口，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)期間獨立完成的最大的項目。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)過的知識與實踐聯(lián)系起來，如何將書本

17、上的知識進行靈活運用，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 [1] 謝國明，UG CAM實用教程，清華大學(xué)出版社，2003年出版。 [2] 杜智敏、賴新建、李杰強UG零件設(shè)計實例詳解，清華大學(xué)出版社，2003年出版。全套圖紙及更多設(shè)計請聯(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，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，北京機械工業(yè)出版社，2003年出版。 第13頁