基于UG的模具三维建模与装配设计

华北电力大学（保定）硕士学位论文基于UG的模具三维建模与装配设计姓名：曲祥申请学位级别：硕士专业：机械工程；机械制造及其自动化指导教师：陈立新2011-03华北电力大学硕士学位论文I摘要本文主要研究了基于UG的模具三维建模与装配技术，其中针对UG的特点，选取了手机外壳的注塑模作为研究对象，研究了注塑成形的原理及常用注塑模的结构形式，对注塑模具的主要零件的设计工艺以及各项参数，注塑模模具主要零部件和分型面、成型零件以及模架的设计和选取方法进行了分析。通过UG软件平台研究了注塑模的三维建模及装配关键技术，结合手机外壳的注塑模型，重点研究了UG/MoldWizard的构造原理、工作流程以及各种系统命令，研究了模型三维建模的主要技术以及模具设计中常用的关键技术以及该模块封装的系统命令，同时也给出了相关的设计流程。研究了基于UG注塑模块的分型命令及模架和其标准件库的使用方法，UG注塑模模块使用的几个关键的技术，经过研究分析，得出了UG注塑模具模块的总体设计流程。通过研究手机外壳产品注塑模参数化建模及模具生成的相关理论和方法，给出了手机外壳的分型过程及方法，以及手机外壳模具总体的设计流程，完成了手机外壳模具的三维建模及装配设计，验证了相关理论方法和开发系统的正确性和实用性。结果表明，利用UG软件对注塑模具进行设计具有投资小，开发周期短，设计手段灵活等优点。关键词：UG；注塑模；三维建模；装配设计华北电力大学硕士学位论文IIAbstractThispaperstudiesthemoldUG-basedthree-dimensionalmodelingandassemblytechnology,whichfortheUGtothecharacteristicsofthephonecasingofinjectionmoldingasaresearchobject,theprincipleofinjectionmoldingandinjectionmoldingofthestructureusedintheplasticinjectionmoldthemainpartofthedesignprocessandthevariousparameters,injectionmoldtoolingmaincomponentsandsub-surface,formingpartandmolddesignandselectionmethodsareanalyzed.UGSoftwarePlatformthroughtheinjectionmoldassemblyofthree-dimensionalmodelingandkeytechnologies,combinedwiththeinjectionmodelofmobilephoneshell,focusontheUG/MoldWizardofconstructionprinciples,processesandvarioussystemcommands,4hree-dimensionalmodelingstudyofthemodelMaintechnologyanddiedesigncommonlyusedinkeytechnologyandsystemcommandsinthemodulepackage,butalsogivestherelevantdesignprocesses.InjectionmoduleofUG-basedtypingcommandsandmoldanditsuseofstandardpartslibrary,UGinjectionmoldmoduleusesseveralkeytechnologies,throughresearchandanalysis,injectionmoldCADmoduleobtainedtheoveralldesignprocess.Bystudyingtheparametersofinjectionmoldingproducts,mobilephonecasinganddie-generatedmodelingtheoryandmethod,giventhesub-typeofmobilephoneshellprocessandmethods,andtheoverallmobilephoneshellmolddesignprocess,completedathree-dimensionalmodelingofmobilephoneshellmoldandassemblydesign,verificationmethodsandthedevelopmentofrelevanttheoreticalandpracticalvalidityofthesystem.TheresultsshowthatusingUGsoftwaredesignofinjectionmoldsforasmallinvestment,shortdevelopmentcycle,designtoolsandflexiblebenefits.Keywords:UG；Injectionmold；Three-dimensionalmodeling；Assembly声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于UG的模具三维建模与装配设计》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《基于UG的模具三维建模与装配设计》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本，同意学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以上相应方框内打“√”）：保密□，在年解密后适用本授权书不保密□√作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日华北电力大学硕士学位论文1第1章引言1.1选题背景及其意义当今世界，科学技术瞬息万变，引领着经济的高速发展，越来越多的科技成果为人们的生活带来了更多的方便。人们的生活从自己动手的辛劳，也一点点的被自动化所代替，节省了我们亲自操作的时间，也为我们的生活带来了很多快乐。在制造界，传统的制造方式已不再适用，其高成本、高消耗、高污染已是众所皆知，越来越多的制造概念和制造方法应运而生。这里我们要提到很关键是一项技术，那就是计算机技术，计算机早已进入了千家万户，个人拥有一台电脑已是很平常的事，由于其操作的方便性决定了他在制造界也派上了用场，虚拟制造的概念由此而生。试想一下过去的制造业，工程人员在设计阶段要绘制大量的图纸，测算数不清的数据，由于图纸的平面性局限，缺少直观性，立体性。由于电脑显示的特点，可以将图纸完全在显示器中呈现，立体直观的表达其大小形状，为设计人员节省了大量的时间，也为设计工作带来了很大的便利，开创了制造业的一个新的时代。随着电脑软件技术的不断发展，各种虚拟设计软件开始出现，工程人员开始借助这一手段行进设计，甚至可以虚拟制造，而现如今的制造业在设计阶段已节省了大量的人力物力和时间，开始向着一条低成本、低消耗、低污染的道路前进了。虚拟现实（VirtualReality）技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。而基于虚拟现实技术的虚拟制造（VirtualManufacturing）技术，能够对产品的设计和生产过程进行统一的建模，通过电脑对产品设计加工、装配、以及整个产品的使用寿命周期进行模拟和仿真，在产品的初期设计阶段就可以把产品的整体性能和制造过程模拟出来，因此产品的设计质量和制造过程得到优化，从而使产品开发周期和成本昀小化，产品设计质量和生产效率也实现了昀高化。尽管虚拟制造技术出现的时间只有短短的几年，由于其自身的特点一定会推动制造业的快速发展。CAD技术产生于20世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中。随着计算机技术和信息技术的发展,CAD技术在全球迅速普及开来。对制造业来说,CAD是提高产品设计品质和制造品质、缩短产品开发周期,降低产品开发成本的强有力手段,已成为企业赢得市场的制胜法宝。因此,研究我国机械行业CAD技术应用现状,探讨其发展前景,对加快我国机械行业CAD技术推广应用步伐,提高我国机械制华北电力大学硕士学位论文2造业的国际竞争力具有深远意义[1]。1.2国内外研究动态国外对虚拟现实技术的研究起步于上世纪60年代中期，由于政府及工业界对其大力度的支持,再加上国外研究的基础条件比较好,因此发展速度相当迅猛。虚拟现实技术从一开始就受到了美国，日本以及欧洲一些发达国家的高度重视，其诱人的未来发展空间令这些国家纷纷涉足这一领域。美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。其中，美国宇航局Ames实验室主要致力于以下几方面的研究：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在的美国宇航局己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。VR系统已成为航空航天飞行训练及太空训练的重要工具，美国空军用来训练飞行员的飞行模拟器，其视觉系统完全应用计算机虚拟成像技术。而到现如今，美国的虚拟飞行技术已可以完全取代实际飞行任务，飞行员在飞行模拟器上可以身临其境的操作飞机进行各种飞行动作。而美国在虚拟制造方面的发展，更是尤为领先，如飞机制造商波音公司，在波音777型客机的设计制造中，他的整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，从而将其开发周期由8年缩短到了5年的时间。众所周知的大牌汽车制造商克莱斯勒汽车公司与IBM公司合作在虚拟环境中进行新款车型的研制，在汽车总体成型之前发现了多处缺陷并给予及时的修正，大大降低了研究成本，也节省了大量的时间。在日本，虚拟现实技术的研究与开发也得到了相当的重视，可以说日本在这一领域也走在了世界的前列。日本主要从事大规模的VR知识库的研究，另外，日本的游戏产业也非常发达，因此日本着重在虚拟现实的游戏制作方面进行研究。日本的NEC公司的系统研究实验室设计开发了一套虚拟现实系统，该系统应用CAD技术，操作人员戴上特制的数据手套，能够直接用手去处理三维物体的模型，包括抓取、移动，甚至可以改变物体的状态，系统就是通过数据手套把对模型的处理与操作者手的运动相识别来进行判断。东京大学的高级科学研究中心将他们的研究重点放在远程控制方面，昀近的研究项目是主从系统。该系统可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂。东京大学原岛研究室开展了三项研究：人类面都表情特征的提取、三维结构的判定和三维形状的表示、动态图像的提取[2~3]。华北电力大学硕士学位论文3目前我国的计算机技术、图像处理技术以及传感技术已经发展到一定水平，VR技术可以说的呼之欲出，国内的一些高校也已经纷纷从事到这项技术的研究中。在我国的九五规划中、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。作为国内昀早从事研究虚拟现实技术的北京航空航天大学，首先做好了基础知识的研究，在此基础上把重点放在了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理方面，开发出相关的算法及实现手