基于ug80一种无线电话机外壳的设计与仿真加工本科毕业设计论文.docx
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基于ug80一种无线电话机外壳的设计与仿真加工本科毕业设计论文
商丘
工学院
2016-JX-SJ
080202-180
本科毕业设计
基于UG8.0一种无线电话机外壳的设计与仿真加工
诚 信 承诺书
本人郑重承诺和声明:
我承诺在毕业设计撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业设计中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。
毕业设计作者签名:
年 月 日
摘要
本毕业设计报告先对电话的发展史和工程制图软件AutoCAD和NXUG做了简单介绍,并且说明了AutoCAD以及UG在电话机外壳设计中的强大辅助作用。
以及运用UG对电话机听筒上盖进行具体编程,电话机听筒上盖是流线型结构,使用二维绘图难以描述,本课题采用UG软件先对无线电话机整体外壳进行了三维造型,以电话机听筒上盖为案列而后结合生成毛坯结构等因素,用UG生成刀具轨迹,待仿真加工结果无误后,使用后处理程序选取相应的配置文件,将刀具轨迹转化为数控机床可以识别的NC程序,为更加高速,快捷的造型,生产提供了一种切实可行的办法。
本文以无线电话机为例进行了建模并且着重对听筒上盖面进行了仿真加工,间接证明了数控加工技术在生产与生活中起到了极大的作用,可以快速便捷地加工产品,同时利用UG软件可以快速地生成程序,极大地提高了工作效率并且也提高我们的UG学习设计能力,为将来独立利用CAD/CAM技术设计模具积累经验。
关键词:
无线电话机;UG软件;AutoCAD软件;仿真加工;听筒上盖
ABSTRACT
窗体顶端
窗体底端
ThehistoryofthisgraduationdesignreportonphonefirstandengineeringdrawingsoftwareAutoCADandNXUGmadesimpleintroduction,andillustratestheAutoCADandUGintelephonepowerfulauxiliaryroleinthedesignoftheshell.AndusingUGtotelephonehandlecoverspecificprogramming,telephonehandlecoverisstreamlinedstructure,usethe2ddrawingisdifficulttodescribe,thistopicusingUGsoftwareradiotelephonewholeshellforthefirst3dmodelling,telephonehandlecoverasthecase,andthencombinedtogenerateintensivefactorssuchasthestructure,thetoolpathisgeneratedbyUG,afterwaitingfortheprocessingresultsandcorrect,usethepost-processingprogramtoselectthecorrespondingconfigurationfile,thetoolpathintoCNCmachinecanidentifytheNCprogram,formorehighspeed,fastmodelling,providesafeasiblewaytoproduction.
Basedonwirelesstelephonesetasanexampleforthemodelingandemphasizesonthereceiveronthecoveringsimulatedprocessing,indirectlyprovesthatthenumericalcontrolprocessingtechnologyhasplayedagreatroleinproductionandlife,canrapidconvenientlyprocessedproducts,atthesametimebyusingUGsoftwaretoquicklygenerateprocedures,greatlyimprovetheworkingefficiencyandimproveourabilitytolearnUGdesign.IndependentuseofCAD/CAMtechnologyforthefuturedesignmoldaccumulationexperience.
KeyWords:
telephone;ugsoftware;AutoCADsoftware;Thencmachining
1绪论
1.1电话机发展史
如今是信息时代,两人即使相距很远,可只要拿起电话按下几组号码,不需要等多长时间仅仅几十秒,便可以听到对方的声音,这种奇迹便是电话带来的,但是电话从发明到现在,经历了复杂而又漫长的发展过程。
其实很早以前,1793年,法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。
这是一种由16个信号塔组成的通信系统。
信息员通过调整支架的不同角度再通过信号机转化成不同的相关信息,当时法奥两国正在作战,信号机只用了一个小时就把法军胜利的消息传回了巴黎,此后,比,荷,意,德,俄等国家纷纷建立了类似的通信系统。
远程传送声音是在17世纪西欧部分国家着手开始研究,这种通信方式在1796被休斯提出。
1862年普鲁士一个老师发明了早期电话,不过只能是两人距离比较近的时候才能实现通话,这种早期的电话是没有实用性的,这是贝尔登上历史舞台,他经过一系列的发明与改造,从而使声音通过电流来传递”这种想法突然在贝尔脑中产生。
电话的设计从一开始就不是一帆风顺的其中的艰辛历程便由载入史册的两位名人贝尔和沃森特开创,期间挫折不断,19世纪70年代中期,他们在实验室里成功完成了电话的设计。
早期电话只有一个听筒没有设计拨号键所以没有拨号的功能,接线员通过接线来完成所有的通话,20世纪初才开始了拨号盘,不外在我国70年代,因为种种起因局部区县还在利用干电池为能源手摇电话。
1.2工程制图软件的概况
选择AutoCAD软件完成机械图纸设计,在周期长短的控制方面也有显著的优势,有效缩短了产品设计的时间,快速生成高质量的图纸结构。
AutoCAD(ComputerAidedDesign)——计算机辅助设计,也就是使用计算机和信息技术来辅助工程师进行产品或工程的设计。
CAD技术是一项综合性、迅速发展和广泛应用的高新技术。
因为时代在不断进步,手工绘图已成为过去越来越满足不了人们的需求,这个时候计算机绘图产生了,尽管传动CAD系统在工业中得到了大量的应用,但是面对现代越来越复杂化和智能化设计问题,依然不能满足人们的需求,但随着电脑网络,图形学,人工智能技术的发展以及对设计理论的研究,让单纯的CAD系统增加了三维设计,物理解析,动作仿真等功能
。
运用UG二次开发技术,研究并制定标准件库,为3D设计的效率提供保障
。
一般提高效率的首先想到标准件库,传统的标准件库仅仅是众多的标准模型,将模型分类做成文件系统供设计人员导入,这个工作程序依然很繁琐。
基于这个背景,UG二次开发技术成为必需。
运用UG二次开发技术制作3D标准库系统,让设计人员只需选择和输入相应的参数,标准模型即可导入至工作模型中,标准模型位于服务器中,而系统正是读取服务器中的内容,避免了多用户多标准库的情况,UG的开发始于1969年,它是基于C语言开发实现的。
UGNX是一个在二维和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具,其工作界面如图1.1所示。
为解决产品工程问题美国UGS公司设计UG这款软件,作为CAD/CAM的交互式系统其功能强悍可以构建各种复杂造型以及实体
,最初主要服务于工作站,后随着电脑技术的开展和用户的时时增加,这款软件已经在计算机上得到了广泛的应用,在模具行业三维图形的绘制上已成为一款主流软件,UG不仅在汽车,火车,飞机,轮船等大众交通工具上得到运用而且还在航空航天,机械设计制造行业,医疗设施等范围得到了普遍的运用,并且协助企业增加了效率,降低了消费本钱,提高了公司的核心竞争力,拓展了其市场,增加了影响力,1969年UG开始在C语言的基础上产生,UGNX作为一款工具软件可以灵活的求解偏微分方程,多种离散方案被这种设计思想支持,因此不同的应用可以被该软件再利用。
图1.1UG工作界面
AutoCAD技术在工业设计中起到重要作用,尤其在工程和设计产品中,在计算,信息存储和制图等项工作上计算机可以帮助设计人员减少许多时间。
在设计中不同方案的大量计算,分析和比较等工作上计算机表现出色,各种设计信息,不论是字词或者图片,都能存放在计算机的内存和硬盘里,并可以快速检索,草图是设计的开始,整个过程要设计人员自己完成,将草图变为工程图的繁重工作可以交给计算机,利用计算机可以进行图形的编辑图形数据加工工作几乎都可以完成。
早期,人们绘图大多数都是手绘,由于手法不一导致其表达的设计思想也不一样,随着行业的展开逐步朝着规范化的目的发展,制定了一整套制图规范和规定,从而使工程制图越来越规范化。
随着计算机辅助绘图应用而生,最初这种设计系统是为大型机械,超小型机械开发的,造价昂贵动辄几十万乃至几百万美金,当时只能在规模很大的行业运用,例如航空,轮船,采油,发电,汽车等领域。
到了80年代,微型电脑疾速开展,工程设计让计算机辅佐由空想逐渐变为事实,在电脑上使用绘图软件,可以在屏幕上显示出图形,想要编辑或修改图形只需操作光标即可,随着科技的发展,微型计算机也不断得到升级获得了更高的性能,大大提升了绘图软件的性能,也为将来再次升级和开发提高了不错的基础。
到现在为止CAD技术的发展已经差不多有六十多年了,期间它经历了四次技术革命,CAD并不是完美无缺的,它也有缺陷,比如没有一定的知识基础技能和长时间的学习是无法使用好CAD软件的;CAD系统在智能化领域上还有待发展提高,要进行庞大的数据处理与评估必须与人工智能技术结合;在仿真程度上有所欠缺,所以综合上述情况CAD应该朝着易学性,方便性的趋势发展,在发展过程中还需假如人工智能技术,与其互相配合提高数据的处理能力与速度,同时要做到静动态实体造型,客观反映三维事物的几何信息。
用户在阅览、管理、分享设计图形时都会用到CAD,它是世界上用户最多的软件,占有市场份额最多,20世纪80年代初,为了使CAD技术在微机上得到运用Autodesk公司开发出了一款绘图程序软件包,历经不停的修补,如今已经成为最风行的绘图软件,其人性化的用户界面使用户可以通过输入命令或使用交互菜单来完成想要的结果,同时这款软件也便于非计算机专业的人士学习,在后续的学习和实践中可以更好地掌握并且加以熟练地运用,从而极大地提高了工作效率。
1.3采用UG/AutoCAD设计的优势
UG的设计优势
1.在模具设计,机械设计上UG会为其提供一套完善的设计,分析,制造方案。
2.拥有完美的装配功能,将引用集的设计思想赋予装配模块中并加以体现,成功地解决了计算机的资源节省问题。
3.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.
4.拥有人性化的用户界面,一举代替过去传统的手工绘图方式,极大地提高了工作效率。
5.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。
AutoCAD的设计优势
1.劳动强度降低,图面清洁。
2.二次开发或用户定制可采用多种方法进行。
3.能够转化多种图形格局,数据交流力较强。
4.设计工作的高效及设计成果的重复利用。
5.适合各种用户,通用性,易用性强。
2产品设计
2.1电话机造型结构分析与零件的测绘
此次设计的产品是移动电话机模型,其由机身,天线,话筒等组成。
机身由机身壳体,数字键盘,液晶显示屏,充电接口,电源开关等几个部分组成,依据实物,使用游标卡尺,圆规,尺子等,外加目测来完成零件的测绘,并画出零件草图。
2.2UG设计过程以及常用命令解析
模型的三维设计是本次课题的基础也是重心,后续分型,加工,仿真将由产品三维设计的好坏直接影响,也就是说三维设计过程中不但要设计出产品,而且必须保证产品质量上过关,结构合理。
而UG命令使用的熟练程度将直接关系到建模的质量。
在UG中,常常可以用不同的命令来完成一个操作,但最便捷的方法只有一种。
所以在三维设计中,我们要灵活运用做到熟能生巧举一反三,UG软件中包括了数量繁多的命令,在设计过程中要不断尝试使用不同的命令。
对电话机进行形体分析,在设计中采用点线面的方法建模,第一步先打开UG,新建【建模】,选择名称和保存路径,保存的文件夹以字母命名,这里以dhj为例。
2.3电话机上盖外形建模
为便捷画图,我们先采用AutoCAD将电话机平面图画好,包括俯视图和左视图,并加以保存如图2.1所示,后打开UG软件在菜单栏选择【文件】,打开导入CADdwg文件格式,选择刚才作过得图,点击添加,最后点击完成,这时刚刚的二维图便展现在UG当中了,将左视图【旋转】90度,与俯视图成90度关系,接着使用【拉伸】命令先将上下盖拉伸至190mm如图2.2所示,在上盖上面有一个封闭的三角区域,这个区域为建立显示屏而准备,如图2.3将此三角形区域拉伸总长度100mm,适当调整其位置,接着拉伸下盖,其方法和上盖一样。
图2.1电话机二维图
图2.2拉伸电话机上下盖
图2.3制作显示屏
2.4电话机下盖外形建模
因为电话机不可能是个实体,所以这里进行【抽壳】处理,将上盖底面抽壳,厚度适当调整,如图2.4所示,下盖顶面抽壳操作也是如此。
图2.4抽壳操作
2.5电话机数字按键的制作
将电话机二维图中的俯视图移动至已经建立好的三维图上方,鼠标右键单击左下角选择定向视图中的俯视图,做到俯视图和三维图保持一致,先将三维图中的下盖【隐藏】起来,在三维图上盖表面【建立基准平面】,将画好的俯视图中的数字按键【投影】到平面上,如图2.5所示,根据现实位置适当调整二维图中俯视图位置确保投影的数字按键与现实当中吻合,待调整完毕后,将基准平面【删除】,重新将二维图上的数字按键投影到三维图上盖上,将【投影曲线】进行【拉伸】,点击【替换面】命令选择距离上盖表面约2.5mm,下面拉伸1mm,电话机按键下面为了有回馈感,一般放置硅胶,所以下面要留有一定的虚位,在此设定1.2mm虚位,选择已经拉伸好的体的下表面,选择面的边再进行反向拉伸约1mm,这时就会出现虚位,如图2.6所示。
图2.5投影数字按键
图2.6制作虚位
将所拉伸的面抽壳处理,在壳的下面画一个直径分别为2和4的圆环,将其拉伸至底部,为了不使按键在按的过程中出现松动和乱晃,有必要使用【加强筋】,所以,在刚刚画好的圆环上下分别画一个长1宽0.6的长方形将其拉伸至底部,待上述工作全部完成后,将圆柱体和拉伸后的长方体以及数字按键作求和处理,此时才算完成一个数字按键的全部,因为有12个数字按键,所以还需要按照X轴作平移,因为上盖表面是一个斜面,所以不能完全按照Y轴一样处理,需要不断调整角度方可或者按照上述方法逐个完成亦可。
除此外还有11个小按键,运用同样的方式进行处理,只不过因为按键较小底面不需要加强筋,也不用画圆环体,如果数字按键为透明键椰壳也不用圆环体和加强筋。
2.6电话机手柄的放置
下面开始处理电话机手柄的放置问题,前文说到投影曲线,所以此次将二维图上电话机手柄位置【投影】到上盖表面,手柄上面的凹槽依据投影曲线向下【拉伸】与上盖【求差】,这时在上盖表面会出现一个矩形的口子如图2.7所示,然后将曲线向下拉伸4mm,完成手柄上部分的放置,关于下部分就应该用另外一种方式去做,选择定向视图中的左视图,点击工具栏选择带边着色中的静态线框,这时图中全部由线构成,在合适位置画一条斜线,再画另外两条线,组成一个看上去像躺倒的三角形,这个三角形区域大小设计时应该比听筒下面略大,这样才能将手柄放在里面,听筒上部分的设计也是如此,将其画好之后作【拉伸】处理与上盖【求差】如图2.8所示,后面按照上述方法处理便可,这是便会形成一个斜面。
图2.7放置听筒
图2.8布尔运算“求差”
2.7电话机手柄上下盖的绘制
将界面转化成左视图,选择带边着色中的带有淡化边的线框,这是便能看到刚刚所画的凹槽,由于凹槽被上盖所包含,所以我们看不清凹槽的线条,这里我们用修剪体命令将上下凹槽一分为二,这时我们便可以清楚地看清凹槽的线,因为只有了解凹槽的位置才能正确的放置手柄听筒,我们在距离凹槽线2mm的地方画,做一个虚位,画好上面听筒和下面听筒的线条高度,再用弧线将他们连接起来,尽量做到连接完整,无缝隙,如图2.9所示,将画好的封闭的弧面【拉伸】20,再将听筒上部分【拉伸】接近于20的距离,听筒下部分也用这个方式处理,因为上文提高这仅仅是【修剪体】之后的一半,所以我们刚刚做的也是一半,这时我们可以修改拉伸命令,改成-20到+20,因为拉伸的均为实体,所以必须进行抽壳处理,厚度适中,手柄上部分进行【加厚】处理如图2.10所示,后做分模处理,将听筒上部分,下部分与分模面【求和】,再讲听筒上下部分【抽壳】,因为在作图中涉及很多线条,为方便操作,我们将无用的线条【移动图层】如图2.11所示,在上述投影中电话机听筒上的小孔也会进行【投影】,因为这些小孔用作传送声音如图2.12所示,听筒尾部因为要插电话线,所以我们要在其尾部开一个凹进去的口子,选择要绘制的面,画一个长宽适中的矩形,同上述方法一样【拉伸求差】如图2.13所示,这样我们便初步完成了电话机听筒的上下壳,这时我们做的只是初期工作,后期我们要进行进一步完善和美化。
图2.9电话机手柄淡化线框
图2.10加厚操作图2.11移动图层
图2.12电话机听筒下盖
图2.13电话机听筒上盖
2.8电话机液晶屏外壳建模以及电话线插孔
下一步开始处理液晶显示屏的问题,在上述已经【拉伸】好的三角形区域面积上,画一个长方形,注意摆放角度,画好之后,我们将其拉伸与三角体【求差】,按一定的角度拉伸,点击确定后,会在上面出现一个长方体开口,这个开口就是为将来装液晶显示屏准备的。
在电话机上盖表面手柄中部正对的部分会有一些开口,我们继续利用【投影曲线】,将曲线投影在上盖面的相对位置,做拉伸并与上盖求差如图2.14所示。
点击定向视图中的左视图,接下来要解决电话线连接问题,在电话机左端末尾处,画一个电话线的接口,画法跟在听筒尾部的画法基本类似,画好之后,再次选择前视图,在电话机前面画两个接线孔如图2.15所示,【拉伸求差】,此时我们外壳基本处理完成。
图2.14电话机液晶屏放置
图2.15电话机接线插孔
2.9电话机内部构造
下一步构造内部环境,先开始构造电池仓,在此之前先将已经画好的电话机上盖,听筒手柄等【隐藏】,只留下盖,这里先将【视图】转换成仰视图,根据实物我们在电话机下盖画一个长方形,拉伸这个长方形与下盖求差,这时会有一个开口,但是电池仓是凹在里面的,所以我们将刚刚拉伸好的长方体选择底面的边作【反向拉伸】,之后点击【抽壳】,电池仓基本轮毂就出来了如图2.16所示,在这些都画好之后我们要在电池仓顶端和末端留有虚位,便于后期安装导电片和弹簧,因为还要考虑后期电池盖的安装问题,所以在这里要在开口周边加一圈【垫块】,垫块尺寸依据实物或者接近亦可,因为要安装电池盖,所以垫块是不能封闭起来的,在围成的四个长条垫块后还需在一个垫块上做开口,额外三条垫块不用变动,直到这时我们才将电池仓初步完成如图2.17所示。
图2.16制作垫块
图2.17电池仓
在将电池仓设计完成之后,接下来我们要绘制电池盖,电池盖基本和电池仓的开口吻合,所以选择四条垫块的四条边,进行向上【拉伸】,在选择体一栏中选择无,因为刚才做的都是【求差】处理,所以这个默认也是求差,因此必须得改成无,向上拉伸2-3个毫米,在已拉伸好的长方体上面用绘图的方式再次拉伸出两个小矩形体,便于卡位,在下端因为卡位的部位不完全是矩形体,我们得用样条曲线绘制出一个近似椭圆形,再将其【拉伸】如图2.18所示,做到这里我们基本已经绘制好电池仓和电池盖了。
图2.18电池盖
上下盖要做到合理装配,这里在抽壳后的上盖底面分别在四周画一个大小均匀的圆,作拉伸处理如图2.19所示,尽量使其靠近下盖底面,在已拉伸好的圆柱上面【抽壳】并添加【螺纹】,选择右边详细的一栏如图2.20所示,这时我们可以在其中添加尺寸,选择【右旋】,将这些尺寸弄好之后选择起始,这里以圆柱面底面作为起始,点击【确定】完成便可。
图2.19上盖螺柱制作
图2.20制作螺纹
为了使电话机更加平稳地放置在平面上,我们在电话机下盖底面添加4个小垫块,可使用设计特征中的垫块命令,或是电话机底面草绘4个大小相同的圆,将其【拉伸】高度稍稍超过电池盖便可如图2.21所示。
图2.21电话机底部垫块
为了美观在这里将刚才的四个圆柱体做【边倒圆】,我们可以点击【预览】,此时便可以看到倒圆出来的效果,如果合理则点击确定,或者点击返回按键进行再一次修改。
上述工序完成后呈现出来的是一个不规则的矩形体,在电话机听筒手柄上端作相应的【边倒圆】如图2.22所示,电话机下盖的上下两条边作边倒圆处理,方法和上述的一样,在电话机下盖右端作一个大小合适的矩形,拉伸与下盖求差,在矩形上表面作一个长139mm的天线如图2.23所示,到此经过一系列操作命令得到了电话机的模型。
图2.22听筒上端边倒圆
图2.23无线电话机
3电话机外壳的装配
3.1电话机上下盖装配
装配是NX中集成的一个应用模块,它方便了部件装配的构造、装配关联中各部件的建模以及装配图纸的零件明细表的生成。
使用装配的一个好处是对某个部件文件进行的设计更改可在使用该部件的所有装配中反映出来。
装配部件文件指向次要部件中的几何体和特征,而不是在装配的每个级别创建这些对象的副本。
该技术不仅将装配部件文件的大小最小化,还提供高级关联性。
例如,修改组件的几何体将导致会话中使用该组件的所有装配自动反映此更改。
1.首先点击开始按钮,选择装配命令,打开电话机下壳的部件,单击添加组件,放置位置定位为通过约束,选择部件名为dhjsg的部件。
2.单击添加组件,选择部件名为dhjsg的部件,放置位置定位为通过约束,配对式为中心线配对。
如图3.1所示。
图3.1电话机上下盖装配
3.2听筒与电话机装配
1.添加组件名为tington的部件,配对方式为中心线配对和面面配对,如图3.2所示。
图3.2听筒与电话机的装配
2.下面添加组件的方式和上面相同,如图3.3所示。
图3.3电话机整体装配效果
4电话机听筒上盖表面的仿真加工
4.1数控技术
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