基于UG 80一种相机外壳的设计与仿真加工汇总文档格式.docx

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诚　信　承诺书

本人郑重承诺和声明:

我承诺在毕业论文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：

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摘要

文章主要研究和介绍了计算机辅助设计制造对制造业的作用、意义以及照相机外壳的设计与制造，照相机是我们生活常见的重要的生活工具之一，我们可以通过它把美好的东西变成永恒。

随着现代生活节奏的加快，科技进步日新月异，激烈的竞争要求企业更快地将产品推向市场，因此，计算机辅助设计制造技术在现代工业中的地位也越来越重要。

通过UGNX8.0软件对照相机外壳进行三维实体造型的,装配,然后再进行数控编程加工成型的例子，阐明计算机设计制造的方便，高效，大大降低了企业的生产成本。

这次毕业设计也提高了本人对软件的应用能力，也复习和巩固了大学的机械设计制造的理论知识。

关键词：

设计；

数控；

仿真加工；

UGNX8

ABSTRACT

窗体顶端

Thearticledescribestheroleofcomputer-aideddesignandmanufactureofmanufacturing,aswellasthesignificanceofthedesignandmanufactureofthecamerahousing,thecameraisoneofourcommonlifeofimportantlifetool,throughwhichwecanputgoodthingsintoeternity.MainlythroughthecamerahousingUGNX8.0software3Dsolidmodeling,assembly,andthentoNCprogrammingmoldingprocess.TherebyincreasingtheabilityofthesoftwareIuse,butalsoreviewandconsolidatetheuniversity'

stheoreticalknowledgeofmechanicaldesignandmanufacturing.窗体底端

窗体顶端

Thearticledescribestheresearchandmanufacturingcomputer-aideddesignandmanufacturingroleonthesignificanceandthecamerahousingdesignandmanufacturing,thecameraisoneofourcommonlifeofimportantlifetool,throughwhichwecanputgoodthingsintoeternity.Withtheacceleratingpaceofmodernlife,technologicaladvances,fiercecompetitionrequirescompaniestobringproductstomarketfaster,therefore,computer-aideddesignandmanufacturingtechnologyinmodernindustryisalsoincreasinglyimportant.

ByUGNX8.0softwareforthecamerahousing3Dsolidmodeling,assembly,andthenthemoldingCNCprogrammingexamples,illustratesthedesignandmanufactureofcomputerconvenient,efficientandgreatlyreducetheproductioncosts.ThegraduatedesignalsoimprovestheabilityofthesoftwareIuse,butalsoreviewandconsolidatetheuniversity'

stheoreticalknowledgeofmechanicaldesignandmanufacturing.

Keywords:

Design;

NC;

MachiningSimulation;

UG

1绪论

1.1选题的背景

UG软件从二十一世纪九十年代引入中国以来，由于它的强大的功能，已经在国内的航空、汽车、模具、家电等领域得到广泛的应用。

尤其UG软件PC版本的推出，使得计算机辅助设计制造软件在我国迅速的普及，随着计算机辅助设计制造、数控编程加工及快速铣削成型等制造技术的不断发展，同时，这样的先进技术又应用在模具行业中，也使得模具的设计与制造技术也在发生翻天覆地的变化，以前的二维设计及车床的加工方式也正在被基于产品三维立体数字化制造的方式忙慢慢的取代。

所以掌握三维CAD/CAM软件的使用，并把它用于产品零件的数字化的生产与加工，这就是核心。

CAD/CAM是在设计活动中，利用计算机作为工具，帮助工程师进行设计的一切使用技术的总和。

其内容包括：

概念设计，利用计算机进行产品的造型、装配、工程图绘制以及相关文档的设计，进行产品渲染，动态显示，对产品进行工程分析，如有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真等。

它产生于19世纪50年代后期，目前已广泛的应用于机械产品设计生产的很多地方。

经历了计算机二维的平面绘图，计算机三维模型设计，零件造型设计开发、曲面造型优化、等发展过程。

随着社会的发展又出现了许多现代技术，比如产品的变量设计，虚拟零件实体造型技术等，伴随着互联网和物联网技术的发展和普及，并行设计，逆向设计，智能化，柔性化等都将是CAD\CAM技术发展的新方向。

对于通用的机械产品CAD系统来讲，一般应具有几何造型功能、有限元分析和优化设计功能。

因此通过本次设计将对我所学的知识巩固及灵活运用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。

目前，中国已经发展成为世界的制造业中的大国，其规模世界第四，GDP也超过了美国成为世界第一，但我们的制造业大而不强，和世界上的制造业强国还有很大的差距。

现在的装备制造产业，未来的发展趋势为更加自动化、人工智能化，信息产业将成为社会的主导产业，装备制造业也包括汽车制造业也将由计算机信息技术主导，同时加上先进生产管理经验、新的计算机技术、先制造技术组成全新的机械制造行业的未来。

根据2007年中国工业制造业产品创新市场发展研究报告，从从全世界的市场来看，计算机辅助设计与制造方面的软件销售容量达132亿美元，而该领域市场的主要投资驱动力来源于三维CAD的投入，高端三维CAD和仿真分析的增长速度有所放缓，这些计算机辅助设计类的软件市场销售达145亿美元。

和国外相比，国内这方面的市场仍旧处与刚刚起步，未来还有很大的发展空间，从我国的CAD\CAM来看，其自主开发水平还有欠缺，本土绘图软件几乎没有。

市场的普及率也不如国外的水平。

还有就是软件的开发方面，投入的精力和财力都和发达国家有差距，这就需要政府作出相应的政策以促进CAD\CAM在国内的研发和应用。

1.2选题的意义

制造业的水平反应了一个国家的实力。

中国现代制造技术仍在以很快的速度发展，中国的现代制造水平也在不停地追赶发达国家，中国制造的产品正在被世界各国的人民认可。

这标志着中国正在成为发达国家，也象征着中国的地位在不断地提高，我们有理由相信我们的国家发展的越来越好。

但是中国的制造业虽然很大，但是不够强。

中国制造过去的发展模式主要是靠要素驱动，特别是人口红利以及投资驱动。

而近几年，我们可以看到中国制造面临着双重压力：

内部人力成本和运营成本持续上涨，外部经济形势持续萧条贸易数据每况愈下，低端制造面临东南亚和发展中经济体的低成本竞争，高端制造需要抵御发达国家的冲击，面临内外双重的压力。

通过本次课题的设计，不仅拓宽了视野，丰富了知识，并且能提高我们的理论分析和计算能力，还能提高我们分析问题和解决问题的能力。

为将来独立工作积累了经验，也是为自己在大学所学的专业知识做总结。

2CAD/CAM技术

2.1CAD/CAM的概念

计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）是指设计人员利用计算机里的各种绘图软件进行产品零件的开发设计任务。

计算机辅助设计技术，就是通过计算机快速的数值计算和强大的图形处理功能来辅助工程师、设计师、等技术人员进行产品开发、工程制图图和数据出来的一门计算机应用技术，如制作模型、计算、绘图等。

在设计中，可以通过计算机对产品进行模拟设计并分析最优的方案；

所有的设计过程、思路，都可以在计算机里找到，设计人员在需要的时候能快速地收索到想要的信息，方便快捷；

设计人员可以通过草图功能进行二维设计，也可以直接通过计算机进行三维建模设计，完成后可以通过计算机直接生成产品的二维图纸，便于加工生产；

通过计算机三维建模，使设计人员及时对设计作出判断和修改；

利用计算机画出来的图形很容易对其进行编辑、放大、缩小、平移、复制和旋转等方便了修改。

CAM（computerAidedManufacturing，计算机辅助制造）的核心是计算机数值控制（简称数控），它是将计算机的设计应用于工业的生产过程中。

上个世纪50年代美国麻省理工学院制造出全球首台数控铣床。

它通过计算机里的程序来控制刀路来加工产品。

此后发展了一系列的数控机床，有三轴的数控机床，随后又有四轴、五轴的数控机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成铣、钻、铰、攻丝等多道工序，它们能生产要求更高的产品，在军事领域尤为重要。

对于数控机床只要改变加工程序就可改变刀路，从而改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。

2.2CAD\CAM的发展

CAD技术最早发源于美国，刚开始由2D慢慢的发展到现在的3D，三维的计算机辅助设计到现在已经经历了四次革命。

70进入年代，发达国家的汽车及飞机工业飞速发展，此时在飞机和汽车制造中遇到了曲面设计和制造的问题，那么此时出现的曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，CATIA改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的工作方式，使人们可以用计算机进行曲线、曲面的处理操作。

但是由于这个软件只是曲面造型方便，它并不能准确的反应零件的质量、重心等其他特性，所以接下来就出现了DEAS这个软件，实体能反映零件的特性，在设计生产过程中有助于统一CAD、CAM的工作展开。

所以给设计人员带来了便利。

实体造型技术代表着未来CAD技术的发展方向，基于这样的认识，各CAD软件厂商积极仿效。

在以后的10年间，随着硬件性能的提高。

美国的CV公司通过努力在曲面造型方面取得了进展，同时计算机的技术速度也有了很大提高，另外由于CV公司致力于软件的集成化开发，为企业提供更加便利的开发软件，并采取了将软件的运行平台向价格较低的方向转变，一度成为计算机辅助设计制造领域的老大。

进入80年代中期，慢慢的出现了PRO/E技术，它提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术――变量化技术，作为今后的开发方向。

后来又出现了UG、3DMAX的软件，变量化技术既保持了参数化技术的原有优点，同时又克服了它的许多不利之处，它的成功应用，将为CAD技术的发展提供更大的空间和机遇，目前被视为CAD技术的第四次技术革命。

现在非常流行的3D打印技术也和CAD息息相关。

2.3CAD\CAM在制造业的应用

目前，CAD\CAM技术在工业领域应用非常广泛，它已经涉及的制造业的所以领域。

包括航空、汽车、玩具、甚至建筑业都离不开计算机辅助设计，计算机辅助设计在生产中扮演着正面积极的角色，他从各个方面促进了生产的效率。

以机械生产为例，目前轴承市场竞争异常激烈，需求不断提高,所需产品结构复杂、精度要求高,交货日期短。

轴承设计要求严格,内部尺寸之间有严格的配合关系,并且其要求的生产工艺复杂，加工精度高,所需的工装图纸不仅数量大,而且加工难度大,尺寸要求严格。

通常的设计流程是,先设计出草图,根据草图试生产若干件样品,再根据试生产的结果修改图纸,反复几遍,才能最终出正式图。

这样不但生产周期长,而且因为反复修改模具、工装,导致生产成本提高。

如何提高产品的一次设计成功率,降低生产成本,缩短制造周期,从而提升企业的市场反应速度,提高轴承产品的竞争力。

在轴承设计中应用CAD技术,较好地解决了这一问题。

如果要设计生产一个零件，运用计算机辅助设计就很方便简单。

首先用计算机辅助设计，计算机辅助分析，计算机编程制造，产品成型。

就拿模具行业来说，以前没有计算机辅助设计制造，一个产品的模具要成型需要花费很长的时间，先人工手绘图形，后要修改会麻烦，需要花费时间和人力。

有了计算机辅助设计制造，就能用计算机就行分模，设计模具，然后分析，接着进行数控编程，加工模具，大大缩短了设计时间，提高了效率同时也降低了成本。

3UGNX8软件简介

UGNX是德国西门子公司推出的集CAD/CAE/CAM为一体的三维机械设计平台，也是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，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。

广泛应用于航天航空、汽车、造船等领域。

UG是一个交互的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）系统，它具备了当今机械加工领域所需的大多数工程设计和制图功能。

UG是一个全三维、双精度的造型系统，使用户能够比较精确地描述任何几何形状，通过这些形体的组合，就可以对产品进行设计、分析和制图。

现在的制造业面临着多方面的挑战，有经济下行压力，有产能过剩，需求减少。

要想突破，就必须创新，包括产品创新，技术创新，管理创新。

通过创新在成本和利润之间取得平衡点。

要做到真正的创新，就必须总结以往的经验教训，在设计过程中去避免类似的错误，并创新的去替代它。

NX是UGSPLM新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新NX独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。

NX可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。

UGNX功能非常强大，涉及到工业设计与制造的各个层面，是业界最好的工业设计软件包之一。

UG是一种复合建模工具，它提供了多种建模方法。

在建立零件模型时，既可以用基本体素建立简单的实体，也可以通过对曲线、草图的拉伸、旋转建立各种扫描实体，还可以用系统提供的特征创建各种特征体。

在制图中一般的建模思路如下：

1.建立模型的关键结构，如：

图层，主要轮廓，关键定位孔确定关键的结构对于你的建模过程起到关键作用；

2.如果一个结构不能直接用三维特征完成，你需要找到结构的某二维轮廓特征。

然后用拉伸旋转扫描的方法，或者自由形状特征去建立模型；

3.通过UG可以在一个实体上面建立多个特征，这样，你可以分别建立多个主结构，然后通过布尔运算求和；

4.可以先进行三维造型，如果是不确定的部分放在造型的后期，可以修改，这种修改方法不会影响之前的建模参数；

5.在设计图形时，设计基准很重要，好的设计基准将会帮助你简化造型过程并方便后期设计的修改。

通常，大部分的建模过程都是从设计基准开始的；

6.在建模命令里面，可以先进行非参数化的建模，然后在进行参数化设计，但是最简单的方法还是在造型过程中直接引用相关参数。

并且可以按预先的设置很容易的进行修改。

如：

设计特征有边倒圆、修剪、倒角等等，它们对工程制图的人员来说是很熟悉的，因而易于使用。

装配、制图以及其它学科都使用这些领域独特的特征。

通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后可以单独改变特征里的参数，并且不会影响其他的参数，很容易的进行多次设计替代，实现产品的二次开发。

7.在UG里面的逆向设计中，是在不能轻易获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析，推导出产品的设计原理，有利于促进产品的开发进程。

4相机外壳的三维造型

4.1前壳的建模

1.启动NX8.0,双击NX8.0的快捷图标，进入NX8的启动界面。

2.在启动界面中，单击新建命令，新建名称为qian的部件文档,新建草图必须是以数字或者英文字母命名，否者将打不开。

3.选择开始，建模命令打开建模功能，设置图层，把草图放在图层1层单击草图命令，选择草图平面为XC-ZC平面，进入草图模式，构建草图，结果如图4.1所示。

图4.1构建草图

4.单击完成草图，设置图层进入第1层，单击拉伸按钮，选择创建的草图曲线作为截面线串，进行参数选择，并设置拔模角度，再单击确定按钮，创建拉伸特征如图4.2所示。

图4.2拉伸实体

5.设置图层到1层,构建基准平面，如图4.3所示。

图4.3创建平面

6.设置图层到第1层，单击修拆分按钮，选择先前创建的基准平面为刀具，原实体为目标体，进行拆分。

如图4.4所示。

图4.4拆分体

7.创建新的草图作为截面线串，拉伸实体。

如图4.5所示。

图4.5拉伸实体

8.单击抽壳命令，选择面，对实体进行抽壳，结果如图4.6所示。

图4.6抽壳

9.创建草图并拉伸如图4.7所示。

图4.7拉伸实体

10.点击偏置曲线命令，然后拉伸求差，生成特征结果如图4.8所示。

图4.8拉伸实体

11.绘制草图并拉伸，完成上壳建模。

如图4.9所示。

图4.9上壳

4.2后壳的建模

1.新建名称为huo的部件文档。

2.绘制绘制草图并拉伸命令，如图4.10所示。

图4.10草图

3.单击偏置曲线命令，选择距离，距离为1.2，并拉伸曲线，如图4.11所示.

图4.11拉伸实体

4.绘制草图并拉伸，创建镜头孔，如图4.12所示。

图4.12镜头孔

5.绘制草图并回转，生成特征如图4.13所示。

图4.13回转体

6.以照相机表面为平面，绘制草图并拉伸，设定为片体，方向与面垂直，开始设置为-2，结束设置为5，得如图4.14所示。

图4.14拉伸片体

7.单击拆分体特征命令，选择相机外壳昨晚目标体，选择刚才拉伸的片体作为平面，得如图4.15所示。

图4.15拆分体

8.绘制草图并拉伸，设置求差，得如图4.16所示。

图4.16拉伸实体

9.如图4.17所示，后壳建成。

图4.17照相机后壳

4.3照相机镜头的建模

1.绘制草图并拉伸，如图4.18所示。

图4.18拉伸实体

2.以上图中拉伸的实体的一个面为基准，绘制草图并拉伸，如图4.19所示。

图4.19拉伸实体

3．选择边倒圆命令，设置圆角半径为0.5进行圆角。

如图4.20所示。

图4.20相机镜头

4.4其它部件的建模

1.选择新建部件，然后命名为qita。

2．绘制草图并拉伸，如图4.21所示。

图4.21拉伸实体

3.单击基准坐标命令，定位到圆心，如图4.22所示。

图4.22创建基准坐标

4.选择X-Z平面绘制草图并拉伸,设置布尔求差，如图4.23所示。

图4.23拉伸实体

5照相机外壳的装配

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。

可创建从装配到其组件的链接以简化产品定义的各个级间更改的合并。

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qian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hou的部件。

2.单击添加组件，选择部件名为hou的部件，放置位置定位为通过约束，配对方式为中心线配对。

如图5.1所示

图5.1后壳装配

3.添加组件名为jingtou的部件，配对方式为中心线配对和面面配对。

如图5.2所示

图5.2镜头装配

4.添加组件名为