基于UG下的钢丝包装机的虚拟装配

本科毕业设计（论文）20 届本科毕业设计　设计题目：基于UG下的钢丝包装机的虚拟装配　学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：本科毕业设计（论文）摘 要　UG是现代计算机辅助设计中应用最广泛的先进三维软件，其功能十分强大。

本文介绍了基于UG下的钢丝包装机各零件的造型过程，详细说明了在UG的装配模块对钢丝包装机各零件如滚动滑轮，轴，底座，面板，支架的虚拟装配并制作出工程图，根据装配图对设计的钢丝包装机各零件之间的关系进行检测，看是否存在干涉现象，进一步观察设计的钢丝包装机是否合理，从而提高了钢丝包装机设计的准确性和效率。

　关键字：　UG；参数化设计；三维造型；虚拟装配；工程图　Virtual Assembly and Movement Simulationof Steel Wire Automatic Packaging Based on UG Abstract:UG is in the modern computer-aided design applies the most widespread advanced three dimensional software, its function is very formidable. This article introduced based on the UG under steel wire packaging machine various components' modelling process, explained in detail in the UG assembly module to the steel wire packaging machine various components like gear, the rolling pulley, the axis, the foundation, support's hypothesized assembly and manufactures the engineering plat, carries on the examination according to the assembly drawing to between the design reduction gear various components' relations, looked whether to have the interference, finally through the production steel wire packaging machine's movement simulation, further observes the design the reduction gear to be whether reasonable, thus enhanced the steel wire packaging machine design accuracy and the efficiency.Key words:UG; Parametrization design; Three dimensional modelling; Hypothesized assembly; Engineering plat　目录1　绪论 01.1　ＣＡＤ的发展过程及现状 (1)1.2基于参数化设计的意义 (2)1.3　背景及本文所做的工作 (2)2　基于ＵＧ的钢丝包装机设计方案 (3)2.1最终模型图及工作原理 (3)2.2三大运动系统的实现和调节 (4)2.2.1 钢丝定位运动系统 (4)2.3.2钢丝的滚动运动系统 (4)2.3 钢丝包装机零件的设计 (5)2.3.1底座的三维模型设计 (5)2.3.2底座上的固定联结支撑部分设计 (6)2.3.3轴，齿轮轴及带轴的三维模型设计 (6)2.3.4操纵轴及轮的三维模型设计 (7)2.3.5 固定滑轮的三维模型设计 (7)2.3.6滚轮的三维模型设计 (8)2.3.7　带的三维模型设计 (8)2.3.8螺钉的三维模型设计 (8)2.3.9支架的三维模型设计 (9)2.3.10　包装带圆环的三维模型设计 (9)2.3.11　面板的三维模型设计 (10)2.3.12升降轴的三维模型设计 (11)2.3.13升降手轮的三维模型设计 (11)2.3.14操作面板的三维模型设计 (12)2.4　钢丝包装机的装配 (12)2.4.1　装配的概述 (12)2.4.2　底座组件的装配 (13)2.4.3面板的装配 (14)2.4.4支架的装配 (15)2.4.5　钢丝包装机的总装配 (15)3．制作工程图 (17)4结束语 (18)致谢 (19)参考文献 (20)1　绪论　　计算机辅助设计（Computer　Aided　Design）简称CAD，是以计算机为主要技术手段，运用和生成各类数字信息和　图形信息以进行产品设计。

　CAD技术是通过计算机和CAD软件对设计“产品”进行分析，计算与模拟，调整优化产品结构和性能，并进行绘图。

这种技术把设计人员所具有的　最佳特性（创造性思维，形象思维，知识经验，综合判断与分析的　能力）同　计算机的　强大的　记忆与信息检索能力，大量信息的高速精确计算与处理能力，易于修改设计，工作状态稳定且不疲劳的特性结合起来，从而大大提高设计速度和效率，提高设计质量，降低设计成本。

　1.1　ＣＡＤ的发展过程及现状　随着计算机技术和计算机图形学技术的发展，CAD技术的思想于20世纪50年代末开始萌芽。

美国麻省理工学院研制成功第一台电子三坐标铣床，并开始研究APT（Autormatiaiiy Programmed Tools）系统。

同一时期，美国CALCOMP公司研制成功简式绘图机，GERBER　公司研制出平台式绘图仪，这些都为发展CAD技术　提供了　最基本的　物质条件。

60年代初，麻省理工学院Sutherland　发表了　《SKETCHPAD―人机对话系统》一文，为　CAD技术提供了理论基础。

1966年出现了第一台使用的图形显示装置。

60年代的实验室研究，又促进了　计算机图形学的飞跃发展。

70年代初，CAD技术进入早期使用阶段。

美国Lockhead 飞机公司推出了　CADAM系统。

通用汽车公司研制成功DAG－1自动设计系统。

由于飞机和汽车中遇到大量的自由曲面问题，法国人　提出了　贝塞尔算法。

应用此算法能在二维绘图系统CADAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出三维曲面造型系统CATIA。

它的出现，首次首先以计算机来完整描述产品零件的主要信息，同时业使得CAD技术的开发又了现实的基础。

这式的CAD技术主要运用于军用工业。

80年代，由于计算机软件，硬件产品的功能达到新的水平，性价比大大提高，尤其式　32位小型机和　超级微型计算机的出现，使CAD系统开始为中小型企业所用。

　我国对CAD/CAM技术的研究始于航空工业。

高等院校和　科研院在CAD 支撑和应用软件的开发上担任及其重要的角色。

在二维交互绘图系统，又不　少自主版权的软件，如开目CAD 、CAXA电子图板，金银花系统等　都在国内行业中　推广使用。

在应用领域，如通用机械零件设计，冲压和注射模具的设计制造，汽车外形设计，汽轮机叶片设计分析等方面我国均研制出实用的CAD软件，如今CAD技术及其应用水平已经成为衡量一个国家，一个行业设计水平的重要标准。

现在的CAD已成为一门综合性应用新技术，它涉及以下基础技术：（1）图形处理技术。

如二维交互图形技术，三维几何造型技术及其它图形输入输出技术；（2）工程分析技术。

如有限元分析，优化设计方法，物理特性计算，模拟模拟以及各行业的工程分析；（3）数据管理与数据交互技术。

如数据库管理，不同的CAD系统间的数据交换和接口等；（4）文档处理技术，如文档制作，编辑及文字处理等；（5）软件设计技术。

1.2 基于参数化设计的意义　参数化技术的出现使CAD技术的一次重大革命，在此之前的造型技术都属于约束自由造型。

考察机械制造全过程可以发现，在设计一个新产品时，约70％－80％的成本是在设计阶段确定的，后继工艺规划及产品加工过程中所采用的各种措施对成本的影响有限。

因此，采用先进的设计方法和　工具以提高设计效率十分重要。

针对这一系列问题，参数化技术就应运而生。

对于结构比较定形的产品，建立参数化模型，通过调整参数，修改控制几何形状，自动实现产品的精确造型可大大提高产品的设计效率和　设计质量。

参数化设计方法在不断的发展和完善，早期的参数化设计方法主要应用于二维图形由于二维图形的局限性，使其推广应用受到局限，因此三维实体参数化设计方法的研究越来越受到重视。

三维实体参数化设计方法不但弥补了二维设计的局限性，而且设计者设计产品时，头脑中总时先形成三维模型，三维实体建立好以后，再将其转化为二维工程图，这样就更符合人们的思维习惯。

参数化设计方法与传统方法相比较。

最大的不同在于它储存了　设计的全过程，能设计出一组而不时单一的产品模型。

它使设计人员不需要考虑细节而尽快草拟零件图，并可以通过变动某些参数来更新设计，而不必运行产品的整个设计过程。

参数化技术避免的重复劳动，避免了资源浪费。

在产品的开发设计阶段应用参数化设计，能提高　产品的设计效率，缩短新产品的开发周期，使设计人员从繁重的计算和绘图中解脱出来。

将主要的经历放在创造性的设计工作中去。

因此，它　成为进行初始设计，产品模型编辑修改，多种方案设计和比较的有效手段，深受工程设计人员的欢迎。

　1.3　背景及本文所做的工作　在机械设计中，利用UG的三维实体造型功能和虚拟装配功能，能使产品开发周期大大缩短，设计的可靠性大大提高。

本课题以钢丝包装机为研究对象，在实际生产生活中,为了保护产品及运输的方便,要对钢丝进行包装,传统的人工包装效率低而且包装的质量也不好,所以有必要设计出自动包装钢丝的机械,对钢丝进行快速且高质量的包装,用UG对其进行设计和虚拟装配将大大提高设计效率和设计质量。

本课题的主要工作集中在三个方面：一是生成钢丝包装机的各个零件；二是在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否存在干涉现象。

三是对所安装的钢丝包装机进行运动模拟，检查钢丝包装机的运动性能是否合理。

　2　基于ＵＧ的钢丝包装机设计方案　用UG 的三维实体造型功能生成钢丝包装机的各个零件，然后在虚拟装配功能下在各个零件的基础上对钢丝包装机进行虚拟装配，并检查安装在钢丝包装机上的各零件是否存在干涉现象。

数据，主要零件参数见表1。

　表1　钢丝包装机主要零件参数表　叠合范围　任意重叠（可调）　包装材料　编织带（或其他缠绕材料）　钢丝宽度W W ≤500mm 钢带外径OD 800mm ≤OD ≤1400mm 钢带内径ID 450mm ≤ID ≤1000mm 环体转速v v ≤40r /min （变频控制） 托辊高度　约500mm 托辊承重　≤2000kg 总　功　率　约3kw 电压／频率　3￠380V /50Hz 重　量　约　约2000kg 2.1 最终模型图及工作原理89 10 1 2 3 4 5Ø 当钢丝放到底座的滚轴上时,可以通过升降手轮1来调整面板到合适的高度,然后转动手轮6,通过四个固定滑轮8使钢丝准确的固定在底座的正中间;Ø 在电机的带动下,4开始旋转,从而通过皮带5带动另一滚轴以同速同向的运动转动使钢丝在滚轴摩擦力作用下以开始滚动,其滚动速度可能通过调整电动机的速度来实现;Ø 同时,另一电动机带动主轴10转动,主轴10通过面板后的皮带带动其它三个滚轮一起以同速同向转动,从而在摩擦力的作用下带动胶带环9以一定的方向旋转；Ø 在两个运动同时作用下,使在3上装的胶带准确、快速的缠绕在钢丝上.完成对钢丝的自动化包装.2.2三大运动系统的实现和调节 2.2.1钢丝定位运动系统2.3.2 钢丝的滚动运动系统123　Ø 通过旋转手轮３使滑轮１和滑轮２以同速相对运动，从而迅速而准确的实现钢丝的定位　23 Ø 用４０００Ｗ的电机通过带传动带动轴１转动，轴１通过三角带与轴４相连，从而使两滚轮２同速同向转动，使放在上面的钢丝按预定的速度和方向滚动。