圓規(guī)的設計與仿真說明書

1、<p><b>　　建東職業(yè)技術學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計說明書</b></p><p>　　課題名稱 圓規(guī)的設計與仿真 </p><p>　　系部名稱 機電工程系 </p><p>　　專業(yè)班級 11 機械工程 1班 <

2、/p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 職稱 講師 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 2013. 10.24 </

3、p><p><b>　　圓規(guī)的設計與仿真</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前，數(shù)字化設計與制造領域技術日新月異，用于制造生活、工作中各種消費品越來越多，那么這些消費品的模型是怎樣設計制造出來的呢？</p><p>　　NX（Next Generation） &l

4、t;/p><p>　　通過將精確描述 PLM 引入產(chǎn)品開發(fā)，利用集成了 CAD、CAE 和 CAM 解決方案的強大套件，NX可重新定義產(chǎn)品開發(fā)中的生產(chǎn)效率。NX充分利用 PLM 精確描述技術框架的優(yōu)勢，改進了整個產(chǎn)品開發(fā)流程中的決策過程。</p><p>　　NX 是下一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，可幫助公司轉(zhuǎn)變產(chǎn)品生命周期。 借助于業(yè)界應用最廣，并具有完全關聯(lián)性的一體化的集成CAD/CAM/CAE

5、應用程序套件，NX 涵蓋了產(chǎn)品設計、制造和仿真的完整開發(fā)流程。</p><p>　　NX 提供了完整的集成的流程自動化工具套件，使公司可以收集和重用產(chǎn)品及流程知識，從而促進使用企業(yè)最佳實踐。</p><p><b>　　設計效率 </b></p><p>　　NX 利用獨特的三維精確描述技術和功能強大的新設計工具重新定義了 CAD 生產(chǎn)效率，可

6、提高工作效率、加快設計流程、降低成本并改善決策過程，同時還可增強 PLM 精確描述框架的三維外觀。</p><p><b>　　CAE 效率 </b></p><p>　　通過集成主流幾何體工具及最新的用于建模、仿真、自動化和測試相關性的強大分析技術，NX 重新定義了 CAE 效率。將仿真與設計同步，執(zhí)行更快的設計分析迭代，作出更好的工程決策，從而更快更好地提供產(chǎn)品。

7、</p><p><b>　　制造效率</b></p><p>　　通過利用下面兩個新應用程序?qū)⒛糜谔囟ň幊倘蝿窄h(huán)境中，NX 重新定義了零件制造效率：NX 葉輪切削，用于復雜的葉輪編程；NX CMM 數(shù)控檢測編程，可根據(jù) PMI 模型數(shù)據(jù)自動運行。</p><p>　　NX（原名：Unigraphics，中譯為優(yōu)集）是一個由西門子PLM軟件開

8、發(fā)，集CAD/CAE/CAM于一體的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。NX支持產(chǎn)品開發(fā)的整個過程，從概念（CAID），到設計（CAD），到分析（CAE），到制造（CAM）的完整流程。</p><p>　　NX將產(chǎn)品的生命周期階段整合到一個終端到終端的過程中，運用并行工程工作流、上下關聯(lián)設計和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理使其能運用在所有領域。</p><p>　　NX從CAM發(fā)展而來。20世紀70年代，美國麥道飛機公司成

9、立了解決自動編程系統(tǒng)的數(shù)控小組，后來發(fā)展成為CAD/CAM一體化的UG1軟件。90年代被EDS公司收并，為通用汽車公司服務。2007年5月正式被西門子收購；因此，NX有著美國航空和汽車兩大產(chǎn)業(yè)的背景。</p><p>　　本文主要研究一套產(chǎn)品從組件的建模，到組件的裝配，以及動畫仿真的設計過程，其中組件的裝配和后期的效果圖、動畫設計是重點部分內(nèi)容，對于產(chǎn)品中另外一些金屬組件的模具設計和制造，由于篇幅有限，不作具體研

10、究。</p><p>　　本文分為四大部分，第一部分介紹前期的準備工作，包括圓規(guī)各組件的尺寸獲取和結(jié)構(gòu)圖的繪制；第二部分介紹使用UG 軟件進行各組件的建模（包括圓規(guī)的螺帽，螺桿，螺釘，圓針，鉛心）裝配，通過配對條件裝配出整套圓規(guī)，生成爆炸圖。第三部分介紹用3DMAX 軟件設計圓規(guī)的效果圖（包括材質(zhì)的賦予和高光效果的添加）和仿真動畫（包括裝配過程仿真和畫圓過程仿真）。</p><p>　　關

11、鍵詞 造型；裝配；動畫；圓規(guī)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 軟件簡介……………………………………………………………………………… 3</p><p>　　1.1 UG軟件簡介………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.2 3DMAX軟件

12、簡介 …………………………………………………………………………4</p><p>　　第2章 圓規(guī)的平面結(jié)構(gòu)圖設計 ……………………………………………………………6</p><p>　　2.1 前期準備…………………………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 平面結(jié)構(gòu)圖的繪制………………………………………………………………………7

13、</p><p>　　第3章 UG造型設計…………………………………………………………………………8</p><p>　　3.1 零部件制作………………………………………………………………………………8</p><p>　　3.1.1 螺帽的造型…………………………………………………………………………8</p><p>　　3.1.2 螺蓋的

14、造型……………………………………………………………………9</p><p>　　3.1.3 螺絲的造型……………………………………………………………………10</p><p>　　3.1.4 螺桿1的造型 ……………………………………………………………………11</p><p>　　3.1.5 螺套的造型 ………………………………………………………………………12

15、</p><p>　　3.1.6 螺桿2的造型……………………………………………………………… 13</p><p>　　3.1.7 螺夾板造型…………………………………………………………………………13</p><p>　　3.1.8 其他造型……………………………………………………………………………14</p><p>　　3.2 圓規(guī)裝

16、配 ……………………………………………………………………………15</p><p>　　第4章 3DMAX制作動畫………………………………………………………………………20</p><p>　　4.1 文件格式轉(zhuǎn)換 …………………………………………………………………………20</p><p>　　4.1.1 UG轉(zhuǎn)換格式 …………………………………………………………

17、……………20</p><p>　　4.1.2 3DMAX導入場景 …………………………………………………………………20</p><p>　　4.2 制作效果圖 ……………………………………………………………………………20</p><p>　　4.2.1場景的添加 ………………………………………………………………………20</p><p>

18、;　　4.2.2 材質(zhì)的設置 ………………………………………………………………………21</p><p>　　4.2.3 燈光的調(diào)整 ………………………………………………………………………21</p><p>　　4.2.4 效果圖渲染 ……………………………………………………………………22</p><p>　　4.3 制作圓規(guī)裝筆動畫 …………………………………

19、………………………………22</p><p>　　4.4 制作畫圓動畫 …………………………………………………………………………23</p><p>　　4.4.1圓規(guī)調(diào)整位置 ……………………………………………………………………23</p><p>　　4.4.2 圓規(guī)畫圓動畫 ……………………………………………………………………23</p><

20、;p><b>　　前 言</b></p><p>　　我是一個學數(shù)控的大專生畢業(yè)之前我必須把畢業(yè)設計做好做得完美，它是對我的一次鍛煉，我認為數(shù)控機床集計算機技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網(wǎng)絡通信技術于一體，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大變化。</p><

21、p>　　在制造業(yè)領域廣泛采用數(shù)控技術，有利于提高制造能力和水平，提高對動態(tài)</p><p>　　市場的適應能力和競爭能力。大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為</p><p>　　各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展，提高綜合國力的重要途徑。數(shù)控技術也是關系我國制</p><p>　　造業(yè)發(fā)展和綜合國力提高的關鍵技術，盡快加速培養(yǎng)掌握數(shù)控技術的應用型人才</p

22、><p><b>　　已成為當務之急。</b></p><p>　　改革開放以來，由于引進了國外的數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造技術，我國制造業(yè)開始有了飛躍的發(fā)展，基本工業(yè)體系的建立也得到了保證，同時也為我國制造業(yè)的發(fā)展注入了長久活力，與發(fā)達家的差距正在逐步縮小?；诂F(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，大批產(chǎn)業(yè)工人和技能工人也發(fā)展起來了，數(shù)控專業(yè)就是為了適應現(xiàn)代制造業(yè)而誕生的新興專業(yè)，作為一名數(shù)

23、控專業(yè)的學生要想成為一名合格工人，就必須真正懂得數(shù)控與普通加工的差異，并掌握現(xiàn)代技術。</p><p>　　數(shù)控加工與普通機床加工的差異，在于數(shù)控加工具有自動化程度高，具有加工復雜形狀的能力，生產(chǎn)準備周期短，加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，易于建立計算機通信網(wǎng)絡的特點。當然，數(shù)控加工在某些方面也有不足之處，這就是數(shù)控機床價格昂貴，加工成本高技術復雜，對工藝編程要求較高，加工中難以調(diào)整，維修困難等。</p&

24、gt;<p>　　畢業(yè)設計在我大學生活和學習中占有極其重要的位置。它是對我三年學習的一次綜合的全方位的考核，尤其是對專業(yè)知識的一次鞏固和提高。同時畢業(yè)設計區(qū)別與課程設計的是側(cè)重于與實際的相連。在設計的制作過程中需要查閱大量資料，還要把所學知識與實踐緊密地聯(lián)系起來，它是走入工作崗位前的一次演練，是一次很好的鍛煉機會。因此，要格外重視設計，同時還要注意理論聯(lián)系實際。通過這次畢業(yè)設計我學到了很多東西，同時培養(yǎng)了解決實際問題的能力

25、，為自己以后在工作中奠定了堅實的基礎。</p><p>　　本文以圓規(guī)為例，探討圓規(guī)的造型、裝配、動畫仿真。第一章主要介紹本次設計用到的軟件；第二章主要介紹在造型之前的一系列準備，包括平面結(jié)構(gòu)圖的繪制；第三章主要介紹使用UG 進行圓規(guī)各組件的造型、裝配，設計；第四章主要介紹利用3DMAX 軟件制作圓規(guī)效果圖和圓規(guī)之舞動畫；第五章主要介紹調(diào)用作品的界面的設計步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確的選擇<

26、/p><p>　　第 1 章 軟件的介紹</p><p>　　本次圓規(guī)設計與仿真，涉及內(nèi)容較多，要用到多個軟件，其中，UG用來設計平面結(jié)構(gòu)圖、用來建模、裝配，3DMAX用來制作效果圖和設計仿真動畫，多個軟件在這里面，需要配合使用。以下先了解這些軟件的一些知識。</p><p><b>　　1.1 UG軟件</b></p><p&

27、gt;<b>　　UG產(chǎn)品介紹：</b></p><p>　　UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設計和工藝設計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。UG同時也是用戶指南（user guide）和普遍語法（Univer

28、sal Grammer）的縮寫.</p><p>　　UG的開發(fā)始于1969年，它是基于C語言開發(fā)實現(xiàn)的。UG NX是一個在二和三維空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應用再利用。 </p><p>　　一個給定過程的有效模擬需要來自于應用領域(自然科學或工程)、數(shù)學(分析和數(shù)值數(shù)學

29、)及計算機科學的知識。然而，所有這些技術在復雜應用中的使用并不是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復雜性及交叉學科的知識。最終軟件的實現(xiàn)變得越來越復雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術，特別是自適應網(wǎng)格加密（adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學家研究，同時隨著計算機技術的巨大進展，特別是大型并行計算機的開發(fā)帶來了許多新的可能。</p>

30、<p>　　UG的目標是用最新的數(shù)學技術，即自適應局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復雜應用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎。</p><p>　　UG是當今較為流行的一種模具設計軟件，主要是因為其功能強大。 </p><p>　　模具設計的流程很多，其中分模就是其中關建的一步。分模有兩種：一種是自動的，另一種是手動的，當然也不是純粹的手動，也要用到自動分模工具條的命

31、令，即模具導向。</p><p>　　1.2 3DMAX軟件</p><p>　　3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Discreet公司開發(fā)的（后被Autodesk公司合并）基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列軟件。在Windows NT出現(xiàn)以前，工業(yè)級的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。3D Studio M

32、ax + Windows NT組合的出現(xiàn)一下子降低了CG制作的門檻，首選開始運用在電腦游戲中的動畫制作，后更進一步開始參與影視片的特效制作，例如X戰(zhàn)警II，最后的武士等。在Discreet 3Ds max 7后，正式更名為Autodesk 3ds Max，最新版本是3Ds max 2014。</p><p>　　首先3DS MAX有非常好的性能價格比，它所提供的強大的功能遠遠超過了它自身低廉的價格，一般的制作公司

33、就可以承受的起，這樣就可以使作品的制作成本大大降低，而且它對硬件系統(tǒng)的要求相對來說也很低，一般普通的配置已經(jīng)就可以滿足學習的需要了，我想這也是每個軟件使用者所關心的問題</p><p>　　其次也是初學者比較關心的問題就是3D MAX是否容易上手，這一點你可以完全放心，3D MAX的制作流程十分簡潔高效，可以使你很快的上手，所以先不要被它的大堆命令嚇倒，只要你的操作思路清晰上手是非常容易的,后續(xù)的高版本中操作性也

34、十分的簡便，操作的優(yōu)化更有利于初學者學習。</p><p>　　再次在國內(nèi)擁有最多的使用者，便于交流，教程也很多，比如著名的火星人系列，很多人都是從讀火星人才開始入門的，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，關于3D MAX的論壇在國內(nèi)也相當火爆，這樣我們?nèi)绻袉栴}可以拿到網(wǎng)上大家一起討論，方便極了。</p><p>　　在應用范圍方面，廣泛應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、三維動畫、多媒體制作、游戲、輔

35、助教學以及工程可視化等領域。 </p><p><b>　　界面組成</b></p><p>　　3d max界面組成有以下幾部分： </p><p><b>　　1、 標題欄；</b></p><p><b>　　2、菜單欄；</b></p><p>

36、<b>　　3、工具欄；</b></p><p><b>　　4、命令面板；</b></p><p><b>　　5、繪圖區(qū)域；</b></p><p><b>　　6、視圖控制區(qū)； </b></p><p><b>　　7、動畫控制區(qū)</

37、b></p><p>　　3d MAX 軟件將向智能化，多元化方向發(fā)展。</p><p>　　第 2 章 圓規(guī)的平面結(jié)構(gòu)圖設計</p><p><b>　　2.1 前期準備</b></p><p>　　為了能夠順利完成本次畢業(yè)設計，我在接到任務書后，主要進行了以下準備：</p><p>　　

38、第一，為了有個實物參照，我去商店買了個圓規(guī)，這個圓規(guī)將伴隨我的畢業(yè)設計整個過程，將提供給我它的結(jié)構(gòu)與尺寸，使我更了解它的制造過程。</p><p>　　第二，我把買的圓規(guī)拆裝了好多遍，對它各部件的尺寸進行了粗略的測量，并記在紙上，方便后面繪圖用。</p><p>　　第三，了解到本次畢業(yè)設計要用到許多軟件，我從圖書館借了這方面的書，本人目前掌握的軟件主要是UG 的建模部分，其它知識都要后面

39、自己學起來。</p><p>　　2.2 平面結(jié)構(gòu)圖的繪制</p><p>　　這次的圓規(guī)原型，經(jīng)過反復拆裝，我把它主要分成以下部件（純粹自己定的叫法）：螺帽，螺桿，螺釘，螺蓋，圓針，鉛心。</p><p>　　圓規(guī)的各部件的主要尺寸前面都已經(jīng)測量過，本來考慮在AutoCAD 里分別繪制平面三視圖，但考慮到后期UG 的制圖模塊可以輕松出圖，所以就沒有在CAD 里繪，

40、直接UG軟件。下面以螺桿為例，介紹下UG 里的三視圖出圖</p><p>　　當把各組件的造型都建模好后，可以進入到UG的制圖模塊，選擇A4圖紙，比例2：1，進入圖紙空間，載入具體組件，在視圖里生成三視圖，在三視圖上分別加上必須的尺寸條件。</p><p>　　打開滑快的造型文件（這里是把后面內(nèi)容調(diào)到前面先行介紹），在開始菜單應用下點制圖，出現(xiàn)如圖2-2-1，設置A4圖紙，2：1的比例，單

41、位為毫米。</p><p>　　圖2-2-1 設置制圖</p><p>　　在圖紙里，分別拉進俯視圖、左視圖和主視圖。然后用給各位置定義尺寸，如圖</p><p>　　圖2-2-2 螺桿三視圖</p><p>　　2-2-2所示可以到菜單文件的繪圖里，點“繪圖”按鈕，打印機輸出格式項為“JPEG輸出文件”，點打印按鈕，設置打印目錄，把三視圖打

42、印成圖片。</p><p>　　其它組件的出圖都可如此操作，簡便實用。組裝后的結(jié)構(gòu)圖如圖2-2-3示。 </p><p>　　圖2-2-3 圓規(guī)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第 3 章 UG造型設計</p><p>　　3. 1 零部件制作</p><p>　　本章主要進行圓規(guī)造型的設計，根據(jù)圓規(guī)的結(jié)構(gòu)圖，可以分別對各

43、個組件進行造型，分別是螺帽、螺夾板、螺絲、螺桿、針和螺套。這些組件的造型都可以在UG 里完成，我使用的是UG5.0 版本。</p><p>　　3.1.1 螺帽的造型</p><p>　　根據(jù)測量與估算得到的數(shù)據(jù)，可以在草圖里完成圖3-1-1 的繪制。</p><p>　　圖3-1-1 螺帽草圖 </p><p>　　這里是把螺帽在俯視圖的

44、投影畫出來，然后利用回轉(zhuǎn)工具，選擇X軸將其旋轉(zhuǎn)360°，選擇左視圖，在Z軸上方4mm的地方畫一個倒三角形，將倒三角形拉伸至40cm，將其陣列角度為8°，數(shù)量為360/8，基準軸為X軸。再左邊小的打螺紋小徑為2.5mm,長度為6mm,螺距為0.5mm，角度為60°，旋轉(zhuǎn)為右手。這樣我們就得到了螺帽的造型。如圖3-1-2 所示。</p><p>　　圖3-1-2 螺帽立體圖</p&

45、gt;<p>　　3.1.2 螺蓋的造型</p><p>　　如圖3-1-3 示，我們直接在二維線框里畫出螺蓋的俯視圖，長度為25mm, 寬度為14mm，將其分別偏移2mm,3mm，連接成一個封閉形狀。在后退視圖中畫一個上邊為6mm，下邊為12mm，腰為8.544mm,夾角為69.444°的等腰三角形。</p><p>　　圖3-1-3 螺蓋二維圖</p&

46、gt;<p>　　根據(jù)圓規(guī)的整體情況，將螺蓋外面封閉的形狀往上從0mm拉伸至12mm，里面的從2mm拉伸至10mm，而等腰三角形往里拉伸2mm,另一邊進行旋轉(zhuǎn)拉伸即可。做完之后運用布爾運算將其求和，使之變成一個整體。</p><p>　　螺蓋的頂部和兩邊均有孔，是用來裝配螺帽和螺桿的。根據(jù)測量和計算，在頂部和左側(cè)的孔是一般的孔，而右側(cè)因為需要裝配螺釘，所以用到的是沉頭孔。設置普通孔徑為2mm，深度為

47、1.5mm；沉頭孔直徑為5mm，深度為50mm，孔徑為2mm。</p><p>　　選擇螺紋按鍵，將 頂部 和 左側(cè)的孔編輯成大徑為2.5mm,長度為2mm, 螺距0.45mm, 角度為60°的沉頭孔。如圖3-1-3所示。 </p><p>　　圖3-1-3 螺蓋立體圖</p><p>　　為了使螺蓋更貼合實物造型，可以將最外端邊緣進行邊倒圓1cm。

48、</p><p>　　3.1.3 螺絲的造型</p><p>　　圓規(guī)上有2個螺絲，螺絲1和螺絲2。螺絲1是用來固定針和螺桿的，螺絲2是用來固定螺蓋和螺桿的。2個螺絲的制作過程類似，螺絲2多了一個矩形槽用來配合扳手擰緊。如圖3-1-4所示。 </p><p>　　圖3-1-4 螺絲1、

49、2圖</p><p>　　螺絲1是2個圓柱組成，下面的圓柱直徑是3mm，高度是1mm，上面的圓柱是直徑2mm和高度12mm。頂部的螺紋小徑1.6mm，長度6mm,螺距0.4mm,角度60°。</p><p>　　螺絲2與其不同的是，下面直徑為5mm，高度為1.5mm,上面的直徑是2mm,高度是12.5mm，其它相同。底部的槽為矩形槽，長度為7mm，寬度為1mm，深度為1mm。&l

50、t;/p><p>　　3.1.4 螺桿1的造型</p><p>　　螺桿又分為螺桿1和螺桿2，螺桿1連接的是鉛心，經(jīng)過仔細觀察，認真分析和精心計算后發(fā)現(xiàn)，螺桿的造型并不困難，只要把頂部的螺母連接螺桿的地方的俯視圖投影用草圖畫出，如圖3-1-4所示。下面的部分只需要一個圓柱連一個圓柱就可以，在將需要的部分打上螺紋和鍵槽就差不多了。</p><p>　　圖3-1-4 螺桿

51、草圖</p><p>　　將畫好的草圖進行拉伸，先將螺母向上拉伸2.5mm，螺桿向上拉伸5mm。之后在螺母里編輯螺紋，如圖3-1-5所示。</p><p>　　圖3-1-5 螺紋數(shù)據(jù)圖</p><p>　　在拉伸好的螺桿右側(cè)畫貼緊在一起6個圓柱，連接于螺桿右側(cè)四邊，依次是直徑5mm，高度20mm（a）；直徑4mm，高度5mm（b）；直徑3mm，高度5mm（c）；直

52、徑2mm，高度10mm（d）；直徑1.5mm,高度10mm（e）。在圓柱（c）上編輯螺紋，螺紋參數(shù)見圖3-1-5，在圓柱（d）上編輯裝鉛心的矩形槽，矩形槽的長度為5mm，寬度為1mm，深度為8mm，最后在圓柱（e）上畫一個直徑為1.5mm,高度為10mm的圓錐作為鉛心。見圖3-1-6所示。</p><p>　　圖3-1-6 螺桿立體圖</p><p>　　3.1.5 螺套的造型</

53、p><p>　　根據(jù)測量與估算得到的數(shù)據(jù)，可以在草圖里完成圖3-1-7 的繪制。</p><p>　　圖3-1-7 螺套1草圖</p><p>　　這里是把螺套在俯視圖的投影畫出來，然后利用回轉(zhuǎn)工具，選擇X軸將其旋轉(zhuǎn)360°，再將底部邊緣邊倒圓0.2mm；內(nèi)部編輯螺紋，數(shù)據(jù)參數(shù)見圖3-1-5得到螺套立體圖。如3-1-8所示。</p><p&

54、gt;　　圖3-1-8 螺套1立體圖</p><p>　　3.1.6 螺桿2的造型</p><p>　　螺桿2的造型與螺桿1類似，先將俯視圖的投影用草圖畫出3-1-9的圖。</p><p>　　圖3-1-9 螺套2草圖</p><p>　　將左右分別拉伸2.5mm,5mm,在根據(jù)需要在右側(cè)編輯矩形槽，矩形槽的長度為30mm，寬度為3mm，深

55、度為10mm。根據(jù)估算，在矩形槽的上方打2個孔，配合螺絲1的大小，定一個差不多的位置。見圖3-1-11所示。</p><p>　　圖3-1-11 螺桿2立體圖</p><p>　　3.1.7 螺夾板的造型</p><p>　　夾板的造型跟其他造型的繪制方法都雷同，在草圖中畫出它的投影3-1-12。</p><p>　　圖3-1-12 夾板

56、草圖</p><p>　　按照方向拉伸3mm，配合針的形狀在上端編輯一個球形槽，槽的直徑為1.5mm,深度為50mm。在中間位置打一個普通孔，大小配合螺絲1即可。如圖3-1-13所示。</p><p>　　圖3-1-13 螺夾板立體圖</p><p>　　3.1.8 其它的造型</p><p>　　除了上面這些部件外，還有一些部件，在圓規(guī)

57、工作過程中能起到關鍵作用，這就是針和螺帽2。針用來給圓規(guī)定位，螺帽2用來旋緊螺絲，夾板，起固定用。。這些部件的建模比較直接，尺寸都可以參照主要部件，這就不再敘述了。它們的造型圖如圖3-1-14 和圖3-1-15 示。</p><p>　　圖3-1-14 螺帽圖</p><p>　　圖3-1-15 針圖</p><p>　　在設計圓規(guī)個部件造型時候，遇到不少棘手的

58、問題，首先是對實物圓規(guī)的測量，圓規(guī)看似簡單，但是它的部件有的又細又小，設定尺寸的大小比較困難，既要畫出的圖形美觀，和諧，又要各個部件裝配的起來，不沖突，在這方面也費了不少心思；其次，圓規(guī)中許多倒角和螺紋都不確定，只能自己一點一點的嘗試，在畫出部件的基礎上，在給予適當?shù)牡菇呛吐菁y；最后是畫出了部件的草圖或者二維圖，再進行拉伸的過程比較復雜，部件拉伸的高度必須互相配合，孔和孔的位置要保持一致。</p><p>　　3

59、.2 圓規(guī)零部件的裝配</p><p>　　圓規(guī)裝配好的整體圖就如圖3-2-1 所示。</p><p><b>　　(1.) 新建文件</b></p><p>　　新建文件，文件名：yuangui. prt，單位為毫米。</p><p>　　(2) 啟動裝配模塊</p><p>　　選擇菜單欄的應

60、用/裝配命令，進入裝配模塊，調(diào)出裝配工具欄。</p><p><b>　　(3) 加入組件</b></p><p>　　點擊裝配工具欄上按鈕，選擇前期制作的下luomao.prt.</p><p><b>　　(4) 定位組件</b></p><p>　　系統(tǒng)彈出“添加已有部件”對話框，在定位下拉框

61、選擇“絕對的”，點構(gòu)造器定點在原點上。</p><p><b>　　(5) 裝配圓規(guī)</b></p><p>　　a .重復步驟3，載入luogai.prt，通過配對來定位，在“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共面，分別選luomao.prt 的倒數(shù)第二個圓面和luogai.prt 的上底面，完成第一個配對。</p><p>　　b 再選

62、，即對齊，分別選擇2個螺紋。</p><p>　　c 最后選，即對齊，各選一面對齊。</p><p>　　d 完成所有配對，確定后可看到兩個模型自動對齊放置，如3-2-1 所示。</p><p>　　圖3-2-1 裝配螺蓋圖</p><p>　　(6) 裝配螺桿2</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類

63、型為，即異側(cè)共面，選擇配對的面，完成配對；再選，即異側(cè)共面，選擇luogai.prt的下孔和luogan1.prt孔；最后選，即平行，選擇luogai.prt和luogan1.prt的左側(cè)面。如圖3-2-2所示。</p><p>　　圖3-2-2 裝配螺桿圖</p><p>　　(7) 裝配螺夾板</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共

64、面，按照實物選擇配對的面；再選，即中心對齊，分別選擇矩形槽的螺紋孔和夾板的螺紋孔；將相同方向的面進行，即平行。如圖3-2-3</p><p>　　圖3-2-3 裝配螺夾板圖</p><p><b>　　(8) 裝配針</b></p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型選，即中心對齊，分別選擇矩形槽和針的圓柱部分；再選，即距離，針的

65、圓柱面與夾板頂部距離為12mm；</p><p>　　選擇，即平行，針圓面與矩形槽平行。如圖3-2-4。</p><p>　　圖3-2-4 裝配針圖</p><p>　?。?) 裝配螺絲1</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共面，選擇螺帽下端面與螺桿2的共面處；選擇，即中心對齊，選擇吻合處。如圖3-2-5。&l

66、t;/p><p><b>　　. </b></p><p>　　圖3-2-5 裝配針圖</p><p>　?。?0) 裝配螺帽2</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共面，選擇螺</p><p>　　帽2的一個面，再選擇螺桿矩形槽的底面，完成配對；選擇，即中心對齊，

67、選擇螺帽螺紋孔和螺絲的螺紋孔。如圖3-2-6所示。</p><p>　　圖3-2-6 裝配螺帽圖</p><p>　　（11) 裝配螺桿1</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共面，選擇配對的面，完成配對；再選，即中心對齊，選擇luogai.prt的下孔和luogan2.prt孔；最后選，即平行，選擇luogai.prt和luogan2

68、.prt的右側(cè)面。如圖3-2-7所示。</p><p>　　圖3-2-7 裝配螺桿圖</p><p>　　（12) 裝配螺套</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共面，選擇配對的面，完成配對；再選，即中心對齊，選擇螺桿1的螺紋和螺套的螺紋。見圖3-2-8。</p><p>　　圖3-2-9 裝配螺套圖</p

69、><p>　?。?3) 裝配螺絲2</p><p>　　彈出“配對條件”對話框，選配對類型為，即異側(cè)共面，選擇配對的面，即螺母的下底面與螺蓋的沉頭孔對應的地方；再選，即中心對齊，選擇螺絲2的螺紋和螺蓋的螺紋，見圖3-3-10所示。</p><p>　　圖3-2-10 裝配螺絲圖</p><p>　　(14) 生成爆炸圖</p>&

70、lt;p>　　調(diào)出爆炸圖組件，點創(chuàng)建新的爆炸圖，點手動定義各組件距離，使它們錯落開；也</p><p>　　可以點，定義個距離，自動生成爆炸圖。如圖3-2-11所示。</p><p>　　圖3-2-11 爆炸圖</p><p>　　將畫好圓規(guī)各個部件進行裝配，裝配的時候先確定“絕對”部件，再裝配其他部件的時候選擇“配對”進行裝配就可以，主要用到的就是異側(cè)共面和

71、中心對齊，還有就是選擇好各部件配對的面，有的零件要注意好孔和孔配對，注意距離面和平行面。</p><p>　　第4章 3DMAX制作動畫</p><p>　　本章我們要用3DMAX軟件進行圓規(guī)效果圖與動畫演示的設計，我們用的是3DMAX7.0版本，涉及到不同軟件互導的格式轉(zhuǎn)換、3D的材質(zhì)配制、燈光設置、特效制作以及兩段動畫演示的制作。</p><p>　　4.1 文

72、件格式轉(zhuǎn)換</p><p>　　4.1.1. UG 轉(zhuǎn)換格式</p><p>　　UG 造型的默認格式是PRT，該格式文件是不能直接被3DMAX 調(diào)用的，需要轉(zhuǎn)個格式類型，常用的類型有DWG、IGES、STL 等，而且都能被3DMAX 認的，但是有些格式調(diào)用到3DMAX 后，會出現(xiàn)破面，只有STL 格式效果最好。所以這里，我們需要將PRT造型文件轉(zhuǎn)換成STL 文件。</p>

73、<p>　　但是，我們的文件有零部件的，也有裝配了的，到底是將哪個轉(zhuǎn)換格式呢？</p><p>　　如果將零部件分別轉(zhuǎn)換，那將來到3DMAX 里，就得重新進行裝配，而3DMAX 的裝配只是普通的移動和旋轉(zhuǎn)，不精確也麻煩，所以我們應該將裝配文件轉(zhuǎn)換格式。</p><p>　　裝配文件要是整個一體的轉(zhuǎn)換到3DMAX 里，那各部件就不是獨立的了，3D 里一選就整個選進來了，沒法分開定義

74、材質(zhì)和動畫。所以裝配圖里，我們還得分開各部件進行轉(zhuǎn)換。具體過程是：</p><p>　?。?） 打開裝配總圖yuangui.prt;</p><p>　?。?） 文件-導出-STL；</p><p>　?。?） 起名luomao.stl, 選取螺帽，把螺帽轉(zhuǎn)換成luomao.stl 文件；</p><p>　?。?） 依次把其他部件轉(zhuǎn)換成相應

75、的STL 文件；</p><p>　?。?） 所有轉(zhuǎn)換的STL 文件放在STL 文件夾下。</p><p>　　4.1.2. 3DMAX 導入場景</p><p>　　運行3DMAX，點開命令File-import,依次導入各STL 文件,可以分別選取各部件，表明部件是可以單獨賦予材質(zhì)、設置動畫的。將螺帽等各部件的中心坐標調(diào)到軸的位置，這樣旋轉(zhuǎn)各部件時，都是繞著軸轉(zhuǎn)

76、動了。</p><p><b>　　4.2 制作效果圖</b></p><p>　　4.2.1 場景的添加</p><p>　　圓規(guī)各部件調(diào)入后，我們首先來看看如何才能讓訂書機擁有自己的場景空間？明顯，我們需要個放置面，可以做個桌面或地面。我們可以繪制plane 平面，長寬800cm*800cm，將該平面平移到與圓規(guī)針腳和筆芯腳對齊。如圖4-2

77、-1</p><p>　　圖4-2-1 場景圖 </p><p>　　4.2.2 材質(zhì)的設置</p><p>　　打開材質(zhì)編輯器，選擇金屬的各向異性，環(huán)境光為灰白色，高光為3 00；鉛心為黑色，高光90；紙張為白色。分別賦予圓規(guī)各部件指定給選定對象。</p><p>　　然后，我們設置金屬材質(zhì)，在場景里，我們配制了兩種類型的金屬，一種色調(diào)暗點

78、，一種亮點。</p><p>　　4.2.3 燈光的調(diào)整</p><p>　　場景中燈光的設置主要考慮兩點，一個是燈光數(shù)目與位置的確定，另一個是燈光尤其是主光源參數(shù)的設置。</p><p>　　目標點指向圓規(guī)，圓點落在略高于目標點傾斜45°；在透視圖中按住C鍵切換至相機視圖。</p><p>　　設置燈光，選擇泛光燈，啟用陰影，參數(shù)

79、顏色給予灰色，陰影貼圖參數(shù)給16.0，選擇近距和遠距衰減。如圖4-2-2所示。</p><p>　　圖4-2-2 燈光圖</p><p>　　4.2.4. 效果圖渲染</p><p>　　選中相機視圖，點擊快速渲染，保存格式為JPEG.整體如圖4-2-3</p><p>　　圖4-2-3 效果圖</p><p>　　4

80、.3 制作圓規(guī)裝筆動畫</p><p>　　導入筆芯到圓規(guī)場景，放置在平面上，復制3個，擺放于不同位置，設置幀數(shù)為200，自動關鍵點打開，在20幀位置，選中筆芯側(cè)的腳，繞軸心轉(zhuǎn)80°角，調(diào)整攝像機位置，使得40幀時，鏡頭對準螺桿，60幀時鏡頭放大至筆芯孔位置；60幀萬向選擇模式下繞Z軸旋轉(zhuǎn)螺套360°。 將0幀的關鍵幀復制到59幀，將60幀的關鍵幀復制到100幀。在80幀沿Z軸移出螺套。<

81、;/p><p>　　選中筆芯90幀位置，將筆芯移至螺桿，調(diào)整位置，旋轉(zhuǎn)筆芯至相應位置，將0幀復制到80幀位置，在120幀的位置復制筆芯，將其它關鍵幀全部刪除，連接上螺桿，在軌跡視圖中，設置可見想性；0-120幀為0,120幀以后為1；將原始筆芯0-120幀可見性為1。設置攝像頭從106-180幀繼續(xù)攝像，是鏡頭始終對準筆芯；110-120幀的位置將螺套擰上動畫，140幀位置圓規(guī)復位。如圖4-3-1所示。</p&

82、gt;<p>　　圖4-3-1 數(shù)據(jù)圖</p><p>　　最后渲染場景，數(shù)據(jù)如圖4-3-2所示。</p><p>　　圖4-3-2 渲染圖</p><p>　　4.4 制作圓規(guī)圓畫</p><p>　　4.4.1圓規(guī)調(diào)整位置</p><p>　　調(diào)整重心：將針腳重心移至主心軸位置，圖2用移動工具選擇針腳

83、，將坐標重心移至主心位置；將筆心腳坐標重心移至主心軸位置；將它們配件部件鏈接至筆芯腳；旋轉(zhuǎn)2個螺桿，擴出適當角度即可。</p><p>　　4.4.2圓規(guī)畫圓動畫</p><p>　　1.以俯視圖針腳位置為圓心畫圓，半徑落在筆尖上；</p><p>　　2．渲染筆心腳，厚度0.5，步數(shù)加大50；</p><p>　　3．將筆芯顏色賦予炭黑；&

84、lt;/p><p>　　4．將整個圓規(guī)選中，重組0.2，將整個圓規(guī)重心移至針尖上，開始動畫：目標關鍵點打開，關鍵針移動到90的位置，俯視圖旋轉(zhuǎn)圓規(guī)一圈，右擊，將Z軸改成360°，其它不變；按住Shift將0幀復制到10幀位置（整段動畫0-10幀禁止，10-90幀畫圖，90-100禁止）。</p><p>　　5.0-10幀的圈數(shù)為0,90幀的位置設置圈數(shù)為1。（注意：圓的走動與圓規(guī)同

85、步，否則將圓旋轉(zhuǎn)調(diào)整相機位置，使相機視圖能看到整個圓規(guī)動畫。</p><p>　　6．渲染動畫：直接按F10鍵，設定時間輸出為0-100幀，輸出大小為800*600；設定渲染輸出文件位置給定，文件名，格式AVI保存，點出渲染。如圖4-4-1所示。</p><p>　　圖4-4-1 動畫圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p&

86、gt;<p>　　隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和機械制造業(yè)的日益蓬勃，對于電腦輔助制圖的要求越來越高，并且現(xiàn)在的制圖軟件功能越來越強大，所以UG的應用也越來越廣泛。本文通過對圓規(guī)的設計與仿真，確定了以下結(jié)論：</p><p>　　1. 產(chǎn)品的仿制，前期一定需要對各部件的零件圖進行繪制，而這離不開細致的測量，任何測量的失誤，都可能導致后期的翻工；</p><p>　　2. 產(chǎn)品的造型

87、，一定要根據(jù)具體尺寸來，細微的失誤，都有可能導致裝配不上；</p><p>　　3. 產(chǎn)品的裝配，要與實際的操作過程相符，一般是從下往上，一層層裝配；</p><p>　　4. 產(chǎn)品的效果圖，利用3DMAX的材質(zhì)、燈光，更能獲得良好的效果；</p><p>　　5. 產(chǎn)品的動畫仿真，當偏向于效果時，用3DMAX更出彩，更方便，當需要進行工業(yè)分析，判斷干涉等現(xiàn)象時，還

88、得需要利用UG的動畫仿真模塊。</p><p>　　經(jīng)過本次設計，以后需要工程上的多時，也就是對于尺寸精度有明確的要求時，最好是用UG等軟件設計；而對于效果偏重，是拿出來給客戶看的時，產(chǎn)品需要3DMAX等軟件的包裝。這兩類軟件的互相配合，定能讓一件產(chǎn)品更具有它的魅力，既吸引人的眼球，又符合實際可操作性。</p><p><b>　　致 謝 </b></p>

89、<p>　　在此次畢業(yè)設計的制作過程中，首先我得感謝各位任課老師的指導。首先得 感謝我的指導老師宋書善，感謝他陪伴我們走過了這兩個月的艱辛歷程。對于宋老師提出的每一個細節(jié)和問題我都認真更改，力求做到更加完美。</p><p>　　同時在一個就是在畢業(yè)設計的過程中我個人感受也頗深。 </p><p>　　1、很多專業(yè)知識記得不牢固，學的不扎

90、實。經(jīng)過這次畢業(yè)課程設計，把很多知識融會貫通。</p><p>　　2、當然也有同學的鼎力相助，一起討論加工工序，圓規(guī)的設計方式。還有圓規(guī)的UG三維造型。 </p><p>　　3、我覺得我的毅力又得到了進一步提高，培養(yǎng)了自己不怕苦，不怕煩，嚴謹扎實的生活態(tài)度。 </p><p>　　最后我要感謝學校三年來對我的培訓，不管怎么樣，我成長了，在各個方面都得

91、到了提高。我會把學校學到的知識在實習以及今后工作學習中加以結(jié)合。我相信只有通過自己的努力才能感受到會當凌絕頂，一覽眾山小的唯美。我會記住自己的夢踏長風破萬里浪，直掛云帆馳騁夢想！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 洪如瑾. UG NX4 CAD快速入門指導. 清華大學出版社. 2006</p><p>　

92、　[2] 袁鋒. UG NX機械設計實例教程. 清華大學出版社. 2006</p><p>　　[3] 夏德偉，董偉，李瑞等. Unigraphics NX 4.0中文版工業(yè)造型時尚百例. 機械工業(yè)出版社. 2006</p><p>　　[4] 張幼軍，王世杰等. UG CAD/CAM基礎教程. 清華大學出版社. 2006</p><p>　　[5] 衛(wèi)兵工作室.

93、 UG NX數(shù)控加工實例教程. 清華大學出版社. 2006</p><p>　　[6] 趙自豪，盧朝暉，黃東海. UG NX5 中文版應用與實例教程. 人民郵電出版社. 2008</p><p>　　[7] 唐家鵬，王銳，周偉文. UG NX6.0 中文版模具設計. 科學出版社. 2009</p><p>　　[8] 邵麗萍，張建軍，陸軍. 3ds max 動畫制作

94、技術. 清華大學出版社. 2003</p><p>　　[9] 楊國峰，趙射. 3ds max 6 標準教程. 中國青年出版社. 2004</p><p><b>　　附 錄 A</b></p><p><b>　　圓規(guī)螺桿三視圖：</b></p><p><b>　　圓規(guī)螺夾板三視圖&l