計算機輔助設(shè)計大作業(yè)

2015—2016學年第三學期研究生課程考核（讀書報告、研究報告）考核科目：計算機輔助設(shè)計與制造學生所在院（系）：機電工程學院學生所在學科：機械工程姓名：張娜娜學號：1502210093題目：應(yīng)用三維建模軟件構(gòu)建一個零件模型，描述建模過程。針對該零件的具體情況（比如相關(guān)模型的表示方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、顯示操作情況等），就涉及到的所學知識進行論述。問題應(yīng)用三維建模軟件構(gòu)建一個零件模型，描述建模過程。針對該零件的具體情況（比如相關(guān)模型的表示方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、顯示操作情況等），就涉及到的所學知識進行論述。計算機是如何幫助我們完成設(shè)計任務(wù)的？你了解哪些CAD系統(tǒng)？結(jié)合你應(yīng)用過的軟件加以論述。問題1:應(yīng)用Pro/E對平口虎鉗的固定鉗身進行三維建模。.啟動Pro/E，新建文件，選擇零件設(shè)計。.選擇俯視基準面，繪制如圖所示的截面。?知識點：由于矩形已經(jīng)形成了特征，所以經(jīng)過確定矩形的兩個對角點即可確定矩形,完成后修改對應(yīng)的長寬即可完成草圖的繪制。四叉樹。二維圖形是以四叉樹的形式存儲數(shù)據(jù)的。它的基本思想是將平面劃分為四個子平面，這些子平面任可以繼續(xù)劃分，通過定義這些平面的“有圖形”和“無圖形”來描述不同形狀的物體。圖1-2圖1-2拉伸的實體.退出草圖繪制，單擊拉伸命令，其參數(shù)的設(shè)置如圖「2所示。單擊對勾，完成的拉伸實體如圖「2所示。?知識點：八叉樹。拉伸厚度是以八叉樹的形式存儲數(shù)據(jù)的。八叉樹用以描述三維物體,它設(shè)想將空間通過三坐標平面XY、XZ、ZX劃分為八個子空間。八叉樹中的每一個節(jié)點對應(yīng)著每一個子空間。圖1-3拉伸草圖圖1-4圖1-3拉伸草圖?知識點：參數(shù)化設(shè)計。根據(jù)自己設(shè)計要求，建立約束關(guān)系。.在俯視基準面繪制如圖「3所示的截面，完成草圖。選擇拉伸命令，設(shè)置拉伸深度為30,完成葉片輪廓曲面特征的創(chuàng)建，其效果圖如圖「4所示。?知識點：求和運算。用前一步建立的模型與剛生成的模型做求和運算獲得所需的效果。.繪制葉片表面形狀曲線，創(chuàng)建一條樣條曲線，并進行尺寸調(diào)整，尺寸調(diào)整后的形狀如圖1-5表面形狀曲線圖1-5圖1-5表面形狀曲線圖「7葉片上表面曲線.繪制拉伸截面，單擊“草繪器”工具欄中的“通過邊創(chuàng)建圖元”工具，選擇上一步創(chuàng)建的葉片表面形狀曲線創(chuàng)建葉片上表面曲線，如圖「7所示。單擊“通過偏移一條邊創(chuàng)建圖元”工具，選擇上一步創(chuàng)建的葉片上表面曲線，并根據(jù)圖「8箭頭所示，在系統(tǒng)提示的“于箭頭方向輸入偏距”文本框中輸入1（葉片厚度），如圖「9所示。完成葉片下表面曲線的創(chuàng)建，如圖-10所示。單擊“創(chuàng)建2點線”工具，在兩條曲線的一端創(chuàng)建一條直線，如圖i-n所示。采用同樣方法，在另一端創(chuàng)建一條直線，完成葉片表面拉伸截面的創(chuàng)建。設(shè)置拉伸深度。單擊“拉伸”操控板中的“指定深度拉伸”按鈕，并根據(jù)圖1-12中箭頭所示調(diào)整拉伸方向，輸入拉伸深度150,如圖「13所示。完成葉片表面特征的創(chuàng)建。圖1-8“偏移”方向圖1-8“偏移”方向圖1-9葉片下表面曲線圖1-10直線圖「12拉伸方向圖1-10直線圖「12拉伸方向圖1-13葉片表面.按住＜Ctrl＞鍵，用鼠標左鍵分別單擊上述兩曲面，然后單擊菜單欄中的“編輯”一“合并”命令，彈出“合并”操控板。單擊“改變方向”按鈕，根據(jù)圖「14箭頭所示方向，調(diào)整要保留曲面的部分。單擊“建造特征”按鈕，完成合并特征的創(chuàng)建，如圖「15所示。圖1-14保留曲面部分圖1-15合并特征?知識點：求和運算。將前兩步生成的模型做求和運算獲得所需的效果。.選取合并特征，然后依次單擊“文件”工具欄中的“復制”工具和“選擇性粘貼”工具，彈出“復制”操控板。單擊“復制”操控板中的“旋轉(zhuǎn)特征”按鈕，并輸入旋轉(zhuǎn)角度“360/5”（葉片數(shù)），如圖1-16所示。

基-馳“A_2”00圖上16基-馳“A_2”00圖上16葉片表面.在繪圖區(qū)中選取已創(chuàng)建的第二個葉片特征，使其以加亮顯示狀態(tài)。單擊“編輯特征”工具欄中的“陣列”工具，在繪圖區(qū)中雙擊上一步復制葉片的旋轉(zhuǎn)角度（72.00）作為第一方向上要陣列的尺寸，并接受原有的尺寸值，在“陣列”操控板中輸入第一方向上要陣列的特征數(shù)4,完成所有葉片特征的創(chuàng)建。如圖1-17所示。圖1-17葉片表面?知識點：陣列變換。陣列實質(zhì)上是相對于上視基準面做變換。三維模型的陣列變換矩陣可用4x4的行列式表示。.在繪圖區(qū)中選取已創(chuàng)建的葉片特征，使其以加亮狀態(tài)顯示。單擊菜單欄中的“編輯”f“實體化”命令，彈出“實體化”操控板。單擊“建造特征”按鈕，完成葉片實體化特征的創(chuàng)建。?實體建模：實體建模是定義一些體素，通過體素的集合運算或變形操作生成復雜形體的一種建模技術(shù)，三維立體的表面與實體同時生成，實體建?？梢远x物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形狀，因此能完整的描述物體所有幾何信息和拓撲信息。11.參數(shù)化建模技術(shù)早期構(gòu)造的幾何模型只是點、線、面等幾何圖素的簡單堆積，只給出了模型的幾何形狀而不包含幾何圖素間的約束關(guān)系，因此，每次設(shè)計的驅(qū)動，必須刪除原有的圖形，構(gòu)造新圖形。參數(shù)化設(shè)計是一種設(shè)計方法，采用尺寸驅(qū)動的方式改變幾何約束構(gòu)成的幾何模型，在求解幾何約束模型時，采用順序求解的方法，一般要求全約束。在參數(shù)化設(shè)計中，設(shè)計人員可以根據(jù)自己的設(shè)計意圖很方便地建立設(shè)計零件內(nèi)部各設(shè)計元素之間的約束關(guān)系，這樣設(shè)計者在修改或更新的時候可以方便通過建立起來的用于求解設(shè)計參數(shù)的方程式來重新或得正確的幾何形狀。對于通用的零件或者標準化的定型產(chǎn)品，比如齒輪、軸承、標準件等，根據(jù)齒輪的齒數(shù)與模數(shù)來建立參數(shù)化的三維實體模型，更改模型與齒數(shù)，系統(tǒng)能自動改變所有與之相關(guān)的其他尺寸，與無約束造型系統(tǒng)相比，參數(shù)化設(shè)計是實現(xiàn)產(chǎn)品系列化設(shè)計和產(chǎn)品造型過程精確化和自動化的關(guān)鍵。參數(shù)化設(shè)計的輪廓是由若干首尾相連的直線或曲線組成，輪廓上的所有直線段或曲線段相互之間連接成一個封閉的圖形，輪廓線之間不能斷開、錯位或者交叉。參數(shù)化設(shè)計都具有數(shù)據(jù)相關(guān)性，可以由系統(tǒng)自動生成的二維模型與零件的三維模型是智能雙向關(guān)聯(lián)的，即當修改三維膜型時，對應(yīng)的二維模型會自動更新，反之亦然。問題2:.利用計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）技術(shù)來完成設(shè)計任務(wù)。CAD/CAM技術(shù)是一項涉及多個學科的綜合應(yīng)用技術(shù)，是現(xiàn)代制造技術(shù)的核心技術(shù)。CAD/CAM的應(yīng)用涉及計算機科學、計算數(shù)學、幾何造型、圖形顯示、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、工程數(shù)據(jù)庫、科學可視化、計算機仿真、數(shù)控加工、機器人和人工智能等多個領(lǐng)域。CAD技術(shù)：即工程技術(shù)人員在人和計算機組成的系統(tǒng)中，以計算機為輔助工具，進行產(chǎn)品設(shè)計、繪圖、分析、優(yōu)化與文檔制作等設(shè)計活動，以達到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品的成本的目的。它有四個方面的功能：幾何模型、工程分析、動態(tài)仿真、和自動繪圖。CAM技術(shù)：計算機輔助制造是指利用計算機系統(tǒng)，通過數(shù)值控制方法控制數(shù)控機床和其他數(shù)字控制生產(chǎn)設(shè)備，進行產(chǎn)品的制造的規(guī)劃、設(shè)計、管理，實現(xiàn)產(chǎn)品制造過程中的自動加工、裝配、檢測和包裝等制造過程。CAD/CAM集成：即把CAD、CAE、CAM、CAPP等各種功能軟件有機集成起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行程序來控制和組成各功能軟件的提取、轉(zhuǎn)換和共享，從而達到系統(tǒng)內(nèi)部信息的暢通和系統(tǒng)各功能模塊協(xié)同運行的目的。.CAD系統(tǒng)：Pro/Engineer，是美國PTC公司研制和開發(fā)的軟件，它開創(chuàng)了三維CAD/CAM參數(shù)化的先河?？捎糜谠O(shè)計和加工復雜零件，還具有零件裝配、機構(gòu)仿真、有限元分析、逆向工程、同步工程和模具自動化應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫等功能。該軟件也具有較好的二次開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)交換能力。由于該軟件具有基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)和單一數(shù)據(jù)庫的特點，以廣泛應(yīng)用于模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、航天、玩具等行業(yè)，并在國際CAD/CAM/CAE市場占有很大份額。Mastercam，是由美國CNCSoftware公司率先開發(fā)基于PC平臺的CAD/CAM軟件系統(tǒng)。它具有二維幾何圖形設(shè)計、三維線框多種使用的曲面造型、實體造型、可對零件圖形直接生成刀具路徑、刀具路徑模擬、加工實體模擬、可拓展的后置處理及較強的外界接口等功能。由于它對硬件要求不高，并且操作靈活、易學易懂易用，具有良好的價格性能比等特點，因而深受廣大企業(yè)用戶和工程技術(shù)人員的歡迎，在國內(nèi)外中小企業(yè)得到非常廣泛的應(yīng)用，在眾多CAD/CAM軟件中，是目前世界上應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。UG，是由美國UGS公司的主要產(chǎn)品之一。面向制造業(yè)且以CAD/CAM/CAE一體化而著稱。它具有強大的曲線功能、草圖功能、實體建模、曲面建模、鈑金建模、注塑模設(shè)計與分析、裝配建模、工程圖制作、分析和數(shù)控加工等模塊及標準件庫系統(tǒng)。被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機械、模具、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域。在中國已成為許多汽車公司、模具設(shè)計制造公司和高校的首選設(shè)計軟件。SolidWorks，是由美國SolidWorks公司開發(fā)的機械設(shè)計軟件，號稱世界上最快的建模軟件。CATIA，是由美國IBM公司和法國DassaultSystems公司聯(lián)合開發(fā)的CAD/CAM/CAE一體化應(yīng)用軟件。AutoCAD，是由美國Autodesk公司與二十世紀八十年代初為微機上應(yīng)用CAD技術(shù)而開發(fā)的繪圖軟件，它一般以二維繪圖為主。Pro/Engineer軟件系統(tǒng)的核心技術(shù)具有以下特點：基于特征建模，將某些具有代表性的平面幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸存為可變參數(shù)，進而形成實體以此為基礎(chǔ)進行更為復雜的幾何體的構(gòu)建；全尺寸約束，將形狀和尺寸結(jié)合起來考慮，通過尺寸約束實現(xiàn)對幾何形體的控制；尺寸驅(qū)動設(shè)計修改：通過編輯尺寸數(shù)值可以改變幾何形狀；全數(shù)據(jù)相關(guān)，尺寸參數(shù)的修改導致其他模塊中的相關(guān)尺寸得以更新，如果要修改零件的形狀，只需修改一下零

件上的相關(guān)尺寸。.我的應(yīng)用發(fā)動機部分零件的建模過程如下:(1)組件共有5部分組成。(2)創(chuàng)建各個零件。(3)最后進行各個零件的組裝。零件101湖施-Pro/EHONEERWildfire5.0立i牛曲狗宿追】tmsiv)揖制f迪^=iNj麗麗pi^a配口，型工與切TOC\o"1-5"\h\z，口盧口熱4?3c-c■品電揖璜解彈如巨二苞X等零■，乳氣回％R白回■地M回區(qū)日回：4工心弘%；用,,_?*5R幽B用PWEMGINEERWildfire5R||/時戶口渴向II.?示通?，謖H叵?■|0i網(wǎng)t口RCGHT￡7TOP￡7PROMT■^PfiT_C5V5_DEF審爐拉伸I，小手拉珅工I包f拉伸3由3拉伸4畝尸拉伸5I比3加申E回『拉伸7Z7DT1M1國?□?拉伯a(chǎn)國三拉仲9￡7DTM2后尸拉伸10田日加申11-9相地1◎舅龜2?在Kt插人

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