战斗机模型的UG建模机械毕业设计.doc

毕 业 设 计论文名称: 战斗机模型的UG建模姓 名 刘潇 学 号 201201110192所在系 机电工程学院 专业年级P12数控三班指导教师 王海勇 职 称 高级工程师2014 年 3月7 日 摘 要 随着我国综合国力的日渐增强在世界上的地位与日俱增,军事更是综合国力的一个重要部分,作为一名数控专业的学生我们也要为祖国的军事发展尽自己的一份微薄之力,战斗机是一种先进的现代化武器在保卫国家的战略意义中起着重要的作用,我们虽然不能投身一线但可以利用自己所学的专业知识来设计战斗机的初步模型 利用UG技术先设计出战斗机的初步造型，再利用装配和建模更加细腻形象地勾勒出整个战斗机的外貌。产品都是由若干个零件和部件组成的。按照规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动过程，称为装配。前者称为，后者称为总装配。它一般包括装配、和、等工作。 1.定位就是确定零件正确位置的过程。2.夹紧即将定位后的零件固定UGNX的装配方法包括从底向上的装配、自顶向下的装配和混合装配。从底向上的装配，是先创建每个零件，在组合成子装配，最后生成总装配部件的装配方法。自顶向下的装配，是在装配的顶级向下产生子装配和部件装配方法。在混合装配中是将自顶向下的装配和自底向上的装配结合在一起的装配方法。现在我来用UG实体建模的方法来创建战斗机模型。关键词：战斗机；UG介绍；装配 目 录摘 要II目 录III第一章 绪论11.1实体建模综述11.1.1实体建模的优点.11.1.2术语.11.1.3工具栏.21.2创建基准特征.21.2.1 创建基准平面.21.2.2 创建基准轴.21.3体素特征2第二章 UG NX6.0操作基础32.1功能介绍.32.1.1 Gateway模块32.1.2 CAD模块.32.1.3 CAM模块.32.1.4 钣金模块.32.1.5 运动仿真模块.32.1.6 其他模块.32.2软件特点4第三章 基于UG NX6.0软件环境下战斗机模型的三维建模53.1机身的创建53.1.1机身草图的创建63.1.2机身的前端.73.1.3机身尾部.73.1.4机翼部分83.1.5机身下部83.2尾翼的创建93.2.1战斗机尾翼.93.2.2尾翼拉伸103.3飞机驾驶舱盖的设计113.3.1 驾驶舱绘制方法.123.3.2 驾驶舱的绘制.133.4战斗机起落架的设计.143.4.1圆柱体的创建.143.4.2轮胎的创建163.5战斗机起落架门的设计建模173.5.1战斗机起落架门设计173.5.2战斗机起落架门的设计过程193.6导弹的绘制20第四章 结论24致 谢24参考文献24 第一章 绪论 1.1实体建模综述UG NX 是 UGS PLM 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1.1.1实体建模的优点UG的一个最大特点就是混合建模，我理解就是在一个模型中允许存在无相关性的特征。如在建模过程中，可以通过移动、旋转坐标系创建特征构造的基点。这些特征似乎和先前创建的特征没有位置的相关性。因为NAVIGATOR TREE中（类似Pro/E中的模型树）没有坐标系变换的记录。又如创建BASIC CURVE，在NAVIGATOR TREE中也没有作为一个参数化特征的记录，比如我如果想把一条圆弧曲线改成样条曲线就非常困难，而且有时改变并不影响子特征的变化。而在Pro/E中极为强调特征的全相关性，所有特征按照创建的先后顺序及参考有着严格的父子关系。对父特征的修改一定会反映到子特征上。我曾就这个问题在上海问过EDS的UG技术工程师，他们说全相关性可以说是一把双刃剑，对于经验丰富的设计师，设计修改会非常方便，而对于经验不多的设计者，则非常容易出现修改后无法生成的错误，此时混合建模就比较适用。UG实体建模，通过拉伸、旋转、扫描等建模方法，并铺之以布尔运算，使用户即可以进行参数化建模，又可以方便地使用非参数方法生成三维模型。另外还可以对部分参数化或非参数化模型在进行二次编辑，以方便生成复杂机械零件的实体模型，具体有一下优点。UG实体建模充分继承了传统意义上的线、面、体造型特点及长处。能够方便迅速地创建二维和三维线实体模型。而且还可以通过其它特征操作和特征编辑模块对实体进行各种操作和编辑。将复杂的实体造型大大简化。UG实体建模能够保持原有的关联性，可以引用到二维工程图、装配、加工、机构分析和有限元分析中。UG实体建模提供了概念设计和细节设计，提高创新设计能力。UG实体建模具备对象显示和面向对象交互技术，不仅显示效果明晰而且驱动后续应用，还可以改进设计进度。UG实体建模采用主模型设计方法，如工程制图、加工等，实现并行工程。主模型修改后，其它应用自动更新，避免重复。UG实体建模可以进行测量和简单物理特征分析。1.1.2 术语UG NX6.0实体建模中，通常会使用一些专业的术语，了解和掌握这些术语是用户实体建模的基本需要，这些对象，术语通常用来简化表述，另外便于与相似的概念相区别。UG实体建模中主要涉及到以下几个常用的术语。几何物体、对象：UG环境下所有的几何体均为几何物体，包括点、线、面和三维图形。特征：指所有构成实体、片体的参数化原素。包括体素特征、描述特征、设计特征。实体：是封闭的边和面的集合。片体：一般是指一个或多个不封闭的表面。体：实体和片体总称，一般是指创建的三维模型。面：边围成的区域。引导线：用来定义扫描路径的曲线。目标体：是指需要与其它实体运算的实体。共具体：是指用来修改目标体的实体。1.1.3 工具栏 UGNX6.0在操作界面上有很大的改进，各实体建模功能除了通过菜单条来实现外，还可以通过工具栏上的图标来实现。1.2 创建基准特征 UG NX6.0实体建模过程中，经常需要建立基准特征，其在产品设计过程中起辅助设计作用。特别是在圆柱，圆锥、球和回转体的回转面上创建特征时，没有基准几乎无法操作。再者在目标体实体表面的非法线角度上创建特征时，通常需要基准特征。另外在产品装配过程中，经常需要使用两个基准平面进行定位。基准特征包括基准平面、基准轴和基准CSYS等，下面分别介绍其创建和编辑过程。1.2.1 创建基准平面基准平面是实体建模中经常使用的辅助平面，通过使用基准平面可以在非平面上方便的创建特征，或为草图提供草图工作平面位置。如：借助基准平面，可在圆柱面、圆锥面、球面等不易创建特征面的表面上，方便地创建孔、键槽等复杂的形状的特征。基准平面分为相对基准平面和固定基准平面两种。相对基准平面：根据模型中的其他对象而创建，可使用曲线、面、边缘、点及其他基准作为基准平面的参考对象。与模型中其他对象（如曲线、面或其他平面）关联，并受其关联对象的约束。固定基准平面：没有关联对象，即以坐标（WCS）产生，不受其他对象的约束。可使用任意相对基准平面，取消选择基准平面对话框中的“关联”选项方法创建固定基准平面。用户还可根据wcs和绝对坐标系通过使用方程中的系数，使用一些特殊的方法创建固定基准平面。1.2.2 创建基准轴基准轴是一条用作其他特征参考的中心线，分为相对基准轴和固定基准轴。固定基准轴没有任何参考，是绝对的，不受任何对象的约束；相对基准轴与模型中的其他对象关联，并受其他关联对象的约束，是相对的。1.3体素特征 UG NX6.0实体建模中的体术特征主要包括块体、圆柱体、圆锥体和球体等。这些特征都是具有比较简单的特征形状，通常利用几个简单的参数创建。第二章 UGNX6.0操作基础2.1 功能介绍 UG NX6.0是一个交互的计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助工程（CAD/CAM/CAE）软件系统，它包括Gateway、建模、工程图、装配、钣金件、加工等功能模块 2.1.1 Gateway模块UG/Gateway是用户打开NX时进入的第一个应用模块，是执行其他交互应用模块的先决条件，为其他模块运行提供了底层统一的数据库支持和图形交互环境。UG/Gateway模块功能包括文件操作、试图操作、图层管理、坐标操作和信息查询等。 2.1.2 CAD模块（1）实体建模 实体建模提供了草图设计、各种曲线生成和编辑、尺寸驱动、布尔运算、试图扫描等功能，是“特征建模”和自由形状建模的基础。（2）特征建模 特征建模提供了各种标准设计特征的生成和编辑，如孔、腔体、圆台、键槽、倒圆、倒角、抽壳、螺纹、拔模和实力特征等工具。（3）自由形状建模 自由形状建模用于设计高级的自由形状外形，支持复杂曲面和实体建模的创建。（4）同步建模 同步建模是一个新的设计方法，它结合了特征驱动建模和独立于历史建模方法的速度和灵活性。（5）装配建模 装配建模支持“自顶向下”和“从底向上”的设计方法，而且装配模型和零件设计完全双向相关。（6）工程图 工程图模块可有三位实体模型生成完全相同的二维工程图，实现各种试图的创建，尺寸、形位公差、粗糙度符号和文字等的标注。2.1.3 CAM模块CAM模块是UG NX的计算机辅助制造模块，可为数控铣、数控车、数控电火花切割编程，包括刀轨生成、加工仿真、加工验证和后处理。 2.1.4 钣金模块钣金模块提供了创建钣金的方法，包括钣金件的生成、折叠和展开等功能。 2.1.5运动仿真模块运动仿真模块提供了机构设计、分析、仿真和文档生成等功能。 2.1.6其他模块UG NX 软件还提供了有限元的分析、注塑模设计、级进模设计等模块。2.2 软件特点Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。 该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点： l）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。 2）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。 3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。 4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。 5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。 7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。 8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。图3-1 战斗机三维模型第三章 基于UG NX6.0软件环境下战斗机模型的三维建模3.1机身的创建图3-2 机身图 图3-3 机身草图3.1.1机身草图的创建然后经过拉伸厚度，修建成如图所示的形状。图3-4 机身图 3.1.2机身的前端先做出各截面的草图和控制曲线保证各方向的曲率连接，要求端点数目一致，否则会造成UG找最小公倍数的点来构造曲面，使文件很大。然后用过的曲线网络或者通过曲线完成实体。图3-5机身最前端飞机的最前端必须是一个封闭的曲线，否则不能成实体，这里用的是个0.1的圆，最前面一段与后面的主体是2个独立的部件，前段很短。3.1.3机身尾部图3-6尾部特征进行剪切工作，切出需要的俯视形状，与机翼连接处需要调整截面草图以保证机翼和机身相切。发动机舱为旋成体，和机身用变圆角倒圆过度。尾椎用软椭圆，并保证严格和前面的机身曲率连续。机身两边侧板收尾的部分是用2个和机身连续的曲面剪切成的图3-7 机翼部分3.1.4机翼部分翼面相对要简单些，只要确定好参数，按翼型画好草图，如果根部翼型和梢部一样，可以选择直纹面。为了更改方便，最好在表达式中多加参数。图3-8 机身下部图3.1.5机身下部机身下半部分的机身比较难做些，难点在于进气口附近需要多个草图配合，最后用剪切做出上隔道和内隔道。进气道里面也需要草图和多条面积控制曲线。总的说这部分就是在一个大块上切来窃取。下半后机身也是在控制好了X走向之后的过曲线面，要注意的就是保证各截面上的曲线段数目相同为后面点对齐铺路。图3-9 战斗机尾翼3.2尾翼的创建3.2.1战斗机尾翼图3-10战斗机尾翼最大点然后进入侧视图进行草绘绘制如图3-11的线图3-11绘制草图3.2.2尾翼拉伸图3-12拉伸效果然后进行侧视图拉伸正视图拉伸求交。然后进行修剪，渲染后效果。图3-13尾翼完成图3.3飞机驾驶舱盖的设计图3-14战斗机驾驶舱3.3.1驾驶舱绘制方法驾驶舱的绘制主要用到的是“投影曲线”，等弧长投影曲线在实体模型表面建立和加工图样特征的应用。运用ug的“等弧长投影曲线”功能可以将平面曲线构成。“等弧长投影曲线”功能在三维设计中可以灵活的满足不同的需要，在复杂曲面上铣削加工阳纹或阴纹的文字、标记、图案等图样的难题提出解决办法，以满足生产实际的需要。绘制曲线主要有绘制投影曲线、绘制组合投影曲线、绘制偏置投影曲线、绘制表面上的偏执曲线、绘制桥接曲线、绘制相交曲线、绘制抽取曲线等。 3.3.2驾驶舱的绘制图3-16投影曲线对话框图3-15曲线绘制模式图3-17投影曲线的创建然后选择曲线的添加画出如下图所示的线纹。图3-19驾驶舱完成图图3-18曲线的添加图3-20战斗机起落架图3.4战斗机起落架的设计图3-21落架圆柱体3.4.1圆柱体的创建 圆柱体是指以指定参数的圆为底面和顶面，具有一定的高度的实体模型。圆柱体在工程设计中使用广泛，也是最基本的体素特征之一。用户在初级阶段学习需要好好其操作方法。创建圆柱体，执行设计特征“圆柱体”命令（或单击“特征”工具栏中的“圆柱体按钮），进入体对话框，如图3-22所示。图3-22圆柱对话框下面介绍两种创建圆柱体的方法。如下图所示图324用“圆弧和高度”方式创建圆柱体图323利用“轴、直径和高度方式创建圆柱体下图是创建圆柱体实例图3-25圆柱体 3.2.2轮胎的创建图3-26轮胎实体轮胎的创建是用回转体做出来的，具体的回转操作与拉伸操作类似，不同在于使用此命令可使截面曲线绕指定轴回转一个非零的角度，以此创建一个特征。可以从一个基本截面开始，然后生成回转特征或部分回转特征。执行“插入”“设计特征”“回转”命令（或单击“特征”工具栏中的“回转”按钮，）完成回转体的创建，回转对话框如下图所示图3-27回转对话框图3-28转题的创建轮胎倒圆角，倒圆角是为了零件方便安装、避免划伤和防止应力集中，采取在零件设计过程中，对其边或面进行倒圆角操作，该特征操作在工程设计中应用广泛。下面介绍3中倒圆角的操作，下面详细介绍。图3-30角突然停止功能示意图3-29应用拐角倒角效果图3-32面倒圆图3-33起落架完成图图3-31倒圆角图3-34战斗机起落架门3.5战斗机起落架门的设计建模 3.5.1战斗机起落架门设计战斗机起落架门的设计主要用到的书UG实体建模特征里面的扫描特征，扫描特征是指将截面线沿引导线或一定的方向扫描建立特征的方法，是利用二维轮廓创建三维实体的最有效的方法，包括拉伸、回转、和沿引导线扫掠等。拉伸是设计制造起落架门的主要工具，它是将界面曲线沿指定的方向拉伸指定的距离已建立片体或实体特征。主要用于创建截面形状不规则、在拉伸方向上各截面形状保持一致的的实体特征。在“特征”工具栏中选择，单击【拉伸】按钮，弹出“拉伸”对话框，“拉伸对话框如图3-35所示。3-35拉伸对话框【拉伸】命令参数选取命令1、截面。用于选择拉伸的界面对象，有两种方式选择和创建拉伸截面：【草图】进入草图模块绘制拉伸草图；【曲线】选择截面曲线，可以是草图、曲线、实体或片体的棱边等。选择曲线时，可以利用“选择意图”下拉菜单设置选择曲线的方式。2，方向。用于选择拉伸的方向，默认方向为选定截面的法向。3、限制。用于选择拉伸的方式和距离，包括值、对称值、直至下一个、直至选定对象、直至被延伸和贯通6种。4、布尔。用于选择要在创建拉伸特征时使用的布尔运算，包括无、求和、求差、求交。5、拔模，用于选择是否要拔模，可以设置拔模的位置和角度。6、偏置，用于创建等厚度的空心实体，偏置的方向可以是向外、向内和对称。7、设置，用于设置创建拉伸特征是片体还是实体。图 3-36起落架门草图3.5.2战斗机起落架门的设计过程首先，根据图纸要求尺寸画出草图和控制曲线，保证各曲线的的连续性。完成后选择完成草图。图3-37起落架的拉伸其次，选择拉伸命令，选择起落架的拉伸厚度即可3.6导弹的绘制图3-38 导弹的绘制导弹的绘制画法，下面我们只是简单绘制一下形状先绘制截面线图3-39 导弹的截面线进行回转体，转为3D图图3-40弹绘制把坐标点定到以上图的圆心点，拉伸命令进入草图 XC ZC平面图3-41 导弹绘制草图拉伸拉伸厚度为1单边0.5阵列四个，如下图图3-42 导弹阵列前方也需要一个形状 厚度为1mm图3-43 导弹前方绘制修饰一下R角，如图形状图3-4 修饰R角图3-45导弹排列拉下来把他们摆成如图所示。导弹的最后模样。图3-46 导弹最后摆列第四章 结论以上介绍了基于UGNX6.0软件环境下战斗机的三维实体建模，主要介绍了实体建模的基础知识，并结合实例介绍了战斗机的创建过程，以及介绍了常用的几种特征操作和特征编辑方法。致 谢通过这篇基于UGNX6.0软件环境下战斗机的三维建模文章，让我学会了好多的东西，首先UG的使用是必不可少的，在当今的社会，制造业发达，UG占据着很大一片领域，让制造业得到了很大的发展，UG也奠基了制造业的基础地位。它是面向制造行业、功能强大的、公认的世界一流CAD/CAE/CAM一体化软件之一，广泛用于航空、汽车、机械、电子、模具等行业，非常适合工程人员和数控编程人员使用。经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了战斗机模型的三维建模的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了王老师大量的心血。在此，谨向王老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 参考文献1 UGNX6.0三维造型软件.2数控机床结构与维修王海勇主编化学工业出版社，2009.3机床数控原理与系统王润孝、秦现生主编西北工业大学出版社，1997.4可编程控制器王兆义主编 械工业出版社，2002.5UGNX6.0三维造型余雷声主编机械工业出版社，2000.