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1、机械CAD技术课程实验指导书（适用于UG NX6及以上版本）湖南大学机械CAD技术课程建设小组 2012年8月实验指导之一手轮设计建模练习练习目的熟悉UG工作环境练习内容扫掠实体、圆形阵列、旋转体时间2学时设计任务：在UG环境下完成如下图所示的手轮设计建模思路：采用首先生成手轮安装支座，然后生成轮辐和轮缘，最后生成把手的建模步骤。关键点是确定各部分结构的扫掠截面和扫掠路径，灵活地运用扫掠技术生成三维模型。1.新建文件进入UG系统，单击新建文件，系统显示如图1-1所示对话框，选定单位为毫米，选择模型建模，设定文件名shoulun，并确定文件存储路径（文件名和存储路径中不能使用中文），最后确认（O
2、K）即可。图1-12 生成手轮安装座l 设定圆柱体形安装座延伸方向单击工具栏上的快捷图标（如果工具栏上没有此图标，点击其他图标下右下角，在下拉菜单中选择【添加或移除按钮】【特征】【圆柱体】），弹出如图1-2所示对话框。 图1-2在类型下拉菜单中，选择轴、直径和高度的生成方式。接着，点击指定矢量的图标（或其右边下拉菜单中选择自动判断矢量），在作图区中点击选择Z轴方向如下图1-3所示。相同的，点击指点右边的，选择参考坐标系的原点，确定以定义圆柱体的延伸方向（轴线）。 图1-3l 生成安装座体在图1-2所示的尺寸和高度中输入直径=50、高度=60后确认，确认之后即产生圆柱体安装座（如下图1-4）。图
3、1-4l 生成矩形安装孔单击工具栏上的快捷图标（如果工具栏上没有此图标，点击其他图标下右下角，在下拉菜单中选择【添加或移除按钮】【特征】【长方体】），弹出如图1-5所示对话框。 图1-5图1-6按图1-5，设置好长方体形安装孔的参数，点击点构造器按钮指定点，出现子菜单如图1-6。设置原点的坐标值XC= -10、YC= -10、ZC=0，设置完成后确定。返回长方体菜单，设置尺寸值为长度XC=20、宽度YC=20、高度ZC=30。布尔类型为求差，并选择上步中完成的圆柱体。得到手轮安装座如下图1-7所示。图1-73.绘制手轮轮缘和轮辐控制截面l 绘制手轮轮缘中心线选择【插入】【曲线】【圆弧/圆】，即
4、出现下图1-8所示界面。在类型中选择“从中心开始的圆弧/圆”。中心点项，点击点构造器，在点构造器中设置圆心点为（0 ,0 ,80）。相似的，设置通过点为（125，0 ,80）。限制中，勾选整圆。确定后，得到如图1-9所示蓝色圆为手轮轮缘中心线。 图1-8图1-9l 移动工作坐标系选择【格式】【WCS】【原点】，即出现下图1-10界面，在类型的下拉菜单中选择，然后点击位置的图标，在圆柱体上表面圆上选择一点（单击鼠标左键），坐标系发生移动，如图1-11示；相同步骤，再次调出图1-10界面，在对话框中输入YC=5，坐标系进一步移动，如图1-12。 图1-10图1-11图1-12l 旋转工作坐标系选择
5、【格式】【WCS】【旋转】，即出现旋转坐标系对话框如图1-13，选择YCZC，角度为90，即可完成坐标系的旋转，如图1-14示。 图1-13图1-14l 绘制轮辐辐条的圆形截面选择【插入】【草图】，出现创建草图菜单（图1-15），草图平面选项中，选择XY平面，即如图1-16所示。 图1-15图1-16进入草图界面，单击，按照提示，设定圆心（0,0）和半径（5），完成后点击完成轮辐辐条截面的草图。结果如图1-17所示。图1-17再次选择【格式】【WCS】【旋转】，选择XCZC，角度为90，即可完成坐标系的旋转，如图1-18所示图1-18l 生成轮辐辐条的中心线（样条曲线）同上步骤，再次选择【插入
6、】【草图】，草图平面选项中，选择XY平面。进入草图界面，选择【插入】【基准/点】【点】。出现点构造器，如图1-19所示。坐标值选择“相对WCS”，分别输入点坐标（0,0,0）、（35,0,0）、（55,10,0）、（75,20,0）、（105,20,0），完成后点击完成草图，退出草图界面。图1-19单击，出现如下样条界面图1-20，单击【通过点】确定，之后选择【多段】和阶次【4】，然后确定，出现图1-21所示界面，选择点构造器后确定。出现点构造器对话框，一次选择上步骤中插入的5个点，确定，确定，确定。完成后，得出如图1-22所示辐条中心线。 图1-20 图1-21图1-224. 扫掠生成一个辐
7、条单击，弹出界面如图1-23，选择图1-17所得的圆截面为扫掠对象，引导线（扫掠路径）选择上一步生成的样条曲线，确定，得出一根辐条如图1-24。图1-23图1-245. 利用圆周阵列生成多个辐条选择【编辑】【移动对象】，弹出如下图1-25所示对话框。选择已生成的辐条为阵列对象，选择手轮安装座的中轴线为指定矢量Z（圆周阵列的旋转中心），角度45deg，非关联副本数填8。确定得完整手轮辐条如图1-26 图1-25图1-26完成阵列数组后，将坐标系WCS移动到安装座上端面的圆心，并且旋转坐标系WCS，使轴ZC与安装座轴线重合。单击，出现球体构造对话框，选择直径和圆心，直径设定为50，当出现点构造器对
8、话框时，选择，然后选取安装座上端面的圆，定义球体的中心，并对球体进行布尔求和操作，如图1-27，点击确认，即可生成如半球形状的轮毂，如图1-28。图1-27图1-28这里，请同学们思考一下，如何生成如图1-29所示的手轮的轮缘？提示：需要经过坐标轴的平移和旋转，以及在上图轮缘中心线上生成一个轮缘的圆截面，并经过旋转扫掠得到（移动坐标系WCS原点，使之与之前所见的最后一个点（即（105,20,0）重合。进入草图界面，在YZ平面上建立圆点为坐标原点，直径为10的圆，再使用扫掠命令）。图1-296. 生成手轮握把最后，请同学们自己使用草图建立握把的1/2轴向截面（结构尺寸自己确定），并且按照回转扫掠
9、命令界面的提示，建立手轮握把的三维模型。最后完成本次实验所要求的完整手轮三维建模，如图1-30所示。图1-30实验指导之二活塞体建模练习练习目的熟悉UG建模功能练习内容布尔操作（CSG）、抽壳等综合建模方法时间2学时设计任务：在UG环境下完成如下图所示活塞体的设计建模思路：首先生成活塞体下部结构，然后生成其上部结构，最后用布尔操作获得下部形状。关键是灵活运用扫掠、抽壳、CSG等技术生成活塞的三维模型。1.新建文件进入UG系统，在模型模板中新建模型文件，设定文件名piston，并选定单位为毫米，确认（OK）。如图2-1所示：图2-12.构建活塞体单击【插入】【设计特征】【拉伸】，即可进入拉伸对话
10、框，如下图2-2所示：图2-2在弹出的拉伸对话框内，单击（绘制截面），弹出创建草图对话框，如下图2-3所示：图2-3类型选择在平面上，平面选项选择现有平面，单击（选择平面的面或平面），选择XY平面（点选XY平面上的虚线方框，选中后该框高亮度显示），如下图2-4所示。图2-4点击确定，进入绘制草图环境。点工具栏中的画圆命令，弹出圆对话框，如下图2-5所示。以默认方法画圆。将鼠标移至原点处，当出现自动捕捉原点时单击鼠标左键，移动鼠标开始画圆，在绘图区的直径对话框中输入50，按ENTER键确认，单击鼠标中间退出画圆命令。绘图如2-6所示。 图2-5 图2-6单击工具栏左上角，退出草图环境，返回拉伸对
11、话框。指定矢量默认Z+轴，限制框中开始和结束均选为“值”，距离分别为0和31。布尔项选择无。如图2-7所示。点击确定，完成活塞体的创建。如图2-8所示。图2-7图2-83. 生成活塞体单侧切面单击【插入】【基准/点】【基准平面】，弹出工作坐标系窗口如下图2-9所示， 选择平面对象YZ平面，距离设为25。单击确定，得到如图2-10所示基准平面。 图2-9 图2-10单击【插入】【设计特征】【拉伸】，即可进入拉伸对话框，单击（绘制截面），选择上面绘制的基准平面作为草图绘制平面。单击工具栏中【矩形】命令，绘制矩形如图2-11所示。图2-11绘制用于约束矩形的参考对象。单击工具栏【投影曲线】，选择圆柱
12、上表面得到投影直线（line1）。单击工具栏中【点】命令，绘制这直线（line1）的中点（intersection1）。单击工具栏中【转至/自参考】，将投影直线line1、点intersection1，转化为参考。（同学们自己思考下这一步操作的目的和意义）如图2-12所示。图2-12约束矩形。单击工具栏中【约束】命令，单击交点intersection1和矩形上面一条水平边线（line2），在弹出的对话框中选择【点在直线中点上】（），如图2-13所示；选中矩形水平边线line2和圆柱上表面的投影直线line1，在弹出的对话框中选择【共线】（）。如图2-14所示。图2-13图2-14添加矩形尺寸。
13、单击【自动判断尺寸】，约束矩形的长和宽分别为60、20，结果如图2-15所示。图2-15单击完成草图，返回拉伸对话框，开始和结束设置为值，距离分别设置为0、5，布尔设置为求差，选中活塞体。单击确定，如图2-16所示。 图2-16 4.连杆轴孔和凸台单击工具栏处【拉伸】，在弹出的拉伸对话框中选择绘制曲线，接着在弹出的对话框中选择已绘制的基准平面作为绘图平面。类似于图2-11下方的方法（方法和操作相同，在此不作赘述），绘制出两条参考直线，单击工具栏处【圆】，绘制圆形。添加圆的约束。使圆的中心在水平参考线的中点上（实际是中点的垂线上）。约束圆的尺寸为直径10圆心与圆柱上表面距离为9。结果如图2-17
14、所示。图2-17单击【插入】【设计特征】【拉伸】，对连杆轴孔截面圆进行拉伸：起始距离=3、终止距离=15、偏置项采用两侧偏置，开始为0，结束为-2，如图2-18所示，确定即可产生图2-19所示凸台。在基准平面上右击，将其隐藏。 图2-18 图2-19 5.镜像拉伸切除和拉伸凸台单击【插入】【关联复制】【镜像特征】，在弹出的镜像特征对话框中，选择特征单击拉伸切除和拉伸凸台（选中的是两个需要镜像的特征），镜像平面选择现有绝对坐标系的YZ平面（为了方便选取坐标平面，建议滚动鼠标中键将图形缩小，以足够大地显示坐标系），单击确定，结果如图2-20所示。图2-206. 抽壳形成活塞内部结构以及生成活塞顶部结构单击【插入】【偏置/缩放】【抽壳】，设置厚度=3，依次选取活塞体的下表面和上表面确认，即可产生图2-21所示活塞体内部的空腔； 图2-21 图2-22单击【插入】【设计特征】【拉伸】选取图凸台外圆设置开始距离为0,结束选择
