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1、浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书摘 要CAD/CAM是现代制造的核心技术之一，随着技术的不断发展，CAD/CAM软件越来越多地被应用于产品的设计与加工。本文主要完成光电鼠标的造型设计,使用UG软件完成三维造型，熟练掌握图层管理设置，利用图层完成对复杂图纸的管理；运用对裁剪，修剪片体，组合投影，抽壳等一系列的工具完成整个鼠标的造型。关键词：CAD/CAM，UG软件，光电鼠标目 录1引 言11.1UG简介12光电鼠标总体结构设计22.1设总体结构和设计思路22.1.1总体结构设计22.1.2设计思路32.2图层分配及其说明33鼠标主体的造型43.1绘制鼠标轮廓截面43.2鼠标外形轮廓的设计7
2、3.2.1鼠标外形轮廓曲线设计73.2.2鼠标轮廓曲面的构建123.3鼠标上壳设计133.3.1分割面的构建143.3.2分割上盖和下盖163.4创建后上盖183.5鼠标下壳的设计213.6鼠标按键的设计213.6.1鼠标左按键的设计213.6.2鼠标右按键的设计223.7鼠标镶嵌条的设计233.8鼠标滚轮及其支架设计243.8.1鼠标滚轮部件的构建243.8.2支架设计253.9美化处理264结 论275致 谢286参考文献291引 言1.1UG简介UG为user guide的简写，意思：用户指南。来自UGS PLM的NX使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目
3、标。NX 包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。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。UG的开发始于1990年7月。如今大约十人正工作于核心功能
4、之上。当前版本具有大约450,000行的C代码。UG是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptive mesh refinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究。计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因
5、为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。几何和代数数据结构及许多网格处理选项、数值算法、可视化技术和用户界面。2光电鼠标总体结构设计对一款光电鼠标来进行设计，显然，光电鼠标涉及外形轮廓的造型，它是有多个复杂，并且相关联的实体部分构成的，因此，不仅要求大家对复杂曲面造型的应用方法和技巧有所了解，还要涉及相互关联实习部分的设计顺序和思路，同时复杂产品设计往往需要采用图层管理操作，使用图层来合理放置各
6、个实体以及造型所需的辅助曲线和截面。2.1设总体结构和设计思路2.1.1总体结构设计如图2.1是一款光电鼠标的三维模型，对它的结构进行分解后，从顶部底部分析，可以认为是由实习部分组成：滚轮部件及其支架5、镶嵌条7、左按键1、右按键6、后上盖3、下盖4、下壳2和商标8。图2.1鼠标总体结构图对该真实鼠标的组成及其结构进行分解和分析，可以归纳出以下几个特点：(1)上盖由左按键、右按键、和后上盖三个实体组成，同时把左，右按键看作前上盖。显然，前上盖和后上盖是由一个实体（上盖）分割而成的。(2)镶嵌条起到隔离左、右按键的作用，显然其造型是和上，下的形状相关联的。(3)上盖、下盖和下壳从使用功能，外形和
7、曲面的过渡要求来看，应该是采取不同的曲面对一个实体进行分割后进行抽壳而成的。(4)滚轮部件通过支撑安装在两个支架上，支架是连接在下壳内部底面上的。通过分析，该鼠标造型设计思路的关键是理清上盖，下盖和下壳之间相互关系和造型的顺序，对鼠标的主要组成部分及其相互关系进行分析和分解，有利于安排方案和关键的操作步骤。2.1.2设计思路理清楚本实例的组成部分及起相互关系之后，首先要解决好鼠标外形轮廓的造型，按照“主体先行”的总体思路，在绘制鼠标主体截面的基础之上，构建出鼠标主体模型；再构建合理的各个分型曲面，用它们将鼠标主体分割成相应的各个实体部分；分别通过抽壳，将各个实体部分变为薄壁件；最后进行其他次要
8、和细节部分的设计。2.2图层分配及其说明鼠标各个部件图素所放的图层如表2.1所示。表2.1图层分配所在图层存放图素内容有关说明1鼠标主体的主截面拉伸实体需要的曲线和曲线组2形成鼠标外形曲面所有的曲线通过曲线网格构面所需的曲线串10切割面和鼠标主体拉身操作得到的曲面或者实体11形成鼠标外形的曲面通过曲线网格构建的曲面99鼠标上盖由鼠标外形实体分割后形成100鼠标下盖由鼠标外形实体分割后形成110鼠标下壳鼠标主体被分割为上壳和下壳120鼠标左按键抽取上盖后进行分割130鼠标右按键抽取上盖后进行分割140鼠标镶嵌条拉伸求交150鼠标滚轮部件包含滚轮和两侧的支撑轴160鼠标滚轮支架和下壳内部底部面连接
9、成一体170产品商标底部投影在曲面上200光电鼠标三维模型通过抽取各个组成部分，集中在一个图层如果理解了以上鼠标各个组成部分及相互关系、它们构建的顺序和各自所在图层的规定，那么构建起来就方便多了。造型主要就是一个思路问题，有了合理的思路那么建模就方便多了。作为一个优秀的造型人员，必须学会利用图层建摸，那会极大方便造型。不然线条会显得很繁杂。3鼠标主体的造型一般零件造型设计的关键是抓住其主体部分，而构建主题的关键就是要绘制其相应的主截面（曲面组），同时利用参数化和相关性等设计手段来保证产品今后的改进设计和系列化设计。鼠标主体的形状主要由鼠标下壳底部轮廓截面确定，这是造型操作的第一步。3.1绘制鼠
10、标轮廓截面对鼠标主体进行造型，预先要构建出其合理的截面图形。可以采用草绘图功能来绘制，也可以直接利用UGNX提供的空间曲线功能来绘制，对于初学者来，比较适合草图功能，当你掌握到一定程度，对空间有比较强的三维能力那就可以直接利用空间曲线构线。1、新建文件(1)新建一个文件，输入文件名：“SHUBIAO”，单位为毫米。(2)依次单击工具栏上的“起始”“建模”命令，进行实体建模（Modeling）环境。2.绘制鼠标底部轮廓(1)依次单击主菜单中的“格式”“图层的设置”命令，出现“图层设置”对话框，在“工作层”右侧的文本框中输入“1”，并单击“作为工作层”按钮，再单击“确定”按钮，退出该对话框，即完成
11、了 图层的设置操作。(2)依次单击主菜单中的 “插入”“曲线”“直线和圆弧”“直线点-点”命令，利用两点直线功能绘制出两段直线oa和ob，各点XC、YC和ZC坐标值分别设置为：o（0，0，0）,a(0,25,0)和b(40,25,0)。 图3.1草图 图3.2草图(3)再主菜单上依次点击“编辑”“变换”命令，依次选择直线oa和直线ob，随之出现“变换”对话框，如图3.1所示的 线段oc和cd。(4)单击工具栏上的“基本曲线”按钮，弹出“基本曲线”对话框，单击其中的“圆”按钮，在相应坐标的文本框中输入尺寸数字，则可以绘制出如图3.2所示的一个圆。在主菜单工具条上依次点击“插入”“曲线”“圆弧/圆
12、”命令，弹出“圆弧/圆”对话框，点击第一约束相切，点下圆弧，再点第二约束（相切），点击圆弧，输入半径值.注意图3.3中A处用于选择所需圆弧段的形状，约束1保证和圆弧相切，约束2保证和直线ab想切，图象可能显示的是优弧，点下A处。 图3.3圆弧约束 图3.4倒圆利用几何变换功能，将图3.4所生成的相切过渡圆弧沿ZC-XC平面作镜像，则绘制出了另一边过渡圆弧，其结果如图3.5所示。在主菜单工具条上依次单击“编辑”“曲线”“修剪”选项，弹出“修剪”对话框，对如图3-5所示圆的内侧部分进行修剪，结果如图3.6 图3.5镜像圆弧 图3.6修剪单击工具栏上的“基本曲线”按钮，弹出“基本曲线”对话框，选择其
13、中的“圆角”选项，对如图3.7所示的两组相邻的两条直线进行倒圆角，再“半径”选项的文本框内输入“10”，结果如图3.8所示。 图3.7 倒圆 图3.8最终草图经过以上操作，绘制出了鼠标外形轮廓的主截面。当然，需要说明的是：一般来说，截面较为复杂，曲线之间的约束较多，同时考虑今后的系列化和改进设计，建议优先采用草绘图来构建，并且将不同的截面再不同的图层中，方便对它们进行编辑和选用。另外，如果单击主菜单工具条上的“插入”“曲线”“直线和圆弧（A）”命令，可以发现有很多绘制基本直线、想切线好、圆弧和圆等的基本绘制功能，它们都有各自的使用方法和运用场合，要求较为熟练的掌握这些基本功能。下面以绘制好的鼠
14、标轮廓的主截面为基础，通过拉伸操作来创建鼠标的主体，并且按照图层管理的规定，把创建的鼠标主体放置在第100层。单击工具栏中的“图层的设置”按钮，出现“图层的设置”对话框，再对话框的“工作层”右侧文本框内输入“100”，单击“作为工作层”按钮，默认第1层为“可选的”。单击对话框下面的“确定”按钮，如图3.9所示。图3.9图层管理单击工具栏中的“拉伸”按钮，将图3.8所示的鼠标主体的截面拉伸成一个实体，拉伸厚度为50MM。通过图层设置操作，设置第一层为不可见层，第100层仍然作为工作层。再主菜单工具条依次点击“插入”“细节特征”“边倒圆”命令，选中如图3.10所示鼠标主体的底部的棱边进行“边倒圆”操作。圆角大小为5MM，结果如图3.11所示。 图3-10拉伸草图 图3-11实体3.2鼠标外形轮廓的设计3.2.1鼠标外形轮廓曲线设计1调整坐标系构建一个鼠标的顶部，显然，首先需要去构建相应的曲线，方能保证构建曲面形状的合理和建模的质量，该曲面的构建过程也是整个鼠标设计的关键步骤。再主菜单工具条上依次单击“格式”“WCS”下的“旋转”命令，弹出“旋转WCS绕”对话框，沿着XC轴正向看出，将YC轴绕逆时针旋转90，如图3.12所示，单击“应用”按钮，再单击“取消”按钮后退出此功能（不然再点击确定，坐标会再旋转一次）。图3.12旋转坐标以上坐标系的调整时考虑到利用空间曲线功能绘制基本曲线和样
