遥控飞机模型的三维造型及总装图-金峰峰

机械类 高职专科生毕业设计（论文） ( 2010届 ) 题    目：  遥控飞机模型的三维造型及总装图            学    院：      职业技术教育学院                   专    业：          数控技术                              学生姓名：  金峰峰    学号：    07590217       指导教师：  汪红波    职称：      讲师        合作导师：  刘智强    职称：      讲师          完成时间：      2010  年  5 月  31  日    成    绩：                                    浙江师范大学高职专科毕业设计(论文)正文 目    录 前言    3 1  遥控飞机概述    3 1.1    遥控飞机行业及产品发展现状    3 1.2  我国遥控飞机发展现状    3 1.3  我国遥控飞机的发展趋势    4 1.4  选题意义    4 2  遥控飞机的建模过程    7 2.1  遥控飞机的概况    7 2.2  遥控飞机零件图的建立    7 2.3  遥控飞机装配图的建立    12 3  总结    14 参考文献    15 遥控飞机模型的三维造型及总装图 职业技术学院 数控技术专业 学生：金峰峰（07590217） 指导老师： 汪红波（讲师） 摘要：遥控飞机模型三维造型及总装图主要依赖计算机辅助设计和计算机辅助制造软件，及时发现设计、制造中的错误再返工。此造型的整个过程主要采用以下几个阶段：首先，根据产品的外形要求，在计算机上用Unigraphics NX软件进行三维实体造型，造型以后对三维实体模型进行全方位多功能的考察 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。其次用Unigraphics NX软件利用已有的配件对遥控飞机进行整体总装。最后用Unigraphics NX软件把已有产品模型转换成实体。生成完整的遥控飞机模型，遥控飞机模型的三维造型及总装图就形成了。 关键词：三维造型；总装图；Unigraphics NX软件；遥控飞机 前言 UGNX是当今世界上最先进和高度集成的CAD/CAM/CAE高端软件之一，是美国UGS公司的主导产品。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的全过程，并广泛应用于机械、汽车、航空航天、家电、电子以及化工各个行业的产品设计和制造等领域。 UGNX在工业设计中，具备自由形状建模和分析表面连续性、颜色、材料、结构、照明及工作室效果等功能，并通过开发环境将设计与其他领域知识完全集成在一起。 本文通过UGNX实现遥控飞机模型的立体化，在实际生产之前就能发现问题、错误，更节约了成本与时间。在确认无误后再进行制造。 1  遥控飞机概述 1.1   遥控飞机行业及产品发展现状 模型技术的日新月异的发展，从前堪称遥控模型“贵族”的遥控飞机模型已经脱去了它高贵的外衣，不再是成功人士休闲的专利，也不在仅仅属于专业的航空模型爱好者，新一代的小型遥控飞机已经成了工薪玩家手中的新宠，甚至成为老少皆宜的娱乐玩具。随着人民生活水平的提高，遥控飞机模型的成本降低，遥控飞机已经走入了寻常百姓人家[7]。 目前的主流趋势中，以儿童为主要对象的玩具领域，更多的家长在玩具本身的可玩性上，又加上了玩具安全性的要求，在遥控飞机的设计与造型过程中，势必要求在细节上体现出遥控飞机对儿童的无害性，比如改方角边为圆角边，飞机机翼边侧的钝化；而另一方面，随着环保逐渐成为世界的主旋律，对遥控飞机的制作材料的要求也越来越高，传统的高密度泡沫塑料已经渐渐被其他的各种环保材料代替，比如硬质木材等。这都是遥控飞机安全性与环保性的必然发展方向。 现阶段遥控飞机的平民化，各种各样的遥控飞机比赛，遥控飞机造型比赛接二连三。国家也对这个方面越来越重视，电视与网络等媒体对这方面的宣传也越来越多，可以想象，在接下来的几年里，遥控飞机与遥控飞机的三维造型将越来越受到更多各年龄层次的朋友的青睐。 1.2 我国遥控飞机发展现状 遥控飞机曾经作为高消费群体的奢侈代名词，国内生产厂家很少，技术大多依靠外国进口。随着我国人民生活水平的日益提高，而人们对物质精神两面的要求的越来越高，遥控飞机渐渐走进大众生活。我国幅员辽阔，各地生产厂家越来越多，市场需求也与日俱增[8]。 进入2008以后，中国的制造企业普遍感到了一种前所未有的紧迫感，中国企业的成本优势正在日渐消耗，中国产品也正在失去其赖以生存的价格优势。因此，提高产品的技术含量和造型水平，加大造型成本所占产品价值的比例，成为中国企业必须解决的首要。随着企业对“中国造型”的日渐重视，企业的生存的危机转化为 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师的发展压力了——掌握三维造型方法已经成为每个称职的工程师必须具备的一项技能。 近年来，中国玩具制造业总体发展态势良好。随着内销市场的不断完善和 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，加上国家在政策上对玩具、动漫、游戏等“创意产业”的倾斜和大力扶持，国内的玩具产业将进入一个前所未有发展黄金期，使发展速度加快，行业效益提升。遥控飞机的三维造型将搭着这一顺风一路飙升。 1.3 我国遥控飞机的发展趋势 1. 大力普及、广泛应用CAD/CAE/CAM技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。 2．提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量。 3. 在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。 4. 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也会显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%～8%。 5. 发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，以便迅速制造出产品的原型与模具，降低成本。 6. 积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。 7. 推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。 8. 开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 9. 研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。 10. 开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科、多功能综合产品开发设计技术。 1.4 选题意义 建模技术是CAD的核心技术，参数化造型技术和特征造型技术是新一代继承化CAD系统应用研究的热点理论，研究国内外曲面CAD参数化设计的发展状况，可以借鉴前人的研究成果，对锥齿轮的参数化研究有一定的指导意义。 特征是80年代中后期为了表达产品的完整信息而提出的一个概念，它是对诸如零件形状、工艺和功能等与零件描述相关的信息集的综合描述，是反映零件特点的可按一定的规则分类的产品描述信息．这表明：特征不是要素，不是某个或几个加工表面，不是完整的零件；对于制造特征，其分类与其加工工艺 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 密切相关，用不同的加工方法加工实现的表面或零件，要定义成不同的特征。描述特征的信息中，除表达形状的几何信息及约束关系信息外，还包括材料、精度等制造信息，通过定义简单的特征还可以生成组合特征。一个完整的产品模型不仅仅是产品数据的集合，还反映出各类数据的表达方法以及相互之间的关系。只有建立在一定表达方式基础上的产品模型，才能有效地为各应用系统所接受和处理，作为完整表达产品信息的产品信息模型。 参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，也是当前CAD技术的研究热点。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能成为初始设计、产品建模及修改、系列化设计、多种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比较和动态设计的有效手段。目前，曲面造型方面的基于特征的参数化设计理论己经非常成熟，设计资料也很丰富。 经过四十多年的发展，CAD技术有了长足进步，己经从二维绘图CAD向三维模型CAD过渡，并且市场上己有成熟的三维CAD软件。目前，CAD技术己应用到工业生产的各个领域。三维CAD设计的关键是三维建模，三维模型主要包括线框模型、表面模型、实体模型以及现在最流行的基于特征的造型和参数化造型。基于特征的参数化实体造型就是这些造型技术的综合。 CAD技术主要应用于下列几个方面:二维图形处理代替传统的手工绘图;将图形和符号存人图库以便在其它图形中调用;进行工程分析如有限元分析、优化设计、物理特性计算和数据管理和数据交换等;进行参数化设计，减少设计人员工作量，缩短产品设计研发周期;利用三维造型技术以实现装配、运动仿真、干涉检查。利用CAD技术可促进设计工作的规范化、系列化、标准化，提高设计质量，缩短设计周期，降低设计成本，加快产品更新换代的速度。 目前国内外对二维图形参数化和简单三维实体的参数化造型较为成熟。对复杂的三维实体的参数化造型尚不多见，特别是曲面这类形状复杂、精确的三维实体参数化造型设计更少。其原因是：一方面曲面二维图形参数化设计能够满足传统的曲面加工要求，另一方面运用低级CAD软件对复杂的三维实体很难实现参数化虚拟造型设计。随着各类材料的广泛应用和快速成型与虚拟制造技术的迅速发展，用大型的三维软件实现曲面的参数化造型将成为设计者的迫切需求。 三维实体造型的优势在于：能够直观反映造型的真实状态，通过运动模拟、干涉检查等数字化分析手段，在造型阶段就能避免以往在生产制造中才能发现的问题。 三维所实现的效果在我们的生活中随处可见。大家接触到的视觉信息大致可以分为平面、立体和动态三种，而三维造型中同时又会涉及到三维动画效果，因此便有了时间动态等概念，在平面造型的基础上，三维造型则实现了立体与动态的结合。 遥控飞机的复杂程度，更大程度上的凸显了三维造型的优势：飞机造型和可动性。 在遥控飞机的造型中，三维造型可以实现零件的预装配及干涉检查，减少了试制试验的验证次数；还可以实现数据的资源共享，即CAD/CAE/CAM之间数据共享；在总布置及零部件的的评审效果上，三维造型的成像效果明显要高于传统的二维造型[3]。 UG具有统一的数据库,真正实现了CAD/CAM/CAE各模块之间无数据交换的自由切换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曲面,特别适合于飞机外形设计、飞机机翼设计等复杂曲面造型[9]。 随着三维造型的优势越来越明显，在遥控飞机模型的造型上，也越来越广泛的应用起三维造型。既节约了成本，又提高了精确度和工作效率。 2  遥控飞机的建模过程 2.1  遥控飞机的概况 曲面造型(Surface Modeling)是计算机辅助几何设计 (Computer Aided Geometric Design,CAGD)和计算机图形学(Computer Graphics)的一项重要内容，主要研究在计算机图象系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。 它起源于汽车、飞机、船舶、叶轮等的外形放样工艺，由Coons、Bezier等大师于二十世纪六十年代奠定其理论基础。如今经过三十多年的发展，曲面造型现在已形成了以有理B样条曲面(Rational B-spline Surface)参数化特征设计和隐式代数曲面(Implicit Algebraic Surface)表示这两类方法为主体，以插值(Interpolation)、拟合(Fitting)、逼近(Approximation)这三种手段为骨架的几何理论体系[4]。 近年来，优化设计和CAD应用在国外发展很快。在新产品设计方面普遍进行参数优化。这样它们在追踪市场、缩短技术准备周期，保证产品性能方面占了很大优势。在我国，一些企业和研究所在这方面刚刚起步，大多数工程技术人员仍然在采用手工绘图， “甩图板"的工作仍很艰难。有的企业在购置普遍牛产设备方面很慷慨，但在购置计算机硬件以及软件方面却显得“小家子气”。 参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，也是当前CAD技术的研究热点。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能成为初始设计、产品建模及修改、系列化设计、多种方案比较和动态设计的有效手段。目前，曲面造型方面的基于特征的参数化设计理论己经非常成熟，设计资料也很丰富。 毕业设计的造型原件来自市场上普通遥控飞机，参考同类遥控飞机，绘制出装配图3D图。 2.2  遥控飞机零件图的建立 模型绘制采用Unigraphics NX软件。 1）遥控飞机主体外壳 图2-1飞机主体一侧外壳 机身的建立是一个难点部分，也是曲面造型的一个重点。既要有飞机的外形轮廓，同时又要求在机肚上有一定的圆弧曲线，首先通过曲线组 画出机身前半部分，此时有了上半部的主要轮廓，通过拉伸求差 删除机肚部分。然后通过草图 画出飞机机肚部分平面图形，通过拉伸 得到机肚，多余部分利用草图“投影曲线” 获得线条，然后通过拉伸求差 去除。这样基本得到机身主体部分。 然后直接生成遥控飞机尾巴部分，利用圆柱 ，可以直接生成中间的连接杆。 尾翼部分同样用圆柱可以得到，在尾翼部分，需要有连接点，使两边固定，所以要加上一个连接片，可以利用草图 画出，然后拉伸 得到。 机身上端还有部分延伸，作为飞机内部主杆的挡板，利用草图绘制，然后拉伸就可以得到。 其中画外壳时的难点是做曲面，其中曲面变形(Deformation or Shape Blending)是重点，传统的NURBS曲面模型仅允许调整控制顶点或权因子来局部改变曲面形状，至多利用层次细化模型在曲面特定点进行直接操作；一些简单的基于参数曲线的曲面设计方法，如扫掠法(Sweeping)、蒙皮法(Skinning)、旋转法和拉伸法也仅允许调整生成曲线来改变曲面形状。 接下来是做孔。因为飞机是从中剖开，两边用螺钉固定连接。本文一共选定了8个点进行连接。新建一个平面，在此平面上作草图，作出8个圆，然后通过拉伸求差即可得到。 然后是求和，将各部分合为一个整体。 因为左右两边的主体不一样，需要分开绘图。先在遥控飞机中间建立一个基准面 ，利用拉伸求差 ，去掉一边，即得到一半的飞机主体，然后抽壳 即可得到飞机一侧的主体。 在飞机主体的上面和下面作草图，通过求差各可以得到飞机内部主杆延伸到外面的缺口，即可得到图2-1。 利用平面镜像，得到另外一边，然后去除原有的一边，利用草图并拉伸在飞机尾部生成平衡尾翼[6]。即可得到图2-2。 图2-2飞机主体另一侧外壳 2）遥控飞机机翼 由于机翼本身有一定的弧度，所以利用圆柱，然后拉伸求差的方法逐步去掉多余部分[2]。 在制作机翼的过程中，曲面转换(Conversion)是一个重点，同一张曲面可以表示为不同的数学形式，这一思想不仅具有理论意义，而且具有工业应用的现实意义。近几年来，国际图形界对曲面转换的研究主要集中在以下几方面：NURBS曲面用多项式曲面来逼近的算法及收敛性；Bezier曲线曲面的隐式化及其反问题；CONSURF飞机设计系统的Ball曲线向高维推广的各种形式比较及互化；有理Bezier曲线曲面的降阶逼近算法及误差估计；NURBS曲面在三角域上与矩形域上的互相快速转换。 先取150mm直径的圆柱，然后抽壳，得到空心的管状零件，利用草图在管状零件外侧面画出机翼形状，然后利用求差方法去除出机翼外的其他部分[11]，即得到机翼，如图2-3。 图2-3飞机机翼 3）中间传动杆 中间的传动杆结构较复杂，是一个难点部分。具体描述为由两个齿轮分别通过杆控制上方两个机翼架，其中下方齿轮控制上方机翼架，上方齿轮控制下方机翼架，将由两个小型电机分别控制两个齿轮的转动。 先画出一个中间杆，用拉伸求差方法去除中间部分，成为一管状，然后在管状上端画一立方体，然后根据形状利用草图画出基本轮廓曲线，然后求差，得到杆件上端机翼架。再在管状下端画一短边圆柱，利用齿轮画法得到下端齿轮[1]。 然后在中间管状空心不分画出一个圆柱，如上面步骤画出另外一个机翼架与下端齿轮。得到中间控制杆部分[12]。如图2-4。 图2-4飞机中间传动杆 4）中间动力架 中间动力架是作为主动力的电机架，同时是飞机的支撑架， 先画出立方体，作草图画出电机部分与支架轮廓线，利用拉伸求差得到大致图形，然后在侧面作草图，画出多余部分，利用求差方法去除多余部分。 再在两边圆柱上做圆柱，利用齿轮画法得到两端齿轮，其尺寸必须与图2-4中齿轮啮合。 然后在最下方画长方体，利用草图与拉伸求差得到最下面支撑架，即得到中间动力架部分，如图2-5。 其中在做架子时可以同时做到曲面简化(Simplification)，这一研究领域目前也是国际热点之一。其基本思想在于从三维重建后的离散曲面或造型软件的输出结果(主要是三角网络)中去除冗余信息而又保证模型的准确度，以利于图形显示的实时性、数据储存的经济性和数据传输的快速性。对于多分辨率曲面模型而言，这一技术还有利于建立曲面的层次逼近模型，进行曲面的分层显示、传输和编辑。具体的曲面简化方法有网格顶点剔除法、网格边界删除法、网格优化法、最大平面逼近多边形法以及参数化重新采样法[5]。 图2-5飞机动力架 5）飞机尾翼 飞机尾翼两翅部分根据飞镖画法，倾斜一定角度，并镜像即可得到，然后根据坐标画出圆柱，就得到飞机尾翼[10]。如图2-6。 图2-6飞机尾翼 2.3  遥控飞机装配图的建立 1）动力与传动架的装配 利用配对把杆件两个齿轮之间的部分与控制架中间空心处装配，注意齿轮的啮合，即得到整个动力与传动架图。 2）外壳与内部中间动力架的装配 利用配对与距离先将一侧机身外壳与动力架装配起，如图2-7； 图2-7飞机一侧外壳与支撑架装配图 再利用配对与对齐将另外一侧机身与现有机身装配，前端对齐，即得到完整外壳的组装图。 3）尾翼的装配 利用配对与中心对齐，即可将尾翼装配至飞机机身尾端。 4）机翼的装配 利用配对，中心对齐，平行指令，装配机翼至飞机杆件上，即可将机翼装置飞机机翼架上。 用同样步骤，将机翼反复四次装配至杆件上，如图2-8。 图2-8飞机四个机翼与机身装配图 5）着色 利用对象显示指令，对飞机各部件进行着色，即可得到如图2-9。 图2-9飞机整体的染色图 用UG导出，然后导入CAD中，得到三视图2-10 图2-10遥控飞机的三视图 6）创新点 在飞机的造型过程中，我们同时要注意到遥控飞机主要面对的消费群体，主要是小朋友及一些年轻人，这就使生产方对飞机的生产原材料提高了要求，使用环保无污染的材料是一个必然的要求。这样对人体，同时对自然环境也是有好处的。 同时，为了降低遥控飞机自身的重量，可以使用小型充电电池，而不是使用装填式一次性电池。在降低机身重量的同时也实现了环保。 由于飞机机翼旋转起来可能转速较高，在飞行过程中容易刮擦到人或动物，所以要求在生产过程中，将飞机机翼做钝，在不影响飞行的前提下，减小机翼的锋利程度，在一定程度上，可以保护他人的人身安全。 3  总结 本文通过对遥控飞机模型的研究，实现了对遥控飞机三维造型。整个三维造型都通过UGNX软件实现，使我进一步熟悉了UGNX软件的三维造型功能，进行了更深入的了解。 在三维造型过程中，发现UGNX可以利用整体建模得到合适的各曲面，所以在造型过程中大量使用了曲面造型。 UGNX是一款优秀的三维制图软件，熟练运用UGNX可以随心所欲作出自己想要的三维造型。对UGNX软件的深入接触，使我了解到还有更多的知识需要学习，也加深了我对制图的期望。 参考文献 [1] 龙凯，程颖  齿轮啮合力仿真计算的参数选取研究[J]  北京：计算机仿真  2002、11. 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