摘 要 面對激烈的市場競爭，制造業必須加速產品開發進程，縮短設計開發周期。計算機技術和計算機圖形學的不斷發展，為人們提供了強有力的工具，三維 CAD/CAM/CAE 集成化軟件被廣泛應用于制造業。與傳統的裝配設計相比，虛擬裝配技術能滿足并行工程的要求，實現產品可裝配的設計，及時發現產品設計中的問題，提高裝配質量和裝配效果。 研究是在 UG 軟件設計平臺上完成風扇的三維造型設計。立式電風扇的外形結構較為復雜，如果用傳統的 CAD 繪圖軟件設計非常困難， UG 可以輕松解決這個問題， UG 軟件具有很強大的實體造型、曲面造型、 虛擬產品裝配仿真、工程圖生成等功能。論文以從實物到模具的逆向設計過程論述了風扇虛擬設計中的關鍵環節，即零部件建模、虛擬裝配、動態仿真和扇葉的注塑模設計等。并對產品設計中的虛擬設計方法與傳統設計方法的差異、優越性進行了比對。通過可視化顯示裝配、干涉分析然后以求達到準確運動仿真，使生產真正在高效、高質量、低成本的環境下完成。 關鍵詞： 三維 造型 設計；虛擬裝配；運動仿真 Abstract Facing with the competitive market, manufacturers need to accelerate product development process, shorten the product design and development cycle. The continuous development of computer technology and computer graphics provides powerful tools for people, three-dimensional CAD/CAM/CAE integration software is widely used in manufacturing. Compared with the traditional assembly design, virtual assembly technology to meet the requirements of concurrent engineering, the design of their products can be equipped with timely detection of problems in product design, improve the assembly quality and assembly efficiency. This thesis based on UG product design platform for the fan completed the three-dimensional design. The shape structure of vertical electric fan is very complex, if using the traditional CAD drawing software to design will be very difficult, UG can easily solve this problem, the UG software has powerful functions of solid modeling, surface modeling, virtual assembly simulation, engineering drawing and others. This paper discussed the key link of fan that using reversal design progress from the physical to the mold in virtual design, as the part modeling, virtual assembly, dynamic simulation and the fan injection mold design. The paper also compared the advantages and differences between virtual for product design in the development of traditional design methods. Through the visual display assembly, interference analysis then to achieve accurate simulation campaign that produce real in high efficiency, high quality, short time, low cost environment. Key words: 3D modeling design； simulation assembly； movement simulation 目 錄 摘 要 . III ABSTRACT . IV 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 三維造型設計的現狀和發展前景 . 1 1.2 常用三維造型軟件介紹 . 2 1.3 UG 軟件的介紹 . 2 1.4 論文主要內容及研究意義 . 3 2 基于 UG 的風扇設計 . 5 2.1 電風扇的發展現狀 . 5 2.2 UG 在產品中的設計思路 . 5 2.3 電風扇的建模設計分析 . 5 2.3.1 電風扇的虛擬裝配介紹 . 6 2.4 電風扇主要零件的建模繪制 . 8 2.4.1 電風扇罩的繪制 . 8 2.4.2 電風扇葉的繪制 . 10 2.4.3 電風扇后座的繪制 . 12 2.4.4 電風扇支架部分的繪制 . 14 2.4.5 電風扇操作面板的繪制 . 15 2.4.6 電風扇其他零件的繪制 . 16 2.5 電風扇的裝配體建模及爆炸圖 . 17 2.5.1 裝配風扇本體 . 17 2.5.2 電風扇的爆炸視圖及干涉分析 . 21 3 動態仿真 . 24 3.1 關于動態仿真 . 24 3.1.1 動態仿真的起源 . 24 3.1.2 仿真技術在產品開發制造過程中的應用 . 24 3.2 電風扇的動態仿真 . 25 3.2.1 機構運動仿真 . 25 3.2.2 電風扇模擬仿真 . 25 4 電風扇葉注塑模設計 . 29 4.1 注塑 模設計的基本流程 . 29 4.2 注塑模具的基本結構設計 . 30 4.2.1 扇葉材料的分析 . 30 4.2.2 分型面的選擇 . 30 4.2.3 扇葉注塑模具結構及工作原理 . 31 5 結論與展望 . 33 5.1 結論 . 33 5.2 不足之處及未來展望 . 33 致 謝 . 34 參考文獻 . 35 1 緒論 計算機輔助設計是一種將人和計算機的最佳特性結合起來以用來輔助進行產 品的設計和分析的技術，是綜合了計算機與工程設計方法的最新發展成果一門新興學科。它的產生和不斷發展，對工業生產、工程設計、科學研究等領域的技術進步和發展產生了巨大影響。 1.1 三維造型設計的現狀和發展前景 市場需求是技術創新的原動力，二十一世紀的一個重大變革是全球市場的統一，它使市場競爭更加激烈，產品更新周期加快。在這種背景下， CAD技術得到迅速普及和極大發展。 1991年，美國評出的二十世紀最具影響的十大技術中， CAD便榜上有名。 CAD技術從最初的工業設計領域已滲透到人們日常生活的每個角落，從機械、電子、建 筑、教學、管理等，可以說無數不包。經過四十多年的發展， CAD/CAM技術有了長足的進步，而三維CAD技術到目前為止共經歷了 4次大的技術革新。 （ 1） 三維線框系統 20世紀 60年代，新出現的三維 CAD系統是簡單的線框式系統，只能表達基本的幾何信息，而不能有效地表達幾何數據間的拓撲關系 1。 （ 2） 曲面造型系統 法國達索飛機制造公司基貝塞爾算法，在上個世紀 70年代開發出以表面模型為特點的三維造型系統 CATIA，從而標志著 CAD技術突破了單純模仿工程圖紙三視圖的模式，首次實現完整描述產品零件的主要信息，使得 CAD技術有 了實現基礎。 （ 3） 實體造型技術 早在 60年代初，就提出了實體造型的概念，但由于當時理論研究和實踐都不夠成熟，實體造型技術發展緩慢。 70年代初出現了簡單的具有一定實用性的基于實體造 CAD/CAM系統，實體造型在理論研究方面也相應取得了發展。到 70年代后期，實體造型 技術在理論、算法和應用方面逐漸成熟。它帶來算法改進和未來發展的希望，同時也帶來了數據計算量的急速膨脹。 （ 4） 參數化設計 參數化設計是通過改動圖形的某一部分或某幾部分的尺寸，或者修改定義好的零件參數，自動完成圖形中相關部分的改動，從而實現對圖形的驅動。參數化 使 設計極大地改善了圖形的修改手段，提高了設計的柔性 ， 在概念設計、動態設計、實體造型、裝配、公差分析與綜合、機構仿真、優化設計等領域發揮著越來越大的作用，體現了很高的應用價值。 三維 CAD系統的核心是產品的三維模型，它所表達的幾何信息越來越完整和 準確，解決問題的范圍越來越廣三維模型包含了更多的實際結構特征，通過賦予零部件一定的物理屬性，就可以進行產品的結構分析和各種物性計算，并為后續設計制造模塊應用奠定基礎，使用戶在采用三維 CAD造型工具進行產品結構設計時，就能反映實際產品的構造或者加工制造過程，成為實現 CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基礎。 我國在軟件和設備方面的發展一直比較緩慢，直到進 入 21世紀以來，我國的計算機行業有了突飛猛進的發展，正是因為這樣，我國的 CAD技術才有了進一步發展的空間，在現 代制造業舞臺上，生產效率、成本、規劃管理無不和 生產技術相關，因此 CAD技術的開發直接關系到產品的設計、生產、維修等工作的速度和效率，顯得尤為重要。在產品的設計和裝配階段，一般采用二維制圖和三維造型。尤其是三維造型，以其直觀、能直接轉化二維工程圖和虛擬裝配等優勢在現代工業生產設計方面有著絕對的優勢。 1.2 常用三維造型軟件介紹 三維軟件技術經過幾十多年的發展，每個時代都有流行的軟件滿足當時的要求，隨著時間推移，技術的不斷革新，現在，工作站的微機平臺 CAD/CAM 軟件已經占據主導地位，并且出現了一批比較優秀的商業化軟件?？偟膩碚f，軟件各有千秋，每種產品都 有其所長也有其短，關鍵是使用者根據自己的實際需求進行選擇，下面我們簡單的介紹一下常用的三維造型軟件。 （ 1） Pro/ENGINEER 軟件 1985 年， PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數化建模軟件的研究。 1988 年， V1.0的 Pro/ENGINEER 誕生了。經過 10 余年的發展， Pro/ENGINEER 已經成為三維建模軟件的領頭羊。 Pro/E 第一個提出了參數化設計的概念，并且采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據自身的需要進行選擇，而不必安裝所 有模塊。 Pro/E 的基于特征方式，能夠將設計至生產全過程集成到一起，實現并行工程設計。Pro/E 采用了模塊方式 ， 可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 （ 2） Solidworks 軟件 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技術副總裁與 CV 公司的副總裁發起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（ Concord,Massachusetts）內，當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體模型設計系統。 1997 年， Solidworks 被法國達索（ Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。 SolidWorks軟件是世界上第一個基于 Windows開發的三維 CAD系統，由于技術創新符合 CAD技術的發展潮流和趨勢，并使用了 Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術， SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件 。 Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks功能強大、易學易用和技術創新是 SolidWorks的三大特點，使得 SolidWorks成為領先的、主流的三維CAD解決方案。 SolidWorks能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。 SolidWorks不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 1.3 UG軟件的介紹 UG NX 是 Unigraphics Solutions 公司推出的集 CAD/CAM/CAE 于一體的三維參數化設計軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費品、通用機械及電子工業等工程設計領域得到了大規模的應用。其功能強大 ， 可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發展和個人用戶的迅速增長，在 PC 上的應用取得了迅猛的增長，目前已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。 UG 的開發始于 1969 年，它是基于 C 語言開發實現的。 UG NX 是一個在二維和三維空間無結構網格上使用自適應多重網格方法開發的一個靈活的數值求解偏微分方程的軟件工具。 它的 設計思想足夠靈活地支持多種離散方案 ， 因此軟件可對許多不同的應用再利用 2。 UG 軟件主要分為 CAD 模塊 CAM 模塊 MoldWizard 模塊。 （ 1） CAD 模 塊 實體建模是集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的方案，使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉實體、布爾運算及其表達式。實體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎。 UG 特征建模模塊提供了對建立和編輯標準設計特征的支持。為了基于尺寸和位置的尺寸驅動編輯、參數化定義特征，特征可以相對于任何其他特征或對象定位，也可以被引用復制，以建立特征的相關集。 UG 自由形狀建模擁有設計高級的自由形狀外形、支持復雜曲面和實體模型的創建。 UG 工程制圖模塊是以實體模型自動生成平面工程圖，也 可以利用曲線功能繪制平面工程圖。在模型改變時，工程圖將被自動更新。利用裝配模塊創建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖等。 UG 裝配建模是用于產品的模擬裝配，支持 “ 由底向上 ” 和 “ 由頂向下 ” 的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設計和編輯，組件以邏輯對齊、貼合和偏移等方式被靈活地配對或定位。參數化的裝配建模提供為描述組件間配對關系和為規定共同創建的緊固件組和共享，使產品開發并行工作。 （ 2） CAM 模塊 UG/CAM 模塊是 UG NX 的計算機輔助制造模塊，該模塊提供了 對 NC 加工的 CLSFS建立與編輯，提供了包括銑、多軸銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，還具有圖形后置處理和機床數據文件生成器的支持。同時又提供了制造資源管理系統、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機床仿真等加工或輔助加工。 （ 3） MoldWizard 模塊 MoldWizard是 UGS公司提供的運行在 Unigraphics NX軟件基礎上的一個智能化、參數化的注塑模具設計模塊。 MoldWizard為產品的分型、型腔、型芯、滑塊、嵌件、推桿、鑲塊、復雜型芯或型腔輪廓創建電火花加工的電極及模具的模架、澆注系統和冷 卻系統等提供了方便的設計途徑，最終可以生成與產品參數相關的、可用于數控加工的三維模具模型。 1.4 論文主要內容及研究意義 本文利用 UG 對電風扇主要零件進行三維設計，并對其進行運動仿真及扇葉的注塑模設計。其主要內容包括： （ 1） 對電風扇的基礎零件三維繪制； （ 2） 三維建模、裝配約束、干涉檢測及系統優化等； （ 3） 對電風扇進行虛擬裝配及運動仿真； （ 4） 對虛擬裝配理論和關鍵技術進行研究； （ 5） 完成電風扇扇葉的注塑模設計。 本文運用了虛擬建模、虛擬裝配、運動仿真，運用 CAD 軟件進行扇葉注塑模設計等內容。 隨著 全球經濟一體化的大環境形成，市場競爭越演越烈， 國內許多企業正在面臨嚴峻考驗，特別是經濟危機以后，企業更多的在積極主動的采用先進技術和生產方式，增強自身在市場競爭中的應變能力和生存能力。如何縮短設計生產周期成為企業生存發展至關 重要的一部分。我國電風扇產品的開發大多屬于串行方式，先設計出原型樣機，然后測試驗證分析，這樣往往造成產品開發時間長，不能達到快速制造的要求。 快速、高質量的進行產品零件設計、模具設計是快速制造的基礎。現在用 UG 軟件進行實體設計，虛擬裝配，動態仿真和扇葉的注塑模設計。利用這種方法可以在實際 生產前就采取預防措施，能夠使產品一次性制造成功，大大降低了生產成本縮短了開發周期，為企業提供了可行的方法和流程。近年來，虛擬現實技術的廣泛應用大大改變了人與計算機之間的交互方式。在這種情況下產生了計算機虛擬制造技術，而虛擬裝配是計算機 虛擬 制造技術的一個重要組成部分，是當前裝配設計技術的一種嶄新的思路和方法，具有非常重要的研究價值。而運動仿真能讓設計工程師建立、評估和優化部件在現實環境中的運動，以便最佳地滿足工程和性能需求。當在產品開發的早期階段應用運動仿真、并且作為設計過程的一個完整部分時，運動仿真可以對產 品性能提供寶貴見解，這些見解可以幫助發現和解決設計問題 ， 運動仿真有助于從一開始就獲得產品模型，因此它可以提高產品質量和發揚設計優點。 2 基于 UG的風扇設計 2.1 電風扇的發展現狀 近年來，國內電風扇行業發展很快，但是由于各地設備情況、管理水平不同，產品質量也有很大的差別 。 目前，國內電風扇制造廠的零部件自給率較低 。 除少數幾家工廠以外，大多數工廠均需要相當數量的外購外協件，例如電鍍件、琴鍵開關、定時器、塑料件等。為了確保整機的質量，必須對外構件進行嚴格的質量控制。 從功能上來看，現在大多數電風扇的 功能都比較單一，不能實現 “一專多能” ，這樣往往會導致某些材料和空間的浪費。如果能在電風扇上在安裝其他功能，這樣便實現了多功能化，既方便使用又節約了能源，將會帶來很大的效益。在市場發展越來越成熟的今天，電風扇產品所涉及的學科和工業門類眾多，用傳統的設計方法很難達到。因此，對現代的電風扇產品來說，其設計思想和設計方法都將會有一些全新的內容。正是基于這樣的出發點，用發展的眼光，把現代設計方法與傳統風扇產品的設計相結合 ， 進行了模塊化設計、運動仿真在電風扇產品設計方面的應用。 我們知道電風扇和空調相比具有很多優點 ，它比空調的耗能要小，特別是隨著國際能源短缺和人們節能觀念的深入，電風扇更受重視。另外，電風扇吹風比較自然，開門窗也不受影響，而空調房間都是密閉的，空氣流通差，很容易感染疾病。由此可見，電風扇還有很大的發展空間。 2.2 UG在產品中的設計思路 在產品開發及制造過程中，幾何造型技術已經使用相當廣泛。但是由于種種原因，仍有許多產品，設計和制造者面對的是實物樣件，為了適應先進制造的發展，需要通過一定途徑，將實物轉化為 CAD 模型，使之能利用 CAD/CAM 等先進技術處理，這種從實物取樣再獲取三維模型的技術就是通常所 說的“求反工程”（ Reserve Engineering）。 雖然僅僅只是實用型電風扇，但是看起來也是相當復雜。造型時感到無從下手，但只要能合理地對產品進行分解，確定產品結構的主要特征，也就是將設計者構思的初步輪廓用 UG強大的三維實體造型功能，生成三維實體模型，即提供一個可視化界面，再在該界面上逐步進行詳盡的設計造型 。 分清哪些是基本特征（如配合面，保證產品外形輪廓的特征），哪些是構造特征（如面和面之間的過渡、凹槽、倒圓、倒角等）。首先是從特征入手，保證重點，產生一個合理的造型 “毛坯” ，再在這些 “ 毛坯 ” 上完成 細節部分如過渡面，凸臺、凹槽、孔、肋板等。這樣主次分明，先做什么后做什么問題就迎刃而解了。 2.3 電風扇的建模設計分析 目前的三維設計系統隨著計算機的發展，在 CAD 技術領域中，二維設計逐漸向三維設計方向發展，而二維設計只是提供了簡單的建模、裝配及二維工程圖生成功能，這些功能遠遠不能滿足設計工作的要求，比如當設計者在設計過程中需要進行一些簡單的工程分析工作時，系統就無法滿足要求，因此需要其它的工程分析系統來配合以便完成相應的工作，這就會大大增加設計者的設計工作量、延長設計的周期、增加設計費用 3 。 在 實際設計過程中，設計者可以根據客戶提供的相關參數及性能要求合理選擇材料及產品尺寸。因為在這次設計過程，考慮材料的省材、環保，將扇葉、底座、操作面板部分 使用價格比較低廉，性能優越的 ABS 塑料，支架部分可使用 45 鋼 ，扇罩部分可用鋼絲。因為主要利用 UG 進行造型設計，材料的選擇不加詳細介紹。 在設計初期為了便于三維建模，以實用型電風扇為例按照其實現的功能將電風扇進行模塊劃分：（ 1）電風扇扇葉旋轉模塊。電風扇扇葉在設計中是必不可少的，而且確定尺寸以后在系統中基本不變，確定扇葉尺寸以后便可考慮與其連接的前后罩的尺寸。（ 2）操作面板模塊，這個是根據實際需要進行確定，比如會 4 檔變速，有 “搖頭” 、 “定時” 旋鈕開關。（ 3）電風扇升降模塊，主要用來實現安裝和聯接所需的功能。（ 4）支架模塊。這一部分尺寸基本確定，但是由于其他部分所需要可進行臨時改變來滿足預留要求。（ 5）底座模塊，這一部分相對固定。 到現在風扇的發展比較成熟，尺寸也相對固定，設計考慮風扇尺寸高度 12001400mm，高度可升降。為了節省能源和材料，扇葉形狀呈三葉形，直徑 360mm。扇葉部分用注塑成型，厚度 1.52mm。底座的設計要保證支撐整個風扇主體，尺寸定為 300300mm 正方形，高度 60mm，厚度 5mm，同時加肋板增加強度。操作面板分為 4 檔，有定時開關的旋鈕。在考慮操作面板的生產問題，要考慮拔模角。同時為了安全起見，底座、面板部分要注意進行邊倒角。 數據的合理性不僅關系到電風扇的造型美觀效果，同時也會影響整個風扇的裝配及注塑模設計，因此這是整個畢業設計的重要一部分。在整體尺寸大致確定以后，選擇合理的造型方法也是相當困難的。在創建模型時，采用搭積木的方式在模型上依次添加新的特征。由于組成的模型特征既相互獨立又具有一定的關聯性，修改時只需對不滿意的細節所在特征進行 修改，在不違背特定特征之間基本關系的下，再生模型可獲得理想的設計結果。 電風扇的建模設計總體上來說是使用了由頂而下的產品設計方法，設計中將運用拉伸、掃描、抽殼、偏移、陣列，進行電風扇各個部件的設計 以及 曲面建模，偏移，修剪實體等復雜的建模方法。 在三維建模中主要有以下 3 種特征 : (1) 實體特征它是構建三維模型的基本單元和主要設計對象。實體特征可以是正空間特征 (如銷的突出部分 ),也可以是負空間特征 (如面板上上的孔、槽等 )。在 UG 中，根據建模方式和原理的差異，把實體特征進一步分為基礎特征和工程特征。基礎特征是 三維模型設計的起點，包括拉伸特征、旋轉特征、掃描特征和混合特征等。 (2) 曲面特征它是一種沒有質量和體積的幾何特征，對曲面的精確描述比較復雜，在目前三維造型中通常通過曲率分布圖對曲線進行編輯，進而得到高質量的曲面造型 。 曲面特征主要用于產品的概念設計、外形設計和逆向工程等設計領域。本論文的曲面主要是通過網格曲面創建，或者用藝術線條創建直紋面，然后片體加厚形成。 (3) 基準特征指參數化設計的基準點、基準軸、基準曲線、基準平面和坐標系等。一般來說，基準特征主要用于輔助三維模型的創建。 在有了這些前期準備以后 便可進行風扇的三維建模，將電風扇零件進行繪制。零件的繪制尺寸一定要得當才能完成虛擬裝配工作。 2.3.1 電風扇的虛擬裝配介紹 在風扇主體尺寸大致確定以后，實際設計過程中并不是完成所有零件再進行產品裝配 而是完成一個裝配一個進行檢測。傳統制造理論認為，裝配應該是整個制造過程中的最后一個環節，就是按規定的技術要求，將零件、組件和部件進行裝配和聯接，使之成為半成品和成品的工藝過程 4。作為一門新興的技術，虛擬裝配技術實際上是裝配和制造技術可視化技術、仿真技術、產品設計方法學、虛擬現實技術等多種技術的結合，所以它 的發展與以上技術緊密相關。虛擬裝配技術可以實現以可裝配性的全面改善為目的，以實現操作仿真的高度逼真為要點，以實現裝配信息模型的集成化為核心，以全周期裝配環節為對象，以裝配多樣化為特色 5。它可以改變傳統裝配中的如下不足： （ 1） 傳統裝配必須等零件全部加工完成之后才能進行裝配； （ 2） 傳統裝配不能體現并行設計思想； （ 3） 傳統裝配一般要反復修改，進行多次試裝配，使得產品周期長，成本高，不能適應當前制造的需要。 利用 UG 裝配模塊，把電風扇的各個零件裝配好，在裝配時根據實際操作再修改零件。 裝配時的約束 可分為兩大類，無連接接口約束和有連接接口約束。無連接接口的主要用于一般的裝配中，使用這種裝配的零件不具有自由度，零件之間不能做任何相對運動；有連接的約束主要用于解決機構的相對運動。扇葉部分和后座（里邊裝有電機轉軸，這里只是繪制模型，電機部分不作考慮）的裝配就要是有連接口的約束，因為要做扇葉轉動的仿真。 裝配體建模承接于基礎零件建模才能得到電風扇的三維零件模型，根據設計人員的裝配圖紙生成裝配模型，在 UG 軟件中進行裝配設計主要有由底向上和由頂向下兩種主要方法。 下面簡單介紹一下本文裝配所用到的設計方法 ：由底 向上和由頂向下的裝配設計方法。產品在設計的過程中是一個復雜的創造性活動，產品的內的質量和生產總成本從根本上來講由產品的設計決定。 輸入零件之間的幾何約束關系，將設計好的零件裝配成產品，是目前 CAD 系統普遍支持的一種由底向上的設計過程。它的主要思路是先設計好各個零件，然后將這些零件拿到一起進行裝配，如果在裝配過程中發現某個零件不符合要求，比如：零件與零件之間產生干涉、某一零件根本無法進行安裝等，就要對零件進行重新設計，重新裝配， 再 發現問題， 再 進行修改，如此反復 6。如圖 2.1 所示 。 圖 2.1 由 底向上的裝配設計 按照一般人的思維方式 ,通常的設計過程是：先需求分析、概念設計，再進行機構設計、詳細設計，最后試制修改。其中一般是先設計總裝配圖，再設計零件圖，這就是由頂向下的設計方法。如圖 2.2所示。 零件 零件 零件 零件 部件裝配體 部件裝配體 裝配體 圖 2.2 由頂向下的裝配設計 由頂向下的設計是一個產品的開發過程。通過該過程，確 保設計由原始的概念開始，逐漸地發展成為具有完整零部件造型的最終產品。把關鍵信息放在一個中心位置，在設計過程中通過捕捉中心位置的信息傳遞到較低級別的產品結構中，如果改變這些信息將自動更新整個系統。設計時確定扇葉直徑以后，才能進行扇罩尺寸的確定，然后一步步完成設計任務。 由頂向下的設計方法是在零件設計的初期就考慮零件與零件之間的約束和定位關系，在完成產品整體設計之后，再實現單個零件的詳細設計。從產品構成的最頂層就開始把組成整機的部件作為產品系統的零件來思考，電風扇操作面板就是設計初期進行全局考慮，預留好旋鈕及按 鈕的位置，在操作面板部分繪制完成以后根據預留孔的大小設計旋鈕最后進行裝配。 由頂向下的設計過程能充分利用計算機的優良特性，能最大限度地發揮設計人員的潛力，最大限度地減少設計實施階段不必要的重復工作，使企業的人力、物力等資源得到充分的利用，大大地提高了設計效率，減少了新產品的設計研究 7。 2.4 電風扇主要零件的建模繪制 在電風扇主要零部件的草圖繪制中，電風扇罩、扇葉、后座的繪制具有典型性，本節內容我們將介紹這幾個重要零件的繪制方法?？紤]到實際設計過程中的先后循順序及裝配順序，建模過程中只是將文件命名為數 字，在文中將有所提及。本章節的建模設計并非實際設計先后順序。 首先我們打開 UG 軟件，在 “文件 ”下拉菜單下單擊 “新建” 命令著手進行繪制。 2.4.1 電風扇罩的繪制 單擊 “ ” ，或者 “文件 ”下 拉菜單里的 “新建” 會出現圖 2.3 所示的對話框，取名 “ 2” 。然后進行草圖繪制。 裝配體 部件裝配體 部件裝配體 零件 零件 零件 零件 圖 2.3 新建對話框 電風扇前罩的繪制主要運用了拉伸，掃描（管道），陣列等建模思想進行繪制。 選定 “ XC-YC” 為工作平面草繪直徑 400mm 和 392mm 的圓，通過拉伸長度 2mm，然后偏移基準面 “ XC-YC” 沿 YZ 方向偏移 52mm，得到圖 2.4 所示的草繪圖，然后按照“ YC-ZC” 基準