零件的三维建模与仿真加工（开题）

零件的三维建模与仿真加工1、文献综述1.课题来源随着社会生产力和科学技术的日趋发展，社会生产的分工更加明确，这在现代化的大产业中表现的尤为明显。有一些人每天就只管一批衣服上的一颗纽扣，有的人整天就是盯着电脑屏幕，就像电影《摩登时代》中表达的那些镜头，人们感到自己在一步步走向异化，进而导致各色职业病逐渐产生，所以人们强烈希望用某种智能设备代替人类工作，于是科学家经过不懈努力做出了机器人，用以代替人们去完成那些讨厌、无趣、消耗生命的工作。机器人相比于普通的工人来说，有无可比拟的优点，它具有定位精度高、可从事繁重的搬运工作、可24小时不间断工作等。这些优点将使得采用机器人的生产线比人工作业更有效率且成本更低。因此，将机器人和机械臂等自动装置应用于生产也是工业发展的必然趋势。一般来说，机械臂带有6个自由度，去掉一个用于夹持物体的自由度，还有5个用于空间定位的自由度，这种类型的机械臂能用于搬运物体，在定位空间坐标位置的同时任意改变物体的朝向角度是不可实现的，比如说调整物体的法线和切线方向，而调整这两个方向在精密组装过程中是必要的。因此，为了同时能够空间定位以及角度定位，有必要增加机械臂的自由度，比如说7自由度机械臂，如果不能确定自由度，则可用仿真软件确定。UGnigraphics NX是一个产品工程的解决方案，它是由Siemens PLM Sofwar公司出品的一款软件，它为用户的加工过程及产品设计提供了数字化模型和检验的手段。Unigraphics NX根据用户的工艺设计和虚拟产品设计的要求，提供了解决方案，这种解诀方案是经过实践验证的。UG具有三个设计层次，即子系统设计、组件设计和结构设计。所有的信息被分布于各子系统之间。本论文使用的运动仿真软件是由美国MDI公司进行开发设计的ADAMS软件，这款软件是现在最具权威性的机械系统运动学与动力学仿真的软件。它的求解器是使用的拉格郎日方程来进行建立系统运动学和动力学方程，对虚拟的机械系统进行运动学和动力学的分析，并且在分析之后输出加速度、反作用力、速度和位移的曲线，整个运动的过程是通过在计算机上建立虚拟样机来模拟复杂的机械系统的。其中ADAMS软件的核心模块包括ADAMS/VieW和，ADAMS,/Solver。机器底座契合了人们的这项要求，经过数代科学家的辛勤耕耘，如今的机器底座已具备较强的工作能力，在越来越多的场合发挥着重要作用。但是美中不足，年轻的机器底座还需要成长，许多地方亟待改进。基于此，本文在总结国内外机器人研究的成果之后，提出适当改进，增加了设计者的独到见解2.选题依据、背景情况机器底座契合了人们的这项要求，经过数代科学家的辛勤耕耘，如今的机器底座已具备较强的工作能力，在越来越多的场合发挥着重要作用。但是美中不足，年轻的机器底座还需要成长，许多地方亟待改进。基于此，本文在总结国内外机器人研究的成果之后，提出适当改进，增加了设计者的独到见解。虚拟仿真又被叫做虚拟现实技术，通俗地讲，就是用一个虚拟的系统来模仿另一个真实系统。而严格的说，虚拟仿真是上世纪伴随着计算机技术的发展而产生的一项事物。随着计算机的发展，虚拟仿真也逐步形成了一个特有的体系，成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。虚拟仿真技术在产品的设计和开发当中具有极其广泛的应用，面对如今全球制造业的发展趋势，人工生产早已不再适应生产力的发展和人民生活质量的提高，高新技术已显示出及其巨大的威力，并且虚拟现实技术的应用正对工业进行着一场前所未有的革新。虚拟现实技术的产生和应用，将使工业设计更加符合当今社会发展的需要，已成为现在制造业中不可或缺的一部分。3.国内外研究现状、发展动态本文在研究机器底座设计的理论基础上，深入研究UGNX80的运动仿真模块的应用，完成了机器底座的结构方案设计设计及其运动仿真。内容如下：(1)分析了该机器底座的运动方案和实现方法，使用UG建模完成机器人的三维模型：(2)设置了机器底座所有运动副的位置，计算并选取合适的运动副参数：(3)利用UG参数化建模对机器底座所有零部件的参数化建模，并对UG参数化建模方法进行总结：(4)对机器底座进行运动学和动力学仿真，检测该机器人设计方案的优劣。UG(Unigraphics NX)是EDS公司研发的工程软件，针对用户产品设计与研发的要求，提供了强大而又有独特优势的解决方案。它很容易实现多种复杂实体及造型的建构。UG发展过程如表1-1所示。表1-1UG发展详表UG发展史UGS由美国麦道公司研发，60年代起逐渐步入商业化1976年McDonnell Douglas收购开发Unigraphics1989年Unigraphics公司正式与UNX合作1990年波音公司选择Unigraphics作为其机械CAD/CAM/CAE的标准1991年GE发动机公司并入EDS公司，并且改名为EDS Unigraphics1993年Unigraphics引入复合建模，可将线框建模、半参数化及参数化建模融为一体1995年3M公司选择EDS Unigraphics:Unigraphics首次发布Windows NT版本1996年通用(GM)公司将UG当做CAD/CAM的标准1998年并购Intergraph的机械CAD/CAM业-Solid Edge和EMS软件2001年收购了I-DEAS软件，将其改为EDS PLM Solutions2003年EDS改名，成为UGS2004年Unigraphics发布了新版本的UGNX3.02005年Unigraphics发布了新版本的UGNX4.02008年Siemens PLM Software发布NX6.02009年NX7.0引入了“HD3D”(三维精确描述)功能，新增了同步建模技术的增强功能2010年Siemens PLM Software在上海世博会发布了功能增强的NX7最新版本(NX7.5)2011年Siemens PLM Software发布了UG8.0UGNX具有以下功能叫：(1)产品设计NX包囊括了全球最齐全的设计应用，拥有独特的产品设计和运动学和动力学仿真功能，体现了设计的原创性和创新思维，能够使用多种复杂需要：(2)NC加工UG加工所有模块，提供UG加工模块框架，基于UGNX的加工模块提供了相同的接口的图形窗口环境：(3)仿真、确认和优化X鼓励用户运用能力范围的仿真方法来优化产品设计过程，避免研发过程中不必要的时间和资金的浪费。本文讲述了机器底座的功能实现和历史沿革，讲述了国内外机器底座的研究成果和未开前景。对UG进行详细的介绍，同时对系统的整体结构、运行流程、设计过程中用到的关键技术和论文主要内容给予说明。2、设计（论文）的内容1.主要内容及技术本文在研究机器底座设计的理论基础上，深入研究UGNX8.0的运动仿真模块的应用，完成了机器底座的结构方案设计设计及其运动仿真。内容如下：(1)分析了该机器底座的运动方案和实现方法，使用UG建模完成机器人的三维模型：(2)设置了机器底座所有运动副的位置，计算并选取合适的运动副参数：(3)利用UG参数化建模对机器底座所有零部件的参数化建模，并对UG参数化建模方法进行总结：(4)对机器底座进行运动学和动力学仿真，检测该机器人设计方案的优劣。2