使用UG軟件進(jìn)行可控溫成型平臺設(shè)計

何垚城+楊峰

摘要：本文設(shè)計了一種新型的可控溫成型平臺，闡明了其設(shè)計原理，使用UG建立三維模型，并裝配成可控溫成型平臺的虛擬樣機(jī)模型，對于部分非標(biāo)配件，使用3D打印機(jī)及其軟件對UG軟件輸出的.st1格式文件直接進(jìn)行切片和打印。

關(guān)鍵詞：UG；成型平臺；可控溫

1簡介

納米材料3D打印系統(tǒng)中，納米材料需要固化成型。固化成型使用快速冷凍成型技術(shù)。美國科學(xué)家Ming C.LeU提出了快速冷凍成型技術(shù)（Rapid FreezePrototyping），此項技術(shù)是將材料逐層打印到工作平面上，工作平面的溫度在-50℃～10℃之間，每層材料可以在0.3～0.7s之間固化成型。

UG（Unigraphics NX）是西門子公司出品的一款產(chǎn)品設(shè)計軟件，使用C語言進(jìn)行編程，于1969年開始開發(fā)。它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計提供了數(shù)字化造型。它是一個交互式CAD/CAM（計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造）系統(tǒng)，產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用模塊功能非常強(qiáng)大，使用者可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體的造型。目前已經(jīng)成為三維造型設(shè)計的一款主流應(yīng)用軟件。

UG軟件的優(yōu)勢是可以提供更多的可選設(shè)計方案，效率高，且在開發(fā)過程中可以根據(jù)以往經(jīng)驗更早的做出關(guān)鍵性的判斷，及時的改進(jìn)設(shè)計，有效的降低新產(chǎn)品的開發(fā)成本。

本文設(shè)計了一款新型可控溫成型平臺，平臺體積小巧，可以應(yīng)用于市場上各種規(guī)格的3D打印機(jī)。冷面的低溫易于取得且可以精確控制。冷面的溫度獲取時間短，1min之內(nèi)就可以獲得理想的冷面溫度。降低快速冷凍成型技術(shù)的難度和成本，可以根據(jù)流體的物理特性選擇平臺的溫度。

2設(shè)計過程

可控溫成型平臺使用UG軟件進(jìn)行設(shè)計，需要使用到UG軟件的草圖設(shè)計、曲面造型、曲線造型和裝配等功能模塊。實體造型在建模應(yīng)用模塊中進(jìn)行，通過“文件”中‘新建”啟動“建?！?，使用體素特征中的命令創(chuàng)建圓柱、正方體、球、圓錐和管道等，使用成形特征工具條中的草圖、拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠等建模工具，采用特征操作工具條中布爾運算和參數(shù)化設(shè)計等工具，對平臺進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計結(jié)果如圖1所示，主要包括水槽（a）、pehier（b）、冷卻液分流管（c）、大功率MOS觸發(fā)開關(guān)驅(qū)動模塊（d）、繼電器（e）、微型水泵（f）、水桶（g）、散熱片（h）和主板（i）。

其中水槽a和冷卻液分離管c是非標(biāo)零件，因為其特殊的形狀和結(jié)構(gòu)，無法在市場上買到合適配件，所以在使用UG軟件完成水槽和冷卻液分離管的建模后，可以方便的輸出-stl格式文件，導(dǎo)JkMakerbot3D打印機(jī)切片軟件中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及切片，存入SD卡中，使用工業(yè)級FDM打印機(jī)Makerbot Z18打印零件。開發(fā)周期快，無需開發(fā)專用模具，成本非常低。

如圖2裝配圖所示，由直流電源給pehier供電，實現(xiàn)制冷的目的。通過主板的控制程序?qū)崿F(xiàn)大功率MOS觸發(fā)開關(guān)驅(qū)動模塊控制繼電器的通斷，繼而通過pehier兩端的電流通斷實現(xiàn)可控溫成型平臺的溫度控制。將冷卻液放入水桶中，使用微型水泵和水管實現(xiàn)冷卻液從水槽到水桶的循環(huán)，帶走散熱器上的熱量。

本文通過UG軟件設(shè)計的可控溫成型平臺的優(yōu)點是：

（1）UG軟件建模功能強(qiáng)大，可以快速準(zhǔn)確地建立起三維模型。

（2）UG軟件裝配功能簡單易用，可以直觀的對整個設(shè)計進(jìn)行驗證。

（3）UG軟件可以直接輸出3D打印機(jī)識別的-stl格式文件，直接打印?？s短樣機(jī)的開發(fā)周期和成本。

（4）使用UG軟件修改設(shè)計方案簡單，快速，成本低，效率高。3結(jié)論

本文使用UG軟件對一種新型可控溫成型平臺進(jìn)行造型設(shè)計，說明了其設(shè)計原理，建立起三維模型，并裝配成可控溫成型平臺的虛擬樣機(jī)模型。對于部分非標(biāo)配件，使用3D打印機(jī)及其軟件對UG軟件輸出的-stl格式文件進(jìn)行切片和打印。UG軟件簡單易用，適用于新產(chǎn)品的設(shè)計和試制，效率高，成本低。endprint