使用UG軟件進行可控溫成型平臺設計

何垚城+楊峰

摘要：本文設計了一種新型的可控溫成型平臺，闡明了其設計原理，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模型，對于部分非標配件，使用3D打印機及其軟件對UG軟件輸出的.st1格式文件直接進行切片和打印。

關鍵詞：UG；成型平臺；可控溫

1簡介

納米材料3D打印系統中，納米材料需要固化成型。固化成型使用快速冷凍成型技術。美國科學家Ming C.LeU提出了快速冷凍成型技術（Rapid FreezePrototyping），此項技術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品設計軟件，使用C語言進行編程，于1969年開始開發。它為用戶的產品設計提供了數字化造型。它是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）系統，產品設計應用模塊功能非常強大，使用者可以輕松實現各種復雜實體的造型。目前已經成為三維造型設計的一款主流應用軟件。

UG軟件的優勢是可以提供更多的可選設計方案，效率高，且在開發過程中可以根據以往經驗更早的做出關鍵性的判斷，及時的改進設計，有效的降低新產品的開發成本。

本文設計了一款新型可控溫成型平臺，平臺體積小巧，可以應用于市場上各種規格的3D打印機。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之內就可以獲得理想的冷面溫度。降低快速冷凍成型技術的難度和成本，可以根據流體的物理特性選擇平臺的溫度。

2設計過程

可控溫成型平臺使用UG軟件進行設計，需要使用到UG軟件的草圖設計、曲面造型、曲線造型和裝配等功能模塊。實體造型在建模應用模塊中進行，通過“文件”中‘新建”啟動“建模”，使用體素特征中的命令創建圓柱、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、掃掠等建模工具，采用特征操作工具條中布爾運算和參數化設計等工具，對平臺進行設計。設計結果如圖1所示，主要包括水槽（a）、pehier（b）、冷卻液分流管（c）、大功率MOS觸發開關驅動模塊（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是非標零件，因為其特殊的形狀和結構，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JkMakerbot3D打印機切片軟件中進行參數設置及切片，存入SD卡中，使用工業級FDM打印機Makerbot Z18打印零件。開發周期快，無需開發專用模具，成本非常低。

如圖2裝配圖所示，由直流電源給pehier供電，實現制冷的目的。通過主板的控制程序實現大功率MOS觸發開關驅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冷卻液從水槽到水桶的循環，帶走散熱器上的熱量。

本文通過UG軟件設計的可控溫成型平臺的優點是：

（1）UG軟件建模功能強大，可以快速準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計進行驗證。

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

（4）使用UG軟件修改設計方案簡單，快速，成本低，效率高。3結論

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