工程建模与成形实验

工程建模与成型实验2006年9月指导教师张群艳实验师浙江理工大学机械基础实验教学中心浙江省机械基础课实验教学示范中心工程建模与成型实验课程目的实验仪器设备课程安排实验报告课程目的本实验课程是为了了解和学习工业产品的一些先进的加工成型方法，锻炼学生实际动手能力，提高学科综合素质，为学生毕业后进入企业打下实践基础。本课程是一门综合性的实践课程。1、学会运用一种建模方法；2、了解基本的加工成型方法；3、掌握激光雕刻机、快速成型机的成型原理及操作步骤；4、了解数控机床及注塑机的成型原理及操作过程实验仪器设备计算机CAXA实体设计激光雕刻机快速成型机数控机床注塑机课程安排前六周:课程的理论教学,主要讲解成型的基本原理、产品的三维建模教学。第七周：加工产品的设计建模。第八至十一周：完成四个实验。实验安排CAXA实体设计建模教学利用建模软件进行产品设计数控加工实验（具体步骤见数控加工实验）激光雕刻机实验（具体步骤见激光雕刻机实验）快速成型实验（具体步骤见快速成型实验）注塑机成型实验（具体步骤见注塑机成型实验）实验报告报告内容：一、实验目的二、实验仪器三、简要原理四、实验数据及内容（作品图）五．、结果讨论及心得课程评分方式1、平时成绩30%2、作品和实验报告成绩40%3、实验过程30%教材及参考书教材自编教材:《工程建模与成型实验指导书》参考书北京航空航天大学出版社：ＣＡＸＡ实体设计－创新三维ＣＡＤ标准案例教程成型基本原理原型制造技术成型产品介绍成型产品介绍成型产品介绍成型产品介绍成型产品介绍成型产品介绍原型制造技发展过程快速原型制造技术是20世纪80年代起源于日本，是近20年来制造技术领域的一次重大突破。快速原型制造技术是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成，它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求、提高企业的竞争能力。快速原型制造技术的概念原型(Prototype)是指用来建造未来模型或系统基础的—个初始模型或系统(Aninitialmodelorsystemsthatisusedforconstructingfuturemodelsorsystems)。美国麻省理工学院KTUlrich认为，原型是产品在我们感兴趣的一维或多维空间中的一种表示。原型分类原型可以分为物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接为产品的有形实体表示。分析原型是产品的非有形表示。在大多数情况下，原型是指物理原型。原型产生的方法一是利用已有的知识和技术，按目的要求进行设计、加工，或由设计者利用CAD／CAM系统，通过构想在计算机下建立原型的电子模型并加工成实物。二是通过反求技术实现，即由用户提供—个实物样品．原封不动或经过局部修改后得到这个样品的复制品或仿制品。原型制造方式1、去除成型(DislodgeForming)2、添加成型(AddingForming)3、净尺寸成型(NetForming)4、生长成型(GrowthForming)去除成型(DislodgeForming)去除成型指从标准工件中除去某些部分而达到设计要求的零部件的形状和尺寸。应用：车削、铣削、刨削、磨削、切割、钻孔等；现代的电火花加工、激光切割、激光打孔等。去除成型最早实现了数字化控制，是目前主要的成型方式。添加成型(AddingForming)添加成型又称堆积成型(StackingForming)，是通过逐步连接原材料颗粒、丝杆、层板等，或者是通过流体(熔体、液体或气体)在指定位置凝固定形达到目的。应用：连接与焊接、安装、涂层、固化等。最大特点是不受成型零件复杂程度的限制。净尺寸成型(NetForming)净尺寸成型又称受迫成型(ForcedForming)，是利用材料的可成型性(如塑性等)，在特定外围约束(边界约束或外力约束)下将半固化的流体材料挤压成形后再硬化、定形，或挤压固体材料而达到要求。应用：浇铸、锻压、冲压粉末冶金、注塑、改性等，多用于毛坯成型、特种材料或特种结构成型，或直接用于最终零件成型等。生长成型(GrowthForming)通过模拟、利用自然界中生物发育过程实现材料的生物活性成型。快速成型原理快速成型原理快速原型制造技术工艺原理模型数据与结构选用材料集成加工设备快速原型制造技术的要素快速原型制造的一般步骤1、建立三维数据模型；2、寻找可加工、应用的材料，如流体、粉末、丝线、板材或块体；3、使用不同物理原理的高度集成化设备；4、原型或零件的堆砌制造；5、原型或零件的后处理。快速原型制造技术的分类按采用的原材料分类1、流体聚合、固化2、粉末烧结与粘结3、丝材、线材熔化粘结4、膜、板材层合按制造工艺原理分类1、立体印刷成型(SLA)2、层合实体制造(LOM)3、选域激光烧结(SLS)4、熔融沉积制模(FDM)5、三维喷涂粘结(3DPG)6、焊接成型(WeldingForming)7、数码累积造型(Digital-BrickLaying)8、光掩膜法（SGC)快速原型制造技术的分类典型的快速原型制造技术特点比较成型方法成型速度原型精度制造过程制件大小使用材料立体印刷成型较快较高中中、小热固性光敏树脂层合实体制造快低简、中中、大纸、金属箔带、塑料膜选域激光烧结较慢较低复杂中、小石蜡、塑料、金属、陶瓷等粉末熔融沉积造型较慢较低中中、小石蜡、塑料、低熔点金属快速原型制造技术的发展趋势概念创新和工艺改进寻求适合集成制造的新材料开发功能强大的数据采集、处理和监控软件拓展新的应用领域研制经济、精密、可靠、高效的制造设备实现智能化加工制造设备和工艺集成化网络加工建模教学常用建模方法1、AutoCAD2、Pro/E3、CAXA4、Unigraphics(UG)5、Maya6、Rhinoceros7、3DmaxCAXA实体设计概述CAXA实体设计的创新设计过程一般包括7个基本的设计环节：1.创建零件2.装配产品；3.生成二维图；4.渲染效果；5.制作动画；6.共享结果CAXA实体设计概述应用行业和领域：1.工业设计/产品设计：生活消费品和工业产品的概念与方案设计、外观和结构设计。2.工程设计：机电产品设计，金属和工具模具产品设计，建筑设计；机械零件设计；大型装配设计；钣金设计；机床与大型设备的设计等。3.家居与建筑装饰设计/建筑效果设计。4.动画/包装/广告样本设计等。CAXA实体设计概述软件界面