CAD/CAM綜合實驗教學(xué)的研究與實踐

2013-05-19 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

材料成形CAD/CAM綜合實驗進(jìn)行了規(guī)劃與設(shè)計,介紹了綜合實驗的目的、內(nèi)容、要求、方法和特點。通過綜合實驗教學(xué),加深了學(xué)生對CAD/CAM理論和技術(shù)的理解,提高了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決工程實際問題的能力、現(xiàn)代設(shè)計制造的能力以及創(chuàng)新能力。
余世浩黃尚宇余際星程培元胡建華來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:CAD/CAM 教學(xué) 材料成形

高校本科畢業(yè)生雖具有本專業(yè)基礎(chǔ)知識并有一定實踐動手能力,但綜合應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)新能力都相對較弱,而且對現(xiàn)代制造技術(shù)和方法也缺乏深入了解。為此,筆者對材料成型及控制工程專業(yè)的綜合實驗教學(xué)體系和教學(xué)方法的改革進(jìn)行了探索與研究,形成了比較完善的綜合實驗體系和教學(xué)方法。通過綜合實驗教學(xué)不僅加深了學(xué)生對專業(yè)理論的理解,而且使其綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力與工程實踐能力得到了有效鍛煉和很大提高。本文介紹材料成形CAD/CAM綜合實驗(以下簡稱綜合實驗)的目的要求、內(nèi)容安排及其實踐效果。

一、綜合實驗的目的與要求

模具是現(xiàn)代材料成形生產(chǎn)的重要工藝裝備,而用模具成形是零件(或產(chǎn)品)生產(chǎn)的主要方法之一。因此,本綜合實驗以材料成形中的模具CAD/CAM技術(shù)為主線,兼顧反求工程技術(shù),按現(xiàn)代模具制造方法的模式開發(fā)和組織教學(xué)實驗,通過實驗內(nèi)容、實驗體系、實驗方法的深入研究和實驗條件、手段的完善與建設(shè),開發(fā)體現(xiàn)現(xiàn)代制造技術(shù)前沿的、實驗方法先進(jìn)、實驗體系完善、實驗條件優(yōu)良的大型綜合性實驗。通過實驗,達(dá)到促進(jìn)學(xué)生對CAD/CAM技術(shù)、理論的理解及應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的綜合技術(shù)素質(zhì)和現(xiàn)代設(shè)計與制造能力,提升CAD/CAM課程教學(xué)水平和質(zhì)量的目的。

綜合實驗教學(xué)要求學(xué)生具體針對某一產(chǎn)品(或零件),利用CAD/CAM系統(tǒng)完成其實體建模(包括產(chǎn)品的正向設(shè)計和逆向反求),進(jìn)行成形工藝分析與成形模擬仿真,并借助CAD/CAM軟件設(shè)計模具型腔和編制模具型腔NC加工程序、完成模具工作零件的數(shù)控加工,實現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計到模具生產(chǎn)的數(shù)字化,使學(xué)生熟悉和掌握現(xiàn)代模具設(shè)計制造方法,以適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展對創(chuàng)新人才的要求。

二、綜合實驗的內(nèi)容及安排

實驗內(nèi)容的安排力求反映現(xiàn)代材料成形方法,貫穿現(xiàn)代成形設(shè)計、分析及制造的基本過程,包括:

1. 產(chǎn)品的三維設(shè)計

選擇沖壓、注塑、鍛造和鑄造生產(chǎn)中的典型產(chǎn)品(或零件),分別以其2D工程圖和實物激光掃描的3D點云數(shù)據(jù)利用CAD/CAM軟件進(jìn)行三維實體建模(正向設(shè)計)和逆向反求設(shè)計(實體重構(gòu)),完成其三維實體造型,并將設(shè)計結(jié)果作為后續(xù)實驗的輸入數(shù)據(jù)。通過對兩種設(shè)計方法的對比分析,了解基于CAD/CAM系統(tǒng)直接造型和利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行反求造型的特點及應(yīng)用場合,掌握三維實體造型和逆向設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)與方法。

2. 模具CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

本實驗進(jìn)行模具CAD/CAM系統(tǒng)的操作和應(yīng)用練習(xí),并要求完成模具CAD/CAM系統(tǒng)部分功能模塊程序的設(shè)計。前者是為了使學(xué)生了解模具CAD/CAM系統(tǒng)的組成、功能和流程,掌握模具CAD/CAM的特點和系統(tǒng)的操作使用方法,完成某一零件模具的計算機(jī)輔助設(shè)計工作。后者則利用模具CAD/CAM系統(tǒng)的實現(xiàn)原理和方法,具體完成如沖模CAD/CAM系統(tǒng)中的沖壓力與壓力中心計算、數(shù)控線切割加工自動編程等模塊程序的設(shè)計。通過實驗,提高學(xué)生對模具CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用技能,培養(yǎng)學(xué)生CAD/CAM軟件的開發(fā)能力。

3. 成形過程的計算機(jī)模擬仿真

學(xué)習(xí)和了解現(xiàn)代模擬分析軟件的原理,掌握模擬分析方法,選用合適的分析軟件對不同材料成形工藝方法及成形過程進(jìn)行模擬仿真分析,用以指導(dǎo)成形工藝分析、設(shè)計和材料成形生產(chǎn)。

4. 模具型腔設(shè)計及數(shù)控加工

由實驗1完成的零件數(shù)模,利用UG NX軟件完成模具型腔(例如凸模型面)設(shè)計,圖略;再利用UG NX軟件的CAM功能生成型腔數(shù)控加工程序;然后進(jìn)行數(shù)控加工過程的三維仿真校驗及后置處理,得到NC加工代碼;最后以石蠟為毛坯,在數(shù)控機(jī)床上完成工件的裝夾、校正,調(diào)入NC加工程序,完成凸凹模零件的數(shù)控加工。使學(xué)生熟悉和了解數(shù)控機(jī)床的工作原理、過程、數(shù)控加工方法,對數(shù)控加工參數(shù)的選擇、設(shè)置及其對加工質(zhì)量的影響有較深刻的感性認(rèn)識,同時加深對CAD/CAM一體化概念的認(rèn)識和理解。

三、綜合實驗的特點與效果

綜合實驗是“CAD/CAM基礎(chǔ)”、“CAD/CAM系統(tǒng)”、“現(xiàn)代模具設(shè)計方法”和“數(shù)控加工技術(shù)”等多門課程的綜合性實驗,結(jié)合材料成型及控制工程專業(yè)的特點,以模具CAD/CAM為主線,涵蓋了產(chǎn)品(或零件)的三維造型、模具的計算機(jī)輔助設(shè)計、材料成形過程的計算機(jī)模擬仿真、模具的數(shù)控加工等模具現(xiàn)代設(shè)計制造方法;反映了材料成形CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用成果和發(fā)展方向;較好滿足了學(xué)生CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用和開發(fā)能力鍛煉、綜合運用相關(guān)學(xué)科知識能力培養(yǎng)、現(xiàn)代設(shè)計能力和創(chuàng)新能力提高等的要求。通過實驗教學(xué),取得了實效:

1.掌握了三維正向設(shè)計和逆向反求方法,為進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計和完善現(xiàn)有設(shè)計打下了堅實基礎(chǔ);

2.熟悉了現(xiàn)代流行的材料成形CAD/CAE/CAM軟件,為利用這些高端軟件進(jìn)行現(xiàn)代設(shè)計、分析和制造工作進(jìn)行了較好的技術(shù)儲備;

3.體現(xiàn)了現(xiàn)代模具設(shè)計的思想和方法,為開展模具數(shù)字化制造研究與應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件。

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