proe產(chǎn)品設計的快速成型技術

2013-07-18 by:廣州ProE/Creo培訓中心來源:仿真在線

0 引言

順應時代發(fā)展潮流,正向工程設計已被列入工程項目中的關鍵一環(huán)并優(yōu)化應用。產(chǎn)品的開發(fā)流程主要包括:概念設計M-2、市場分析及概念可行性研究M-l、綜合研究分析M1、產(chǎn)品設計原型及生命周期測試階段M3、產(chǎn)品生產(chǎn)及交貨M6。在M3中以市場研究員、工業(yè)設計師提出的成功概念為設計方向,開發(fā)工程師、結構工程師、項目工程師、機械分析工程師等與之緊密協(xié)作,使虛擬的構思成為現(xiàn)實的設計原型。

1 產(chǎn)品設計過程

典型的產(chǎn)品研發(fā)過程可分為三大類:設計,評估和制造。設計和評估工作需反復進行,直至設計令人滿意為止(即符合客戶的需求)。如果我們對設計進行了適當?shù)脑u估,就可以減少一些反復修改的過程,加快產(chǎn)品投入市場的進度。如果我們沒有適當評估和改進設計,直接制造出產(chǎn)品就可能出現(xiàn)意想不到的產(chǎn)品缺陷,這樣的缺陷唯有花高價改變設計才能糾正過來。因為要在產(chǎn)品研發(fā)晚期改變設計代價是極其昂貴的,并且很難去實施,所以我們必須在制造產(chǎn)品前就對設計進行充分的改良和評估。

1.1 產(chǎn)品成形的方式

成型是評估產(chǎn)品設計常用的手段。成型有實體的、虛擬的。虛擬成型包括計算機模型,模擬實驗,虛擬現(xiàn)實等等。實體成型可分為傳統(tǒng)成型和快速成型。傳統(tǒng)成型是通過典型制造過程和手工建造出來的,而快速成型是使用自由實體造型技術制造的。

1.2 虛擬成形和實體成形的應用

電腦設備和軟件的升級使得在許多行業(yè)中出現(xiàn)了一種傾向,即虛擬成型的使用增長而實體成型的使用減少。虛擬成型的優(yōu)點有許多,它的成本較低,能對設計的改變進行快速的評估,是一種能有效探索產(chǎn)品研發(fā)空間的手段。在當今競爭激烈的行業(yè)中,這種增大使用虛擬成型的趨勢很可能會一直持續(xù)下去,這可以不斷縮短產(chǎn)品研發(fā)成本和營銷時間。但是,在產(chǎn)品研發(fā)的許多程序中,虛擬成型并沒有完全替代實體成型。實體成型在產(chǎn)品研發(fā)的許多方面仍然占據(jù)著舉足輕重的地位,具體說明如下:

(1)實體成型通常更適用于某些形式的產(chǎn)品評估,如人體工學,比率和客戶反饋等。

(2)實體成型能獲取在虛擬成型中可能被忽視或無法獲取的實體現(xiàn)象。一個體系越復雜,要在虛擬成型中獲取所有相關的實體現(xiàn)象就越困難。

(3)與虛擬模型相比,實體模型能提供實際的測試數(shù)據(jù)。這是虛擬模型的檢測和改良過程的一個重要方面。

雖然虛擬成型在許多方面改進了產(chǎn)品研發(fā)過程,但是實體成型仍然是這個過程中的一個不可分割的元素。事實上,自由實體造型給實體成型提供了全新的手段。實體成型和虛擬成型在產(chǎn)品的設計改進方面的卓越優(yōu)勢,給工程師進行項目評估提供了極好的成本參考依據(jù)與評估手段。

1.3 實驗模擬法ESM技術

為了彌補成型產(chǎn)品與真實產(chǎn)品之間的缺陷,我們利用模擬技術,把成型的狀態(tài)和成品的狀態(tài)聯(lián)系起來。我們在這里要談的是實驗模擬方法ESM。

從模型到產(chǎn)品的實現(xiàn),ESM的研究涉及到產(chǎn)品的線性應力曲線和成型產(chǎn)品的非線性應力曲線。Ramberg-osgood方程建立和描述非線性關系,能反映工程塑性材料的應力和應變曲線關系。

應變對應的屈服點,是彈性和塑料部件。ε是應變;σ是應力;k和n為常數(shù),取決于材料。
應用proe建立模型,然后用ANSYS或Pro-Mechanica分析其應力、強度。設計原型實現(xiàn),再進行設計優(yōu)化即得到圖2,最后成型產(chǎn)品。

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