CAD/CAM綜合實驗教學的研究與實踐

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

材料成形CAD/CAM綜合實驗進行了規劃與設計,介紹了綜合實驗的目的、內容、要求、方法和特點。通過綜合實驗教學,加深了學生對CAD/CAM理論和技術的理解,提高了學生綜合運用所學知識解決工程實際問題的能力、現代設計制造的能力以及創新能力。
余世浩黃尚宇余際星程培元胡建華來源:萬方數據
關鍵字:CAD/CAM 教學材料成形

高校本科畢業生雖具有本專業基礎知識并有一定實踐動手能力,但綜合應用知識的能力和創新能力都相對較弱,而且對現代制造技術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的綜合實驗教學體系和教學方法的改革進行了探索與研究,形成了比較完善的綜合實驗體系和教學方法。通過綜合實驗教學不僅加深了學生對專業理論的理解,而且使其綜合運用所學知識解決實際問題的能力、創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、內容安排及其實踐效果。

一、綜合實驗的目的與要求

模具是現代材料成形生產的重要工藝裝備,而用模具成形是零件(或產品)生產的主要方法之一。因此,本綜合實驗以材料成形中的模具CAD/CAM技術為主線,兼顧反求工程技術,按現代模具制造方法的模式開發和組織教學實驗,通過實驗內容、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,開發體現現代制造技術前沿的、實驗方法先進、實驗體系完善、實驗條件優良的大型綜合性實驗。通過實驗,達到促進學生對CAD/CAM技術、理論的理解及應用,培養學生的實踐動手能力和創新能力,提高學生的綜合技術素質和現代設計與制造能力,提升CAD/CAM課程教學水平和質量的目的。

綜合實驗教學要求學生具體針對某一產品(或零件),利用CAD/CAM系統完成其實體建模(包括產品的正向設計和逆向反求),進行成形工藝分析與成形模擬仿真,并借助CAD/CAM軟件設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控加工,實現從產品設計到模具生產的數字化,使學生熟悉和掌握現代模具設計制造方法,以適應現代生產發展對創新人才的要求。

二、綜合實驗的內容及安排

實驗內容的安排力求反映現代材料成形方法,貫穿現代成形設計、分析及制造的基本過程,包括:

1. 產品的三維設計

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

2. 模具CAD/CAM系統的開發與應用

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

3. 成形過程的計算機模擬仿真

學習和了解現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行模擬仿真分析,用以指導成形工藝分析、設計和材料成形生產。

4. 模具型腔設計及數控加工

由實驗1完成的零件數模,利用UG NX軟件完成模具型腔(例如凸模型面)設計,圖略;再利用UG NX軟件的CAM功能生成型腔數控加工程序;然后進行數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,在數控機床上完成工件的裝夾、校正,調入NC加工程序,完成凸凹模零件的數控加工。使學生熟悉和了解數控機床的工作原理、過程、數控加工方法,對數控加工參數的選擇、設置及其對加工質量的影響有較深刻的感性認識,同時加深對CAD/CAM一體化概念的認識和理解。

三、綜合實驗的特點與效果

綜合實驗是“CAD/CAM基礎”、“CAD/CAM系統”、“現代模具設計方法”和“數控加工技術”等多門課程的綜合性實驗,結合材料成型及控制工程專業的特點,以模具CAD/CAM為主線,涵蓋了產品(或零件)的三維造型、模具的計算機輔助設計、材料成形過程的計算機模擬仿真、模具的數控加工等模具現代設計制造方法;反映了材料成形CAD/CAM技術的應用成果和發展方向;較好滿足了學生CAD/CAM系統應用和開發能力鍛煉、綜合運用相關學科知識能力培養、現代設計能力和創新能力提高等的要求。通過實驗教學,取得了實效:

1.掌握了三維正向設計和逆向反求方法,為進行創新設計和完善現有設計打下了堅實基礎;

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

3.體現了現代模具設計的思想和方法,為開展模具數字化制造研究與應用創造了良好條件。

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