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(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,加深了學生對CAD/CAM理論和技術(shù)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(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(yè)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(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、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,達到促進學生對CAD/CAM技術(shù)、理論的理解及應用,培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力,提高學生的綜合技術(shù)素質(zhì)和現(xiàn)代設(shè)計與制造能力,提升CAD/CAM課程教學水平和質(zhì)量的目的。

綜合實驗教學要求學生具體針對某一產(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,使學生熟悉和掌握現(xiàn)代模具設(shè)計制造方法,以適應現(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(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)與方法。

2. 模具CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)與應用

本實驗進行模具CAD/CAM系統(tǒng)的操作和應用練習,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,提高學生對模具CAD/CAM系統(tǒng)的應用技能,培養(yǎng)學生CAD/CAM軟件的開發(fā)能力。

3. 成形過程的計算機模擬仿真

學習和了解現(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行模擬仿真分析,用以指導成形工藝分析、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。使學生熟悉和了解數(shù)控機床的工作原理、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(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、模具的計算機輔助設(shè)計、材料成形過程的計算機模擬仿真、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)的應用成果和發(fā)展方向;較好滿足了學生CAD/CAM系統(tǒng)應用和開發(fā)能力鍛煉、綜合運用相關(guān)學科知識能力培養(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,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行現(xiàn)代設(shè)計、分析和制造工作進行了較好的技術(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)字化制造研究與應用創(chuàng)造了良好條件。

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