CAD/CAM综合实验教学的研究与实践

2013-05-19 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

材料成形CAD/CAM综合实验进行了规划与设计,介绍了综合实验的目的、内容、要求、方法和特点。通过综合实验教学,加深了学生对CAD/CAM理论和技术的理解,提高了学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力、现代设计制造的能力以及创新能力。
余世浩黄尚宇余际星程培元胡建华来源:万方数据
关键字:CAD/CAM 教学材料成形

高校本科毕业生虽具有本专业基础知识并有一定实践动手能力,但综合应用知识的能力和创新能力都相对较弱,而且对现代制造技术和方法也缺乏深入了解。为此,笔者对材料成型及控制工程专业的综合实验教学体系和教学方法的改革进行了探索与研究,形成了比较完善的综合实验体系和教学方法。通过综合实验教学不仅加深了学生对专业理论的理解,而且使其综合运用所学知识解决实际问题的能力、创新能力与工程实践能力得到了有效锻炼和很大提高。本文介绍材料成形CAD/CAM综合实验(以下简称综合实验)的目的要求、内容安排及其实践效果。

一、综合实验的目的与要求

模具是现代材料成形生产的重要工艺装备,而用模具成形是零件(或产品)生产的主要方法之一。因此,本综合实验以材料成形中的模具CAD/CAM技术为主线,兼顾反求工程技术,按现代模具制造方法的模式开发和组织教学实验,通过实验内容、实验体系、实验方法的深入研究和实验条件、手段的完善与建设,开发体现现代制造技术前沿的、实验方法先进、实验体系完善、实验条件优良的大型综合性实验。通过实验,达到促进学生对CAD/CAM技术、理论的理解及应用,培养学生的实践动手能力和创新能力,提高学生的综合技术素质和现代设计与制造能力,提升CAD/CAM课程教学水平和质量的目的。

综合实验教学要求学生具体针对某一产品(或零件),利用CAD/CAM系统完成其实体建模(包括产品的正向设计和逆向反求),进行成形工艺分析与成形模拟仿真,并借助CAD/CAM软件设计模具型腔和编制模具型腔NC加工程序、完成模具工作零件的数控加工,实现从产品设计到模具生产的数字化,使学生熟悉和掌握现代模具设计制造方法,以适应现代生产发展对创新人才的要求。

二、综合实验的内容及安排

实验内容的安排力求反映现代材料成形方法,贯穿现代成形设计、分析及制造的基本过程,包括:

1. 产品的三维设计

选择冲压、注塑、锻造和铸造生产中的典型产品(或零件),分别以其2D工程图和实物激光扫描的3D点云数据利用CAD/CAM软件进行三维实体建模(正向设计)和逆向反求设计(实体重构),完成其三维实体造型,并将设计结果作为后续实验的输入数据。通过对两种设计方法的对比分析,了解基于CAD/CAM系统直接造型和利用相关设备进行反求造型的特点及应用场合,掌握三维实体造型和逆向设计的关键技术与方法。

2. 模具CAD/CAM系统的开发与应用

本实验进行模具CAD/CAM系统的操作和应用练习,并要求完成模具CAD/CAM系统部分功能模块程序的设计。前者是为了使学生了解模具CAD/CAM系统的组成、功能和流程,掌握模具CAD/CAM的特点和系统的操作使用方法,完成某一零件模具的计算机辅助设计工作。后者则利用模具CAD/CAM系统的实现原理和方法,具体完成如冲模CAD/CAM系统中的冲压力与压力中心计算、数控线切割加工自动编程等模块程序的设计。通过实验,提高学生对模具CAD/CAM系统的应用技能,培养学生CAD/CAM软件的开发能力。

3. 成形过程的计算机模拟仿真

学习和了解现代模拟分析软件的原理,掌握模拟分析方法,选用合适的分析软件对不同材料成形工艺方法及成形过程进行模拟仿真分析,用以指导成形工艺分析、设计和材料成形生产。

4. 模具型腔设计及数控加工

由实验1完成的零件数模,利用UG NX软件完成模具型腔(例如凸模型面)设计,图略;再利用UG NX软件的CAM功能生成型腔数控加工程序;然后进行数控加工过程的三维仿真校验及后置处理,得到NC加工代码;最后以石蜡为毛坯,在数控机床上完成工件的装夹、校正,调入NC加工程序,完成凸凹模零件的数控加工。使学生熟悉和了解数控机床的工作原理、过程、数控加工方法,对数控加工参数的选择、设置及其对加工质量的影响有较深刻的感性认识,同时加深对CAD/CAM一体化概念的认识和理解。

三、综合实验的特点与效果

综合实验是“CAD/CAM基础”、“CAD/CAM系统”、“现代模具设计方法”和“数控加工技术”等多门课程的综合性实验,结合材料成型及控制工程专业的特点,以模具CAD/CAM为主线,涵盖了产品(或零件)的三维造型、模具的计算机辅助设计、材料成形过程的计算机模拟仿真、模具的数控加工等模具现代设计制造方法;反映了材料成形CAD/CAM技术的应用成果和发展方向;较好满足了学生CAD/CAM系统应用和开发能力锻炼、综合运用相关学科知识能力培养、现代设计能力和创新能力提高等的要求。通过实验教学,取得了实效:

1.掌握了三维正向设计和逆向反求方法,为进行创新设计和完善现有设计打下了坚实基础;

2.熟悉了现代流行的材料成形CAD/CAE/CAM软件,为利用这些高端软件进行现代设计、分析和制造工作进行了较好的技术储备;

3.体现了现代模具设计的思想和方法,为开展模具数字化制造研究与应用创造了良好条件。

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