工程建模與成形實(shí)驗(yàn)課件

工程建模與成型實(shí)驗(yàn)2006年9月指導(dǎo)教師張群艷實(shí)驗(yàn)師浙江理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心浙江省機(jī)械基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心工程建模與成型實(shí)驗(yàn)2006年9月指導(dǎo)教師張群艷1工程建模與成型實(shí)驗(yàn)課程目的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備課程安排實(shí)驗(yàn)報(bào)告工程建模與成型實(shí)驗(yàn)課程目的2課程目的本實(shí)驗(yàn)課程是為了了解和學(xué)習(xí)工業(yè)產(chǎn)品的一些先進(jìn)的加工成型方法，鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，提高學(xué)科綜合素質(zhì)，為學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè)打下實(shí)踐基礎(chǔ)。本課程是一門(mén)綜合性的實(shí)踐課程。

1、學(xué)會(huì)運(yùn)用一種建模方法；2、了解基本的加工成型方法；3、掌握激光雕刻機(jī)、快速成型機(jī)的成型原理及操作步驟；4、了解數(shù)控機(jī)床及注塑機(jī)的成型原理及操作過(guò)程課程目的本實(shí)驗(yàn)課程是為了了解和學(xué)習(xí)工業(yè)產(chǎn)品的一些先進(jìn)的加工成3實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備計(jì)算機(jī)CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)激光雕刻機(jī)快速成型機(jī)數(shù)控機(jī)床注塑機(jī)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備計(jì)算機(jī)4課程安排前六周:課程的理論教學(xué),主要講解成型的基本原理、產(chǎn)品的三維建模教學(xué)。第七周：加工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)建模。第八至十一周：完成四個(gè)實(shí)驗(yàn)。課程安排前六周:課程的理論教學(xué),主要講解成型的基本原理、產(chǎn)品5實(shí)驗(yàn)安排CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)建模教學(xué)利用建模軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)）激光雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)激光雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)）快速成型實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)快速成型實(shí)驗(yàn)）注塑機(jī)成型實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)注塑機(jī)成型實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)安排CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)建模教學(xué)6實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容：、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、簡(jiǎn)要原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及內(nèi)容（作品圖）、結(jié)果討論及心得實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容：7課程評(píng)分方式1、平時(shí)成績(jī)30%2、作品和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)40%3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程30%課程評(píng)分方式1、平時(shí)成績(jī)30%8教材及參考書(shū)教材自編教材:《工程建模與成型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》參考書(shū)北京航空航天大學(xué)出版社：ＣＡＸＡ實(shí)體設(shè)計(jì)－創(chuàng)新三維ＣＡＤ標(biāo)準(zhǔn)案例教程教材及參考書(shū)教材9成型基本原理原型制造技術(shù)成型基本原理原型制造技術(shù)10成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹11成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹12成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹13成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹14成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹15成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹16原型制造技發(fā)展過(guò)程快速原型制造技術(shù)是20世紀(jì)80年代起源于日本，是近20年來(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破?？焖僭椭圃旒夹g(shù)是CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)以及材料科學(xué)與工程的技術(shù)集成，它可以自動(dòng)、快速地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零部件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改，以響應(yīng)市場(chǎng)需求、提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。原型制造技發(fā)展過(guò)程快速原型制造技術(shù)是217快速原型制造技術(shù)的概念原型(Prototype)是指用來(lái)建造未來(lái)模型或系統(tǒng)基礎(chǔ)的—個(gè)初始模型或系統(tǒng)(Aninitialmodelorsystemsthatisusedforconstructingfuturemodelsorsystems)。美國(guó)麻省理工學(xué)院KTUlrich認(rèn)為，原型是產(chǎn)品在我們感興趣的一維或多維空間中的一種表示。快速原型制造技術(shù)的概念原型(Prototype)是指用來(lái)建造18原型分類原型可以分為物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接為產(chǎn)品的有形實(shí)體表示。分析原型是產(chǎn)品的非有形表示。在大多數(shù)情況下，原型是指物理原型。原型分類原型可以分為物理原型和分析原型。19原型產(chǎn)生的方法一是利用已有的知識(shí)和技術(shù)，按目的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工，或由設(shè)計(jì)者利用CAD／CAM系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)想在計(jì)算機(jī)下建立原型的電子模型并加工成實(shí)物。二是通過(guò)反求技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即由用戶提供—個(gè)實(shí)物樣品．原封不動(dòng)或經(jīng)過(guò)局部修改后得到這個(gè)樣品的復(fù)制品或仿制品。原型產(chǎn)生的方法一是利用已有的知識(shí)和技術(shù)，按目的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、20原型制造方式1、去除成型(DislodgeForming)2、添加成型(AddingForming)3、凈尺寸成型(NetForming)4、生長(zhǎng)成型(GrowthForming)原型制造方式1、去除成型(DislodgeForming)21去除成型(DislodgeForming)去除成型指從標(biāo)準(zhǔn)工件中除去某些部分而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的零部件的形狀和尺寸。應(yīng)用：車削、銑削、刨削、磨削、切割、鉆孔等；現(xiàn)代的電火花加工、激光切割、激光打孔等。去除成型最早實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，是目前主要的成型方式。去除成型(DislodgeForming)去除成型指從標(biāo)準(zhǔn)22添加成型(AddingForming)添加成型又稱堆積成型(StackingForming)，是通過(guò)逐步連接原材料顆粒、絲桿、層板等，或者是通過(guò)流體(熔體、液體或氣體)在指定位置凝固定形達(dá)到目的。應(yīng)用：連接與焊接、安裝、涂層、固化等。最大特點(diǎn)是不受成型零件復(fù)雜程度的限制。添加成型(AddingForming)添加成型又稱堆積成23凈尺寸成型(NetForming)凈尺寸成型又稱受迫成型(ForcedForming)，是利用材料的可成型性(如塑性等)，在特定外圍約束(邊界約束或外力約束)下將半固化的流體材料擠壓成形后再硬化、定形，或擠壓固體材料而達(dá)到要求。應(yīng)用：澆鑄、鍛壓、沖壓粉末冶金、注塑、改性等，多用于毛坯成型、特種材料或特種結(jié)構(gòu)成型，或直接用于最終零件成型等。凈尺寸成型(NetForming)凈尺寸成型又稱受迫成型24生長(zhǎng)成型(GrowthForming)通過(guò)模擬、利用自然界中生物發(fā)育過(guò)程實(shí)現(xiàn)材料的生物活性成型。生長(zhǎng)成型(GrowthForming)通過(guò)模擬、利用自然界25快速成型原理快速成型原理26快速成型原理快速成型原理27快速原型制造的一般步驟1、建立三維數(shù)據(jù)模型；2、尋找可加工、應(yīng)用的材料，如流體、粉末、絲線、板材或塊體；3、使用不同物理原理的高度集成化設(shè)備；4、原型或零件的堆砌制造；5、原型或零件的后處理?？焖僭椭圃斓囊话悴襟E1、建立三維數(shù)據(jù)模型；28快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類1、流體聚合、固化2、粉末燒結(jié)與粘結(jié)3、絲材、線材熔化粘結(jié)

4、膜、板材層合快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類29按制造工藝原理分類1、立體印刷成型(SLA)2、層合實(shí)體制造(LOM)3、選域激光燒結(jié)(SLS)4、熔融沉積制模(FDM)5、三維噴涂粘結(jié)(3DPG)6、焊接成型(WeldingForming)

7、數(shù)碼累積造型(Digital-BrickLaying)

8、光掩膜法（SGC)快速原型制造技術(shù)的分類按制造工藝原理分類快速原型制造技術(shù)的分類30典型的快速原型制造技術(shù)特點(diǎn)比較成型方法成型速度原型精度制造過(guò)程制件大小使用材料立體印刷成型較快較高中中、小熱固性光敏樹(shù)脂層合實(shí)體制造快低簡(jiǎn)、中中、大紙、金屬箔帶、塑料膜選域激光燒結(jié)較慢較低復(fù)雜中、小石蠟、塑料、金屬、陶瓷等粉末熔融沉積造型較慢較低中中、小石蠟、塑料、低熔點(diǎn)金屬典型的快速原型制造技術(shù)特點(diǎn)比較成型方法成型速度原型精度制造過(guò)31快速原型制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)概念創(chuàng)新和工藝改進(jìn)尋求適合集成制造的新材料開(kāi)發(fā)功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)控軟件拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域研制經(jīng)濟(jì)、精密、可靠、高效的制造設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化加工制造設(shè)備和工藝集成化網(wǎng)絡(luò)加工快速原型制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)概念創(chuàng)新和工藝改進(jìn)32建模教學(xué)建模教學(xué)33常用建模方法1、AutoCAD2、Pro/E3、CAXA4、Unigraphics(UG)5、Maya6、Rhinoceros7、3Dmax常用建模方法1、AutoCAD34CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括7個(gè)基本的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：創(chuàng)建零件裝配產(chǎn)品；生成二維圖；渲染效果；制作動(dòng)畫(huà)；共享結(jié)果CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括735CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域：工業(yè)設(shè)計(jì)/產(chǎn)品設(shè)計(jì)：生活消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品的概念與方案設(shè)計(jì)、外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)：機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)，金屬和工具模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)；機(jī)械零件設(shè)計(jì)；大型裝配設(shè)計(jì)；鈑金設(shè)計(jì)；機(jī)床與大型設(shè)備的設(shè)計(jì)等。家居與建筑裝飾設(shè)計(jì)/建筑效果設(shè)計(jì)。動(dòng)畫(huà)/包裝/廣告樣本設(shè)計(jì)等。CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域：36CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述軟件界面CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述軟件界面37工程建模與成型實(shí)驗(yàn)2006年9月指導(dǎo)教師張群艷實(shí)驗(yàn)師浙江理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心浙江省機(jī)械基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心工程建模與成型實(shí)驗(yàn)2006年9月指導(dǎo)教師張群艷38工程建模與成型實(shí)驗(yàn)課程目的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備課程安排實(shí)驗(yàn)報(bào)告工程建模與成型實(shí)驗(yàn)課程目的39課程目的本實(shí)驗(yàn)課程是為了了解和學(xué)習(xí)工業(yè)產(chǎn)品的一些先進(jìn)的加工成型方法，鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，提高學(xué)科綜合素質(zhì)，為學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè)打下實(shí)踐基礎(chǔ)。本課程是一門(mén)綜合性的實(shí)踐課程。

1、學(xué)會(huì)運(yùn)用一種建模方法；2、了解基本的加工成型方法；3、掌握激光雕刻機(jī)、快速成型機(jī)的成型原理及操作步驟；4、了解數(shù)控機(jī)床及注塑機(jī)的成型原理及操作過(guò)程課程目的本實(shí)驗(yàn)課程是為了了解和學(xué)習(xí)工業(yè)產(chǎn)品的一些先進(jìn)的加工成40實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備計(jì)算機(jī)CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)激光雕刻機(jī)快速成型機(jī)數(shù)控機(jī)床注塑機(jī)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備計(jì)算機(jī)41課程安排前六周:課程的理論教學(xué),主要講解成型的基本原理、產(chǎn)品的三維建模教學(xué)。第七周：加工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)建模。第八至十一周：完成四個(gè)實(shí)驗(yàn)。課程安排前六周:課程的理論教學(xué),主要講解成型的基本原理、產(chǎn)品42實(shí)驗(yàn)安排CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)建模教學(xué)利用建模軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)）激光雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)激光雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)）快速成型實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)快速成型實(shí)驗(yàn)）注塑機(jī)成型實(shí)驗(yàn)（具體步驟見(jiàn)注塑機(jī)成型實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)安排CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)建模教學(xué)43實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容：、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、簡(jiǎn)要原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及內(nèi)容（作品圖）、結(jié)果討論及心得實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容：44課程評(píng)分方式1、平時(shí)成績(jī)30%2、作品和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)40%3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程30%課程評(píng)分方式1、平時(shí)成績(jī)30%45教材及參考書(shū)教材自編教材:《工程建模與成型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》參考書(shū)北京航空航天大學(xué)出版社：ＣＡＸＡ實(shí)體設(shè)計(jì)－創(chuàng)新三維ＣＡＤ標(biāo)準(zhǔn)案例教程教材及參考書(shū)教材46成型基本原理原型制造技術(shù)成型基本原理原型制造技術(shù)47成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹48成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹49成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹50成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹51成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹52成型產(chǎn)品介紹成型產(chǎn)品介紹53原型制造技發(fā)展過(guò)程快速原型制造技術(shù)是20世紀(jì)80年代起源于日本，是近20年來(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破?？焖僭椭圃旒夹g(shù)是CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)以及材料科學(xué)與工程的技術(shù)集成，它可以自動(dòng)、快速地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零部件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改，以響應(yīng)市場(chǎng)需求、提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。原型制造技發(fā)展過(guò)程快速原型制造技術(shù)是254快速原型制造技術(shù)的概念原型(Prototype)是指用來(lái)建造未來(lái)模型或系統(tǒng)基礎(chǔ)的—個(gè)初始模型或系統(tǒng)(Aninitialmodelorsystemsthatisusedforconstructingfuturemodelsorsystems)。美國(guó)麻省理工學(xué)院KTUlrich認(rèn)為，原型是產(chǎn)品在我們感興趣的一維或多維空間中的一種表示?？焖僭椭圃旒夹g(shù)的概念原型(Prototype)是指用來(lái)建造55原型分類原型可以分為物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接為產(chǎn)品的有形實(shí)體表示。分析原型是產(chǎn)品的非有形表示。在大多數(shù)情況下，原型是指物理原型。原型分類原型可以分為物理原型和分析原型。56原型產(chǎn)生的方法一是利用已有的知識(shí)和技術(shù)，按目的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工，或由設(shè)計(jì)者利用CAD／CAM系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)想在計(jì)算機(jī)下建立原型的電子模型并加工成實(shí)物。二是通過(guò)反求技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即由用戶提供—個(gè)實(shí)物樣品．原封不動(dòng)或經(jīng)過(guò)局部修改后得到這個(gè)樣品的復(fù)制品或仿制品。原型產(chǎn)生的方法一是利用已有的知識(shí)和技術(shù)，按目的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、57原型制造方式1、去除成型(DislodgeForming)2、添加成型(AddingForming)3、凈尺寸成型(NetForming)4、生長(zhǎng)成型(GrowthForming)原型制造方式1、去除成型(DislodgeForming)58去除成型(DislodgeForming)去除成型指從標(biāo)準(zhǔn)工件中除去某些部分而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的零部件的形狀和尺寸。應(yīng)用：車削、銑削、刨削、磨削、切割、鉆孔等；現(xiàn)代的電火花加工、激光切割、激光打孔等。去除成型最早實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，是目前主要的成型方式。去除成型(DislodgeForming)去除成型指從標(biāo)準(zhǔn)59添加成型(AddingForming)添加成型又稱堆積成型(StackingForming)，是通過(guò)逐步連接原材料顆粒、絲桿、層板等，或者是通過(guò)流體(熔體、液體或氣體)在指定位置凝固定形達(dá)到目的。應(yīng)用：連接與焊接、安裝、涂層、固化等。最大特點(diǎn)是不受成型零件復(fù)雜程度的限制。添加成型(AddingForming)添加成型又稱堆積成60凈尺寸成型(NetForming)凈尺寸成型又稱受迫成型(ForcedForming)，是利用材料的可成型性(如塑性等)，在特定外圍約束(邊界約束或外力約束)下將半固化的流體材料擠壓成形后再硬化、定形，或擠壓固體材料而達(dá)到要求。應(yīng)用：澆鑄、鍛壓、沖壓粉末冶金、注塑、改性等，多用于毛坯成型、特種材料或特種結(jié)構(gòu)成型，或直接用于最終零件成型等。凈尺寸成型(NetForming)凈尺寸成型又稱受迫成型61生長(zhǎng)成型(GrowthForming)通過(guò)模擬、利用自然界中生物發(fā)育過(guò)程實(shí)現(xiàn)材料的生物活性成型。生長(zhǎng)成型(GrowthForming)通過(guò)模擬、利用自然界62快速成型原理快速成型原理63快速成型原理快速成型原理64快速原型制造的一般步驟1、建立三維數(shù)據(jù)模型；2、尋找可加工、應(yīng)用的材料，如流體、粉末、絲線、板材或塊體；3、使用不同物理原理的高度集成化設(shè)備；4、原型或零件的堆砌制造；5、原型或零件的后處理?？焖僭椭圃斓囊话悴襟E1、建立三維數(shù)據(jù)模型；65快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類1、流體聚合、固化2、粉末燒結(jié)與粘結(jié)3、絲材、線材熔化粘結(jié)

4、膜、板材層合快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類66按制造工藝原理分類1、立體印刷成型(SLA)2、層合實(shí)體制造(LOM)3、選域激光燒結(jié)(SLS)4、熔融沉積制模(FDM)5、三維噴涂粘結(jié)(3DPG)6、焊接成型(WeldingForming)

7、數(shù)碼累積造型(Digital-BrickLaying)

8、光掩膜法（SGC)快速原型制造技術(shù)的分類按制造工藝原理分類快速原型制造技術(shù)的分類67典型的快速原型制造技術(shù)特點(diǎn)比較成型方法成型速度原型精度