proe產(chǎn)品設(shè)計(jì)的快速成型技術(shù)

2013-07-18 by:廣州ProE/Creo培訓(xùn)中心來源:仿真在線

0 引言

順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流,正向工程設(shè)計(jì)已被列入工程項(xiàng)目中的關(guān)鍵一環(huán)并優(yōu)化應(yīng)用。產(chǎn)品的開發(fā)流程主要包括:概念設(shè)計(jì)M-2、市場(chǎng)分析及概念可行性研究M-l、綜合研究分析M1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)原型及生命周期測(cè)試階段M3、產(chǎn)品生產(chǎn)及交貨M6。在M3中以市場(chǎng)研究員、工業(yè)設(shè)計(jì)師提出的成功概念為設(shè)計(jì)方向,開發(fā)工程師、結(jié)構(gòu)工程師、項(xiàng)目工程師、機(jī)械分析工程師等與之緊密協(xié)作,使虛擬的構(gòu)思成為現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)原型。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程

典型的產(chǎn)品研發(fā)過程可分為三大類:設(shè)計(jì),評(píng)估和制造。設(shè)計(jì)和評(píng)估工作需反復(fù)進(jìn)行,直至設(shè)計(jì)令人滿意為止(即符合客戶的需求)。如果我們對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑u(píng)估,就可以減少一些反復(fù)修改的過程,加快產(chǎn)品投入市場(chǎng)的進(jìn)度。如果我們沒有適當(dāng)評(píng)估和改進(jìn)設(shè)計(jì),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(jià)改變?cè)O(shè)計(jì)才能糾正過來。因?yàn)橐诋a(chǎn)品研發(fā)晚期改變?cè)O(shè)計(jì)代價(jià)是極其昂貴的,并且很難去實(shí)施,所以我們必須在制造產(chǎn)品前就對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的改良和評(píng)估。

1.1 產(chǎn)品成形的方式

成型是評(píng)估產(chǎn)品設(shè)計(jì)常用的手段。成型有實(shí)體的、虛擬的。虛擬成型包括計(jì)算機(jī)模型,模擬實(shí)驗(yàn),虛擬現(xiàn)實(shí)等等。實(shí)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(shí)體造型技術(shù)制造的。

1.2 虛擬成形和實(shí)體成形的應(yīng)用

電腦設(shè)備和軟件的升級(jí)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(zhǎng)而實(shí)體成型的使用減少。虛擬成型的優(yōu)點(diǎn)有許多,它的成本較低,能對(duì)設(shè)計(jì)的改變進(jìn)行快速的評(píng)估,是一種能有效探索產(chǎn)品研發(fā)空間的手段。在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的行業(yè)中,這種增大使用虛擬成型的趨勢(shì)很可能會(huì)一直持續(xù)下去,這可以不斷縮短產(chǎn)品研發(fā)成本和營(yíng)銷時(shí)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(shí)體成型。實(shí)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(shí)體成型通常更適用于某些形式的產(chǎn)品評(píng)估,如人體工學(xué),比率和客戶反饋等。

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

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

雖然虛擬成型在許多方面改進(jìn)了產(chǎn)品研發(fā)過程,但是實(shí)體成型仍然是這個(gè)過程中的一個(gè)不可分割的元素。事實(shí)上,自由實(shí)體造型給實(shí)體成型提供了全新的手段。實(shí)體成型和虛擬成型在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)方面的卓越優(yōu)勢(shì),給工程師進(jìn)行項(xiàng)目評(píng)估提供了極好的成本參考依據(jù)與評(píng)估手段。

1.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)M法ESM技術(shù)

為了彌補(bǔ)成型產(chǎn)品與真實(shí)產(chǎn)品之間的缺陷,我們利用模擬技術(shù),把成型的狀態(tài)和成品的狀態(tài)聯(lián)系起來。我們?cè)谶@里要談的是實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法ESM。

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

應(yīng)變對(duì)應(yīng)的屈服點(diǎn),是彈性和塑料部件。ε是應(yīng)變;σ是應(yīng)力;k和n為常數(shù),取決于材料。
應(yīng)用proe建立模型,然后用ANSYS或Pro-Mechanica分析其應(yīng)力、強(qiáng)度。設(shè)計(jì)原型實(shí)現(xiàn),再進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化即得到圖2,最后成型產(chǎn)品。

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