肥皂盒成形全过程CAD.docx

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肥皂盒成形全过程CAD

肥皂盒成形全过程CAD/CAE/CAM综合实验

序言

1、实验目的

1）加深学生对塑性成形理论、塑性成形技术、检测技术、数值模拟技术、模具CAD/CAM技术的理解。

2）掌握计算机在塑性成形工艺与模具设计与制造中的应用。

2、实验意义

培养学生的计算机应用能力、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，使学生更好更快地适应工作岗位。

3、基本要求

1）掌握新产品设计和逆向求反设计的理论和方法。

2）掌握材料力学性能和成形性能的测试方法。

3）掌握板料成形过程仿真的理论和方法。

4）熟悉模具典型结构及主要工作零件的加工方法。

5）掌握模具装配、安装和调试方法。

4、实验内容

1）涉及的课程

涉及的基础与专业课程包括材料科学基础、材料成型基础、材料成型技术、材料成型检测技术、材料成型计算机应用基础、材料成型计算机应用软件、模具设计与CAD、塑性成型CAE、模具制造与CAM等课程。

力求反映现代材料成型方法，从产品设计到产品生产，贯穿现代成形设计、分析与制造的基本过程。

2）具体内容

以板料成形过程为主线，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求反），根据产品的使用和成形要求，利用材料试验机进行板料力学性能和成形性测试，选择合适的材料,利用数值模拟软件进行成形工艺分析与成形模拟仿真，确定合理的成形方案及工艺参数，借助CAD/CAM软件进行模具设计并编制模具行腔NC加工程序，在数控机床上进行模具工作零件的数控加工，与其他零件一起装配，完成零件成形所需全部模具,将模具安置在压力机上进行冲压，生产出合格的铲平同时进行成形过程的应力—应变采集分析。

整个实验过程体现了从产品设计、模具制造到产品生产的数字化。

实验组织与准备

在课程学习的过程中就将实验任务布置下来,以便于我们边学习知识边进行实验的准备工作，同时在实验正式开始之前进行必要的培训，掌握设备的操作方法，熟悉各个软件的使用，主要是数控铣床的操作和制造工程师的使用。

实验中用到的主要设备和软件有:

1）测试设备

CMT5205微机控制电子万能试验机、三维扫描设备

2）加工设备

机械加工普通设备、数控线切割机床、数控铣床等

3）冲压设备

四柱万能液压机、机械压力机

4）工量具

游标卡尺、千分尺、内六角扳手等

5）计算机软件

UG、PRO/E、制造工程师、Dynaform等

实验过程

1、产品设计

使用CAD软件进行设计,肥皂盒的二维图和三维图如下:

2、板料力学性能与成形性测试

SUS304作为AUSTENITE系的基本钢种耐腐蚀性、耐热性、低温强度、机械性能优秀，热处理后不发生硬化，几乎没有磁性

SUS304特性及实用用途：

特性

--奥氏体基本钢种，用途最为广泛；

-—耐蚀性和耐热性优良；

—-低温强度和机械性能优良;

——单相奥氏体组织,无热处理硬化现象

用途

--1,2类餐具，外装材,建筑材料,汽车部件,

-—医疗器械，化学,食品工艺，纤维产业，

-—船舶部件

化学成分:

（单位：

wt%）

规格

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

TYPE304

≤0。

08

≤1.00

≤2.00

≤0.045

≤0.030

≤18.0-20。

0

≤8.0—10。

5

机械性能：

规格

YS（Mpa）

TS（Mpa）

EL（％）

Hv

TYPE304

≥205

≥520

≥40

≤200

3、板料成形过程仿真

用板料成形数值分析软件（Dynaform）对零件的成形进行仿真，分析变形过程，为制定工艺方案提供指导.

（1）实验准备：

通过UG软件进行建模,导出可用于Dynaform分析的数据模型，数据格式为IGES，包括凸模、凹模、坯料、压边圈，如下图：

（2）成形过程模拟：

使用传统设置，合理选取参数

（3）结果分析：

经过对不同参数以及不同板料形状计算分析，现以尺寸为195mm×145mm并去除四角30mm的板料为例加以具体分析说明（参数为压边力200000N,拉深高度27mm，拉深速度2000mm/s，凹模圆角为3mm）。

FLD图

从FLD图上看拉深变形情况比较良好，无开裂出现,均落在安全区域以内,主要的问题是起皱，这个问题可以考虑改变工艺参数来减少起皱的区域。

厚度分布图

从厚度分布图上看，厚度分布较为均匀,变薄最严重的区域出现在四个角，在实际加工中要注意避免此区域变薄过大而发生破裂，此外压边部位有一些起皱,但问题不是很严重。

4、冲压工艺方案确定及模具设计

（1）根据数值模拟结果，确定工艺方案为：

剪切毛坯拉深切边翻边

各工序三维图

毛坯

拉深

切边

翻边

（2）模具设计

模具设计时应注意的问题:

1）根据零件冲压成形工序性质及工艺力大小选择冲压设备类型及大小，模具的闭合高度、连接模柄、模具最大尺寸等必须与所选设备相配套.

2）根据冲压件质量要求、材质和板材厚度确定合理的模具间隙。

3）根据零部件的功能,确定零件之间的装配关系，合理标注形位公差.

4）更具冲压零件的尺寸精度及质量要求，选择合理的模具零件制造精度等级.

5）模具零件设计时应考虑其加工工艺性，尽量降低加工成本。

由工艺方案可知共需三套模具，分别为拉伸模、切边模、翻边模,以下为拉伸模的设计图纸

拉深凹模（三维）

拉深凸模（三维）

装配图（二维）

5、模具制造、装配和调试

（1）模具零件的制造

根据设计图纸及实验室设备条件，确定合理的制造工艺路线，制造模具零件.

1）定做毛坯

根据图纸要求，确定模具零件的下料尺寸,外协定制坯料。

2）模具零件的机械加工

根据图纸要求，对坯料进行车铣刨磨等加工

3）划线、钻孔和攻丝

对各类零件划线、钻孔和攻丝

4）热处理

将不同要求的坯料分类外协热处理,保证零件硬度。

5）模具零件的线切割加工（热处理后实施）

对需线切割加工的零件，编制加工程序，选择合理加工参数制造。

6）模具零件的数控加工（热处理前实施）

a利用UG根据图纸对零件进行三维实体建模。

b根据零件的特点,设计合适的加工工艺路线，（粗加工——半精加工——精加工），选择合适的刀具、切削速度、进给速度、每次进刀量等加工参数.

c启动UG的加工模块，依次生成粗加工、半精加工、精加工的刀具轨迹，利用轨迹仿真模块进行仿真检验。

d利用UG的后处理功能，选择一种加工机床，并根据该机床的数控系统说明书、机床说明书等资料构建后处理器。

包括:

定义机床行程、Z轴、G代码、M代码、各加工轴的精度及范围、F功能、S功能、D功能等。

e利用UG的后处理功能，选择新构建的后处理器,生成适用于该机床的数控加工指令。

f将数控加工指令传到相应的基础，并用数控机床加工相应的零件。

UG加工应用实例

建模并生成轨迹

轨迹仿真

生成加工代码（部分）

%1234

N0010G40G17G90G70

N0020G91G28Z0.0

N0030T01M06

N0040G0G90X-1.1703Y。

061S1000M03

N0050G43Z1。

5748H00

N0060Z1.2992

N0070G3X-1.1703Y。

061Z1.001I。

1664J-。

061K。

0475F9.8

N0080X-1。

1811Y0.0Z。

9843I。

1664J—。

061K.0475

N0090G1Y-.1194M08

N0100G2X—.8038Y—。

0787I.3773J-1。

731

N0110G1X。

8038

N0120G2X1.1811Y—。

1194I0。

0J-1.7717

N0130G1Y.1194

N0140G2X.8038Y。

0787I-.3773J1.731

N0150G1X—.8038

N0160G2X—1。

1811Y。

1194I0。

0J1.7717

N0170G1Y0。

0

N0180X-1。

378

N0190Y—。

384

N0200G2X—.8038Y-.2756I.5742J—1.4664

N0210G1X。

8038

N0220G2X1.378Y—。

384I0。

0J—1.5748

N0230G1Y.384

………………

N7530X-1.9775Y—1.4515I—1.8967J5.1384

N7540G1Y0.0

N7550G0X—2。

1743

N7560Z。

315

N7570Z1.5748

N7580M02

%

双子星数控机床操作

一、机床开机步骤

1、接通机床电源

2、将机床配电箱右侧总电源开关从“OFF"拨至“ON”;

3、将双子星系统控制柜上右侧开关从“OFF”拨至“ON"，计算机进入Windows2000界面;

二、FANUC与西门子系统的选择

系统启动完成进入Windows2000系统界面后,双击桌面快捷方式“start.exe”，屏幕出现提示：

请选择系统:

按802D键选择西门子系统，按Oi-M键选择FANUC

按编辑面板上的对应键选择要运行的系统，进入数控界面。

三、FANUC基本操作

1、手动返回参考点

（1）将控制面板上的模式选择开关拨到“回参考点”档;

（2）按下控制面板上的“+Z”键,Z轴返回参考点后，参考点指示灯点亮；

（3）按上述方法，依次按下“+X”键、“+Y”键，X、Y轴回参考点.

2、安装工件、刀具

将选用的刀具装到主轴夹头,将需加工的工件放在工作台上夹紧（在毛坯中点做标记）。

3、对刀操作

（1）将模式选择开关指向“手动连续进给”;

（2）选择进给速度（可选60%~70%倍率）；

（3）按“+X"或“—X"键，使X轴沿正向或负向连续移动到工件原点附近；

（4）对Y轴和Z轴进行同样的操作;

（5）将模式选择开关指向“手轮模式"；

（6）旋转轴选择开关，选择要移动的轴；

（7）旋转手轮进给倍率开关，选择手轮进给倍率;

（8）顺时针或逆时针旋转手轮，使选择的轴定位于工件原点；

（9）记录下三轴的坐标值。

4、设定工件原点偏移值

（1）依次按编辑面板上的“POS"键、“OFFSETSETTING"键；

（2）按下“[坐标系]”软键，屏幕显示工件坐标系设定界面;

（3）使用方向键将光标移动到欲改变的工件原点偏移值上,首先将光标移到G54的X值上；

（4）使用数字键输入数值,然后按下“INPUT”键；

（5）重复（3）、（4）步，改变另两轴的偏移值;

（6）查看工件坐标系是否为“0,0,0”，如果是则继续，否则检查上面操作是否正确。

5、自动加工

事先应将编好的程序拷贝到时指定目录（D:

\Mill\MctF\data）下

（1）查找文件

①将模式选择开关拨到“EDIT"位置，按“PROG”键；

②按系统显示屏下方的［DIR]软键；

③显示当前存储的程序名列表。

（2）程序号检索

①选择“EDIT"或“自动”模式，按“PROG”键；

②使用字母和数字键输入程序号“Oxxxx"；

③输完程序名后，按[O检索]软键；

④检索结束后，将显示检索到的程序内容。

（3）自动加工

①将模式选择开关指向“自动”档位；

②按控制面板上的“循环启动”按钮，启动自动运行,加工结束后自动停止；

③如要中途停止，可按“循环启动”按钮右侧的“进给暂停”按钮,进给运动停止,再按“循环启动"按钮，可恢复被停止的程序；

④如要中断加工，可按下数控系统编辑面板上和“RESET”键，中断程序加工,再按“循环启动”按钮，程序将从头执行；

⑤加工中遇紧急情况可按下“急停按钮”。

（2）模具装配

1）检查模具零件是否符合图纸要求

2）组件的装配

a.将导柱、导套与模板装配并合模。

b.模柄和上模板装配。

c.将凸模与凸模固定板、凹模与凹模固定板或凸凹模与其固定板装配,形成不同组件。

3）模具总装配

根据模具结构选取装配基准，按合理的装配顺序装配.

4）检验

按模具装配技术条件进行装配检验。

（3）模具安装和调试

1）安装模具

将模具安装在选用的设备上，上模通过模柄与设备滑块连接,下模通过压板与设备工作台连接。

2）调试模具

取毛坯进行试冲，通过调整凸模和凹模配合间隙深度、间隙及定位、压边及卸料等系统直至冲压出合格的零件。

6、冲压加工与产品后处理

（1）冲压加工

根据工序图，分别进行冲压生产，并随时检查个半成品件是否符合图纸要求，以保证冲压件的最终成形。

（2）产品后处理

1）选用磨光机、抛光机等工具对产品件周边进行去毛刺、抛光加工。

2）将产品件清洗、晾干后入库。

实验总结