数字化技术项目综合训练总结报告
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数字化技术项目综合训练总结报告目录训练模块一:零件功能分析与有限元分析 (3)1.1训练目的 (3)1.2具体任务与要求 (3)1.3训练过程、内容与结果 (4)1.4训练小结 (8)训练模块二:三维建模和工程图处理 (9)2.1训练目的 (9)2.2具体任务与要求 (9)2.3训练过程、内容及结果 (10)2.4训练小结 (15)训练模块三:工艺设计 (16)3.1训练目的 (16)3.2具体任务与要求 (16)3.3训练过程、内容与结果 (17)3.4训练小结 (33)训练模块四:零件数控加工程序编制 (34)4.1零件数控加工宏程序编制 (34)4.1.1训练目的 (34)4.1.2具体任务与要求 (34)4.1.3训练过程、内容与结果 (35)4.1.4训练小结 (39)4.2零件数控加工计算机辅助编程 (40)404.2.2具体任务与要求 (40)4.2.3训练过程、内容与结果 (41)4.2.4训练小结 (46)训练模块五:数控机床操作及其零件数控加工 (46)5.1训练目的 (46)5.2具体任务与要求 (47)5.3训练过程、内容和结果 (48)5.4训练小结 (49)训练模块六:零件加工质量检测 (50)6.1训练目的 (50)6.2具体任务与要求 (50)6.3训练过程、内容和结果 (51)6.4训练小结 (51)项目综合训练心得体会 (52)参考文献 (53)致谢 (54)训练模块一:零件功能分析与有限元分析1.1训练目的通过本次训练,了解UG/NX软件的有限元分析功能块。
学习创建零件的有限元分析方法,通过对零件进行功能分析,然后进入UG的高级仿真模块,对零件进行网格划分,对零件模型受力分析,初步掌握UG有限元分析用于解决工程实际问题方法。
1.2具体任务与要求1.2.1有限元分析的主要概念:有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟,将真实物理系统分割为简单而互相作用的单元,从而用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统的一种方法。
1.2.2有限元方法能解决的问题在工程技术领域内,经常会遇到两类典型的问题:第一类问题,可以归纳为有限个已知单元体的组合。
例如,材料力学中的连续梁、建筑结构框架和桁架结构。
把这类问题称为离散系统。
第二类问题,通常可以建立它们应遵循的基本方程,即微分方程和相应的边界条件。
例如,弹性力学问题,热传导问题,电磁场问题等。
由于建立基本方程所研究的对象通常是无限小的单元,这类问题称为连续系统。
1.2.3有限元的基本思路有限单元法的基本思想是将问题的求解域划分为一系列的单元,单元之间仅靠节点相连。
单元内部的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值得到。
由于单元形状简单,易于平衡关系和能量关系建立节点量的方程式,然后将各单元方程集组成总体代数方程组,计入边界条件后可对方程求解。
1.2.4有限元的基本构成节点:就是考虑工程系统中的一个点的坐标位置,构成有限元系统的基本对象。
具有其物理意义的自由度,该自由度为结构系统受到外力后,系统反应。
元素:元素是节点与节点相连而成,元素的组合由各节点相互连接。
不同特性的工程系统,可选用不同种类的元素。
自由度:上面提到节点具有某种程度的自由度,以表示工程系统受到外力后的反应结果。
1.3训练过程、内容与结果在几组零件工况分析题里面,根据老师安排,我选的是对单件两点联动压块分析。
夹紧力Q=100kg,材料为45钢。
下图中是摆动式浮动夹头。
图1-11.3.1需求分析由上图可以看出,压块的上表面受到的是圆柱传递下来的载荷Q的部分力,这样上表面就是类似地受到均布载荷,而在压块的下表面,两个接触面受到的是指向圆心的压力。
由于没有压块的具体尺寸,初定压块最大直径为200mm,受到均布载荷部分的长度为180,载荷为960N,则算出q=5.4N/mm。
其他两个接触处受到的力分别为F1 、F2。
根据受力角度以及综合压块上下表面的受力情况,总结简化出压块的受力图如图1-2所示:图1-2有限元分析零件受力简图计算过程如下:竖直方向上受力,F1+F2=q*OC对A点求力矩,q*OA2/2 –q*AC2/2 +F2*AB=0经计算得,F1=394N ,F2=578N在压紧工件的过程中,压块上接触圆弧面是固定的,下下接触圆弧面中的做圆弧面是固定,右圆弧面可单方向移动;由于销轴固定压块在圆柱推缸上,因此销轴孔的内表面也是固定的,这就构成了压块有限元分析的边界条件。
1.3.2训练过程在老师的指导下,先对分析零件进行工作环境以及受力情况的分析,进而是自己拟定尺寸,在NX里面进行三维模型的构造,由于NX4.0版本较低,做出的有限元分析无法导出相关报告,所以必须将模型用NX7.5打开进行有限元的分析,在进行网格划分,材料附属,载荷选择,边界条件设置之后开始有限元分析,将得到的数据与材料的许用数据比较,对模型数据进行修改,直至符合工作条件和材料属性要求。
1.3.3关键技术1.在NX构建三维模型,见图1-3。
在三维模型构建过程中运用到草图绘制、扫描特征中的拉伸命令,成形特征中的键槽命令。
图1-32.以单元尺寸为4mm来划分网格,如图1-4所示。
图1-43.边界条件和载荷分布:两个圆弧下表面也是固定约束以及销孔内表面也是固定约束;部分圆弧上表面受到均布载荷,方向竖直向下,两个圆弧下表面在接触的那条线上受到指向圆心的正压力。
如图1-5图1-51.3.4实现结果受力情况:最大应力为107.54Mpa图1-6异形板应力图变形情况:最大变形为0.0000418mm图1-6异形板位移图1.4训练小结零件功能分析与有限元分析作为项目综合训练的第一模块是对我们设计的零件功能的检测环节。
我们借用三维软件,虚拟出零件工作环境,拟定受力以及边界条件等,模拟出工作状态下零件的状态,求出极限值,与零件的许用值进行比较,继而优化零件尺寸。
这些都是有限元分析的功能所在。
在训练的过程中,我们一开始会对零件的工况不太了解,为了便于设计与分析,我们就会请教老师,让老师为我们解析零件的工作原理,工作环境等,再加上自己专业课知识的学习,分析出零件的受力情况。
在有限元分析过程中,网格的划分,载荷与边界条件的选用是主要的环节,这就考验到我们材料力学以及工况分析的能力。
网格划分得越小,分析的结果就越真实,但是网格细化的同时对计算机的配置也有一定的要求,所以必须选择合适的网格划分尺寸。
我们的零件材料为45钢,在NX材料库里面不存在此种材料,这样的条件下我们就必须在材料库中自己定义材料,查到其密度、泊松比、许用应力,杨氏模量等材料属性数据,然后再将此材料附于零件上。
在此次的训练过程中,运用到不仅仅是有限元方面的软件操作的知识,更多的是以往学科知识的综合运用。
一个有限元分析,我们要考虑材料力学方面的知识,要知道所用材料的各种属性数据,这就涉及到了材料工程学科知识。
项目综合训练就是各门学科知识的综合运用,从毛坯到成品的各个环节的设计计算。
在此模块中,关于工况的分析则是将实际环境由计算机虚拟环境来取代,进行设计计算的过程,庞大的计算量则由计算机来完成。
训练模块二:三维建模和工程图处理2.1训练目的1.掌握UG CAD数字化建模的基本方法;2.掌握运用表达式功能进行参数设计的基本方法;3.掌握UG CAD工程图的基本方法;4.掌握运用工程图模板文件进行工程图设置的基本方法。
2.2具体任务与要求在老师的指导下,完成三件零件的三维建模,以及工程图的制作。
模型文件一律采用―学生完整学号-学生姓名-零件名称.Prt‖的格式统一采用拼音全名,例如―BJ080225-zhangsan-chilunzho u.prt‖;工程图文件须创建非主模型文件,采用―学生完整学号-学生姓名-零件名称-drafting.Prt‖的格式统一采用拼音命名,例如―BJ080225-zhangsan-chilunzhou-drafting.prt‖。
模型文件中,图层使用须符合下表要求:表2-1图层设置表3.综合运用草图特征、体素特征、扫描特征、成形特征等各类特征命令,对综合训练项目中各加工零件按1:1尺寸比例构造三维实体模型;4.按教师要求,对每个加工零件中的重要关键尺寸进行表达式设置,且关键尺寸须按内容予以命名,例如―length‖―width‖;5.使用模板功能,按标准规范设置工程图纸图框及标题栏;6.综合运用视图、尺寸标注、形位公差、标注等各类命令,完成综合训练项目中各加工零件的工程图处理,不同的工程图组成内容须分类存放于不同图层中。
2.3训练过程、内容及结果在此次训练过程中,主要是运用UG软件进行三维模型的构建和工程图的处理工作。
UG/NX是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件,这一次运用到的是系统中的CAD模块中的Modeling、Drafting功能。
建模及工程图任务主要是车削轴、铣削零件、工况分析零件这三个零件。
车削零件轴由于是一个回转体,在建模的时候就可以运用草图特征与扫描特征相结合的的方法,先绘制出与截面形状相同的草图,再通过扫描特征对其进行扫描处理,将其从二维平面图形转化为三维实体形状。
在草图绘制过程中,草图平面的选择,草图约束条件的设置都要考虑,这就是参数化建模的典型。
而我在训练过程中,是将草图特征和体素特征、成形特征结合起来。
一些复杂不规则的实体,运用的是草图特征,普通阶梯轴的建模则是体素特征与成形特征中的圆柱和圆台、边倒角等命令。
在基本体素的基础上通过使用成形特征增加或减少材料,形成新的实体形状。
铣削零件的外形一般比较复杂,单一的运用成形特征与体素特征很难完成建模任务。
和车削零件相同,还加入了草图特征、扫描特征的使用。
一般铣削内外轮廓则是草图绘制而成的,零件上的孔则是运用圆孔命令构造的。
铣削深度的不同则是靠打孔以及拉伸切除的不同深度来保证的。