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2013-07-18 by:广州ProE/Creo培训中心 来源:仿真在线
proe产品设计的快速成型技术
0 引言
顺应时代发展潮流,正向工程设计已被列入工程项目中的关键一环并优化应用。产品的开发流程主要包括:概念设计M-2、市场分析及概念可行性研究M-l、综合研究分析M1、产品设计原型及生命周期测试阶段M3、产品生产及交货M6。在M3中以市场研究员、工业设计师提出的成功概念为设计方向,开发工程师、结构工程师、项目工程师、机械分析工程师等与之紧密协作,使虚拟的构思成为现实的设计原型。
1 产品设计过程
典型的产品研发过程可分为三大类:设计,评估和制造。设计和评估工作需反复进行,直至设计令人满意为止(即符合客户的需求)。如果我们对设计进行了适当的评估,就可以减少一些反复修改的过程,加快产品投入市场的进度。如果我们没有适当评估和改进设计,直接制造出产品就可能出现意想不到的产品缺陷,这样的缺陷唯有花高价改变设计才能纠正过来。因为要在产品研发晚期改变设计代价是极其昂贵的,并且很难去实施,所以我们必须在制造产品前就对设计进行充分的改良和评估。
1.1 产品成形的方式
成型是评估产品设计常用的手段。成型有实体的、虚拟的。虚拟成型包括计算机模型,模拟实验,虚拟现实等等。实体成型可分为传统成型和快速成型。传统成型是通过典型制造过程和手工建造出来的,而快速成型是使用自由实体造型技术制造的。
1.2 虚拟成形和实体成形的应用
电脑设备和软件的升级使得在许多行业中出现了一种倾向,即虚拟成型的使用增长而实体成型的使用减少。虚拟成型的优点有许多,它的成本较低,能对设计的改变进行快速的评估,是一种能有效探索产品研发空间的手段。在当今竞争激烈的行业中,这种增大使用虚拟成型的趋势很可能会一直持续下去,这可以不断缩短产品研发成本和营销时间。但是,在产品研发的许多程序中,虚拟成型并没有完全替代实体成型。实体成型在产品研发的许多方面仍然占据着举足轻重的地位,具体说明如下:
(1)实体成型通常更适用于某些形式的产品评估,如人体工学,比率和客户反馈等。
(2)实体成型能获取在虚拟成型中可能被忽视或无法获取的实体现象。一个体系越复杂,要在虚拟成型中获取所有相关的实体现象就越困难。
(3)与虚拟模型相比,实体模型能提供实际的测试数据。这是虚拟模型的检测和改良过程的一个重要方面。
虽然虚拟成型在许多方面改进了产品研发过程,但是实体成型仍然是这个过程中的一个不可分割的元素。事实上,自由实体造型给实体成型提供了全新的手段。实体成型和虚拟成型在产品的设计改进方面的卓越优势,给工程师进行项目评估提供了极好的成本参考依据与评估手段。
1.3 实验模拟法ESM技术
为了弥补成型产品与真实产品之间的缺陷,我们利用模拟技术,把成型的状态和成品的状态联系起来。我们在这里要谈的是实验模拟方法ESM。
从模型到产品的实现,ESM的研究涉及到产品的线性应力曲线和成型产品的非线性应力曲线。Ramberg-osgood方程建立和描述非线性关系,能反映工程塑性材料的应力和应变曲线关系。
应变对应的屈服点,是弹性和塑料部件。ε是应变;σ是应力;k和n为常数,取决于材料。
应用proe建立模型,然后用ANSYS或Pro-Mechanica分析其应力、强度。设计原型实现,再进行设计优化即得到图2,最后成型产品。
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