基于PRO E產(chǎn)品設(shè)計的快速成型技術(shù)

1、基于PRO/E產(chǎn)品設(shè)計的快速成型技術(shù)蓋立武 作者簡介: 蓋立武（1979-），男，山東棗莊人 工學(xué)學(xué)士，助理實驗師、數(shù)控技師,研究方向：數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM/CAE。摘 要：快速成型技術(shù)開創(chuàng)了用Pro/E完成實體設(shè)計從數(shù)字模型化到產(chǎn)品實體化的產(chǎn)品快速輸出的新里程碑！造就了工程師對產(chǎn)品設(shè)計的速度化、精確度的準(zhǔn)確把握與市場需求的快速對接。其在正向工程中擁有無法替代的地位與高效益，采用產(chǎn)品的3D模型與快速成型相結(jié)合，高效地制出設(shè)計原型，此為產(chǎn)品的快速投入市場贏得了寶貴的時間和無限的市場價值。關(guān)鍵詞：正向工程、快速成型、Pro/E 1.引言順應(yīng)時代發(fā)展潮流，正向工程設(shè)計已被列入工程項目中的關(guān)鍵一環(huán)

2、并優(yōu)化應(yīng)用.為方便大家了解產(chǎn)品設(shè)計原型在研究開發(fā)中的地位及作用，由此引入產(chǎn)品開發(fā)流程Milestone1 - evidence and business for going /no going 、Milestone3 pilot design analysis and realization for prototype、Milestone6 - release for manufacturing and delivery. 在Milestone3中以市場研究員、工業(yè)設(shè)計師為主導(dǎo)，開發(fā)工程師、結(jié)構(gòu)工程師、項目工程師、機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-設(shè)計原型。2.產(chǎn)品的設(shè)計過程典

3、型的產(chǎn)品研發(fā)過程可分為三大類：設(shè)計，評估和制造。設(shè)計和評估工作需反復(fù)進行，直至設(shè)計令人滿意為止（即符合客戶的需求）。如果我們對設(shè)計進行了適當(dāng)?shù)脑u估，就可以減少一些反復(fù)修改的過程，加快產(chǎn)品投入市場的進度。如果我們沒有適當(dāng)評估和改進設(shè)計，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改變設(shè)計才能糾正過來。因為要在產(chǎn)品研發(fā)晚期改變設(shè)計代價是極其昂貴的，并且很難去實施，所以我們必須在開始制造產(chǎn)品前就對設(shè)計進行充分的改良和評估。2.1產(chǎn)品成形的方式成型是常用而行之有效的評估產(chǎn)品設(shè)計的手段。成型可以是實體的，也可以是虛擬的。虛擬成型包括計算機模型，模擬實驗，虛擬現(xiàn)實等等。實體成型可分為傳

4、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體造型技術(shù)制造的。2.2虛擬成形和實體成形的應(yīng)用電腦設(shè)備和軟件的升級使得在許多行業(yè)中出現(xiàn)了一種傾向，即虛擬成型的使用增長而實體成型的使用減少。虛擬成型的優(yōu)點有許多，它的成本較低，能對設(shè)計的改變進行快速的評估，是一種能有效探索產(chǎn)品研發(fā)空間的手段。在當(dāng)今競爭激烈的行業(yè)中，這種增大使用虛擬成型的趨勢很可能會一直持續(xù)下去，這可以不斷縮短產(chǎn)品研發(fā)成本和營銷時間。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體成型。實體成型在產(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）實體成型通常更適用于某些

5、形式的產(chǎn)品評估，如人體工學(xué)，比率和客戶反饋等。 （2）實體成型能獲取在虛擬成型中可能被忽視或無法獲取的實體現(xiàn)象。一個體系越復(fù)雜，要在虛擬成型中獲取所有相關(guān)的實體現(xiàn)象就越困難。 （3）與虛擬模型相比，實體模型能提供實際的測試數(shù)據(jù)。這是虛擬模型的檢測和改良過程的一個重要方面。雖然虛擬成型在許多方面改進了產(chǎn)品研發(fā)過程，但是實體成型仍然是這個過程中的一個不可分割的元素。事實上，自由實體造型給實體成型提供了全新的手段。實體成型和虛擬成型在產(chǎn)品的設(shè)計改進方面的卓越優(yōu)勢給工程師進行項目評估時提供了極好的成本參考依據(jù)與評估手段。2.3實驗?zāi)M法ESM技術(shù)為了彌補成型產(chǎn)品與真實的產(chǎn)品之間的缺陷，我們利用模擬技術(shù)

6、，把成型的狀態(tài)和成品的狀態(tài)聯(lián)系起來。我們在這里要談的是實驗?zāi)M方法ESM。The first ESM study involves a linear stress strain curve for the product family and a non-linear stress-strain curve for the model family. The constant value of Youngs modulus for the product family is 10,150 k si (equal to that of aluminum). The variable value

7、of Youngs modulus for the model family is defined with a Ramberg-Osgood curve, which is described by the following equation (ABAQUS, 2001):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（見圖1），能反映工程塑性材料的應(yīng)力和應(yīng)變曲線關(guān)系。 圖1 圖2是應(yīng)變 ； is stress ,是應(yīng)力 ； E is Young's modulus , andk和n為常數(shù)，取決于材料的。 K a

8、nd n are constants that depend on the material being considered.應(yīng)用ESM建立圖2設(shè)計原型，再進行設(shè)計優(yōu)化即得到圖3真實產(chǎn)品： 圖33、結(jié)語傳統(tǒng)的制造樣品方式需用Pro/E設(shè)計后的3D模型轉(zhuǎn)換到圖紙，然后制造出接近于數(shù)字化模型的實體樣品。這種僅憑制造者的個人加工經(jīng)驗和工藝方法加工出來的樣品，不僅產(chǎn)品所需達到的關(guān)鍵配合尺寸達不到要求，還很難保證需方的要樣時間及項目時間的推進。因此，快速成型順應(yīng)時代的技術(shù)發(fā)展要求，突破傳統(tǒng)的成型模式，不僅避免了制作樣品的重復(fù)性，提高了產(chǎn)品的模型精度，還為產(chǎn)品的模具設(shè)計、注塑成型提供了很好的工藝借鑒。參

9、考文獻1顏永年、單忠德編 快速成形與鑄造技術(shù)M. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.2王廣春、趙國群編 快速成形與快速模具制造技術(shù)及其應(yīng)用M 北京：機械工業(yè)出版社，2003. 3 王運贛 編 快速成型技術(shù)M. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1999.4 莫健華、劉杰、黃樹槐 快速成形與快速制模技術(shù)的發(fā)展N. 2004.5 海錦濤、張立斌、陸 辛。先進制造技術(shù)M。機械工業(yè)出版社。1996.12.Application on the rapid prototypebased on PRO-EGa Li-wuAbstract: The rapid prototype technology founded

10、a new milestone which completes with Pro/E from the digital model to the product substantialization product that is qucikly exported! Engineers can precisely hold the key to control the product design speed and demands from international market. It has the status and the high benefit in the forward project which is unable to substitute, which combines the three dimentional model with the rapid prototype to produce highly effective prototype. this ways has