CAD_CAM_CAE课程设计说明书.doc

1 课课 程程 论论 文文 cad/cae/camcad/cae/cam 方法与技术方法与技术 风扇设计及加工风扇设计及加工 指 导 教 师 学 院 名 称专业及班级 提 交 日 期答 辩 日 期 2 目录目录 cad 1.风扇前盖造型风扇前盖造型.1 2.风扇后盖造型风扇后盖造型.6 3.风扇叶片造型风扇叶片造型.11 4.风扇前挡盖造型风扇前挡盖造型.15 5.风扇电机端盖造型风扇电机端盖造型.17 6.旋钮的造型旋钮的造型.20 7.中心定位盖的造型中心定位盖的造型.21 8.装配图装配图.22 cam 1.模具的建立模具的建立.23 2.加工中心定位盖的上模具的加工中心定位盖的上模具的 nc 设置设置.26 cae 1 模型特点分析模型特点分析.35 2 定义材料属性定义材料属性.35 3.定义单元类型定义单元类型.36 4 划分网格划分网格.37 5 设置边界条件设置边界条件.38 6 求解设置和加载求解设置和加载.39 7 结果查看和分析结果查看和分析.40 8 结果分析结果分析.42 体会总结体会总结43 参考文献参考文献44 1 cad 1.风扇前盖造型风扇前盖造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 qiangai 实体模 型。使用拉伸命令，进行如下草绘。设置拉伸长度为 50，确认，如下右图。 使用拉伸命令建立帽子外形的按钮摆放位置，草绘如下图。 拉伸长度依然为 50，确认，生成立体图后，使用编辑特征操作，旋转复 30 制生成所拉伸建立的帽子外形，并删除原有的帽子外形。最后得到造型如下图。 2 建立四个基准平面及绘制四条样条曲线，top 面向上和向下偏移 220 和 180， 并分别绘制样条曲线如下。 上基准面样条曲线上基准面样条曲线 3 下基准面样条曲线下基准面样条曲线 right 面向左和向右偏移各 190，然后绘制样条曲线，分别如下图。 左基准面样条曲线左基准面样条曲线 右基准面样条曲线右基准面样条曲线 使用边界混合生成由四条样条曲线围成的曲面并实体化，如下图。 建立基准平面，front 面向前平移 28，再以此为基准面使用拉伸命令，草绘如 下左图去除材料，再次使用拉伸去除材料，草绘如下右图。 4 生成立体图如下 建立风扇前挡盖的旋转轨道。先建立参考平面，front 面向前平移 15，生成参 考平面，然后使用拉伸去除材料。 到此，直接向整体抽壳，厚度为 2。 草绘如下左图，旋转生成曲面，然后向内加厚，厚度为 1.2，如下右图。 使用拉伸命令生成连接板，草绘如下，拉伸厚度为 1.2。并使用以基准轴阵列连 接板，建立 12 块均分角度的连接板，如下右图。 360 5 建立风扇支座。首先建立两个新的参考平面。right 面向右平移 100。top 面向 下 平移 200。使用扫描曲面命令，草绘轨迹，扫描横截面如下。 再使用实体化向下加厚，厚度为 4，生成如下图。 建立支座与主体的连接。使用拉伸命令，草绘如下左图，拉伸至主体外圆曲面。 再次使用拉伸命令去除连接体的内部材料，草绘如下右图，去除材料拉伸至主 体外圆曲面。 6 然后使用镜像命令使整个支座关于 right 对称，并各个拐角位倒圆角 r3。 最后对旋钮位进行拉伸去除材料，草绘如下左图。最后风扇的前盖完全形成， 如下右图。 2.风扇后盖造型风扇后盖造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 hougai 实体模 7 型。与风扇前盖形状一样，拉伸深度为 25，生成如下图。 以后面为基准面拉伸去除材料，去除深度为 20，草绘如下图。 接下来对整体抽壳，保留厚度为 2，生成如下图。 建立基准面，front 面向后偏移 60 建立新的参考平面。使用旋转成型命令，以 top 面为草绘平面草绘，草绘如下上图，造型如下下图。 8 使用扫描成型命令，以 top 为草绘平面草绘扫描轨迹如下左图，草绘扫描横截 面如下右图。 并使用阵列均分，形成 45 连接杆，生成如下图。 360 9 使用旋转成型命令，生成加强环，草绘如下左图，造型如下右图。 建立两个参考平面，top 面向下偏移 200，right 面向右偏移 100，生成两个参 考平面。使用扫描曲面命令，以由 right 向右偏移 100 形成的新参考面为基准 平面草绘扫描轨迹，如下图。 扫描的横截面草绘如下左图，再使用实体化加厚命令，厚度为 4，生成如下右 图。 10 建立后盖底座连接，使用拉伸命令，以底座的上表面为草绘平面，草绘如下左 图，拉伸至主体外圆曲面。再使用拉伸命令去除材料，以底座下表面为草绘平 面，拉伸至主体外圆曲面，草绘如下右图。 建立加强筋，用筋命令，草绘如下，厚度为 4。 11 使用镜像命令，将底座及加强筋等一并关于 right 对称到另外一边，然后对整 体需要倒圆角的边进行倒圆角 r3。最后生成如下图。 3.风扇叶片造型风扇叶片造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 fengshanyepian 实体模型。使用旋转命令生成曲面，并实体化加厚，厚度为 1.2，草绘如下。 12 创建新的两个基准点，第一个基准点数据及参考如下创建。 第二个基准点数据及参考如下创建。 使用拉伸去除材料的命令。以 front 面为草绘平面，草绘如下左图。去除材料 后使用阵列命令，并倒圆角 r2、r4，如下右图。 13 使用拉伸曲面成型，建立一个曲面，草绘如下。 再草绘样条曲线，在 front 面上草绘如下。 并把样条曲线投影到上一步所建立的曲面上，然后使用边界混合命令，如下图。 14 使用延边命令完善。 使用阵列命令生成所有的叶片，并实体化加厚，厚度为 1。 对叶片倒圆角 r17.5，如右下图，倒圆角 r23，如左下图。 使用拉伸命令建立电机与叶片连接部分。草绘如下左图，拉伸深度为 15， 15 建立加强筋，以 front 面为草绘平面，草绘如下上图，筋以草绘平面对称总厚 度为 1.2。隐藏各曲面和样条曲线，风扇叶片最后造型如下下图。 4.风扇前挡盖造型风扇前挡盖造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 dangfenggai 实 体模型。使用拉伸命令，以 top 面为草绘平面，草绘一个直径为 83 的圆，拉 伸深度为 11。并且对其进行抽壳，边的厚度为 7.5，底的厚度为 3。生成如下图。 16 倒圆角 r2，如下左图。倒圆角 r4.5。如下右图。 建立新的参考平面，top 面向下平移 21，生成新的参考平面，使用拉伸命令， 并以此草绘平面，草绘如下图，为拉伸深度为 7。 使用筋命令，以 front 面为草绘平面，草绘如下左图。筋厚度为 1.3，并且关于 front 面对称分布，使用阵列命令，均分圆周生成 30 块筋，如下右图。 17 使用旋转命令去除材料，草绘如下。 使用拉伸命令去除材料，建立连接孔了受力孔，草绘如下。 建立加强环，使用旋转成型命令。草绘如下， 18 挡风盖最后的造型如下图。 5.风扇电机端盖造型风扇电机端盖造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 dianji 实体模型。 使用拉伸命令，建立一个圆周为 76，高度为 17 的圆柱，如下图所示。 再使用拉伸命令去除材料，以圆柱上表面为草绘平面，草绘如下，去除深度为 9。 19 再次使用拉伸命令生成边缘。以 top 面为草绘平面，草绘如下上图，拉伸深度 为 1，造型如下下图。 使用拔模命令，使圆柱体有斜度，拔模角度为，如下图所示。 5 20 倒圆角 r1.5，倒角位置如左下图，倒圆角 3，倒角位置如右下图。 倒圆角 r7，倒角位置如下图所示。 对整体进行抽壳，厚度为 1.2，电机端盖的最后造型如下图。 21 6.旋钮的造型旋钮的造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 anniu 实体模型。 使用拉伸命令，草绘是直径为 25 的圆，拉伸深度为 3。然后再使用拉伸命令， 以圆柱的下表面为草绘基准平面拉伸大径为 8，小径为 5 的圆管，拉伸深度为 4、10。然后再以首建的圆柱的上面表面为草绘平面草绘如下，拉伸深度为 10。 使用拉伸命令去除材料。草绘如左下图，拉伸深度为 1，再次使用拉伸命令， 草绘如右下图，拉伸深度为 5。最后倒圆角 r1。 22 7.中心定位盖的造型中心定位盖的造型 选取新建零件命令，使用 mmns_part_solid 模版板，新建名称为 zhongxingai 实 体模型。使用旋转成型命令，草绘如下所绘。 使用抽壳命令，去除面为下表面，材料身体统一为 2。 23 使用拉伸命令，草绘如下，拉伸到主体外圆曲面。 8.装配图装配图 装配渲染图及装配分解图 24 cam 1.模具的建立模具的建立 使用新建命令制造模具型腔，使用 mmns_mfg_mold 模板。首先，使用模具模 型_装配_参照模型，导入模型，运用缺省定位。再使用模具模型_创建_工件_手 动，创建方法选择创建特征，然后确定。运用实体_伸出项创建模具的大小。草 绘如下左图，拉伸深度为 50，对称均分，生成如下右图。 25 设置收缩率。按尺寸收缩，选用的材料是 pp（聚丙烯） ，收缩率采用 0.0175。 建立分型面，用分型曲面命令，然后选择拉伸一个平面，在 main_parting_pln 面上随便建立一个平面，如下图。 使用体积块分割命令分割模具。选取上一步所建立的曲面为分割曲面，其余设 置如下图所示。然后分别为所生成的上下模具命名。 26 使用模具元件_抽取命令，创建模具元件，如下图所示，一同选取上下模具。 从左边的框架栏中可以看到多了两个模具，右击选取打开模具，显示如下图。左上图为框 架图，右上图为下模具，左下图为上模具。 27 2.加工中心定位盖的上模具的加工中心定位盖的上模具的 nc 设置设置 2.1 加工毛坯的建立加工毛坯的建立 使用新建命令制造命令，使用 mmns_mfg_nc 模板。使用制造模型_装配_参照模 型命令，导入中心定位盖的上模具，并约束定位。参照模型类型选择同一模型， 如下图所示。 使用制造模型_创建_工件命令建立加工毛坯，将毛坯命名为 maopi。然后接着 实体_伸出项命令建立毛坯。在 nc_asm_top 面上草绘，草绘如下左图，拉伸 深度为 30，生成如下右图。 建立新的坐标系，作为下面将要为刀具定位的坐标系，设置如下左图所示。 28 2.2nc 的各项操作设置的各项操作设置 设置机床，选择新建的坐标系为加工零点，上表面向 z 轴正方向偏移 10 为退 刀平面，公差设置为 0.05. 。 29 2.2.1 曲面铣削曲面铣削 进行 nc 序列设置。选择加工_nc 序列_曲面铣削命令。进行设置如下图所示。 30 铣削的刀具设置。 铣削参数设置。 铣削曲面的拾取，及铣削方向的设置。 31 粗加工经过上述的 nc 设置，基本上完成，接下来进行精加工 nc 序列设置。 32 选 2.2.2 精加工精加工 择加工_nc 序列_新序列_精加工，参数设置如下。 33 在 nc 序列的加工窗口选取中，先选择铣削窗口命令，然后选择毛坯的上表面 为铣削窗口，在选项中以刀具加工选择在窗口围线上，然后确定，如下图。到 此，精加工的设置已经完成，nc 序列也就完成了。 34 铣削曲面粗加工过程如下左图，精加工如下右图。 2.3 导出导出 nc 数据数据 执行加工cl 数据输出选取一nc 数据曲面铣削文件mcd 文件打勾完成 选择 p26 文件类型done output。流程和结果如下图所示。 35 36 37 cae 1 模型特点分析模型特点分析 1 建模方法：从 proe 中建立模型，再导入。 2 单元选型：实体单元 3 离散方法：采用自由网格划分 4 模型导入方法：ansys12.0ansysgeomplotvolumes 2 定义材料属性定义材料属性 由于本设计是通过注塑成型的，所以选用 pp（聚丙烯）材料，即其弹性模 量为 11 101.38ex ，泊松比为 0.35。 定义材料的弹性模量和泊松比：执行 mainpreprocessormaterial propsmaterial models 命令，弹出 define material model behavior 对话框，如 图所示。在 material models available 栏中，依次选择 structurallinearelasticisotropic 命令弹出正交线弹性材料参数定义对话框， 输入材料的弹性模量，泊松比 prxy=0.4103，如图所示。 11 10896 . 0 ex 38 3.定义单元类型定义单元类型 3.1 定义单元类型为定义单元类型为 solid45 执行 mainpreprocessorelement typeadd/edit/delete 命令，弹出 element type 对话框。单击 add 按钮，弹出 library of element 对话框，选择 solid45 单元，如图所示。单击 ok 按钮，完成单元类型定义。 39 3.2 修改单元形函数修改单元形函数 为了与 matlab 计算结果进行对比，设置 solid45 单元的形函数中不包 含附加函数。在 element types 对话框中，单击 option 按钮。弹出 solid45 单 元选项对话框，设置 extra displacement shapes k1 为 exclude，即不包含附加位 移形函数，如图所示。 4 划分网格划分网格 4.1 定义单元大小定义单元大小 执行 main menupreprocessormeshingsize cntrlsmanulsizeglobalsize 命令，弹出 global element sizes 对话框，输 入单元边长为 0.5，如图所示。 40 4.2 自由网格划分自由网格划分 执行 main menupreprocessormeshingmesh tool 命令，弹出 meshtool 对话框。自由网格划分方法，单击 mesh 按钮。 5 设置边界条件设置边界条件 5.1 选择面位移全约束选择面位移全约束 执行 mainsolutiondefine loadsapplystructuraldisplacementon areas 命令，弹出面的拾取框，选取如图所示，单击 ok 按钮确认。弹出 apply 41 u，rot on nodes 对话框，如图所示。通过 lab2 选择约束所有自由度，即 all dof；通过 value 定义自由度值为 0.单击 ok 按钮确认，完成位移约束的施 加。 6 求解设置和加载求解设置和加载 6.1 施加压力施加压力 p 42 执行 main menusolutiondefine loadsapplystructuralforce/momenton nodes 命令，弹出面拾取框， 拾取顶面，单击 ok 确认。同时，弹出 apply f/m on nodes 对话框，设置大小 为 20，使其受到方向相反的力如图所示。 6.2 求解求解 执行 main menusolutionsolvecurrent ls 命令，弹出模型信息检查窗 口和 solve current load step 对话框。单击 solve currnet load step 对话框的 ok 按钮，开始求解。 7 结果查看和分析结果查看和分析 7.1 结构变形云图结构变形云图 执行 main menugeneral postprocplot resultsdeformed shape 命令， 43 弹出 plot deformed shpae 对话框。选择显示变形后结果及变形前框架方式显示 变形结果，如图所示。 7.2 列表显示节点变形结果列表显示节点变形结果 执行 main menugeneral postproclist resultsnodal solution 命令，弹 出 list nodal solution 对话框。选择 nodal solutiondof solutiondisplacement vector sum 命令，如图所示。生成节点变形结果文件如 图所示。 7.3 显示结构当量云图显示结构当量云图 执行 main menugeneral postprocplot resultscontour p