造型材料与工艺 实验指导书 工业设计实验室 2008年3月
造型材料与工艺 实验指导书 工业设计实验室 2008 年 3 月
目录 实验一板金件结构测绘与工艺分析实验一 -3 实验一塑料件结构测绘与工艺分析实验
目录 实验一 板金件结构测绘与工艺分析实验┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3 实验一 塑料件结构测绘与工艺分析实验┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6 2
实验一板金件结构测绘与工艺分析实验 一、实验目的 通过测绘板金件，理解常用板金件结构及其加工工艺。 二、预备知识 1.1钣金零件的特点钣金零件一般可分为三类： 饭金是针对金屈薄板（通常在6m以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、 折、焊接、绑接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。 分类： (1)平板类指一般的平面冲裁件： (2)弯曲类由弯曲或弯曲加简单成形构成的零件： (3)成形类由拉伸等成形方法加工而成的规则曲面类或自由曲面类零件， 这些零件都是由平板毛坯经冲切及变形等冲压方式而加工出来的，它们与一般机 加工方式加工出米来的零件存在若很大差别。在冲压加工方式中，弯曲变形是使钣金零件产生 复杂空间位置关系的主要加工方式。而其它加工方法一般只是在平板上产生凸起或凹陷以 及缺口、孔和边缘等形状。这一特点是在建立钣金零件造型系统时所必须注意的， 1.2饭金零件产品造型要求在模具设计过程中，饭金零件的形状是模具设计的主要依 据，它决定了模具的总体结构和形状。而钣金零件的尺寸公差则影响着模具工作部分（如 凸凹模等)形状的尺寸及公差。另外，饭金零件的材料、形位公差及技术要求等对模具的工 作部件有较大的影响。因此，钣金零件模型除应包含形状信息外，还必须包含零件的尺寸 公差、精度、材料以及技术要求等信息，这样才能保证模具设计结果的准确性。饭金零件模 型是后续模具设计应用程序所需各种信息的载体，这就要求零件模型能够反映出钣金零件 的特点，具体地说就是要反映出钣金零件的工程语义，使模具设计应用程序可以理解方便地 提取出所需要的信息。另一方面，3维钣金零件一般具有复杂的空间位置关系，只有根据饭 金零件的形状特点进行构造，才可能简化用户操作 2.1现有钣金造型方法 目前，己有针对饭金零件特点而提出来的几何造型方法，主要有2D饭金零件的儿何造型 和D钣金零件的几何造型。前者包括编码法、面素拼合法和交互尺寸输入法等：后者有弯 曲变换拼合法、体素拼合法等方法。上述所有造型方法存在的共同缺点是当定义出错时，修 改非常麻烦，甚至可能需要重新输入。所建立的零件模型，包含的信息也不完备，特别是
实验一 板金件结构测绘与工艺分析实验 一、 实验目的 通过测绘板金件，理解常用板金件结构及其加工工艺。 二、 预备知识 1.1 钣金零件的特点钣金零件一般可分为三类： 钣金是针对金属薄板（通常在 6mm 以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、 折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。 分类： （1）平板类指一般的平面冲 裁件； （2）弯曲类由弯曲或弯曲加简单成形构成的零件； （3）成形类由拉伸等成形方法加工而成的规则曲面类或自由曲面类零件。 这些零件都是由平板毛坯经冲 切及变形等冲压方式而加工出来的，它们与一般机 加工方式加工出来的零件存在着很大差别。在冲压加工方式中，弯曲变形是使钣金零件产生 复杂空间位置关系的主 要加工方式。而其它加工方法一般只是在平板上产生凸起或凹陷以 及缺口、孔和边缘等形状。这一特点是在建立钣金零件造型系统时所必须注意的。 1.2 钣金零件产品造型要求在模具设计过程中，钣金零件的形状是模具设计的主要依 据，它决定了模具的总体结构和形状。而钣金零件的尺寸公差则影响着模具工作部分 （如 凸凹模等）形状的尺寸及公差。另外，钣金零件的材料、形位公差及技术要求等对模具的工 作部件有较大的影响。因此，钣金零件模型除应包含形状信息外，还 必须包含零件的尺寸 公差、精度、材料以及技术要求等信息，这样才能保证模具设计结果的准确性。钣金零件模 型是后续模具设计应用程序所需各种信息的载体，这 就要求零件模型能够反映出钣金零件 的特点，具体地说就是要反映出钣金零件的工程语义，使模具设计应用程序可以理解方便地 提取出所需要的信息。另一方面，3 维钣金零件一般具有复杂的空间位置关系，只有根据钣 金零件的形状特点进行构造，才可能简化用户操作。 2.1 现有钣金造型方法 目 前，已有针对钣金零件特点而提出来的几何造型方法，主要有 2D 钣金零件的几何造型 和 3D 钣金零件的几何造型。前者包括编码法、面素拼合法和交互尺寸输入法 等；后者有弯 曲变换拼合法、体素拼合法等方法。上述所有造型方法存在的共同缺点是当定义出错时，修 改非常麻烦，甚至可能需要重新输入。所建立的零件模型， 包含的信息也不完备，特别是 3
缺少有关工程语义信息。当零件复杂时，造型过程也非常繁琐。 2.2钣金件特征描述 通过以上对钣金零件特点以及零件模型要求的分析，以及对现有的几种饭金零件的几何 造型方法的介绍，可以看到，要建立一个既反映钣金零件特点又能满足CD燉CAM系统要 求的饭金零件模型，采用特征造型技术是一个有效的办法。它除了能提供钣金零件的完整的 信息模型外，而且还可以较好地解决现有一些几何造型方法所存在的问题。目前一些商用 的造型系统如Pro/Engineering等都是采用特征造型方法来建立模型进行零件的表达。 根据钣金件特点，可以归纳出如下特征： (1)平面特征构成零件的平面形状，是零件的基本部分，是连接弯曲的部分，也是局部成 形和冲孔的母体。平面特征的几何形状由一个图形元素（直线、圆弧等）链1op来表示。 (2)弯曲特征它是由弯曲加工工序产生的形状，这里以简单弯曲特征为例，即由圆柱面表 示的弯曲区。弯曲特征由组成该特征的几何元素和弯曲属性来表示。 (3)孔特征它作为一般子特征而依附于其它特征，如在平面或弯曲特征上冲孔。孔的数据 结构与平面特征基本相同。 (4)局部成形特征由局部成形工序在冲压件上产生的形状。通常它的形状固定，尺寸不同， 因此可以用参数来表达。 (5)用户自定义特征由于钣金件种类繁多，往往会用到一些新的特征，因此特征建模系统 有必要为用户提供自定义的手段。 零件测绘应注意的问避 (1)零件上的缺陷和缺损 测绘时，零件上因制造中产生的缺陷，如铸件的砂眼、气孔、裂纹、浇口以及加工刀 痕等，不应画在草图上：损坏、磨损的部分，若尺寸不能直接准确测量时，应进行分析，参 照相关零件和有关资料进行确定
缺少有关工程语义信息。当零件复杂时，造型过程也非常繁琐。 2.2 钣金件特征描述 通 过以上对钣金零件特点以及零件模型要求的分析，以及对现有的几种钣金零件的几何 造型方法的介绍，可以看到，要建立一个既反映钣金零件特点又能满足 CAD 燉 CAM 系统要 求的钣金零件模型，采用特征造型技术是一个有效的办法。它除了能提供钣金零件的完整的 信息模型外，而且还可以较好地解决现有一些几何造型方法 所存在的问题。目前一些商用 的造型系统如 Pro/ Engineering 等都是采用特征造型方法来建立模型进行零件的表达。 根据钣金件特点，可以归纳出如下特征： （1）平面特征构成零件的平面形状，是零件的基本部分，是连接弯曲的部分，也是局部成 形和冲孔的母体。平面特征的几何形状由一个图形元素（直线、圆弧等）链 loop 来表示。 （2）弯曲特征它是由弯曲加工工序产生的形状，这里以简单弯曲特征为例，即由圆柱面表 示的弯曲区。弯曲特征由组成该特征的几何元素和弯曲属性来表示。 （3）孔特征它作为一般子特征而依附于其它特征，如在平面或弯曲特征上冲孔。孔的数据 结构与平面特征基本相同。 （4）局部成形特征由局部成形工序在冲压件上产生的形状。通常它的形状固定，尺寸不同， 因此可以用参数来表达。 （5）用户自定义特征由于钣金件种类繁多，往往会用到一些新的特征，因此特征建模系统 有必要为用户提供自定义的手段。 零件测绘应注意的问题 （1）零件上的缺陷和缺损 测绘时，零件上因制造中产生的缺陷，如铸件的砂眼、气孔、裂纹、浇口以及加工刀 痕等，不应画在草图上；损坏、磨损的部分，若尺寸不能直接准确测量时，应进行分析，参 照相关零件和有关资料进行确定。 4
(2)零件尺寸的测量 重要尺寸的测量，必须进行必要的计算、核对，不应随意圆整，如齿轮中心距的校核。 有些测得的尺寸，应取标准数值。 有配合关系的尺寸，一般只测出其基本尺寸（如配合的孔和轴的直径尺寸），其配合 性质和公差等级，应经过分析、判断来确定，并从教材或有关手册中的公差和配合表中查出 其偏差值。 没有配合关系的尺寸或一般尺寸，允许将所测得的带小数尺寸，适当取成整数。 (3)零件上的标准结构 零件上的已标准化的工艺结构，如倒角、键槽、螺纹、螺栓通孔、锥度、中心孔等， 它们的结构尺寸应在教材或有关手册上查阅相关标准来确定，切不可标注该结构要素的实测 尺寸。 三、实验方法指导 (一)实验制作安排 1、测绘实验室提供的板金件，画出工程图，并标注尺寸。 2、拆卸冲压模具教具，研究结构原理。 (二)实验设备及材料 平台、角尺、卡尺、绘图工具、图纸、图板 四、实验报告要求 板金件零件图（图形正确，布置匀称：线型清晰，粗细分明：字体规范，尺寸完整：连 接光滑，图面整洁。) 2、板金件工艺分析报告， 3、冲压模具基本结构原理图
（2） 零件尺寸的测量 重要尺寸的测量，必须进行必要的计算、核对，不应随意圆整，如齿轮中心距的校核。 有些测得的尺寸，应取标准数值。 有配合关系的尺寸，一般只测出其基本尺寸（如配合的孔和轴的直径尺寸），其配合 性质和公差等级，应经过分析、判断来确定，并从教材或有关手册中的公差和配合表中查出 其偏差值。 没有配合关系的尺寸或一般尺寸，允许将所测得的带小数尺寸，适当取成整数。 （3）零件上的标准结构 零件上的已标准化的工艺结构，如倒角、键槽、螺纹、螺栓通孔、锥度、中心孔等， 它们的结构尺寸应在教材或有关手册上查阅相关标准来确定，切不可标注该结构要素的实测 尺寸。 三、实验方法指导 （一）实验制作安排 1、测绘实验室提供的板金件，画出工程图，并标注尺寸。 2、拆卸冲压模具教具，研究结构原理。 （二）实验设备及材料 平台、角尺、卡尺、绘图工具、图纸、图板。 四、 实验报告要求 1、板金件零件图（图形正确，布置匀称；线型清晰，粗细分明；字体规范，尺寸完整；连 接光滑，图面整洁。） 2、板金件工艺分析报告， 3、冲压模具基本结构原理图。 5