课程展示
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实验项目名称: 机械制造装备仿真设计
项目介绍:         课程性质及背景:
        《机械制造装备仿真设计》是《机械制造装备设计》这门理论课程的实践环节。《机械制造装备设计》以机械制造装备为研究对象,重点介绍机械制造装备设计相关理论和技术。内容以机械加工机床、机床夹具和刀具为主线,较为全面、系统地讲述机械制造装备的设计原理和方法。本课程注重理论联系实际,注重所学知识的综合应用,通过本门课程的学习,让学生掌握机械制造装备设计的相关概念和技术,使学生具备机械制造装备总体设计和结构设计能力。
        实验项目虚拟仿真的特点及必要性:
        该课程的实验环节采用虚拟仿真的方式进行,出于以下几点考虑:
        (1)机械制造装备涵盖范围较广,开展设计方面的实验较为困难。机械制造装备包含了车、铣、刨、磨、特种加工等装置,结构多种多样。机械制造装备的发展也十分迅速,许多装置的主轴已经由交流伺服电机+滚珠丝杠组合的形式所替代。特别是在一些高精密、快速运动的场合,直线电机直接驱动主轴的方式也越来越多。对于这些器件的使用以及相互结合所引发的新设计和新应用,无法通过常规实验的方式来实现。因此,采用虚拟仿真的方式进行实验环节,可以帮助学生迅速搭建自己设计新方案,激发学生的创新思维和意识,产生多种开创性的工作。
        (2)机械制造装备结构复杂,设计工作必须要借助虚拟仿真软件来实现。一台机械制造装备通常包含上千个零部件,而在工作工程中也伴随着切削力、振动等各种作用力。装备的设计要涉及到结构有限元,动力学仿真等方面的内容。这些工作如果采用简单的理论公式进行设计和计算,基本上是无法实现的。在企业研发产品的过程中,也是通过虚拟仿真的方式,对制造装备预先进行设计和优化。因此,采用虚拟仿真的方式进行实验环节,是非常必要的。
       (3)虚拟仿真具有安全快捷的优势。枯燥的理论计算,无法使学生对机械制造装备有一个明确的感官认识;真实的验拆装过程繁琐、有一定的不安全因素。而通过计算机虚拟设计的方式,可以使学生直观的对各类型制造装备的设计过程都有一个具体的认知:从零部件设计,到组建安装,到整体装配,都可以在计算机环境下实现,使学生以最快的速度,最直接的方式完成设计工作,提高教学效率。
项目目的:         采用计算机虚拟设计的方式对各类机械制造装备进行仿真设计,激发学生的创新思维,丰富学生的工程设计经验,提高了学生的实践水平。
面向理论课程: 机械制造装备设计
面向专业: 机械设计制造及其自动化
开设地点: 厦门大学机电系科学楼106
仪器硬件设备
及软件环境:
硬件环境:
仿真用计算机四台
主轴进给系统(直线电机运动平台、交流伺服电机运动平台)
自动夹具(气动、液压各一套)
软件环境:
主轴设计软件一套
三维模型设计软件一套
夹具设计软件一套
实验项目功能
及效果:
实验内容或任务:(分点列举实验项目可完成的子任务或内容)
       机械制造装备总体方案设计
       机械制造装备结构建模
       机械制造装备结构力学仿真设计
       机械制造装备动力学仿真设计
实验效果:
(1)大理石切割机主轴系统设计
        利用主轴设计软件对主轴结构方案进行设计,根据切削力选择合适的主轴驱动方案:
        交流伺服电机+减速箱+滚珠丝杠+直线导轨
        设计每一个环节的具体参数(如减速箱的参数:输入转动惯量、齿轮厚度,密度,传递效率等)。 设计主轴工作的运动参数(如加速时间,运行速度,运行位移,载荷大小等)。
        通过计算,求解主轴系统的各项输入参数,如输入扭矩,转动惯量,电机功率等,以选择合适的电机驱动系统。
(2)大理石切割机力学性能分析
        根据之前的设计,对切割机主轴进行三维模型的建立。
        添加切削时的载荷,并对整个主轴进行受力分析,得到主轴各部件(刀具、导轨、丝杠等)的应力图和位移图,作为设计的依据。