2.008设计与制造II 离散型零件制造实验IV：产品设计实验V：模具设计 ...(1)

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2.008设计与制造II 离散型零件制造 实验IV：产品设计 实验V：模具设计 实验VI：模具制造 实验VII：零件生产

实验VIII：产品检测：质量与变化

目的 绪论 组织 实验IV：产品设计 实验V：模具设计 实验VI：模具制造 实验VII：零件生产 实验VIII：产品检测：质量与变化 提交材料

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实验IV-VIII

目的

该训练要求各组学生设计并制造一个由三个或四个零件组成的溜溜球。 目的是掌握一个典型产品的设计/制造顺序。其步骤包括：

1) 设计要制造的产品，

2) 设计用于产品零件加工的模具，

3) 用计算机数控（CNC）加工中心加工模具， 4) 优化（调整）加工过程， 5) 制造一批产品，并

6) 描述所加工产品的特性。

这些训练为你们提供一个将以前学过的CAD/CAM知识应用的机会，学习常用的制造过程，认识与制造过程优化有关的一些事项。通过这一过程可以学到的课程之一是制造过程与模具对零件设计的影响。例如，制件是采用加热成型还是注射成型？制件必须容易地脱模。因而我们会看到，要想得到好的结果，产品与制造过程（在用模具这种情况）必须同时考虑。

绪论

成型过程被广泛用于零件的生产。金属成型过程的例子包括：铸造和板材成型。高分子材料的两种成型方法（注射成型与加热成型）将是本实验过程的焦点。通过注射成型和加热成型学到的知识不仅适用于塑料，同时也适用于金属和陶瓷。

所有的成型过程通常都有一个基本的因素，它们依赖于模具来形成最终零件的几何型面。通常，每一个新设计的零件均需要开发新的模具，这种情况与采用一组刀具加工大量零件的方法形成鲜明的对比。因而，我们发现与制造过程相比，成型过程相对于设计的改变缺少柔性。然而，成型过程导致净成形或近净成形零件。因而，当制造大批量零件时，成型过程的使用是成本与制造模具相关的时间，或者模具与单件成本低之间的一个平衡。

组织

考虑到该项目需要几个星期才能完成，我们将这一训练分为几段：实验IV、V、VI、VII 和 VIII.。在进行这

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些实验时，学生被分为若干组。每组学生一起设计各组的产品，并给每个学生/小组委派制造每一个零件的具体任务。

实验IV: 产品设计

每一个溜溜球小组需要设计一个包含两个或三个注射成型零件的溜溜球，并且其中一个或两个为加热成型零件。你们提交的设计需要指定期望的过盈量和尺寸公差，以满足适当的要求。

在课程柜的‘Lab Handouts/实验资料’文件夹内，可以找到一个溜溜球的分解装配图例子。模具的毛坯尺寸可在‘Mill Injection Molding Blanks/铣削注射模毛坯’和‘Lathe Injection Molding Blanks/车削注射模毛坯’文件夹找到，‘Punch and Die Set/冲压模具’ 毛坯和‘Thermoform Mold Blank/加热成型模毛坯’的印刷物在相应的文件夹中。

设计要求:

溜溜球应由2-3个注模件组成，它们之间全部采用弹簧扣连接在一起，并且至少一件为加热成型零件。 如果注模件不易从两个模具间脱模，则应采用一组起模杆。 每个注模件的体积不能超过2.7立方英寸。 注模件的最大外形直径不能超过2.5英寸。

厚度为0.020、0.030和0.040英寸的耐冲击性聚苯乙烯（HIPS）板用来制作加热成型件。 聚丙烯用来制作注模件，可以采用不同的颜色。

必须为每个零件的尺寸特征指定合适的规格范围（公差）

实验V: 模具设计

小组成员将对用来制造所需零件的模具进行设计，并用Mastercam软件生成直接驱动加工中心的G代码，来加工这些模具。小组成员之间必须相互协商，使得在公共尺寸和保证弹簧扣的过盈量上一致。所有模具用铝制作。如果需要，可以使用起模杆。负责加热成型件的小组成员将其设计形状加工为直径为3.0英寸、厚度为0.625英寸的模制板。他们也有设计和加工一套冲压模的选择，完成从材料裁剪成品件，冲压模将采用低碳钢制造。所有板的印刷物，包括冲压模板，均在课程柜中张贴，同时也有一张表示注射成型板的顶出销孔位置和尺寸的图片

当你的设计导入到模板时，要确保将产品中心定位于板的中心。

实验VI: 模具制造

学生们将在实验室内，用CNC加工中心加工他们的模具。

实验VII: 零件生产

学生们将使用注射成型和加热成型机生产够装配五十个产品的零件。希望学生们对获得期望质量特性的加工过程进行优化，同时在生产开始之前，熟悉注射成型和加热成型机的操作。学生小组将划分责任，进行成型、裁剪和对运行图的创作进行顺序编号。在大约五十件的生产过程中，对过程参数（如冷却时间或板厚）进行改变，模拟过程干扰导致零件特征尺寸的平均移动。

实验VIII: 产品检测

在测量之前，注模件需冷却至少30分钟。在每个注模件和加热成型件上选择一个尺寸，研究加工中尺寸的变化，选择设计中与弹簧扣有关的关键特征尺寸更适宜。

提交材料

在进行离散型零件制造过程中，你需要提交如下所示的4份报告。每份报告应附带一个作者身份属性的陈述，通过小组到每个单一的学生，每个团队/小组成员对整个离散型零件制造训练的相对贡献的综合评价。每一个团体/小组成员必须在该陈述上签字，陈述按下面形式出现： 学生A 20% 学生C 25% 学生E 30% 学生B 15% 学生D 10%

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定义：‘团体’为整个溜溜球团体。‘小组’是团体中的一对学生，负责指定的零件。评分：根据团体报告，整个‘团体’将获得一个公共等级；每个‘小组’将根据其各自的小组报告获得一个等级。

不要忘记应包含每次会议的议程和笔记。

每份报告应包括下列内容：

报告1: (10分) 团体报告, 预期在本实验完成一周后，下一个实验的开始前交。

1. 整个实验进程的学生分工大纲（例如，对于实验V、VI、VII、VIII，谁干什么？） 2. 采用Mastercam或Solidworks软件建立的每个零件的完整尺寸图。 3. 一张装配图。

4. 解释你是如何将设计要求体现在你的产品设计特征中。. 报告2: (10分) 小组报告, 预期在本实验完成一周后，下一个实验的开始前交。

1. 一个用Mastercam或Solidworks画的尺寸完整的模具图。

2. 加工模具零件的完整的G代码程序。发送完整的程序到crossshop1或crossshop2上适当的

文件夹。为便于识别，文件名中包含你的项目Athena用户名。请不要打印代码。 3. 说明你所确定的模具轮廓尺寸的理由（如，你是如何计算收缩量的？）。

4. 从你的一个程序中任选10段G代码，每段必须按顺序排列。只打印这10段代码，并提交每

段代码的功能说明。对于车床，选择代码中的运动段，原因是有些车床代码的意思在实验中并不包含。 报告3: (15分) 小组报告, 所有的实验团体均在4月9日下午5点前交。 1. 过程优化和可能的模具重新设计的理由与讨论。

报告4: (10分) 团体报告, 所有的实验团体均在4月30日下午5点前交。

1. 用一个运行图表示每个零件的相关尺寸特征。（例如，加工过程中尺寸测量的运行图，每个零

件对应一个运行图）

2. 加工过程中监测的关键尺寸的柱状图。

3. 画一张休哈特（Shewhart）X-条形图。解释你是如何选择‘合理子样本’大小的。控制界限定

在什么位置？为什么？通过生产流程，你能够察觉出由于中途参数改变而引起的步阶变化吗？为什么能或为什么不能？

4. 该过程的工艺能力系数Cp是多少？给出实验IV中所做实验的合格范围。

5. 零件设计时的约束（零件的个数、材料、工艺局限性等）是什么？当没有约束时，提出一种可

供选择的设计(不需要画机械图)。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tbn4.html