復雜零件的案例
多臺階復雜結構零件的精沖工藝研究
對多臺階復雜結構零件的精沖工藝進行了研究，分析了成形原理，對工藝進行了分析和優化，介紹了縱向連續精沖工藝的應用，并做了工藝試驗。結果表明，采用縱向連續精沖工藝，極大地提高了零件的尺寸精度，是實現復雜零件沖壓的有效方法。
精沖技術的應用極大地提高了零件剪切面的質量和生產效率。隨著精沖技術的發展，精沖工藝由單工步落料沖孔復合精沖工藝，發展到多工步連續精沖工藝，再到縱向連續精沖工藝及多工步縱向連續精沖工藝。精沖件的復雜程度也在不斷提高。由最初的平板落料件，到簡單成形件，再到如今的具有復雜成形特征的零件。
縱向連續精沖工藝的特點，就是在同一個工步順序完成不同成形內容。本文選擇了一個典型的多臺階結構的零件作為研究對象，通過對其精沖成形工藝進行分析研究，介紹縱向連續精沖工藝的原理及應用。
工藝分析
零件結構
圖1所示為零件結構尺寸。
該零件有三個臺階，零件尺寸及形位公差要求為，φ50mm和φ38mm半沖孔公差分別為±0.02mm和±0.015mm，且φ50mm和φ38mm半沖孔底面平面度為0.1。
此零件可采用多工步連續精沖，沖壓過程的受力情況如圖2所示，F1是落料和成形力；F2是落料時的壓邊力；F3是反頂力；F4是半沖成形的壓料力。從圖2中可以看出，沖壓該零件需要有4個單獨作用的力，僅靠精沖機床自身提供的3個力（這3個力是指去掉F4的F1、F2和F3，如圖3所示)是存在風險的。
圖1 零件結構尺寸
圖2 多工步連續精沖工藝受力圖
圖3 靠精沖機床自身提供的3個力的受力圖
半沖成形時沒有壓料力，半沖部位的材料就會發生流動，引起平面的形變，同時在連接部位會產生拉應力，當應力過大時還會產生裂紋（圖4)，對零件的使用性能造成較大影響。
展開 激光共聚焦顯微鏡用于測量復雜零件表面形貌及粗糙度
如VT6000共聚焦顯微鏡以針孔共聚焦技術為原理，測量復雜零件表面形貌及粗糙度時，對大傾角的產品有更好的成像效果，能夠針對性解決許多測量問題：
1、對微小結構或微紋理的材料表面
傳統的檢測方法往往無法準確描述其粗糙度情況。而激光共聚焦顯微鏡能夠通過其高分辨率的成像能力，將微小結構顯現出來，并進行精確測量，有效解決了傳統方法的局限性。
2、對于曲面或非均勻材料表面
傳統方法往往受限于測量范圍有限、數據不全面等問題。而激光共聚焦顯微鏡能夠通過掃描技術獲取大面積的表面數據，并實現全面、準確地描述曲面或非均勻材料的粗糙度特征。
3、對于材料限制
激光共聚焦顯微鏡還可應用于多種材料的粗糙度檢測，包括金屬、陶瓷、塑料等材料，具有廣泛的應用前景。
激光共聚焦顯微鏡用于測量復雜零件表面形貌及粗糙度
激光共聚焦顯微鏡以轉盤共聚焦光學系統為基礎，結合高穩定性結構設計和3D重建算法，共同組成測量系統。它可以獲得高達亞納米級的空間分辨率（高度分辨率0.5nm；寬度分辨率1nm。），實現非接觸式、高分辨率的材料表面檢測，避免了傳統方法中可能引起表面損傷和污染的問題；具有的三維顯像功能，可以獲得材料表面的三維形貌信息，能夠精確地分析和量化表面的各項參數，為材料表面的粗糙度評價提供了更全面、細致的數據支持。
展開 模具設計——形狀復雜且不對稱零件的拉伸模具設計方法
01
前言
對于輪廓尺寸大，結構形狀復雜深度不均勻又不對稱的拉伸件，在拉伸時，毛坯在模內變形較復雜，在工藝安排上，一般要經過多道拉伸工序才能完成，要求在拉伸過程中材料各部位都受到均勻的拉伸應力，拉伸應力大小要超過材料屈服極限（σｓ），而低于材料的強度極限（σｂ），使零件不產生彈性畸變且不破裂。
所以能否滿足上述要求，是決定拉伸工序成敗的關鍵。對于形狀復雜且不對稱零件拉伸要比一般拉伸考慮的問題要復雜許多。能否設計制造這類零件的成形模具，拉出合格零件，也是衡量該企業制模水平的標準。
由于零件形狀復雜且不對稱（圖１、圖２），在拉伸時，壓料板下毛坯流動速度極不一致，為了調節坯料流動情況，使拉伸過程中各部位流動阻力均勻，使材料流入模腔內的材料適合制件需要，防止多則皺、小則破的現象，為避免這些現象的產生，一般要合理采用拉伸筋的辦法來進行調節，同時確定正確的毛坯形狀、合適的壓邊力均需到位才能拉出合格的零件。
02
工藝過程的制定
對于不對稱及形狀復雜的拉伸成形件工藝過程的制定，一般用試驗的方法來確定。
在很多情況下，尤其是在沒有樣件的情況下，毛坯料的尺寸和形狀以及所需要的拉伸次數可以用模型來初步決定，借著用木材作成零件最后形狀的模型。從直觀上作到一目了然。幫助確定有關參數，可以決定出：
（１）按照零件個別部分，如圓角大小、凸出部分的高度，并根據一般拉伸原則、決定該零件
拉伸次數，基本模具結構作出判斷。
（２）拉伸方向，壓邊卷式樣。
（３）拉伸筋的采用與分布部位。
（４）零件個別部位的拉伸程序。
（５）不對稱零件形狀的改變。
（６）毛料形狀和尺寸，中間工序過渡形狀和尺寸。
展開 模具設計丨形狀復雜且不對稱零件的拉伸模具設計方法
01
前言
對于輪廓尺寸大，結構形狀復雜深度不均勻又不對稱的拉伸件，在拉伸時，毛坯在模內變形較復雜，在工藝安排上，一般要經過多道拉伸工序才能完成，要求在拉伸過程中材料各部位都受到均勻的拉伸應力，拉伸應力大小要超過材料屈服極限（σｓ），而低于材料的強度極限（σｂ），使零件不產生彈性畸變且不破裂。
所以能否滿足上述要求，是決定拉伸工序成敗的關鍵。對于形狀復雜且不對稱零件拉伸要比一般拉伸考慮的問題要復雜許多。能否設計制造這類零件的成形模具，拉出合格零件，也是衡量該企業制模水平的標準。
由于零件形狀復雜且不對稱（圖１、圖２），在拉伸時，壓料板下毛坯流動速度極不一致，為了調節坯料流動情況，使拉伸過程中各部位流動阻力均勻，使材料流入模腔內的材料適合制件需要，防止多則皺、小則破的現象，為避免這些現象的產生，一般要合理采用拉伸筋的辦法來進行調節，同時確定正確的毛坯形狀、合適的壓邊力均需到位才能拉出合格的零件。
展開 
模具設計丨形狀復雜且不對稱零件的拉伸模具設計方法
01
前言
對于輪廓尺寸大，結構形狀復雜深度不均勻又不對稱的拉伸件，在拉伸時，毛坯在模內變形較復雜，在工藝安排上，一般要經過多道拉伸工序才能完成，要求在拉伸過程中材料各部位都受到均勻的拉伸應力，拉伸應力大小要超過材料屈服極限（σｓ），而低于材料的強度極限（σｂ），使零件不產生彈性畸變且不破裂。
所以能否滿足上述要求，是決定拉伸工序成敗的關鍵。對于形狀復雜且不對稱零件拉伸要比一般拉伸考慮的問題要復雜許多。能否設計制造這類零件的成形模具，拉出合格零件，也是衡量該企業制模水平的標準。
由于零件形狀復雜且不對稱（圖１、圖２），在拉伸時，壓料板下毛坯流動速度極不一致，為了調節坯料流動情況，使拉伸過程中各部位流動阻力均勻，使材料流入模腔內的材料適合制件需要，防止多則皺、小則破的現象，為避免這些現象的產生，一般要合理采用拉伸筋的辦法來進行調節，同時確定正確的毛坯形狀、合適的壓邊力均需到位才能拉出合格的零件。
展開 hypermes快捷鍵使用技巧總結及應用（復雜軸類零件劃分實例）
這里推薦一組我自己使用的快捷鍵設置：
solid map：A
solid edit：Ctrl+S
surface edit：S
nodes：N
reflect：R
translate：T
project：P
faces：Ctrl+F
drag：D
基本上只要記住以上幾個快捷鍵（結合默認的幾個常用快捷鍵F4、F5、F6、F12），就足以應付絕大部分網格劃分工作
接下來是運用快捷鍵完成復雜軸類零件的網格劃分操作流程講解
待劃分幾何模型
本次網格劃分，需要保留圓角以及中間的溝槽特征，并在該區域生成較好的網格。
首先使用快捷鍵Ctrl+S，運用solid edit進行幾何體切割（圓角以及溝槽區域采用沿圓周方向掃略劃分方法，便于控制該區域網格質量及網格數量）
幾何切割圖
然后使用快捷鍵S，運用surface edit對溝槽區域進行切分，以保證較好的網格質量，其他區域網格尺寸可以適當放大
溝槽區域網格細化
為了保證中間部分圓角區域網格的網格質量，將中間五邊形區域進行進一步切割（快捷鍵Ctrl+S），保證能夠沿圓周方向掃略得到該區域網格。
圓角區域幾何體切割
使用快捷鍵A, 運用solid map進行網格劃分，并使用快捷鍵D，運用drag命令進行體網格生成
部分體網格生成
然后對中間區域進行網格劃分，下圖中白色區域。
為了保證網格連續，我們先用快捷鍵Ctrl+F，運用faces命令，先生成面網格，保證生成的體網格與之前的體網格共節點，
可是，在使用solid map的時候，出現以下錯誤！
展開 20世紀機械黑科技，上萬個零件的老式機械計算器，復雜程度驚人！
機械計算器一般有成千上萬個零件，出現故障時維修人員必須將其拆散、更換零件、重新組裝、再對整臺計算器進行校驗，確保正常運行。這種情況每隔幾周就會出現一兩次，而這也是機械計算器被電子計算機取代的根本原因。
01 機械計算器的發明
▼
科學家帕斯卡利用了齒輪嚙合原理制造了十進制加法器，當齒輪旋轉一周，10個齒中最長的齒會和更高位數的齒輪嚙合實現進位。同樣的道理，反過來旋轉則是減法計算。
如果要計算千位數和萬位數，單靠轉動齒輪計算不太現實，于是帕斯卡將裝置改造成借助重力進位的一種高級齒輪形式sautoir。
萊布尼茨在帕斯卡加法器基礎上，用齒輪改造發明了帶有乘法功能的計算器。手柄轉動周數代表被乘倍數，長軸不同位置對應齒數不同，可完成乘法的計算。（長軸齒輪上有9個長度遞增的齒）
萊布尼茨的機械計算器很好用，但長軸太長不利于搬運，后來由鮑德溫和奧德納想到可變齒數的齒輪，長長的計算軸才被縮短。
后來，美國牧師菲爾特將計算器和打印結合，讓計算結果直接可以記錄下來。發明的計算器造型有點像老式打字機。這種全鍵盤計算器，在電子計算機被發明出來之前，被廣泛使用了相當長的時間。
02 老式機械計算器
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現如今電子計算器已經可以做到手表大小，而在科技相對落后的上世紀初，很多運算任務都需要依靠機械計算器。它們不僅笨重，計算能力還十分有限。
在電子計算器出現前，人們使用笨重的機械計算器。這種計算器的尺寸通常與一臺小型電腦差不多，售價相當于現在的數千美元。當時，它們是解決復雜的商業和工程問題時必不可少的工具。
機械計算器與當前的電子計算器之間的差距可以用“光年”形容，無論是性能還是價格。
展開 降低增材制造仿真工作流程復雜性和零件性能不確定性的工作流程
雖然增材制造/3D打印技術具有優化高價值零件設計等優勢，但是該技術仍存在一些不足，例如在制造3D打印零件時，零件可能偏離其理想化的CAD原始設計，導致最終制造的零件中存在缺陷。這種不確定性不利于3D打印技術的廣泛應用。
仿真分析和零件無損檢測是控制粉末床金屬3D打印零件質量的兩種方式。通過有限元分析（FEA）仿真技術對3D打印零件的設計進行虛擬評估，可以減少增材制造缺陷的發生。在零件打印完成之后，使用計算機斷層（CT）掃描技術進行3D打印零部件的檢測，可以識別出部分影響部件功能的內部缺陷和其他特征。
然而，如果這些不同的技術相互之間沒有銜接，將增加增材制造工藝的應用難度。為了解決這一問題，Synopsys，North Star Imaging（NSI）和ANSYS合作開發了一個工作流程用于銜接增材制造、CT 檢測和仿真。
Synopsys的Simpleware軟件用于從NSI的3D打印零件CT掃描生文件中成有限元網格，目的是在ANSYS軟件中識別缺陷并模擬零件性能。匹茲堡大學和穆格公司利用這一工作流程，對金屬3D打印的輕量化支架和脈沖液壓歧管進行了研究。本期，3D科學谷將分享匹茲堡大學和穆格的2個研究案例。
降低增材制造仿真工作流程的復雜性
匹茲堡大學的Albert團隊使用ANSYS的均勻化和結構優化工具來修改航空航天支架的幾何設計，這些工具用于創建帶有輕量化點陣結構的支架。在使用均質模型驗證設計后，研究團隊使用EOS的選區激光熔化3D打印設備直接制造該鈦合金支架。
圖片來源：Simpleware
雖然這種方法可以實現多個設計迭代, 以對3D打印支架進行概念驗證，但該方法并不總是能夠捕獲設計和構建部分之間的差異。為了識別這些差異，匹茲堡大學的研究團隊首先通過NSI進行CT掃描，以獲得極好的細節。
展開 生產制造 | NCSIMUL破解平旋盤（U軸車削）仿真難題
在航空航天、船舶制造等高端領域，復雜零件的高效加工已成為行業核心競爭力。平旋盤（U軸）技術正扮演著越來越關鍵的角色。數控平旋盤和可變徑鏜頭可在加工過程中實時數控改變切削直徑，極大地提升了復雜零件的加工效率與精度。與普通鏜刀不同，這種刀具通過數控程序將鏜桿的伸縮通過平旋盤內的精密機構轉換為刀具的水平位移，從而實現切削直徑的實時調整。
一、自動避讓功能
數控平旋盤廣泛應用于臥式鏜銑床、落地式鏜床及帶有鏜桿伸縮功能的各種機床上，主要服務于航空航天、閥門制造、造船及能源設備制造等高端制造領域。 這一技術解決了傳統加工方法難以完成的復雜零件加工問題，如錐形孔、復雜輪廓變徑孔，以及內輪廓直徑大于孔口直徑的腔體（如瓶腔鏜）等。 平旋盤也被稱為U軸刀具，它使得加工中心等設備能夠完成過去只能由車床完成的加工任務。 其最大優勢在于：完全數控化，只需一次刀具設置，就能加工過程中實時變徑，大大減少了換刀和輔助操作的時間，提高了加工精度和生產效率。
二、平旋盤仿真難點
平旋盤加工過程的仿真面臨多重挑戰。首先，平旋盤常用在多附件頭機床上，仿真軟件需要模擬機床在不同附件頭之間的自動更換與調用過程。其次對于附件頭U軸聯動控制，軟件需精確模擬平旋盤U軸（徑向刀具運動）與機床Z直線軸之間的精密插補運動，還原U軸聯動軌跡，確保復雜輪廓加工的準確性。最后在精確切削與材料移除方面，仿真軟件需實高精度仿真切削過程，動態計算材料去除率，并能自動檢測過切、欠切以及刀具與夾具、機床組件之間的碰撞風險，從而保障加工安全與零件精度。
三、NCSIMUL實現平旋盤機構仿真
NCSIMUL作為專業的數控加工仿真軟件，針對平旋盤加工的特點提供了全面的解決方案。它能夠精確模擬平旋盤的運動學和控制系統，包括刀具路徑規劃、機床運動學和加工過程仿真。
展開 Altair SimSolid軟件特點介紹
同時該軟件是專門為快速發展的設計過程而開發的，只要使用它，那么就可以在數分鐘內對功能齊全的CAD組件進行分析，而無需進行網格劃分，十分便捷實用，并就算遇到極其復雜的零件和大型組件，利用它也可以輕松進行分析。
Altair SimSolid軟件特點:
1、集成設計
所有SIMSOLID版本都直接與Onshape?，SOLIDWORKS?和Autodesk Fusion 360?CAD系統集成。由于不需要簡化幾何圖形，因此CAD和SIMSOLID都共享整個裝配層次的相同視圖。進行設計變更？ SIMSOLID的獨特設計研究具有充分的關聯性，因此分析更新既快速又輕松。沒有Fusion 360，Onshape或SOLIDWORKS？沒問題，SIMSOLID還可以從任何CAD系統讀取標準STL文件。
想要更多嗎？其中所有主流CAD系統（包括CATIA，NX，Creo，SOLIDWORKS，Inventor和Solid Edge）以及許多常見的中性格式（如STEP，ACIS和Parasolid）添加了直接文件支持。
2、工作流比較
Altair simsolid軟件的工作流程與傳統的FEA相比如何？這是一個214零件裝配的示例，其中包含各種多尺度零件-大小不一，壁厚不一。
使用軟件，可在數分鐘內獲得指導設計意圖的答案。分析可用于評估每個設計迭代。對于傳統的FEA，幾何簡化和網格劃分過程的復雜性使得將分析合并到設計工作流中是不切實際的。
3、分析復雜零件和大型組件
Altair SimSolid 旨在分析傳統FEA不實用的復雜零件和大型裝配體。 Altair SimSolid可以容忍不精確的幾何形狀。其裝配連接在處理間隙和重疊幾何形狀參差不齊的接觸表面方面是行業最佳的。
展開 三坐標測量機的“柔性”特點及其在工業中的應用
“柔性”三坐標能夠快速切換測量程序，無需重新校準或調整，提高了檢測效率；
航空航天領域中，三坐標測量機被用于逆向工程，以復制或改進復雜零件。“柔性”三坐標精確測量并重建復雜幾何形狀的零件，收集的數據可以直接用于CAD軟件，實現從實物到數字模型的無縫轉換。
......
不管是簡單的線性尺寸還是復雜的三維形狀，簡單的幾何尺寸測量還是復雜的曲面和輪廓測量，柔性三坐標測量機都能夠靈活配置，適應不同測量需求。
Radan 3D
Radan所關注的是如何快速創建和修改三維鈑金件及其裝配體，理解鈑金的工藝以及用戶的習慣，完全免除用戶在拐角釋放槽設計時的繁雜操作，并通過用戶自定義的參數自動得到精確的零件展開件。展開參數如折彎允差在幾何上可獨立控制，根據實際使用的折彎機以及模具進行設置；可以處理如交叉圓管之類的復雜零件，自動生成的零件輪廓；可以自動將復雜零件曲線輪廓精確轉換為CNC機床適應的線段和圓弧圖素，優化的目標是用最少的幾何圖素滿足零件的精度，從而保證零件質量的同時縮短加工的時間，提高生產效率。
車削和銑削加工： 定義、類型、操作步驟，區別及應用
僅限于旋轉零件： 主要適用于具有旋轉對稱性的零件，因此僅限于圓柱形零件。</p><p>2. 材料浪費： 大量材料去除會產生大量廢料，尤其是大型工件。</p><p>3.表面光潔度問題： 對于較長或較細的工件，由于潛在的變形或振動，要獲得良好的表面光潔度可能具有挑戰性。</p><p>4. 刀具磨損： 單點切削刀具磨損很快，尤其是在加工硬質材料時，需要頻繁更換。</p><p><br></p><h3>銑削加工優缺點：</h3><p><br></p><h4>優點</h4><p>1. 幾何形狀復雜： 能夠生產各種復雜形狀，包括槽、孔、袋和復雜輪廓。</p><p>2. 多軸加工： 現代數控銑床可沿多軸移動，可進行三維加工并制作精細零件。</p><p>3. 靈活性： 既適用于小批量和大批量生產，也適用于原型制作。</p><p>4. 刀具多樣： 可使用多種切削刀具和刀具路徑，適用于不同的加工操作。</p><p>5. 材料去除率高： 可有效去除工件上的材料，從而縮短復雜零件的生產時間。</p><h2>缺點</h2><p>1. 設置復雜： 與車削相比，需要更復雜的夾具和設置，這會增加準備時間和成本。</p><p>2. 成本較高： 一般來說，銑床及其相關工具比車床昂貴。</p><p>3. 表面光潔度： 與車削相比，實現精細的表面光潔度更具挑戰性，尤其是在平面上。</p><p>4. 刀具磨損： 銑削中使用的多點切削刀具磨損很快，尤其是在加工堅硬材料時，因此需要頻繁更換刀具。</p><p>5. 零件尺寸限制： 銑床的尺寸會限制可加工零件的尺寸，尤其是大型工件。</p><h1>總結</h1><p>車削加工對于生產高精度、高效率的圓柱形零件非常有效，但僅限于旋轉對稱的形狀。
展開 Altair SimSolid結構分析軟件優勢 Altair代理商 北京衡祖
2、分析復雜零件和大型裝配體：能夠處理不夠精確的幾何形狀，其裝配連接功能是業界領先的，可以處理不規則接觸面的創建。
Altair SimSolid設計用于分析傳統有限元難以處理的復雜零件和大型裝配體?？梢蕴幚斫２粔驕蚀_的幾何體，其裝配連接是業界領先的，可以處理具有同隙和重疊的接觸面。
3、在幾秒到幾分鐘內獲得分析結果：計算速度極快，因而可快速分析與對比多種不同的設計方案。
在普通人的個人計算機上，測得的求解釋時間通常是幾秒到幾分鐘。使用Altair SimSolid可以快速分析與對比多種設計方案。此外，Altair SimSolid可以在單個零件級別指定精度控制，從而快速獲得具有高精度的局部應力或者位移結果。
展開 生產制造 | 夾具行業EDGECAM智能編程解決方案
EDGECAM智能編程解決方案滿足了生產的過程中的加工要求，特別是在一些比較復雜零件的加工上提供了很好的體驗。
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國內某大型夾具公司便是EDGECAM智能編程解決方案的受益者。該司生產制造部工程師秦工表示：“我們的一些產品相對比較復雜，公司每年在硬件和軟件方面的投入都非常大，相對于機床等硬件的投入，我們在編程軟件方面花費了很多的人力和時間，但一直都沒有很好的效果。在更換編程軟件的時候無意間了解到EDGECAM可以一次性裝夾完成復雜零件的加工，不僅減少了整體加工時間，還消除了重復定位誤差，顯著提高了零件加工尺寸精度。經溝通實踐，EDGECAM工程師通過實際試切顯示，使用EDGECAM智能編程解決方案加工的工件不僅可以一次完成全部五個面的加工，而且加工時間也節省了30%?！?使用EDGECAM進行編程，使公司的設計數據可以完整的保留，因為EDGECAM在讀入實體模型的過程中不需要任何中間數據轉換。EDGECAM實體加工模塊可自動檢測實體模型，快速識別加工特征，并提供最合適的刀具和加工策略，生成最準確的刀具路徑。
該公司生產的卡盤、驅動油（氣）缸等采用的是EDGECAM 5 軸編程，EDGECAM 5軸定位加工采用三維立體編程，使用者可以選擇對應的機床型號和夾具，實現直觀的三維可視化編程。這不僅降低了編程難度也減少了出錯幾率。同時，EDGECAM 5軸定位加工性價比高，只需選購三軸銑削的功能模塊，不會因為是五軸機床就增加了軟件購買的成本。
后處理是CAM軟件的核心，沒有后處理，無論刀路設計得多漂亮，都無法轉化成機床可用的加工程序。一般來說，不同機床型號所需的程序格式是不一樣的，不同的產品和加工工藝，對程序格式的需求也不相同。
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