CAD-CAM基本概念及發(fā)展趨勢(doc 8頁).doc

CAD-CAM發(fā)展歷程及基本概念CAD/CAM（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing），即計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造，是一門基于計算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來的、與機(jī)械設(shè)計和制造技術(shù)相互滲透相互結(jié)合的、多學(xué)科綜合性的技術(shù)。第一節(jié) CAD/CAM發(fā)展歷程及基本概念一、CAD/CAM發(fā)展歷程1. CAD、CAM技術(shù)的發(fā)展歷程CAD技術(shù)從出現(xiàn)至今大致經(jīng)歷了五個階段：（1）孕育形成階段（20世紀(jì)50年代）。（2）快速發(fā)展階段（20世紀(jì)60年代）。（3）成熟推廣階段（20世紀(jì)70年代。（4）廣泛應(yīng)用階段（20世紀(jì)80年代）。（5）標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集成化階段（20世紀(jì)80年代后期）2. CAE技術(shù)的發(fā)展歷程CAE技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：（1）技術(shù)探索階段（20世紀(jì)6070年代）。（2）蓬勃發(fā)展時期（20世紀(jì)7080年代）。（3）成熟推廣時期（20世紀(jì)90年代）。二、CAD/CAM基本概念一般認(rèn)為，CAD是指工程技術(shù)人員在人和計算機(jī)組成的系統(tǒng)中，以計算機(jī)為輔助工具，通過計算機(jī)和CAD軟件對設(shè)計產(chǎn)品進(jìn)行分析、計算、仿真、優(yōu)化與繪圖，在這一過程中，把設(shè)計人員的創(chuàng)造思維、綜合判斷能力與計算機(jī)強(qiáng)大的記憶、數(shù)值計算、信息檢索等能力相結(jié)合，各盡所長，完成產(chǎn)品的設(shè)計、分析、繪圖等工作，最終達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的目的。CAD的功能可以大致歸納為四類，即幾何建模、工程分析、動態(tài)模擬和自動繪圖。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，一個完整的CAD系統(tǒng)應(yīng)由科學(xué)計算、圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫等組成?？茖W(xué)計算包括有限元分析、可靠性分析、動態(tài)分析、產(chǎn)品的常規(guī)設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計等；圖形系統(tǒng)則包括幾何造型、自動繪圖、動態(tài)仿真等；工程數(shù)據(jù)庫對設(shè)計過程中需要使用和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、圖形、文檔等進(jìn)行存儲和管理。CAM是指應(yīng)用電子計算機(jī)來進(jìn)行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱，有狹義CAM和廣義CAM。狹義CAM指數(shù)控加工，它的輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是加工時的刀位文件和數(shù)控程序。廣義CAM是利用計算機(jī)進(jìn)行零件的工藝規(guī)劃、數(shù)控程序編制、加工過程仿真等。把計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造集成在一起，稱為CAD/CAM系統(tǒng)、把計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助制造和計算機(jī)輔助工程集成在一起，稱為CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。CAD/CAM技術(shù)是一種在不斷發(fā)展著的技術(shù)，隨著相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展和擴(kuò)大，CAD/CAM技術(shù)的內(nèi)涵也在不斷擴(kuò)展。三、CAD/CAM系統(tǒng)組成CAD/CAM系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)包括計算機(jī)和外部設(shè)備，軟件系統(tǒng)則由系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和專業(yè)軟件組成。第二節(jié) CAD/CAM技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。一、模具成形的特點(diǎn)按照成形的特點(diǎn)，模具分為沖壓模具、塑料模具、壓鑄模具、鍛造模具、鑄造模具、粉末冶金模具、玻璃模具、橡膠模具、陶瓷模具和簡易模具等十大類。模具成形技術(shù)具有如下特點(diǎn)：（）生產(chǎn)率高（）制件質(zhì)量好（）材料利用率高（）成本低二、CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代模具技術(shù)中的應(yīng)用1. CAD/CAM技術(shù)在冷沖模中的應(yīng)用上世紀(jì)50年代末期，國外一些科研院所便開始研究開發(fā)冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)。1971年，美國DieComp公司成功地開發(fā)了級進(jìn)模計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)PDDC。應(yīng)用該系統(tǒng)可以完成冷沖模設(shè)計的全部過程，其中包括輸入產(chǎn)品圖形和技術(shù)條件；確定操作順序、步距、空位、總工位數(shù)；繪制排樣圖；輸出模具裝配圖、零件圖和壓力機(jī)床參數(shù)；生成數(shù)控線切割程序等。1977年捷克金屬加工工業(yè)研究院研制成功AKT系統(tǒng)，它可以用于簡單、復(fù)合和連續(xù)沖裁模的設(shè)計和制造；20世紀(jì)70年代末期，日本機(jī)械工程實(shí)驗室和日本旭光學(xué)工業(yè)公司分別開發(fā)的連續(xù)模設(shè)計系統(tǒng)MEL和沖孔彎曲模系統(tǒng)PENTAX；1982年日立公司研制了沖裁模CAD系統(tǒng)。使用這些系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計制造，大大縮短了模具開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。CAD/CAM在冷沖模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用，主要可歸納為以下幾個方面：1) 利用幾何造型技術(shù)完成復(fù)雜模具幾何設(shè)計。2) 完成工藝分析計算，輔助成形工藝的設(shè)計。3) 建立標(biāo)準(zhǔn)模具零件和結(jié)構(gòu)的圖形庫，提高模具結(jié)構(gòu)和模具零件設(shè)計效率。4) 輔助完成繪圖工作，輸出模具零件圖和裝配圖。5) 利用計算機(jī)完成有限元分析和優(yōu)化設(shè)計等數(shù)值計算工作。6) 輔助完成模具加工工藝設(shè)計和NC編程。2. CAD/CAM技術(shù)在塑料模中的應(yīng)用注射模CAD/CAM技術(shù)主要從兩個方面對技術(shù)人員提供強(qiáng)有力的幫助：一是應(yīng)用CAE技術(shù)對模具進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、流動分析模擬和冷卻分析模擬等；二是完成注射模結(jié)構(gòu)CAD，包括塑料產(chǎn)品的建模、模具總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計和零部件設(shè)計，數(shù)控仿真和數(shù)控程序生成，模具模擬裝配、零件圖和裝配圖的生成與繪制等。20世紀(jì)60年代中期，英國、美國、加拿大等國學(xué)者完成注射過程一維流動與冷卻分析；70年代完成二維分析程序；80年代開始對三維流動與冷卻分析進(jìn)行研究；進(jìn)入90年代，對流動、保壓、冷卻、應(yīng)力分析注射成型全過程進(jìn)行集成化研究，這些研究為開發(fā)實(shí)用的注射模CAE軟件奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。（）塑料模具CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn)）模具成型部分的幾何造型需要功能強(qiáng)大的三維圖形系統(tǒng)支持。）模具自由曲面一般采用數(shù)控加工。）計算分析比較復(fù)雜。）模擬分析軟件。（2）注射模CAD/CAE/CAM主要工作內(nèi)容1) 塑料制品的幾何造型。2) 模腔表面形狀的生成。3) 模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計4) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇。5) 部裝圖和總裝圖的生成。6) 模具零件圖的生成。7) 注射工藝條件及注射模材料的優(yōu)選。8) 注射流動及保壓過程模擬。9) 冷卻過程分析。10) 力學(xué)分析。11) 數(shù)控加工。三、模具CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性都是傳統(tǒng)的模具設(shè)計制造方法所無法比擬的。1) CAD/CAM可以提高模具設(shè)計和制造水平，從而提高模具質(zhì)量。2) CAD/CAM可以節(jié)省時間，提高效率。3) CAD/CAM可以較大幅度降低成本。4) CAD/CAM技術(shù)將技術(shù)人員從繁雜的計算、繪圖和NC編程中解放出來，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動。5) 隨著材料成形過程計算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展、完善和模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，可大大提高模具的可靠性，縮短甚至不需要試模修模過程，提高模具設(shè)計制造的一次性成功率。第三節(jié) CAD/CAM技術(shù)發(fā)展趨勢一、集成化CAD/CAM系統(tǒng)集成主要包含三層意思：軟件集成，擴(kuò)充和完善一個CAD系統(tǒng)的功能，使一個產(chǎn)品設(shè)計過程的各階段都能在單一的CAD系統(tǒng)中完成；CAD功能和CAM功能的集成；建立企業(yè)的CIMS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的物理集成、信息集成和功能集成。CAD/CAM系統(tǒng)集成主要有以下幾方面的工作：產(chǎn)品造型技術(shù)：實(shí)現(xiàn)參數(shù)化特征造型和變量化特征造型，以便建立包含幾何、工藝、制造、管理等完整信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；數(shù)據(jù)交換技術(shù)：積極向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的信息集成；計算機(jī)圖形處理技術(shù)；數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)