模具CADCAM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

模具CAD/CAM技術(shù)第1頁，共33頁。主要內(nèi)容第一節(jié)CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成第二節(jié)模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用第三節(jié)模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢第四節(jié)模具CAD/CAM的常用軟件第五節(jié)逆向工程第2頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成第一節(jié)CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成 一、CAD/CAM的基本概念 二、CAD/CAM的發(fā)展歷程 三、CAD/CAM系統(tǒng)的組成第3頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成一CAD/CAM的基本概念CAD(ComputerAidedDesign)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

1972年10月，國際信息處理聯(lián)合會(huì)(IFIP)在荷蘭召開的“關(guān)于CAD原理的工作會(huì)議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計(jì)算機(jī)結(jié)合為一個(gè)問題求解，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，對產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。

主要功能：幾何建模、動(dòng)態(tài)模擬和自動(dòng)繪圖第4頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成CAM(ComputerAidedManufacturing)計(jì)算機(jī)輔助制造CAM有狹義和廣義的兩個(gè)概念。CAM的狹義概念指的是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，它包括CAPP、NC編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂等。如今，CAM的狹義概念甚至更進(jìn)一步縮小為NC編程的同義詞。 CAM的廣義概念包括的內(nèi)容則很多，除了上述CAM狹義定義所包含的所有內(nèi)容外，它還包括制造活動(dòng)中與物流有關(guān)的所有過程（加工、裝配、檢驗(yàn)、存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。主要功能：工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程和加工仿真第5頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成二CAD/CAM的發(fā)展歷程CAD、CAM技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段：孕育形成階段（20世紀(jì)50年代）快速發(fā)展階段（20世紀(jì)60年代）成熟推廣階段（20世紀(jì)70年代）廣泛應(yīng)用階段（20世紀(jì)80年代）標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集成化階段（20世紀(jì)80年代后期）第6頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成第7頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成三、CAD/CAM系統(tǒng)組成：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)第8頁，共33頁。CAD/CAM基本概念、發(fā)展歷程及組成CAD/CAM軟件系統(tǒng)組成：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和專業(yè)軟件系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、匯編系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)；應(yīng)用軟件：如AutoCAD、I-DEAS、Pro/E、CATIA、Unigraphics等。專業(yè)軟件：如模具軟件VISI-Series第9頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用第二節(jié)模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用 一、模具的定義及其成形技術(shù)的特點(diǎn) 二、CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代模具技術(shù)中的應(yīng)用 三、模具CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性第10頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用一、模具的定義及其成形技術(shù)的特點(diǎn)模具的定義：用以限定生產(chǎn)對象的形狀和尺寸的裝置。簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。第11頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用模具成形技術(shù)具有如下特點(diǎn)：生產(chǎn)率高制造質(zhì)量好，產(chǎn)品一致性好材料利用率高成本低第12頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用二、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2、CAD/CAM技術(shù)在注射模中的應(yīng)用

第13頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用

1、CAD/CAM技術(shù)在冷沖模中的應(yīng)用20世紀(jì)50年代末期，開始研究開發(fā)冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)。1971年開發(fā)出級(jí)進(jìn)模計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)PDDC。1977年研制成功AKT系統(tǒng)（簡單、連續(xù)、復(fù)合模）。20世紀(jì)70年代末期，連續(xù)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)MEL和沖孔彎曲模系統(tǒng)PENTAX；1982年日立公司使用研制的沖裁模CAD系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)制造。第14頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用CAD/CAM在冷沖模具中的應(yīng)用歸納為以下幾個(gè)方面：

1)利用幾何造型技術(shù)完成復(fù)雜模具幾何設(shè)計(jì)。

2)完成工藝分析計(jì)算，輔助成形工藝的設(shè)計(jì)。

3)建立標(biāo)準(zhǔn)圖形庫，提高設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)完成有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等數(shù)值計(jì)算。

6)輔助完成模具加工工藝設(shè)計(jì)和NC編程。

第15頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用2、CAD/CAM技術(shù)在注射模中的應(yīng)用完成注射模結(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(jì)和零部件設(shè)計(jì)，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。第16頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用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(dòng)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(dòng)與冷卻分析進(jìn)行研究；進(jìn)入90年代，對流動(dòng)、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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。注射模的研究發(fā)展：第17頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用（１）注射模具CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn)１）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。２）模具自由曲面一般采用數(shù)控加工。３）計(jì)算分析比較復(fù)雜。４）具有模擬分析功能。第18頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用（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(jì)。4)標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇。5)部裝圖和總裝圖的生成。模具零件圖的生成。注射工藝條件及注射模材料的優(yōu)選。注射流動(dòng)及保壓過程模擬。冷卻過程分析。力學(xué)分析。11)數(shù)控加工。第19頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用三、模具CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性

1、CAD/CAM可以提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，從而提高模具質(zhì)量。2、CAD/CAM可以節(jié)省時(shí)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(jì)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(dòng)。5、隨著材料成形過程計(jì)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(jì)制造的一次性成功率。

第20頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢

第三節(jié)模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢一、標(biāo)準(zhǔn)化二、智能化三、集成化四、網(wǎng)絡(luò)化第21頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢標(biāo)準(zhǔn)化

CAD/CAM可建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫，非標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫，模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫。標(biāo)準(zhǔn)件可隨時(shí)調(diào)用，非標(biāo)準(zhǔn)件可利用系統(tǒng)自身建模技術(shù)進(jìn)行修改，從而加快設(shè)計(jì)過程。典型模具結(jié)構(gòu)庫是在參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，按要求對相似模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，即可生產(chǎn)所需結(jié)構(gòu)。第22頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢智能化：

人工智能技術(shù)是通向設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的重要途徑。其應(yīng)用主要集中在引入知識(shí)工程，發(fā)展專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)可解決知識(shí)表示，推理方法，概念設(shè)計(jì)等問題，具有邏輯推理和決策判斷能力，自動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案，對方案進(jìn)行評估和選擇，并對模具設(shè)計(jì)制造提高全方位的過程響應(yīng)和處理。第23頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢集成化：

廣義來說，要將整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、流程等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行集成。將CAD/CAM技術(shù)CE（ConcurrentEngineering）、CAE（ComputerAidedEngineering）、CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）等技術(shù)密切相連，組成一個(gè)有機(jī)整體，減少多余環(huán)節(jié)，降低內(nèi)耗，充分發(fā)揮企業(yè)各項(xiàng)資源的作用。第24頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢網(wǎng)絡(luò)化： 隨著模具工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，要做到資源信息共享、交換等，網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的發(fā)展是必然之勢。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)異地操作與數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，功能更強(qiáng)大，由此發(fā)展出了基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM技術(shù)。第25頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件

AutoCADPro/EUGCAXASolidworksCatia第26頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件AutoCAD（AutoComputerAidedDesign） 是美國Autodesk公司首次于1982年生產(chǎn)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)?，F(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。.dwg文件格式成為二維繪圖的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)格式。第27頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件Pro/E

是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。第28頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件UG（UnigraphicsNX） 是SiemensPLMSoftware公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手。UnigraphicsNX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。第29頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件CAXA 依托北京航空航天大學(xué)的科研實(shí)力，北航海爾開發(fā)出了中國第一款完全自主研發(fā)的CAD產(chǎn)品——CAXA，CAXA四個(gè)字母，讀作“卡薩”，是由C--Computer（計(jì)算機(jī)），A--Aided（輔助的），X（任意的），A--Alliance、Ahead（聯(lián)盟、領(lǐng)先）四個(gè)字母組成的，其涵義是"領(lǐng)先一步的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和服務(wù)"（ComputerAidedXAlliance-AlwaysastepAhead）。如今廣泛應(yīng)用于裝備制造、電子電器、汽車、國防軍工、航空航天、工程建設(shè)、教育等各個(gè)行業(yè)。第30頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件

是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于使用了WindowsOLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。

SolidWorks第31頁，共33頁。模具CAD/CAM技術(shù)的專用軟件 是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。CATIA產(chǎn)品基于開放式可擴(kuò)展的V