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），即計算機輔助設計與計算機輔助制造，是一門基于計算機技術而發(fā)展起來的、與機械設計和制造技術相互滲透相互結合的、多學科綜合性的技術。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技術的發(fā)展歷程CAD技術從出現至今大致經歷了五個階段：（1）孕育形成階段（20世紀50年代）。（2）快速發(fā)展階段（20世紀60年代）。（3）成熟推廣階段（20世紀70年代。（4）廣泛應用階段（20世紀80年代）。（5）標準化、智能化、集成化階段（20世紀80年代后期）2. CAE技術的發(fā)展歷程CAE技術的發(fā)展大致經歷了三個階段：（1）技術探索階段（20世紀6070年代）。（2）蓬勃發(fā)展時期（20世紀7080年代）。（3）成熟推廣時期（20世紀90年代）。二、CAD/CAM基本概念一般認為，CAD是指工程技術人員在人和計算機組成的系統中，以計算機為輔助工具，通過計算機和CAD軟件對設計產品進行分析、計算、仿真、優(yōu)化與繪圖，在這一過程中，把設計人員的創(chuàng)造思維、綜合判斷能力與計算機強大的記憶、數值計算、信息檢索等能力相結合，各盡所長，完成產品的設計、分析、繪圖等工作，最終達到提高產品設計質量、縮短產品開發(fā)周期、降低產品生產成本的目的。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。為了實現這些功能，一個完整的CAD系統應由科學計算、圖形系統和工程數據庫等組成?？茖W計算包括有限元分析、可靠性分析、動態(tài)分析、產品的常規(guī)設計和優(yōu)化設計等；圖形系統則包括幾何造型、自動繪圖、動態(tài)仿真等；工程數據庫對設計過程中需要使用和產生的數據、圖形、文檔等進行存儲和管理。CAM是指應用電子計算機來進行產品制造的統稱，有狹義CAM和廣義CAM。狹義CAM指數控加工，它的輸入信息是零件的工藝路線和工序內容，輸出信息是加工時的刀位文件和數控程序。廣義CAM是利用計算機進行零件的工藝規(guī)劃、數控程序編制、加工過程仿真等。把計算機輔助設計和計算機輔助制造集成在一起，稱為CAD/CAM系統、把計算機輔助設計、計算機輔助制造和計算機輔助工程集成在一起，稱為CAD/CAE/CAM系統。CAD/CAM技術是一種在不斷發(fā)展著的技術，隨著相關技術及應用領域的發(fā)展和擴大，CAD/CAM技術的內涵也在不斷擴展。三、CAD/CAM系統組成CAD/CAM系統由硬件系統和軟件系統組成。硬件系統包括計算機和外部設備，軟件系統則由系統軟件、應用軟件和專業(yè)軟件組成。第二節(jié) CAD/CAM技術在模具行業(yè)中的應用模具工業(yè)是國民經濟的重要基礎工業(yè)之一，模具是工業(yè)生產中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高技術密集型產品，也是高新技術產業(yè)化的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。一、模具成形的特點按照成形的特點，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。模具成形技術具有如下特點：（）生產率高（）制件質量好（）材料利用率高（）成本低二、CAD/CAM技術在現代模具技術中的應用1. CAD/CAM技術在冷沖模中的應用上世紀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。1971年，美國DieComp公司成功地開發(fā)了級進模計算機輔助設計系統PDDC。應用該系統可以完成冷沖模設計的全部過程，其中包括輸入產品圖形和技術條件；確定操作順序、步距、空位、總工位數；繪制排樣圖；輸出模具裝配圖、零件圖和壓力機床參數；生成數控線切割程序等。1977年捷克金屬加工工業(yè)研究院研制成功AKT系統，它可以用于簡單、復合和連續(xù)沖裁模的設計和制造；20世紀70年代末期，日本機械工程實驗室和日本旭光學工業(yè)公司分別開發(fā)的連續(xù)模設計系統MEL和沖孔彎曲模系統PENTAX；1982年日立公司研制了沖裁模CAD系統。使用這些系統進行模具設計制造，大大縮短了模具開發(fā)周期，降低了生產成本，提高了生產效率。CAD/CAM在冷沖模具設計與制造中的應用，主要可歸納為以下幾個方面：1) 利用幾何造型技術完成復雜模具幾何設計。2) 完成工藝分析計算，輔助成形工藝的設計。3) 建立標準模具零件和結構的圖形庫，提高模具結構和模具零件設計效率。4) 輔助完成繪圖工作，輸出模具零件圖和裝配圖。5) 利用計算機完成有限元分析和優(yōu)化設計等數值計算工作。6) 輔助完成模具加工工藝設計和NC編程。2. CAD/CAM技術在塑料模中的應用注射模CAD/CAM技術主要從兩個方面對技術人員提供強有力的幫助：一是應用CAE技術對模具進行有限元結構力學分析、流動分析模擬和冷卻分析模擬等；二是完成注射模結構CAD，包括塑料產品的建模、模具總體結構方案設計和零部件設計，數控仿真和數控程序生成，模具模擬裝配、零件圖和裝配圖的生成與繪制等。20世紀60年代中期，英國、美國、加拿大等國學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行研究；進入90年代，對流動、保壓、冷卻、應力分析注射成型全過程進行集成化研究，這些研究為開發(fā)實用的注射模CAE軟件奠定了堅實的基礎。（）塑料模具CAD/CAM系統的特點）模具成型部分的幾何造型需要功能強大的三維圖形系統支持。）模具自由曲面一般采用數控加工。）計算分析比較復雜。）模擬分析軟件。（2）注射模CAD/CAE/CAM主要工作內容1) 塑料制品的幾何造型。2) 模腔表面形狀的生成。3) 模具結構方案設計4) 標準模架的選擇。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) 力學分析。11) 數控加工。三、模具CAD/CAM技術的優(yōu)越性CAD/CAM技術的優(yōu)越性都是傳統的模具設計制造方法所無法比擬的。1) CAD/CAM可以提高模具設計和制造水平，從而提高模具質量。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技術將技術人員從繁雜的計算、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模擬技術的發(fā)展、完善和模具CAD/CAE/CAM技術的應用，可大大提高模具的可靠性，縮短甚至不需要試模修模過程，提高模具設計制造的一次性成功率。第三節(jié) CAD/CAM技術發(fā)展趨勢一、集成化CAD/CAM系統集成主要包含三層意思：軟件集成，擴充和完善一個CAD系統的功能，使一個產品設計過程的各階段都能在單一的CAD系統中完成；CAD功能和CAM功能的集成；建立企業(yè)的CIMS系統，實現企業(yè)的物理集成、信息集成和功能集成。CAD/CAM系統集成主要有以下幾方面的工作：產品造型技術：實現參數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品數據模型；數據交換技術：積極向國際標準靠攏，實現異構環(huán)境下的信息集成；計算機圖形處理技術；數據庫管理技術