CADCAM發(fā)展歷程及基本概念

1、CAD-CAM開展歷程及根本概念CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing ),即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造,是一門基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而開展起來的、與機(jī)械設(shè)計(jì)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開展歷程及根本概念一、CAD/CAM開展歷程1. CAD、CAM技術(shù)的開展歷程CAD技術(shù)從出現(xiàn)至今大致經(jīng)歷了五個(gè)階段：(1)孕育形成階段(20世紀(jì)50年代).(2)快速開展階段(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

2、能化、集成化階段(20世紀(jì)80年代后期)2. CAE技術(shù)的開展歷程CAE技術(shù)的開展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：(1)技術(shù)探索階段(20世紀(jì)6070年代)o(2)蓬勃開展時(shí)期(20世紀(jì)7080年代).(3)成熟推廣時(shí)期(20世紀(jì)90年代).二、CAD/CAM根本概念一般認(rèn)為,CAD是指工程技術(shù)人員在人和計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)中,以計(jì) 算機(jī)為輔助工具,通過計(jì)算機(jī)和CAD軟件對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行分析、計(jì)算、 仿真、優(yōu)化與繪圖,在這一過程中,把設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造思維、綜合判斷 水平與計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的記憶、數(shù)值計(jì)算、信息檢索等水平相結(jié)合,各盡所 長(zhǎng),完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、繪圖等工作,最終到達(dá)提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降

3、低產(chǎn)品生產(chǎn)本錢的目的.CAD的功能可以大致歸納為四類,即幾何建模、工程分析、動(dòng)態(tài)模擬 和自動(dòng)繪圖.為了實(shí)現(xiàn)這些功能,一個(gè)完整的 CAD系統(tǒng)應(yīng)由科學(xué)計(jì)算、圖形系統(tǒng)和 工程數(shù)據(jù)庫(kù)等組成.科學(xué)計(jì)算包括有限元分析、可靠性分析、動(dòng)態(tài)分析、產(chǎn)品的常規(guī)設(shè)計(jì)和 優(yōu)化設(shè)計(jì)等；圖形系統(tǒng)那么包括幾何造型、自動(dòng)繪圖、動(dòng)態(tài)仿真等；工程數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)計(jì)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(chǔ)和治理.CAM是指應(yīng)用電子計(jì)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(shí)的刀位文件和數(shù)控程序. 廣義CAM是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件的工藝規(guī)

4、劃、數(shù)控程序編制、加工過 程仿真等.把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造集成在一起,稱為CAD/CAM系統(tǒng)、把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)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)是一種在不斷開展著的技術(shù),隨著相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域 的開展和擴(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(jì)算機(jī)和外部設(shè)備,軟件系統(tǒng)那么由系統(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(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要根底工業(yè)之一 ,模具是工業(yè)生產(chǎn)中的根底工藝裝備,是一種高附加值的

5、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)水平的上下已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志 O一、模具成形的特點(diǎn)根據(jù)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(jiǎn)易模具 等十大類.模具成形技術(shù)具有如下特點(diǎn):(1)生產(chǎn)率高(2)制件質(zhì)量好(3 )材料利用率高(4)本錢低二、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(guó)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(guó)DieComp公司成功地開發(fā)了級(jí)進(jìn)模計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) PDDCo應(yīng)

6、用該系統(tǒng)可以完成冷沖模設(shè)計(jì)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(jiǎn) 單、復(fù)合和連續(xù)沖裁模的設(shè)計(jì)和制造；20世紀(jì)70年代末期,日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì) 制造,大大縮短了模具開發(fā)周期,降低了生產(chǎn)本錢,提升了生產(chǎn)效率.CAD/CAM在冷沖模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用,主要可歸納為以

7、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)模具零件和結(jié)構(gòu)的圖形庫(kù),提升模具結(jié)構(gòu)和模具零件設(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)算工作.6輔助完成模具加工工藝設(shè)計(jì)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(gè)方面對(duì)技術(shù)人員提供強(qiáng)有力的幫助一是應(yīng)用CAE技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、流動(dòng)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(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

8、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(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)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(duì)三維流動(dòng)與冷卻分析進(jìn)行研究；進(jìn)入90年代,對(duì)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)的根底1 塑料模具CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn)1 模具成型局部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 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模腔外表形狀的生成.3模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)4標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇

9、.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(dòng)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(jì)制造方法所無法比較的.1） CAD/CAM可以提升模具設(shè)計(jì)和制造水平,從而提升模具質(zhì)量.2） CAD/CAM 可以節(jié)省時(shí)間,提升效率.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)的開展、完善和模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用,可大大提升模具的可靠性,縮短甚至不 需要試模修模過程,提升模具設(shè)計(jì)制造的一次性成功率.第三節(jié) CAD/CAM技術(shù)開展趨勢(shì)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(gè) CAD系統(tǒng)的功能,使一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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、治理等完整信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；數(shù)據(jù)交換技術(shù)：積極向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的信息集成；計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)；數(shù)據(jù)庫(kù)治理技術(shù)等.二、