第1章模具CADCAM基礎(chǔ)

1、歡迎大家學(xué)習(xí) 模具CAD/CAM 學(xué)習(xí)要點(diǎn)熟悉模具CAD/CAE/CAM的基本概念。了解模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的組成及國(guó)內(nèi)外主流的CAD/CAM軟件。了解模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程和在模具行業(yè)中的應(yīng)用。了解模具CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的發(fā)展趨勢(shì)。 技能目標(biāo)能夠闡述模具CAD/CAE/CAM的基本概念。能夠闡述模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的組成及國(guó)內(nèi)外主流的CAD/CAM軟件。能夠闡述模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程和在模具行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā) 展趨勢(shì)。 1.1 模具CAD/CAM基本概念 1.2 模具CAD/CAM系統(tǒng)的組成 1.3 CAD/CA

2、E/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 1.4 CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的發(fā)展趨勢(shì)1.1 1.1 模具模具CAD/CAMCAD/CAM基本概念基本概念 模具模具CAD/CAMCAD/CAM現(xiàn)階段應(yīng)該指廣義的計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)階段應(yīng)該指廣義的計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造的應(yīng)用，一般包括模具設(shè)計(jì)與制造的應(yīng)用，一般包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design(Computer Aided Design，CAD)CAD)計(jì)算機(jī)輔助工程分析計(jì)算機(jī)輔助工程分析 (Computer Aided Engineering(Computer Aided Engineering，C

3、AE)CAE) 是以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，對(duì)未來(lái)模具的是以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，對(duì)未來(lái)模具的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，從而及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，是實(shí)現(xiàn)模具優(yōu)化的主要支持模塊工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，從而及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，是實(shí)現(xiàn)模具優(yōu)化的主要支持模塊。計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing(Computer Aided Manufacturing， CAM) CAM)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì) CAPP(Computer Aided Process PlanningC

4、APP(Computer Aided Process Planning，CAPP)CAPP) 是指根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給出的信息，人機(jī)交互地或自動(dòng)地完成產(chǎn)品加工方法的選是指根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給出的信息，人機(jī)交互地或自動(dòng)地完成產(chǎn)品加工方法的選擇和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品擇和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) (Product Data Management (Product Data Management，PDM)PDM) 是以軟件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式計(jì)算等技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，實(shí)是以軟件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式計(jì)算等技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心

5、，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過(guò)程、資源一體化集成管理的技術(shù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過(guò)程、資源一體化集成管理的技術(shù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。41.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成1.2.1 1.2.1 概述概述5 支撐軟件 應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件 生產(chǎn)設(shè)備 外圍設(shè)備 計(jì)算機(jī) 軟件 人 硬件 CAD/CAM系統(tǒng) CAD/CAM系統(tǒng)組成 1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成6 圖形輸出設(shè)備 圖形顯示器 繪圖機(jī) 打印機(jī) 計(jì)算機(jī)主機(jī) 中央處理器 內(nèi)存儲(chǔ)器 圖形輸入設(shè)備 鍵盤 鼠標(biāo) 數(shù)字化儀 圖形輸入板 掃描儀 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備 數(shù)控機(jī)床、搬運(yùn)機(jī)械

6、、 機(jī)器人、自動(dòng)測(cè)量裝置 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 網(wǎng)卡、傳輸介質(zhì)、調(diào)制解調(diào)器 外存儲(chǔ)器 硬盤、軟盤、光盤、磁帶 1.2.2 1.2.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的硬件1 1計(jì)算機(jī)主機(jī)計(jì)算機(jī)主機(jī)2 2外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器3 3輸入設(shè)備輸入設(shè)備4 4輸出設(shè)備輸出設(shè)備5 5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備6 6測(cè)量設(shè)備測(cè)量設(shè)備CAD/CAM系統(tǒng)的硬件組成1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成1.2.3 1.2.3 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的軟件1 1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件2 2支撐軟件支撐軟件3 3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 7 應(yīng)用軟件 支撐軟件 系統(tǒng)軟

7、件 計(jì)算機(jī)硬件 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件層次關(guān)系1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成81. 1. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要包括三大部分：操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件。主要包括三大部分：操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，是是系統(tǒng)軟件的核心，是CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的靈魂，它控制和指揮計(jì)算機(jī)的軟件資源和硬件資源。系統(tǒng)的靈魂，它控制和指揮計(jì)算機(jī)的軟件資源和硬件資源。其主要功能是硬件資源管理、任務(wù)隊(duì)列管理、硬件驅(qū)動(dòng)程序、定時(shí)分時(shí)系統(tǒng)、基本數(shù)學(xué)計(jì)算、其主要功能是硬件資源管理、任務(wù)隊(duì)列管理、硬件驅(qū)動(dòng)程序

8、、定時(shí)分時(shí)系統(tǒng)、基本數(shù)學(xué)計(jì)算、日常事務(wù)管理、錯(cuò)誤診斷與糾正、用戶界面管理和作業(yè)管理等。操作系統(tǒng)依賴于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)日常事務(wù)管理、錯(cuò)誤診斷與糾正、用戶界面管理和作業(yè)管理等。操作系統(tǒng)依賴于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件，用戶通過(guò)操作系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)，任何程序需經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)分配必要的資源后才能執(zhí)的硬件，用戶通過(guò)操作系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)，任何程序需經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)分配必要的資源后才能執(zhí)行。目前流行的操作系統(tǒng)有行。目前流行的操作系統(tǒng)有WindowsWindows、UNIXUNIX、LinuxLinux等。等。編程語(yǔ)言系統(tǒng)編程語(yǔ)言系統(tǒng)主要完成源程序編輯、庫(kù)函數(shù)及管理、語(yǔ)法檢查、代碼編譯、程序連接與執(zhí)行。按照程主要完成源程序編輯、庫(kù)函數(shù)

9、及管理、語(yǔ)法檢查、代碼編譯、程序連接與執(zhí)行。按照程序設(shè)計(jì)方法的不同，可分為結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言和面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言；按照編程時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)硬序設(shè)計(jì)方法的不同，可分為結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言和面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言；按照編程時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件依賴程度的不同，可分為低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。目前廣泛使用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，如件依賴程度的不同，可分為低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。目前廣泛使用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，如Visual C+Visual C+、Visual BasicVisual Basic、JavaJava等。等。網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件主要包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理、通信瀏覽工具等內(nèi)主要包

10、括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理、通信瀏覽工具等內(nèi)容。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方案為容。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方案為“開放系統(tǒng)互連參考模型開放系統(tǒng)互連參考模型”（OSIOSI），它分為七層：應(yīng)用層、），它分為七層：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。目前表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。目前CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)中流行的主要系統(tǒng)中流行的主要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括TCP/IPTCP/IP協(xié)議、協(xié)議、MAPMAP協(xié)議、協(xié)議、TOPTOP協(xié)議等。協(xié)議等。1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成9 2 2支

11、撐軟件支撐軟件 1 1）功能單一型支撐軟件）功能單一型支撐軟件(1) (1) 交互式繪圖軟件交互式繪圖軟件 : :這類軟件主要以交互方法完成二維工程圖樣的生成和繪制，具有這類軟件主要以交互方法完成二維工程圖樣的生成和繪制，具有圖形的編輯、變換、存儲(chǔ)、顯示控制、尺寸標(biāo)注等功能；具有尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化繪圖功能；圖形的編輯、變換、存儲(chǔ)、顯示控制、尺寸標(biāo)注等功能；具有尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化繪圖功能；有較完備的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化圖庫(kù)等。這類軟件繪圖功能很強(qiáng)、操作方便、價(jià)格便宜。有較完備的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化圖庫(kù)等。這類軟件繪圖功能很強(qiáng)、操作方便、價(jià)格便宜。在微機(jī)上采用的典型產(chǎn)品是在微機(jī)上采用的典型產(chǎn)品是AutoCADAu

12、toCAD以及國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的以及國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的CAXACAXA電子圖板、電子圖板、PICADPICAD、高華、高華CADCAD等。等。(2) (2) 三維幾何建模軟件三維幾何建模軟件: :這類軟件主要解決零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，為用戶提供完整準(zhǔn)這類軟件主要解決零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，為用戶提供完整準(zhǔn)確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具，具有消隱、著色、濃淡處理、實(shí)體參數(shù)計(jì)確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具，具有消隱、著色、濃淡處理、實(shí)體參數(shù)計(jì)算、質(zhì)量特性計(jì)算、參數(shù)化特征造型及裝配和干涉檢驗(yàn)等功能，具有簡(jiǎn)單曲面造型功能，算、質(zhì)量特性計(jì)算、參數(shù)化特征造型及裝配和干涉檢驗(yàn)等功能，具有簡(jiǎn)單曲面造型功

13、能，價(jià)格適中，易于學(xué)習(xí)掌握。這類軟件目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)彌饕價(jià)格適中，易于學(xué)習(xí)掌握。這類軟件目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)彌饕MDTMDT、SolidWorksSolidWorks和和SolidEdgeSolidEdge為主。為主。1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成102 2支撐軟件支撐軟件1 1）功能單一型支撐軟件）功能單一型支撐軟件(3) (3) 工程計(jì)算與分析軟件工程計(jì)算與分析軟件: :這類軟件的功能主要包括基本物理量計(jì)算、基本力學(xué)參數(shù)計(jì)算、這類軟件的功能主要包括基本物理量計(jì)算、基本力學(xué)參數(shù)計(jì)算、產(chǎn)品裝配、公差分析、有限元分析、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析及仿真與

14、模產(chǎn)品裝配、公差分析、有限元分析、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析及仿真與模擬等，有限元分析是核心工具，包括前置處理、計(jì)算分析和后置處理擬等，有限元分析是核心工具，包括前置處理、計(jì)算分析和后置處理3 3部分。前置處理的功部分。前置處理的功能是：幾何建模，模型分割，自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格，網(wǎng)格的連接、修改、變換、加密，有能是：幾何建模，模型分割，自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格，網(wǎng)格的連接、修改、變換、加密，有關(guān)機(jī)械特性、載荷、約束等的處理以及輸入功能。計(jì)算分析程序的功能是：形成剛度矩陣關(guān)機(jī)械特性、載荷、約束等的處理以及輸入功能。計(jì)算分析程序的功能是：形成剛度矩陣和載荷矩陣，求解方程組，計(jì)算應(yīng)力、應(yīng)變。后置處

15、理的功能是：將計(jì)算分析結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)楹洼d荷矩陣，求解方程組，計(jì)算應(yīng)力、應(yīng)變。后置處理的功能是：將計(jì)算分析結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)樽儺Y肌變甕肌雀呦咄肌雀呦咄肌洳噬洳噬 家約壩家約壩淝叩取淝叩取目前比較著名的數(shù)值計(jì)算與模擬分析軟件有目前比較著名的數(shù)值計(jì)算與模擬分析軟件有ANSYSANSYS、DynaformDynaform、DeformDeform、MoldflowMoldflow、SAPSAP、ADINAADINA、Auto formAuto form、IndeedIndeed、Pam-stampPam-stamp、OptrisOptris、IsopunchIsopunch、MARCMARC、NASTRANNAS

16、TRAN、ADAMSADAMS等。等。(4) (4) 數(shù)控編程軟件數(shù)控編程軟件: :這類軟件一般具有刀具定義、工藝參數(shù)的設(shè)定、刀具軌跡的自動(dòng)生成、這類軟件一般具有刀具定義、工藝參數(shù)的設(shè)定、刀具軌跡的自動(dòng)生成、后置處理及切削加工模擬等功能。應(yīng)用較多的有后置處理及切削加工模擬等功能。應(yīng)用較多的有CimatronCimatron、MasterCAMMasterCAM、SmartCAMSmartCAM、SurfCAMSurfCAM及及CAXACAXA制造工程師等。制造工程師等。(5) (5) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng): :工程數(shù)據(jù)庫(kù)是工程數(shù)據(jù)庫(kù)是CAD/CAMCAD/CAM集成系統(tǒng)的重要組成部分，

17、工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理集成系統(tǒng)的重要組成部分，工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠有效地存儲(chǔ)、管理和使用工程數(shù)據(jù)，支持各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞與共享。工程數(shù)系統(tǒng)能夠有效地存儲(chǔ)、管理和使用工程數(shù)據(jù)，支持各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞與共享。工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的開發(fā)可在通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上，根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行修改或補(bǔ)充。目據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的開發(fā)可在通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上，根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行修改或補(bǔ)充。目前比較流行的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有前比較流行的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有ORACLEORACLE、SYBASESYBASE、FOXPROFOXPRO、FOXBASEFOXBASE等。等。1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)

18、的組成112 2支撐軟件支撐軟件2 2）功能集成型支撐軟件）功能集成型支撐軟件(1) Pro/Engineer:(1) Pro/Engineer:美國(guó)美國(guó)PTCPTC（Parametric Technology CorporationParametric Technology Corporation）公司的）公司的著名產(chǎn)品。著名產(chǎn)品。PTCPTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改公司提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改變了機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的傳統(tǒng)觀念，變了機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的傳統(tǒng)觀念，Pro/EPro/E包括包括7070多個(gè)專用功能模塊，如實(shí)體模型、多個(gè)專用功能模

19、塊，如實(shí)體模型、特征建模、裝配建模、曲面建模、工程圖制作、模具設(shè)計(jì)、特征建模、裝配建模、曲面建模、工程圖制作、模具設(shè)計(jì)、NCNC數(shù)控加工、逆向工數(shù)控加工、逆向工程、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等，具有較完整的數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)換器。被稱為新一程、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等，具有較完整的數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)換器。被稱為新一代代CADCADCAM /CAECAM /CAE系統(tǒng)。系統(tǒng)。(2) Unigraphics :(2) Unigraphics :美國(guó)美國(guó)UGSUGS（Unigraphics SolutionsUnigraphics Solutions）公司的旗艦產(chǎn)品。采）公司的旗艦產(chǎn)品。采用將參數(shù)化和變量化技術(shù)與實(shí)

20、體、線框和表面功能融為一體的復(fù)合建模技術(shù)，其用將參數(shù)化和變量化技術(shù)與實(shí)體、線框和表面功能融為一體的復(fù)合建模技術(shù)，其主要優(yōu)勢(shì)是三維曲面、實(shí)體建模和數(shù)控編程功能，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和有限主要優(yōu)勢(shì)是三維曲面、實(shí)體建模和數(shù)控編程功能，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和有限元分析前后處理功能以及界面良好的用戶開發(fā)工具。元分析前后處理功能以及界面良好的用戶開發(fā)工具。UGUG匯集了美國(guó)航空航天業(yè)及匯集了美國(guó)航空航天業(yè)及汽車業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已成為世界一流的集成化機(jī)械汽車業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已成為世界一流的集成化機(jī)械CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE軟件，并被多軟件，并被多家著名公司選作企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和分

21、析的標(biāo)準(zhǔn)。家著名公司選作企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和分析的標(biāo)準(zhǔn)。1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成122 2支撐軟件支撐軟件2 2）功能集成型支撐軟件）功能集成型支撐軟件(3) I-DEAS:(3) I-DEAS:美國(guó)美國(guó)SDRCSDRC（Structure Dynamics Research CorporationStructure Dynamics Research Corporation）公司（現(xiàn)已歸屬）公司（現(xiàn)已歸屬UGSUGS公司）的主打產(chǎn)品。公司）的主打產(chǎn)品。SDRCSDRC公司創(chuàng)建了變量化技術(shù)，并將其應(yīng)用于三維實(shí)體建模中，進(jìn)而公司創(chuàng)建了變量化技

22、術(shù)，并將其應(yīng)用于三維實(shí)體建模中，進(jìn)而創(chuàng)建了業(yè)界最具革命性的創(chuàng)建了業(yè)界最具革命性的VGXVGX超變量化技術(shù)。超變量化技術(shù)。I-DEASI-DEAS是高度集成化的是高度集成化的CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM軟件，其動(dòng)態(tài)引導(dǎo)器幫助用戶以極高的效率，在單一數(shù)軟件，其動(dòng)態(tài)引導(dǎo)器幫助用戶以極高的效率，在單一數(shù)字模型中完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全過(guò)程。字模型中完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全過(guò)程。I-DEASI-DEAS在在CAD/CAECAD/CAE一體化技術(shù)方面一直雄居世界榜首，軟件內(nèi)含很強(qiáng)的工程分析和工程測(cè)試功能。一體化技術(shù)方面一直雄居世界

23、榜首，軟件內(nèi)含很強(qiáng)的工程分析和工程測(cè)試功能。(4) CATIA:(4) CATIA:由法國(guó)由法國(guó)Dassault SystemDassault System公司與公司與IBMIBM合作研發(fā)，是較早面市的著名的三維合作研發(fā)，是較早面市的著名的三維CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE軟件產(chǎn)品，目前主要應(yīng)用于機(jī)械制造、工程設(shè)計(jì)和電子行業(yè)。軟件產(chǎn)品，目前主要應(yīng)用于機(jī)械制造、工程設(shè)計(jì)和電子行業(yè)。CATIACATIA率先采用率先采用自由曲面建模方法，在三維復(fù)雜曲面建模及其加工編程方面極具優(yōu)勢(shì)。自由曲面建模方法，在三維復(fù)雜曲面建模及其加工編程方面極具優(yōu)勢(shì)。1.2 1.2 模具模具CAD/CAMCAD

24、/CAM系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成133 3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，針對(duì)專門應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，針對(duì)專門應(yīng)用領(lǐng)域的需要而研制的軟件。如機(jī)械零件設(shè)計(jì)軟件、機(jī)床夾具的需要而研制的軟件。如機(jī)械零件設(shè)計(jì)軟件、機(jī)床夾具CADCAD軟件、冷沖壓軟件、冷沖壓模具模具CAD/CAMCAD/CAM軟件等。這類軟件通常由用戶結(jié)合當(dāng)前設(shè)計(jì)工作需要自行開軟件等。這類軟件通常由用戶結(jié)合當(dāng)前設(shè)計(jì)工作需要自行開發(fā)或委托軟件開發(fā)商進(jìn)行開發(fā)。能否充分發(fā)揮發(fā)或委托軟件開發(fā)商進(jìn)行開發(fā)。能否充分發(fā)揮CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的效益，應(yīng)用系統(tǒng)的效益，應(yīng)用軟件的技術(shù)開發(fā)是關(guān)鍵

25、，也是軟件的技術(shù)開發(fā)是關(guān)鍵，也是CAD/CAMCAD/CAM工作者的主要任務(wù)。應(yīng)用軟件開發(fā)工作者的主要任務(wù)。應(yīng)用軟件開發(fā)可以基于支撐軟件平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，也可以采用常用的程序設(shè)計(jì)工具可以基于支撐軟件平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，也可以采用常用的程序設(shè)計(jì)工具進(jìn)行開發(fā)。目前常見(jiàn)的支撐軟件均提供了二次開發(fā)工具，如進(jìn)行開發(fā)。目前常見(jiàn)的支撐軟件均提供了二次開發(fā)工具，如AutoCADAutoCAD的的AutolispAutolisp、Pro/EPro/E的的ProtoolkitProtoolkit、UGUG的的GRIPGRIP等。為保證應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性等。為保證應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性和開發(fā)的高效性，應(yīng)充分利用已有和開發(fā)的高

26、效性，應(yīng)充分利用已有CAD/CAMCAD/CAM支撐軟件的技術(shù)和二次開發(fā)工支撐軟件的技術(shù)和二次開發(fā)工具。需要說(shuō)明的是，應(yīng)用軟件和支撐軟件之間并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，當(dāng)某具。需要說(shuō)明的是，應(yīng)用軟件和支撐軟件之間并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，當(dāng)某一行業(yè)的應(yīng)用軟件逐步商品化形成通用軟件產(chǎn)品時(shí)，也可以稱之為一種一行業(yè)的應(yīng)用軟件逐步商品化形成通用軟件產(chǎn)品時(shí)，也可以稱之為一種支撐軟件支撐軟件。141.3.1 1.3.1 發(fā)展歷程發(fā)展歷程 1 1CADCAD技術(shù)的發(fā)展過(guò)程技術(shù)的發(fā)展過(guò)程(1)(1)2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代后期至年代后期至7070年代初期，此階段為初級(jí)階段年代初期，此階段為初級(jí)階段線框造型技術(shù)。線框造型技術(shù)

27、。(2)(2)2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代初期至年代初期至8080年代初期，此階段是第一次年代初期，此階段是第一次CADCAD技術(shù)革命技術(shù)革命曲面曲面( (表面表面) )造造 型技術(shù)。型技術(shù)。(3)(3)2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代初期至年代初期至8080年代中期，此階段是第二次年代中期，此階段是第二次CADCAD技術(shù)革命技術(shù)革命實(shí)體造型階實(shí)體造型階段。段。(4)(4)2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期至年代中期至9090年代初期，此階段是第三次年代初期，此階段是第三次CADCAD技術(shù)革命技術(shù)革命參數(shù)化技術(shù)。參數(shù)化技術(shù)。(5)(5)2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代初期至今，此階段是第四次年代初期至今

28、，此階段是第四次CADCAD技術(shù)革命技術(shù)革命變量化技術(shù)。變量化技術(shù)。 1.3 CAD/CAE/CAM1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 2 2CAECAE技術(shù)的發(fā)展過(guò)程技術(shù)的發(fā)展過(guò)程(1)(1)2020世紀(jì)世紀(jì)60607070年代處于探索階段，有限元技術(shù)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題進(jìn)行發(fā)展，年代處于探索階段，有限元技術(shù)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題進(jìn)行發(fā)展，以解決航空航天技術(shù)發(fā)展過(guò)程中遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及模擬實(shí)驗(yàn)和分析。以解決航空航天技術(shù)發(fā)展過(guò)程中遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及模擬實(shí)驗(yàn)和分析。(2)(2)2020世紀(jì)世紀(jì)70708080年代是年代是CAECAE技術(shù)蓬勃發(fā)展時(shí)期，分析軟件

29、的開發(fā)主要集中在計(jì)算精技術(shù)蓬勃發(fā)展時(shí)期，分析軟件的開發(fā)主要集中在計(jì)算精度、硬件及速度平臺(tái)的匹配、計(jì)算機(jī)內(nèi)存的有效利用以及磁盤空間利用上，而且度、硬件及速度平臺(tái)的匹配、計(jì)算機(jī)內(nèi)存的有效利用以及磁盤空間利用上，而且有限元有限元分析分析技術(shù)在結(jié)構(gòu)和場(chǎng)分析領(lǐng)域獲得了很大的成功。技術(shù)在結(jié)構(gòu)和場(chǎng)分析領(lǐng)域獲得了很大的成功。(3)(3)2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代年代CAECAE技術(shù)逐漸成熟壯大，軟件的發(fā)展向各技術(shù)逐漸成熟壯大，軟件的發(fā)展向各CADCAD軟件的專用接口和增強(qiáng)軟件的專用接口和增強(qiáng)軟件的前后置處理能力方向發(fā)展。軟件的前后置處理能力方向發(fā)展。15 3 3CAMCAM技術(shù)的發(fā)展過(guò)程技術(shù)的發(fā)展過(guò)程(1)

30、 1952(1) 1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院（年美國(guó)麻省理工學(xué)院（MITMIT）首次試制成功了數(shù)控銑床，通過(guò)數(shù)控程序?qū)α慵┦状卧囍瞥晒α藬?shù)控銑床，通過(guò)數(shù)控程序?qū)α慵M(jìn)行加工，隨后進(jìn)行加工，隨后MITMIT研制開發(fā)了自動(dòng)編程語(yǔ)言（研制開發(fā)了自動(dòng)編程語(yǔ)言（APTAPT），通過(guò)描述走刀軌跡的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)），通過(guò)描述走刀軌跡的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助編程，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助編程，標(biāo)志著CAMCAM技術(shù)的開端。技術(shù)的開端。(2) (2) 在制造領(lǐng)域中，在制造領(lǐng)域中，19621962年研制成功了世界上第一臺(tái)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)自動(dòng)化，年研制成功了世界上第一臺(tái)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)自動(dòng)化，19651965年產(chǎn)生了計(jì)

31、算機(jī)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床CNCCNC系統(tǒng)，系統(tǒng)，19661966年以后出現(xiàn)了采用通用計(jì)算機(jī)直接控制多年以后出現(xiàn)了采用通用計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床臺(tái)數(shù)控機(jī)床DNCDNC系統(tǒng)以及英國(guó)莫林公司研制的由計(jì)算機(jī)集中控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。系統(tǒng)以及英國(guó)莫林公司研制的由計(jì)算機(jī)集中控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。(3) 20(3) 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代，美國(guó)辛辛那提公司研制出了一條柔性制造系統(tǒng)（年代，美國(guó)辛辛那提公司研制出了一條柔性制造系統(tǒng)（FMSFMS），將），將CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)推向了新的階段。技術(shù)推向了新的階段。(4) 20(4) 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代，年代，CADCAD與與CAM

32、CAM相結(jié)合，形成了相結(jié)合，形成了CAD/CAMCAD/CAM集成技術(shù)，導(dǎo)致了新理論、新算集成技術(shù)，導(dǎo)致了新理論、新算法的大量涌現(xiàn)。法的大量涌現(xiàn)。2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期，人們認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)集成制造（年代后期，人們認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)集成制造（CIMCIM）的重要性，開）的重要性，開始強(qiáng)調(diào)信息集成，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)始強(qiáng)調(diào)信息集成，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMSCIMS（Computer Integrated Computer Integrated Manufacturing SystemManufacturing System），此外，并行工程），此外，并行工程CECE（Concurr

33、ent EngineeringConcurrent Engineering）、敏捷制）、敏捷制造造AMAM（Agile ManufacturingAgile Manufacturing）、虛擬制造）、虛擬制造VM (Virtual Manufacturing)VM (Virtual Manufacturing)等先進(jìn)的制造等先進(jìn)的制造模式包容了更為廣泛的信息集成，將模式包容了更為廣泛的信息集成，將CAD/CAMCAD/CAM這個(gè)重要的基礎(chǔ)核心技術(shù)推向了更高的層這個(gè)重要的基礎(chǔ)核心技術(shù)推向了更高的層次。次。1.3 CAD/CAE/CAM1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

34、161.3.2 1.3.2 在模具行業(yè)中的應(yīng)用在模具行業(yè)中的應(yīng)用 1 1CADCAD/ /CAECAE技術(shù)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) (1) 草圖重建技術(shù)草圖重建技術(shù) 。(2) (2) 曲面特征設(shè)計(jì)。曲面特征設(shè)計(jì)。(3) (3) 變量裝配設(shè)計(jì)技術(shù)變量裝配設(shè)計(jì)技術(shù) 。(4) (4) 真實(shí)感技術(shù)。真實(shí)感技術(shù)。1.3 CAD/CAE/CAM1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 2 2CADCAD/ /CAECAE技術(shù)和模具結(jié)構(gòu)技術(shù)和模具結(jié)構(gòu)分析分析(1) (1) 強(qiáng)度和剛度分析。強(qiáng)度和剛度分析。(2) (2) 抗沖擊試驗(yàn)?zāi)M抗沖擊試驗(yàn)?zāi)M 。(3) (3) 跌

35、落試驗(yàn)?zāi)M。跌落試驗(yàn)?zāi)M。(4) (4) 散熱能力分析。散熱能力分析。(5) (5) 疲勞和蠕變分析。疲勞和蠕變分析。 3 3CADCAD/ /CAECAE技術(shù)和模具技術(shù)和模具成型仿真成型仿真(1) (1) 冷沖壓成型。冷沖壓成型。(2) (2) 熱作成型。熱作成型。1.3 CAD/CAE/CAM1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用1.3.3 1.3.3 模具制造成型車間模具制造成型車間1. 1. 三坐標(biāo)抄數(shù)機(jī)三坐標(biāo)抄數(shù)機(jī)2. 2. 車床車床3. 3. 銑床銑床4. 4. 磨床磨床5. 5. 電火花機(jī)床電火花機(jī)床6. 6. 線切割機(jī)床線切割機(jī)床7. 7. 模具成型注塑

36、機(jī)模具成型注塑機(jī)171.3 CAD/CAE/CAM1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用18 三坐標(biāo)抄數(shù)機(jī)數(shù)控車床普通銑床與數(shù)控銑床 磨床電火花機(jī)床及工作原理線切割機(jī)床及工作原理注塑機(jī) 191.4.1 CAD/CAM1.4.1 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化1.4.2 1.4.2 我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)模具日趨大型化。模具日趨大型化。模具的精度將愈來(lái)愈高。模具的精度將愈來(lái)愈高。1010年前精密模具的精度一般為年前精密模具的精度一般為5m5m，現(xiàn)已達(dá)到，現(xiàn)已達(dá)到2 23m3m，

37、1m1m精度精度的模具也將上市。的模具也將上市。多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來(lái)越高。攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來(lái)越高。熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高。熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高。隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。隨之發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及

38、模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本?？焖俳?jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊?？焖俳?jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大

39、。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。復(fù)雜程度和精度不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。模具技術(shù)含量將不斷提高。模具技術(shù)含量將不斷提高。1. 4 CAD1. 4 CAD/ /CAECAE/CA/CAMM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中 的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)201.4.3 1.4.3 今后需大力發(fā)展的模具產(chǎn)品今后需大力發(fā)展的模具產(chǎn)品汽車覆蓋件模具汽車覆蓋件模具( (轎車所需轎車所需) )。精密沖壓模具精密沖壓模具( (多工位級(jí)進(jìn)模、精沖模多工位級(jí)進(jìn)模、精沖模) )。大型塑料模具大型塑料模具( (用于汽車和家電用于汽車和家電) )。精密塑料模具精密塑料模具(

40、 (塑封模，多層、多腔、多材質(zhì)、多色、薄壁精密塑料模塑封模，多層、多腔、多材質(zhì)、多色、薄壁精密塑料模) )。大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模和鎂合金壓鑄模具。大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模和鎂合金壓鑄模具。子午線橡膠輪胎模具子午線橡膠輪胎模具( (活絡(luò)模活絡(luò)模) )。新型快速經(jīng)濟(jì)模具。新型快速經(jīng)濟(jì)模具。多功能復(fù)合模具。多功能復(fù)合模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件模具標(biāo)準(zhǔn)件( (模架、導(dǎo)向件、推管推桿、彈性元件、熱流道元件模架、導(dǎo)向件、推管推桿、彈性元件、熱流道元件) )。1. 4 CAD1. 4 CAD/ /CAECAE/CA/CAMM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中 的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)211.4.4 1.4.4 今后

41、需提高的關(guān)鍵技術(shù)今后需提高的關(guān)鍵技術(shù)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、軟件技術(shù)等信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具制造技術(shù)。用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、軟件技術(shù)等信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具制造技術(shù)。模具設(shè)計(jì)技術(shù)模具設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD/CAE/CAM(CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)一體化技術(shù)) )。模具加工技術(shù)模具加工技術(shù)(CAM)(CAM)、高速銑削技術(shù)、高速銑削技術(shù)(HSM)(HSM)?？焖僭椭圃旒夹g(shù)、激光加工技術(shù)、直接金屬成型技術(shù)?？焖僭椭圃旒夹g(shù)、激光加工技術(shù)、直接金屬成型技術(shù)。信息化工程、逆向工程、并行工程、敏捷制造等技術(shù)，先進(jìn)的精密測(cè)量技術(shù)。信息化工程、逆向工程、并行工程、敏捷制造等技術(shù)，先進(jìn)的精密測(cè)量技術(shù)。高性能、高品質(zhì)的新型模具材料及制造新工藝。高性能、高品質(zhì)的新型模具材料及制造新工藝。模具熱流道