CADCAM基本概念及发展趋势

1、CAD-CAM发展历程及基本概念 CAD/CAM （Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing）,即计算机辅助设计与计算机辅助制造，是一门 基于计算机技术而发展起来的、与机械设计和制造技术相互渗透 相互结合的、多学科综合性的技术。 第一节CAD/CAM发展历程及基本概念 一、CAD/CAM发展历程 1. CAD、CAM技术的发展历程 CAD技术从出现至今大致经历了五个阶段： （1）孕育形成阶段（20世纪50年代）。 （2）快速发展阶段（20世纪60年代）。 （3）成熟推广阶段（20世纪70年代。 （4）广泛应用阶段（20世纪80年代）。

2、 （5）标准化、智能化、集成化阶段（20世纪80年代后期） 2. CAE技术的发展历程 CAE技术的发展大致经历了三个阶段： （1）技术探索阶段（20世纪6070年代）。 （2）蓬勃发展时期（20世纪7080年代）。 （3）成熟推广时期（20世纪90年代）。 基本概念CAD/CAM二、. 一般认为，CAD是指工程技术人员在人和计算机组成的系统屮， 以计算机为辅助工具，通过计算机和CAD软件对设计产品进行 分析、计算、仿真、优化与绘图，在这一过程屮，把设计人员的 创造思维、综合判断能力与计算机强大的记忆、数值计算、信息 检索等能力相结合，各尽所长，完成产品的设计、分析、绘图等 工作，最终达到提高

3、产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产 品生产成本的目的。 CAD的功能可以大致归纳为四类，即几何建模、工程分析、动 态模拟和自动绘图。 为了实现这些功能，一个完整的CAD系统应由科学计算、图形 系统和工程数据库等组成。 科学计算包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、产品的常规 设计和优化设计等； 图形系统则包括几何造型、自动绘图、动态仿真等； 工程数据库对设计过程屮需要使用和产生的数据、图形、文档等 进行存储和管理。 CAM是指应用电子计算机来进行产品制造的统称，有狭义CAM 和广义CAMo 狭义CAM指数控加工，它的输入信息是零件的工艺路线和工序 内容，输出信息是加工时的刀位文件和数控程序

4、。 是利用计算机进行零件的工艺规划、数控程序编制、加工过CAM 广义. 程仿真等。 把计算机辅助设计和计算机辅助制造集成在一起，称为 CAD/CAM 系统、 把计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助工程集成在一 起，称为CAD/CAE/CAM系统。 CAD/CAM技术是一种在不断发展着的技术，随着相关技术及应 用领域的发展和扩大，CAD/CAM技术的内涵也在不断扩展。 三、CAD/CAM系统组成 CAD/CAM系统由硬件系统和软件系统组成。硬件系统包括计算 机和外部设备，软件系统则由系统软件、应用软件和专业软件组 成。 第二节CAD/CAM技术在模具行业中的应用 模具工业是国民经济的重要基

5、础工业Z，模具是工业生产屮的 基础工艺装备，是-种高附加值的高技术密集型产品，也是高新 技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家 制造业水平的重要标志。 一、模具成形的特点 按照成形的特点，模具分为冲压模具、塑料模具、压铸模具、锻 造模具、铸造模具、粉末冶金模具、玻璃模具、橡胶模具、陶瓷 模具和简易模具等十大类。 模具成形技术具有如下特点： (1)生产率高. (2 )制件质量好 (3 )材料利用率高 (4 )成本低 二、CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用 1. CAD/CAM技术在冷冲模中的应用 上世纪50年代末期，国外一些科研院所便开始研究开发冷冲模 CAD/CAM 系

6、统。 1971年，美国DieComp公司成功地开发了级进模计算机辅助设 计系统PDDCo应用该系统可以完成冷冲模设计的全部过程，其 屮包括输入产品图形和技术条件；确定操作顺序、步距、空位、 总工位数；绘制排样图；输出模具装配图、零件图和压力机床参 数；生成数控线切割程序等。 1977年捷克金属加工工业研究院研制成功AKT系统，它可以用 于简单、复合和连续冲裁模的设计和制造； 20世纪70年代末期，日本机械工程实验室和日本旭光学工业公 司分别开发的连续模设计系统MEL和冲孔弯曲模系统PENTAX； 1982年日立公司研制了冲裁模CAD系统。使用这些系统进行模 具设计制造，大大缩短了模具开发周期，

7、降低了生产成本，提高 了生产效率。 CAD/CAM在冷冲模具设计与制造屮的应用，主要可归纳为以下 几个方面： 1）利用几何造型技术完成复杂模具几何设计。 完成工艺分析计算，辅助成形工艺的设计。2） 3）建立标准模具零件和结构的图形库，提高模具结构和模具零 件设计效率。 4）辅助完成绘图工作，输出模具零件图和装配图。 5）利用计算机完成有限元分析和优化设计等数值计算工作。 6）辅助完成模具加工工艺设计和NC编程。 2. CAD/CAM技术在塑料模屮的应用 注射模CAD/CAM技术主要从两个方面对技术人员提供强有力 的帮助： 一是应用CAE技术对模具进行有限元结构力学分析、流动分析 模拟和冷却分析

8、模拟等； 二是完成注射模结构CAD,包括塑料产品的建模、模具总体结 构方案设计和零部件设计，数控仿真和数控程序生成，模具模拟 装配、零件图和装配图的生成与绘制等。 20世纪60年代屮期，英国、美国、加拿大等国学者完成注射过 程一维流动与冷却分析； 70年代完成二维分析程序； 80年代开始对三维流动与冷却分析进行研究； 进入90年代，对流动、保压、冷却、应力分析注射成型全过程 进行集成化研究，这些研究为开发实用的注射模CAE软件奠定 了坚实的基础。 （1）塑料模具CAD/CAM系统的特点 1）模具成型部分的几何造型需要功能强大的三维图形系统支持。 2）模具自由曲面一般采用数控加工。. 3）计算分

9、析比较复杂。 4 ）模拟分析软件。 （2）注射模CAD/CAE/CAM主要工作内容 1）塑料制品的几何造型。 2）模腔表面形状的生成。 3）模具结构方案设计 4）标准模架的选择。 5）部装图和总装图的生成。 6）模具零件图的生成。 7）注射工艺条件及注射模材料的优选。 8）注射流动及保压过程模拟。 9）冷却过程分析。 10）力学分析。 11）数控加工。 三、模具CAD/CAM技术的优越性 CAD/CAM技术的优越性都是传统的模具设计制造方法所无法 比拟的。 1） CAD/CAM可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质 量。 2) CAD/CAM可以节省时间，提高效率。 3) CAD/CAM可

10、以较大幅度降低成本。 编程中解放NC技术将技术人员从繁杂的计算、绘图和 CAD/CAM 4) 出来，使其可以从事更多的创造性劳动。 5)随着材料成形过程计算机模拟技术的发展、完善和模具 CAD/CAE/CAM技术的应用，可大大提高模具的可靠性，缩短 甚至不需要试模修模过程，提高模具设计制造的一次性成功率。 第三节CAD/CAM技术发展趋势 一、集成化 CAD/CAM系统集成主要包含三层意思： 软件集成，扩充和完善一个CAD系统的功能，使一个产品设计 过程的各阶段都能在单一的CAD系统屮完成； CAD功能和CAM功能的集成； 建立企业的CIMS系统，实现企业的物理集成、信息集成和功 能集成。 CAD/CAM系统集成主要有以下几方面的工作： 产品造型技术：实现参数化特征造型和变量化特征造型，以便 建立包含几何、工艺、制造、管理等完整信息的产品数据模型; 数据交换技术：积极向国际标准靠拢，实现异构环境下的信息 集成； 计算机图形处理技术； 数据库管理技术等。