模具 CAD CAM 概论

1、第一章第一章 概论概论1. CAD/CAM技术的发展 ()1946年，ENIAC 50年代，APT1963年，SKETCHPAD 70年代末，以小型和超级小型计算机为主机的CAD系统进入市场并形成主流，形成CAD产业 1. CAD/CAM技术的发展()KMCAD摩托车曲轴箱体柔性加工生产线CADCADCAMCAM技术的发展经历了五个阶段技术的发展经历了五个阶段：（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）（5）标准化、智能化、集成化阶段（20世纪80年代后期） 该阶段最大的成果是：195

2、0年麻省理工学院研制出了“旋风一号”图形显示器，该显示器类似于示波器。只能用于简单图形显示而且精度很低，但它却是CAD技术酝酿开始的标志。（1）孕育形成阶段（20世纪50年代） 该时期的CAD系统主要为二维系统，三维CAD系统也只是简单的线框造型系统，而且规模庞大，价格昂贵。（2）快速发展阶段（20世纪60年代） 曲面造型系统的出现是这一时期CAD技术方面取得的重大成果。20世纪70年代初，美国IBM公司和法国Dassault公司联合开发了CATIA系统，该系统以自由曲面造型方法表达零件的表面模型，使人们从简单的二维工程图中解放出来。（3）成熟推广阶段（20世纪70年代） CAD系统开始从小型

3、计算机向微型计算机转化 CAD方面主要的技术特征是实体造型理论的建立和几何建模方法的出现，构造实体几何法（CSG）和边界表示法（B-rep）等实体表示方法在CAD软件开发中得到广泛应用。 1988年推出全球第一套基于参数化造型技术的CAD/CAM软件，PRO/ENGINEER,取得巨大成功。（4）广泛应用阶段（20世纪80年代） CORE图形标准，与应用程序接口有关的标准，与图形存储和传输有关的标准和虚拟设备接口有关的标准，为CAD技术的推广起了重要作用 将人工智能AI引入CAD系统是CAD技术发展的必然趋势，大大提高了设计的自动化程度。 CAD技术与CAM、CAE技术的集成形成了广义的CAD

4、/CAM系统。（5）标准化、智能化、集成化阶段（20世纪80年代后期） CAD/CAM的基本概念计算机辅助设计 （Computer Aided Design，)完备的CAD系统包括:和 KMCAPPKMCAPP 计算机辅助工艺过程设计 （Computer Aided Process Planning, ) 指工艺人员借助计算机，根据产品设计结果和产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案的设计，包括毛坯选择、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定 InteCAPPInteCAPP 计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，) 计算机辅助制造有和两种定义:

5、 指借助计算机完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，包括工艺过程设计（CAPP)、工装设计、计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量检测与分析 通常指NC程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、后置处理及NC代码生成计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，) 指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程/产品的可用性与可靠性。I-DEASCAD/CAM集成 CAD/CAM集成实质实质：在CAD、CAPP、CAM各

6、模块之间形成相互信息的自动传递和转化 集成化的 CAD/CAM系统借助公共的工程数据库、网络通信技术以及标准化格式的中性文件接口把分散的CAD/CAM 高效集成，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的畅通。二、CAD/CAM与制造模式 传统设计制造的一般流程 特点特点: 以技术人员为中心展开; 信息的传递呈发散状; 设计过程是严格的顺序过程 CAD/CAM为核心的设计制造过程 特点特点:以计算机为中心的运作模式 设计过程的有序化和并行化一. CAD/CAM系统的组成硬件提供CAD/CAM系统潜在的能力软件是开发、利用其能力的钥匙 CAD/CAM系统运行环境构成：硬件、软件和人 模具成形的特点

7、CAD/CAM技术在现代模具技术中得应用 模具CAD/CAM技术的优越性CAD/CAM技术在模具行业中的应用模具成形的特点 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： （）生产率高 （）制件质量好 （）材料利用率高 （）成本低CAD/CAM技术在现代模具制造中的应用CAD/CAM在冷冲模中的应用CAD/CAM在注塑模中的应用CAD/CAM在冷冲模中的应用 1) 利用几何造型技术完成复杂模具几何设计。 2) 完成工艺分析计算，辅助成形工艺的设计。 3) 建

8、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。CAD/CAM在塑料模中的应用注射模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。（）塑料模具CAD/CAM系统的特点 ）模具成型部分的几何造

9、型需要功能强大的三维图形系统支持。 ）模具自由曲面一般采用数控加工。 ）计算分析比较复杂。 ）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。（3）模具CAD/CAM技术的优越性 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。

10、3) CAD/CAM可以较大幅度降低成本。 4) CAD/CAM技术将技术人员从繁杂的计算、绘图和NC编程中解放出来，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。三、CAD/CAM发展律趋势1、开放是基础 CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口win2000XPNT和UNIX平台上，在Java、LINUX平台上也有CAD产品；此外，CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开放其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。

11、CAD系统的开放性是决定其能否真正达到实用化、能否真正使之转化为现实生产力的基础。CAD系统的开放性主要体现在系统的工作平台、用户接口、应用开发环境以及与其他系统的信息交换等方面。 2、集成是关键 集成就是向企业提供CAD/CAM技术一体化的解决方案。 集成的出发点是：企业中各个环节是不可分割的，必须统一考虑；企业的整个生产过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。 3、智能是方向设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动（包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式）往往是束手无策的。智

12、能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它。 4、标准化是保障 CAD/CAMCAD/CAM软件一般是集成在一个异构的工作平台之上，为软件一般是集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。里主要是靠标准化技术来解决这个问题。除了除了CADCAD支撑软件逐步实现支撑软件逐步实现ISOISO标准和工业标准外，面向应标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CADCAD系统中系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。 二、我国CAD/CAM技术现状我国在20世纪70年代就开始了对CAD/CAM的研究。20世纪80年代，我国进行了大规模的CAD/CAM技术研究与开发。在“九五”期间，原国家科委将CAD应用作为四大工程（先进制造技