CAD-CAM基本概念及发展趋势

1、CAD-CAM发展历程及基本概念CAD/CCAM（CCompputeer AAideed DDesiign/Commputter Aidded Mannufaactuurinng），即即计算机机辅助设设计与计计算机辅辅助制造造，是一一门基于于计算机机技术而而发展起起来的、与与机械设设计和制制造技术术相互渗渗透相互互结合的的、多学学科综合合性的技技术。第一节 CADD/CAAM发展展历程及及基本概概念一、CADD/CAAM发展展历程1. CCAD、CCAM技技术的发发展历程程CAD技术术从出现现至今大大致经历历了五个个阶段：（1）孕育育形成阶阶段（220世纪纪50年年代）。（2）快速速发展阶阶段

2、（220世纪纪60年年代）。（3）成熟熟推广阶阶段（220世纪纪70年年代。（4）广泛泛应用阶阶段（220世纪纪80年年代）。（5）标准准化、智智能化、集集成化阶阶段（220世纪纪80年年代后期期）2. CCAE技技术的发发展历程程CAE技术术的发展展大致经经历了三三个阶段段：（1）技术术探索阶阶段（220世纪纪6070年年代）。（2）蓬勃勃发展时时期（220世纪纪7080年年代）。（3）成熟熟推广时时期（220世纪纪90年年代）。二、CADD/CAAM基本本概念一般认为，CCAD是是指工程程技术人人员在人人和计算算机组成成的系统统中，以以计算机机为辅助助工具，通通过计算算机和CCAD软软件对

3、设设计产品品进行分分析、计计算、仿仿真、优优化与绘绘图，在在这一过过程中，把把设计人人员的创创造思维维、综合合判断能能力与计计算机强强大的记记忆、数数值计算算、信息息检索等等能力相相结合，各各尽所长长，完成成产品的的设计、分分析、绘绘图等工工作，最最终达到到提高产产品设计计质量、缩缩短产品品开发周周期、降降低产品品生产成成本的目目的。CAD的功功能可以以大致归归纳为四四类，即即几何建建模、工工程分析析、动态态模拟和和自动绘绘图。为了实现这这些功能能，一个个完整的的CADD系统应应由科学学计算、图图形系统统和工程程数据库库等组成成。科学计算包包括有限限元分析析、可靠靠性分析析、动态态分析、产产品

4、的常常规设计计和优化化设计等等；图形系统则则包括几几何造型型、自动动绘图、动动态仿真真等；工程数据库库对设计计过程中中需要使使用和产产生的数数据、图图形、文文档等进进行存储储和管理理。CAM是指指应用电电子计算算机来进进行产品品制造的的统称，有有狭义CCAM和和广义CCAM。狭义CAMM指数控控加工，它它的输入入信息是是零件的的工艺路路线和工工序内容容，输出出信息是是加工时时的刀位位文件和和数控程程序。广义CAMM是利用用计算机机进行零零件的工工艺规划划、数控控程序编编制、加加工过程程仿真等等。把计算机辅辅助设计计和计算算机辅助助制造集集成在一一起，称称为CAAD/CCAM系系统、把计算机辅辅

5、助设计计、计算算机辅助助制造和和计算机机辅助工工程集成成在一起起，称为为CADD/CAAE/CCAM系系统。CAD/CCAM技技术是一一种在不不断发展展着的技技术，随随着相关关技术及及应用领领域的发发展和扩扩大，CCAD/CAMM技术的的内涵也也在不断断扩展。三、CADD/CAAM系统统组成CAD/CCAM系系统由硬硬件系统统和软件件系统组组成。硬硬件系统统包括计计算机和和外部设设备，软软件系统统则由系系统软件件、应用用软件和和专业软软件组成成。第二节 CADD/CAAM技术术在模具具行业中中的应用用模具工业是是国民经经济的重重要基础础工业之之一，模模具是工工业生产产中的基基础工艺艺装备，是是

6、一种高高附加值值的高技技术密集集型产品品，也是是高新技技术产业业化的重重要领域域，其技技术水平平的高低低已成为为衡量一一个国家家制造业业水平的的重要标标志。一、模具成成形的特特点按照成形的的特点，模模具分为为冲压模模具、塑塑料模具具、压铸铸模具、锻锻造模具具、铸造造模具、粉粉末冶金金模具、玻玻璃模具具、橡胶胶模具、陶陶瓷模具具和简易易模具等等十大类类。模具成形技技术具有有如下特特点：（）生产产率高（）制件件质量好好（）材料料利用率率高（）成本本低二、CADD/CAAM技术术在现代代模具技技术中的的应用1. CCAD/CAMM技术在在冷冲模模中的应应用上世纪500年代末末期，国国外一些些科研院院

7、所便开开始研究究开发冷冷冲模CCAD/CAMM系统。1971年年，美国国DieeCommp公司司成功地地开发了了级进模模计算机机辅助设设计系统统PDDDC。应应用该系系统可以以完成冷冷冲模设设计的全全部过程程，其中中包括输输入产品品图形和和技术条条件；确确定操作作顺序、步步距、空空位、总总工位数数；绘制制排样图图；输出出模具装装配图、零零件图和和压力机机床参数数；生成成数控线线切割程程序等。1977年年捷克金金属加工工工业研研究院研研制成功功AKTT系统，它它可以用用于简单单、复合合和连续续冲裁模模的设计计和制造造；20世纪770年代代末期，日日本机械械工程实实验室和和日本旭旭光学工工业公司司

8、分别开开发的连连续模设设计系统统MELL和冲孔孔弯曲模模系统PPENTTAX；1982年年日立公公司研制制了冲裁裁模CAAD系统统。使用用这些系系统进行行模具设设计制造造，大大大缩短了了模具开开发周期期，降低低了生产产成本，提提高了生生产效率率。CAD/CCAM在在冷冲模模具设计计与制造造中的应应用，主主要可归归纳为以以下几个个方面：1) 利利用几何何造型技技术完成成复杂模模具几何何设计。2) 完完成工艺艺分析计计算，辅辅助成形形工艺的的设计。3) 建建立标准准模具零零件和结结构的图图形库，提提高模具具结构和和模具零零件设计计效率。4) 辅辅助完成成绘图工工作，输输出模具具零件图图和装配配图。

9、5) 利利用计算算机完成成有限元元分析和和优化设设计等数数值计算算工作。6) 辅辅助完成成模具加加工工艺艺设计和和NC编编程。2. CCAD/CAMM技术在在塑料模模中的应应用注射模CAAD/CCAM技技术主要要从两个个方面对对技术人人员提供供强有力力的帮助助：一是应用CCAE技技术对模模具进行行有限元元结构力力学分析析、流动动分析模模拟和冷冷却分析析模拟等等；二是完成注注射模结结构CAAD，包包括塑料料产品的的建模、模模具总体体结构方方案设计计和零部部件设计计，数控控仿真和和数控程程序生成成，模具具模拟装装配、零零件图和和装配图图的生成成与绘制制等。20世纪660年代代中期，英英国、美美国、

10、加加拿大等等国学者者完成注注射过程程一维流流动与冷冷却分析析；70年代完完成二维维分析程程序；80年代开开始对三三维流动动与冷却却分析进进行研究究；进入90年年代，对对流动、保保压、冷冷却、应应力分析析注射成成型全过过程进行行集成化化研究，这这些研究究为开发发实用的的注射模模CAEE软件奠奠定了坚坚实的基基础。（）塑料料模具CCAD/CAMM系统的的特点）模具成成型部分分的几何何造型需需要功能能强大的的三维图图形系统统支持。）模具自自由曲面面一般采采用数控控加工。）计算分分析比较较复杂。）模拟分分析软件件。（2）注射射模CAAD/CCAE/CAMM主要工工作内容容1) 塑塑料制品品的几何何造型

11、。2) 模模腔表面面形状的的生成。3) 模模具结构构方案设设计4) 标标准模架架的选择择。5) 部部装图和和总装图图的生成成。6) 模模具零件件图的生生成。7) 注注射工艺艺条件及及注射模模材料的的优选。8) 注注射流动动及保压压过程模模拟。9) 冷冷却过程程分析。10) 力学分分析。11) 数控加加工。三、模具CCAD/CAMM技术的的优越性性CAD/CCAM技技术的优优越性都都是传统统的模具具设计制制造方法法所无法法比拟的的。1) CCAD/CAMM可以提提高模具具设计和和制造水水平，从从而提高高模具质质量。2) CCAD/CAMM可以节节省时间间，提高高效率。3) CCAD/CAMM可以

12、较较大幅度度降低成成本。4) CCAD/CAMM技术将将技术人人员从繁繁杂的计计算、绘绘图和NNC编程程中解放放出来，使使其可以以从事更更多的创创造性劳劳动。5) 随随着材料料成形过过程计算算机模拟拟技术的的发展、完完善和模模具CAAD/CCAE/CAMM技术的的应用，可可大大提提高模具具的可靠靠性，缩缩短甚至至不需要要试模修修模过程程，提高高模具设设计制造造的一次次性成功功率。第三节 CADD/CAAM技术术发展趋趋势一、集成化化CAD/CCAM系系统集成成主要包包含三层层意思：软件集成，扩扩充和完完善一个个CADD系统的的功能，使使一个产产品设计计过程的的各阶段段都能在在单一的的CADD系统中中完成；CAD功功能和CCAM功功能的集集成；建立企业业的CIIMS系系统，实实现企业业的物理理集成、信信息集成成和功能能集成。CAD/CCAM系系统集成成主要有有以下几几方面的的工作：产品造型型技术：实现参参数化特特征造型型和变量量化特征征造型，以以便建立立包含几几何、工工艺、制制造、管管理等完完整信息息的产品品数据模模型；数据交换换技术：积极向向国际标标准靠拢拢，实现现异构环环境下的的信息集集成；计算机图图形处理理技术；数据库管管理技