CAD CAE软件实践报告

模具CAD/CAM软件实践报告班级：姓名：班级序号：指导教师：时间：目录1模具CAD/CAM/CAE软件的现状与发展 32模具CAD/CAM/CAE软件实践 52.1模具CAD 52.2模具CAE（ANSYS模具结构分析） 82.3模具CAM（mastercam模具制造） 123小结 164参考文献 171模具CAD/CAM/CAE软件的现状与发展模具CAD／CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD／CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD／CAM技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。模具CAD／CAM技术发展很快，应用范围日益扩大。在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都有比较成功的CAD／CAM系统。采用CAD／CAM技术是模具技术、生产革新化的措施，是模具技术发展的一个显著特点。目前我国模具行业应用的模具CAD／CAM软件可以分为两太类：一是机械行业内通用的的CAD／CAM，如前面介绍的Unigraphics(uG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SoldWorks、Pro／Engineer等。二是专门针对模具行业开发的模具CAD／CAM系统．如：上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAM系统等。经过近几十年的发展．我国模具CAD／CAM有了长足的发展。在国内的模具生产中。CAD／CAM技术已经得到广泛的应用。模具行业已引进相当数量的国外CAD／CAM系统。如：Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engineer等。并配置了运行速度快、性能高的计算机。但是对于国内一些大型模具企业．它们的CAD／CAM应用状况多停留在从国外购买先进的CAD／CAM系统和设备．但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低：对于国内一些中小型模具企业，它们的CAD／CAM应用很少。有些仅停留在以计算机代替画板绘图。所以有必要改善国内模具企业的CAD／CAM应用状况。使它们真正做到快速、准确地对市场做出反应。并使制造的模具产品质量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。我国模具CAD／CAM的开发开始于20世纪7O年代末．发展也很迅速。在微机平台上开发CAD／CAM软件方面我国与国外起点差不多，都是使用VisualC++，OpenGL等工具进行软件开发，国内许多高校、软件公司和企业在此基础上开发出了先进的，有自己特色，符合中国用户习惯的CAD／CAM软件或模块，其中有一些成果已经得到了推广和使用到目前为止，先后通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、锻模、锤模和注塑模等CAD／CAM系统。但是。直到现在这些系统大多数尚未在生产中广泛推广应用。在模具CAD／CAM的应用方面篇过这几十年的发展．我国模具CAD／CAM的应用有了长足的发展．模具CAD／CAM技术已经被广泛应用于我国企业。在模具CAD／CAM系统开发方面，我国研制模具CAD／CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。在模具CAD／CAM人才方面，在政府的大力支持下，高校和企业培养了一大批模具CAD／CAM软件开发及应用人才。但总的来说．我国目前模具行业使用CAD／CAM技术还存在着许多弊端．模具CAD／CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化商品化过渡的时期．自主开发的模具CAD／CAM软件的开发水平、商品化、市场化程度都不如发达国家。软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距。但是我们不但要看清我们的劣势．也要看到我们的优势。与国外软件相比我们的优势是：了解本国市场。提供技术支持方便．价格便宜等。在政府的大力支持下，我国模具CAD／CAM产业要充分利用优势．更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要．开发出有自己特色．符合中国人习惯的CAD／CAM软件．走一条适合自己的合理发展道路。我国模具行业现已广泛地采用了CAD/CAM技术，在应用中取得了显著效益。目前，较有规模的模具企业都已采用了CAD/CAM技术，在模具设计中甩掉了图板，采用CAM技术加工复杂模具型面。经济实力较强的模具企业已开始应用高速加工机床加工模具。国内采用CAD/CAM技术较早，应用水平较高的单位不少，如一汽、东风、成飞、天汽、海尔等企业。但是,目前我国大部分模具企业应用CAD技术还限于二维绘图，数控加工在模具制造中所占的比例仍然较低，与国外先进水平相比还有较大差距。CAE在我国模具行业的应用还刚起步，只有为数不多的企业才购买了少量的商品化CAE软件，处于尝试应用、积累经验的过程中。归纳起来，我国模具CAD/CAE/CAM技术的应用和开发上还存在以下问题：(1)技术普及和应用范围局限。大多数企业CAD的应用还处于计算机绘图阶段，尚未开始三维模具设计，致使CAD的效能没有得到充分发挥，模具设计制造过程中的信息集成受到影响。总体上讲，模具企业应用CAE还处于初级阶段，只有少部分企业开始应用CAE，应用面还需进一步扩大，应用水平还有待提高。(2)人才成为制约模具产业发展的瓶颈。高水平的CAD/CAE/CAM应用人员，特别是CAE应用人员缺乏，影响了CAD/CAE/CAM技术的应用效果。培养大量的CAD/CAE/CAM应用人才，是模具企业普遍面临的问题。(3)技术发展缓慢。模具CAD/CAM系统的二次开发跟不上，利用通用软件解决专业问题，普遍存在效率不高的问题。(4)自住研发能力有限。国内模具CAD/CAE/CAM技术处于向产业化、商品化过渡的时期，不少自主开发的模具CAD/CAE/CAM系统商品化程度不够高，功能和稳定性方面与国外先进软件相比还有差距。（5）管理制度亟待完善。人员精简，“瘦”型管理，已经成为模具制造发达国家的人员管理模式。欧美等发达国家的模具企业大多数规模不大，但是各类人员的配置十分精简，一专多能，一人多职，企业内部看不到闲人。而且从生产计划、工艺制定，到质检、库存、统计等，普遍使用了计算机，公司内各部门可通过计算机网络共享信息。反观国内，大多数企业生产管理手段落后，和信息化、自动化还相距甚远。2模具CAD/CAM/CAE软件实践2.1模具CADCAD中以SolidWorks为例设计零件。1、零件图2、凹模3、凸模4、型芯5、装配体2.2模具CAE（ANSYS模具结构分析）1、零件1…（必须含有几何模型图、有限元网格图、施加约束和载荷后的有限元模型图、综合变形云图（USUM）和等效应力分布云图(SEQV)）步骤：1.1进入ANSYS1.2设置计算类型 ANSYSMainMenu:Preferences…→selectStructural→OK1.3选择单元类型ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuadbrouw8node45→OK(backtoElementTypeswindow)→Options…→selectK3:Axisymmetric→OK→Close(theElementTypewindow)1.4定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:2.1e11,PRXY:0.3→OK1.5生成几何模型用ANSYS导入功能，直接导入已存的*igs格式文件，导入后如图显示。即几何模型图：1.6网格划分ANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→(SizeControls)Areasset:拾取面→OK→backtothemeshtoolwindow)Mesh:Areas,Shape:Quad,Mapped→Mesh→PickAll(inPickingMenu)→Close(theMeshToolwindow)划分后如图（网格划分图）：1.7模型施加约束*施加约束ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnAreas→拾取约束面Lab2:各个方向→OK，*施加分布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnAreas→拾取小圆弧面；OK→inputVALUE:3000→OK效果图如下:1.8分析计算ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)→OK1.9结果显示ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK(backtoPlotResultswindow)→ContourPlot→NodalSolu…→select:DOFsolution,UX,UY,Def+Undeformed,Stress,SX,SY,SZ,Def+Undeformed→OK显示的综合变形云图与等效应力均布图如下:1.10退出系统ANSYSUtilityMenu:File→Exit…→SaveEverything→OK2.3模具CAM（mastercam模具制造）CAM(computerAidedManufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制（简称数控），是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。Mastercam是美国CNCSoftwareInc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功能于一身。它具有方便直观的几何造型Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。这里我们用mastercam对模具的各个零件进行模拟加工导出加工程序代码。打开mastercam软件，导入凹模iges零件图。选择机床为默认铣床，选取刀具路径，凹模简图如图11所示。内层紧挨刀具的是刀具路径，选好刀具路径以后进行刀具的选择。这里选择20mm的圆角铣刀，其圆角半径为8mm，其他铣刀参数如图12所示：图12刀具参数设置完成以后进行轮廓加工参数的设置，轮廓方向选择分层深度切削，其设置参数如图13所示：图13参数设置进行完毕后，选择材料设置，其参数如图14所示：图14等一切参数设置完成以后，就可以进行模拟加工了，其加工的路径和动画如图15图16所示：图15图16模拟铣削符合设计，所以可以就此参数进行计算，导出加工程序，对此程序进行小的修改就能输入数控机床对零件进行加工了。凹模的部分加工程序如下：N100G0G17G40G49G80G90N102G91G28Z0.N104S1200M3N106G0G90G54X-24.889Y-21.369N108Z50.N110Z10.凸模和型芯的轮廓加工方法和凹模类似，凸模加工的刀具路径和加工路径如图17所示。图173小结从最基础的运行程序开始，然后逐步认识和了解SolidWorks和ANASYS的各种界面和编辑工具，又从最基本的操作开始自学。实习过程中，制作零件图的时候犯了不少错误，有时甚至都不知道怎么该去操作和编辑，但是同学们间经常互帮互助，经过反复编辑和调试，耐心的一个个修改错误，最终还是完成了每天的任务。对于我来说，SolidWorks和ANASYS非常陌生的工具，以前知道的软件只有CAD，从来就没见过也没听说过这些制图与分析工具。所以完成这次实习觉得很辛苦，从零做起，但最后还是掌握了SolidWorks和ANASYS这些专业制图和分析软件的基本操作，实践是最好的帮助，这次实习将有助于我今后的学习。SolidWorks相比CAD来说，比较容易上手，制图也更直观简单。觉得SolidWorks这个软件非常实用，现在只是掌握SolidWorks的一些皮毛而已，我觉得以后将要更详细的学习PRO-E，将来的工作设计种肯定离不开PRO-E，好好运用PRO-E软件肯定会对自己有所帮助的。短短的1周课设马上就结束了，回想起刚拿到设计任务时的迷茫。在经过这1个礼拜的学习，现在倒是有些欣慰。其实这个课设其实这个课设也没想象中的那么难。对于这个课设我们可以学到好多东西，这次课设让我更熟悉了Pro/e这个功能强大的绘图软件，了解了零件的基本设计方法和设计过程，掌握到这个CAD/CAM的基本知识，培养了我数控编程和数控加工的能力。另外，通过工程图的绘制再