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1、模具CAD/CAM技术,主要内容,第一节 CAD/CAM基本概念、发展历程及组成第二节 模具CAD/CAM技术的应用第三节 模具CAD/CAM技术发展的趋势第四节 模具CAD/CAM的常用软件第五节 逆向工程,CAD/CAM基本概念、发展历程及组成,第一节 CAD/CAM基本概念、发展历程及组成一、CAD/CAM的基本概念二、CAD/CAM的发展历程三、CAD/CAM系统的组成,CAD/CAM基本概念、发展历程及组成,一 CAD/CAM的基本概念,CAD(Computer Aided Design)计算机辅助设计 1972年10月，国际信息处理联合会(IFIP)在荷兰召开的“关于CAD原理的工
2、作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。主要功能：几何建模、动态模拟和自动绘图,CAD/CAM基本概念、发展历程及组成,CAM(Computer Aided Manufacturing)计算机辅助制造 CAM有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订
3、等。如今，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAM的广义概念包括的内容则很多，除了上述CAM狭义定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。主要功能：工艺设计、数控编程和加工仿真,CAD/CAM基本概念、发展历程及组成,二 CAD/CAM的发展历程,CAD、CAM技术的发展经历了五个阶段：孕育形成阶段（20世纪50年代）快速发展阶段（20世纪60年代）成熟推广阶段（20世纪70年代）广泛应用阶段（20世纪80年代）标准化、智能化、集成化阶段（20世纪80年代后期）,CAD/CAM基本概念、发展历程及组成,C
4、AD/CAM基本概念、发展历程及组成,三、CAD/CAM系统组成：硬件系统和软件系统,CAD/CAM基本概念、发展历程及组成,CAD/CAM软件系统组成：系统软件、应用软件和专业软件,系统软件：操作系统、汇编系统、编译系统、诊断系统；应用软件：如AutoCAD、I-DEAS、Pro/E、CATIA、Unigraphics等。专业软件：如模具软件VISI-Series,模具CAD/CAM技术的应用,第二节 模具CAD/CAM技术的应用一、模具的定义及其成形技术的特点二、CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用三、模具CAD/CAM技术的优越性,模具CAD/CAM技术的应用,一、模具的定义及其成形
5、技术的特点 模具的定义：用以限定生产对象的形状和尺寸的装置。简而言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。,模具CAD/CAM技术的应用,模具成形技术具有如下特点：生产率高制造质量好，产品一致性好材料利用率高成本低,模具CAD/CAM技术的应用,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 2、CAD/CAM技术在注射模中的应用,模具CAD/CAM技术的应用,1、CAD/CAM技术在冷冲模中的应用20世纪50年代末期，开始研究开发冷冲模CAD/CAM系统。1
6、971年开发出级进模计算机辅助设计系统PDDC。1977年研制成功AKT系统（简单、连续、复合模）。20世纪70年代末期，连续模设计系统MEL和冲孔弯曲模系统PENTAX；1982年日立公司使用研制的冲裁模CAD系统进行模具设计制造。,模具CAD/CAM技术的应用,CAD/CAM在冷冲模具中的应用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。2)完成工艺分析计算，辅助成形工艺的设计。3)建立标准图形库，提高设计效率。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。6)辅助完成模具加工工艺设计和NC编程。,模具CAD/CAM技术的应
7、用,2、CAD/CAM技术在注射模中的应用完成注射模结构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。,模具CAD/CAM技术的应用,20世纪60年代中期，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。,注射模的研究发展：,模具CAD/CAM技术的应用,（）注射模具CAD/CAM系统的特点,）模具成型部分的几
8、何造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。）具有模拟分析功能。,模具CAD/CAM技术的应用,（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。模具零件图的生成。注射工艺条件及注射模材料的优选。注射流动及保压过程模拟。冷却过程分析。力学分析。11)数控加工。,模具CAD/CAM技术的应用,三、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。3、C
9、AD/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。,模具CAD/CAM技术发展的趋势,第三节 模具CAD/CAM技术发展的趋势,一、标准化二、智能化三、集成化四、网络化,模具CAD/CAM技术发展的趋势,标准化CAD/CAM可建立标准零件数据库，非标准零件数据库，模具参数数据库。标准件可随时调用，非标准件可利用系统自身建模技术进行修改，从而加
10、快设计过程。典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的，按要求对相似模具结构进行修改，即可生产所需结构。,模具CAD/CAM技术发展的趋势,智能化：人工智能技术是通向设计制造自动化的重要途径。其应用主要集中在引入知识工程，发展专家系统。专家系统可解决知识表示，推理方法，概念设计等问题，具有逻辑推理和决策判断能力，自动产生设计方案，对方案进行评估和选择，并对模具设计制造提高全方位的过程响应和处理。,模具CAD/CAM技术发展的趋势,集成化：广义来说，要将整个产品的设计、制造、流程等各个环节进行集成。将CAD/CAM技术CE（Concurrent Engineering）、CAE（Computer
11、 Aided Engineering）、CAPP（Computer Aided Process Planning）等技术密切相连，组成一个有机整体，减少多余环节，降低内耗，充分发挥企业各项资源的作用。,模具CAD/CAM技术发展的趋势,网络化：随着模具工业规模的扩大，要做到资源信息共享、交换等，网络化设计的发展是必然之势。网络的应用，可实现异地操作与数据交换，系统结构灵活，功能更强大，由此发展出了基于网络的CAD/CAM技术。,模具CAD/CAM技术的专用软件,AutoCAD Pro/E UG CAXA Solidworks Catia,模具CAD/CAM技术的专用软件,AutoCAD（Aut
12、o Computer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。.dwg文件格式成为二维绘图的事实标准格式。,模具CAD/CAM技术的专用软件,Pro/E是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CA
13、M/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。,模具CAD/CAM技术的专用软件,UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。,模具CAD/CAM技术的专用软件,CAXA依托
14、北京航空航天大学的科研实力，北航海尔开发出了中国第一款完全自主研发的CAD产品CAXA，CAXA四个字母，读作“卡萨”，是由C-Computer（计算机），A-Aided（辅助的），X（任意的），A-Alliance、Ahead（联盟、领先）四个字母组成的，其涵义是领先一步的计算机辅助技术和服务（Computer Aided X Alliance-Always a step Ahead）。如今广泛应用于装备制造、电子电器、汽车、国防军工、航空航天、工程建设、教育等各个行业。,模具CAD/CAM技术的专用软件,是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于使用了Windows OLE
15、技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。,SolidWorks,模具CAD/CAM技术的专用软件,是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。模块化的CATIA系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要，包括风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。CATIA系列产品已经在七大领域里成为首要的3D设计和模拟解决方案：汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造。,CATIA,
