CAD-CAM基本概念及发展趋势

PAGEPAGE6/6CAD/CAM（ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacturing），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：孕育形成阶段50年代）。快速发展阶段60年代）。成熟推广阶段70年代。广泛应用阶段80年代）。标准化、智能化、集成化阶段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：技术探索阶段60~70年代）。蓬勃发展时期70~80年代）。成熟推广时期90年代）二、CAD/CAM基本概念算机为辅助工具，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，在这一过程中，把设计人员的创造思维、综合判断能力与计算机强健的记忆、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，一个统统的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中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CAM。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。广义CAM是利用计算机进行零件的工艺规划、数控程序编制、加工过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装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业化的严重领域，其技术水平的凹凸已成为衡量一个国家制造业水平的严重标志。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、陶瓷模具和简捷模具等十大类。模具成形技术具有如下特点：（１）生产率高（４）成本低二、CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用CAD/CAM技术在冷冲模中的应用50CAD/CAM系统。1971年，美国DieComp公司胜利地开发了级进模计算机辅助设计系统PDDC。应用该系统可以完成冷冲模设计的全部过程，其中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胜利AKT系统，它可以用于简单、复合和持续冲裁模的设计和制造；2070MELPENTAX；1982年日立公司研制了冲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，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中的应用，主要可归纳为以下几个方面：利用几何造型技术完成繁复模具几何设计。完成工艺分析计算，辅助成形工艺的设计。效率。辅助完成绘图工作，输出模具零件图和装配图。利用计算机完成有限元分析和优化设计等数值计算工作。NC编程。CAD/CAM技术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；CAD，包括塑料产品的建模、模具总体结构方案设计生成与绘制等。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。（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健的三维图形系统支持。２）模具解放曲面大凡采用数控加工。４）模拟分析软件。（2）注射模CAD/CAE/CAM主要工作内容塑料制品的几何造型。模腔表面形状的生成。模具结构方案设计标准模架的选择。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。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。CAD/CAM可以节省时间，提高效率。CAD/CAM可以较大幅度降低成本。CAD/CAMNC5)随着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胜利率。CAD/CAM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系统中完成；②CAD功能和CAM功能的集成；③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：①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、管理等统统信息的产品数据模型；②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；③计算机图形处理技术