发展战略CADCAM发展历程及基本概念.docx
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发展战略CADCAM发展历程及基本概念
(发展战略)CADCAM发展历程及基本概念
CAD-CAM发展历程及基本概念
CAD/CAM(ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacturing),即计算机辅助设计和计算机辅助制造,是壹门基于计算机技术而发展起来的、和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。
第壹节CAD/CAM发展历程及基本概念
壹、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:
(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)
2.CAE技术的发展历程
CAE技术的发展大致经历了三个阶段:
(1)技术探索阶段(20世纪60~70年代)。
(2)蓬勃发展时期(20世纪70~80年代)。
(3)成熟推广时期(20世纪90年代)。
二、CAD/CAM基本概念
壹般认为,CAD是指工程技术人员于人和计算机组成的系统中,以计算机为辅助工具,通过计算机和CAD软件对设计产品进行分析、计算、仿真、优化和绘图,于这壹过程中,把设计人员的创造思维、综合判断能力和计算机强大的记忆、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的功能能够大致归纳为四类,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,壹个完整的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、加工过程仿真等。
把计算机辅助设计和计算机辅助制造集成于壹起,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于壹起,称为CAD/CAE/CAM系统。
CAD/CAM技术是壹种于不断发展着的技术,随着关联技术及应用领域的发展和扩大,CAD/CAM技术的内涵也于不断扩展。
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技术于模具行业中的应用
模具工业是国民经济的重要基础工业之壹,模具是工业生产中的基础工艺装备,是壹种高附加值的高技术密集型产品,也是高新技术产业化的重要领域,其技术水平的高低已成为衡量壹个国家制造业水平的重要标志。
壹、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:
(1)生产率高
(2)制件质量好
(3)材料利用率高
(4)成本低
二、CAD/CAM技术于现代模具技术中的应用
1.CAD/CAM技术于冷冲模中的应用
上世纪50年代末期,国外壹些科研院所便开始研究开发冷冲模CAD/CAM系统。
1971年,美国DieCompXX公司成功地开发了级进模计算机辅助设计系统PDDC。
应用该系统能够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成功AKT系统,它能够用于简单、复合和连续冲裁模的设计和制造;
20世纪70年代末期,日本机械工程实验室和日本旭光学工业XX公司分别开发的连续模设计系统MEL和冲孔弯曲模系统PENTAX;
1982年日立XX公司研制了冲裁模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于冷冲模具设计和制造中的应用,主要可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。
2.CAD/CAM技术于塑料模中的应用
注射模CAD/CAM技术主要从俩个方面对技术人员提供强有力的帮助:
壹是应用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和绘制等。
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壹维流动和冷却分析;
70年代完成二维分析程序;
80年代开始对三维流动和冷却分析进行研究;
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大的三维图形系统支持。
2)模具自由曲面壹般采用数控加工。
3)计算分析比较复杂。
4)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。
三、模具CAD/CAM技术的优越性
CAD/CAM技术的优越性均是传统的模具设计制造方法所无法比拟的。
1)CAD/CAM能够提高模具设计和制造水平,从而提高模具质量。
2)CAD/CAM能够节省时间,提高效率。
3)CAD/CAM能够较大幅度降低成本。
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,使其能够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壹次性成功率。
第三节CAD/CAM技术发展趋势
壹、集成化
CAD/CAM系统集成主要包含三层意思:
软件集成,扩充和完善壹个CAD系统的功能,使壹个产品设计过程的各阶段均能于单壹的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、管理等完整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;
④数据库管理技术等。
二、智能化
将人工智能技术、知识工程和专家系统技术引入到CAD/CAM领域中,形成智能的CAD/CAM系统。
三、标准化
随着CAD/CAM技术的快速发展和广泛应用,技术标准化问题愈显重要。
CAD/CAM标准体系是开发应用CAD/CAM软件的基础,也是促进CAD/CAM技术普及应用的约束手段。
四、网络化
五、最优化
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