模具CADCAM应用技术基础知识ppt课件.ppt

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1、模具模具CAD/CAM技术技术主要内容 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C

2、AD原理的工作会议”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

3、源需求计划的制订等。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

4、程及组成数控机床1950年1955年1960年1965年1970年1975年1980年1985年1990年1995年曲面造型技术实体造型技术线框造型技术参数化造型技术变量化造型技术有限元法APT-旋风号APT- MRPAPT-MRPCADCAD/CAM第一台机器人自适应控制1945年第一代电子计算机：电子管计算机第三代电子计算机：集成电路计算机第二代电子计算机：晶体管计算机第四代电子计算机：大规模、超大规模集成电路计算机柔性制造系统DNC系统数据库CAPPAPT-STEP敏捷制造CECIMS精良生产虚拟制造特征建模支持系统图1-1 CAD/CAM相关技术的发展图1-3 CAD/CAM系统的组成

5、产品总体设计产品需求分析产品产品装配产品加工装配数控程序编制零件检测数控加工仿真数控加工刀具夹具设计产品毛坯设计工艺路线设计加工工序设计产品生产准备产品施工设计二维工程制图产品结构设计产品详细设计产品模型分析产品概念设计设计任务规划图1-2 产品开发过程及CAD、CAE、CAM的范围广义CAD/CAM广义CADCADCAE广义CAMCAPPCAM调试产品规划方案设计详细设计结构设计机构运动仿真装配系统规划装配过程仿真装配工艺规划装 配 模 型 管 理 器设 计 进 程 型 管 理 器知识存储管理器装配资源模 型运动机构模 型装配工艺模 型功能结构模 型CAD/CAPP/CAM(CAD/CAM)

6、图1- 功能集成的现代CAD系统集 成 化 产 品 装 配 模 型产 品数据库评 价知识库设 计知识库广义设计工具集CAD/CAM系统CAD/CAM硬件系统CAD/CAM软件系统系统软件应用软件专业软件计算机加工设备CAD/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数控机床1950年1955年1960年1965年1970年1975年1980年1985年1990年1995年曲面造型技术实体造型技术线框造型技术参数化造型技术变量化造型技术有限元法APT-旋风号APT- MRPAPT-MRPCADCAD/CAM第一台机器人自适应控制1945年第一代电子计算机：电

7、子管计算机第三代电子计算机：集成电路计算机第二代电子计算机：晶体管计算机第四代电子计算机：大规模、超大规模集成电路计算机柔性制造系统DNC系统数据库CAPPAPT-STEP敏捷制造CECIMS精良生产虚拟制造特征建模支持系统图1-1 CAD/CAM相关技术的发展图1-3 CAD/CAM系统的组成产品总体设计产品需求分析产品产品装配产品加工装配数控程序编制零件检测数控加工仿真数控加工刀具夹具设计产品毛坯设计工艺路线设计加工工序设计产品生产准备产品施工设计二维工程制图产品结构设计产品详细设计产品模型分析产品概念设计设计任务规划图1-2 产品开发过程及CAD、CAE、CAM的范围广义CAD/CAM广

8、义CADCADCAE广义CAMCAPPCAM调试产品规划方案设计详细设计结构设计机构运动仿真装配系统规划装配过程仿真装配工艺规划装 配 模 型 管 理 器设 计 进 程 型 管 理 器知识存储管理器装配资源模 型运动机构模 型装配工艺模 型功能结构模 型CAD/CAPP/CAM(CAD/CAM)图1- 功能集成的现代CAD系统集 成 化 产 品 装 配 模 型产 品数据库评 价知识库设 计知识库广义设计工具集CAD/CAM系统CAD/CAM硬件系统CAD/CAM软件系统系统软件应用软件专业软件计算机外部设备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

9、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

10、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。 1971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P

11、ENTAX； 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技术的应用模具CAD/CAM技术的应用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C

12、AE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。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。模具CAD/CAM

13、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、CAD/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

14、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

15、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 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

16、 AutoCAD Pro/E UG CAXA Solidworks Catia模具CAD/CAM技术的专用软件AutoCAD （Auto Computer Aided Design）是美国是美国AutodeskAutodesk公司首次于公司首次于19821982年生产的自动计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、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。为流行的绘图工具。.dwg.dwg文件格式成为二维绘图文件格式成为二维绘图的事实标准格式。的事实标准格式。模具CAD/CAM

17、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/CAM/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。Unigrap

18、hics 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

19、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

20、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