CADCAM在模具中的应用.docx

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1、CADCAM在模具中的应用课程： CAM与自动编程 姓名 学号： 近二十年来，CAD/CAM是发展最迅速的技术和产业之一，也是应用领域最广的实用技术之一，它推动了制造业的发展。1990年，美国国家工程科学院对人类25年（1964 1989年）的工程成就进行评比的结果中，CAD/CAM技术开发和应用在十大成就中居第六位。同时，这一新技术及其应用水平也已成为衡量一个国家工业生产水平和现代化程度的重要标志。目前，工业发达国家的机械制造企业几乎都使用了CAD/CAM技术。随着计算机硬件和软件技术的不断发展，CAD/CAM系统的性能价格比不断提高，使得CAD/CAM技术的应用领域也不断扩大。 模具 CA

2、D/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/CA

3、M 发展概况模具 CAD/CAM 的发展状况符合通用 CAD/CAM 软件的发展进程。目前通用 CAD/CAM 软件的发展现状如下：CAD 技术经历了二维平面图形设计，交互式图形 设计、 三维线框模型设计、 三维实体造型设计、 自由曲面造型设计、 参数化设计、 特征造型设计等发展过程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟 产品建模技术等。随着互联网的普及，智能化、协同化、集成化成为 CAD 技术新 的发展特点，使 CAD 技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计 和信息共享的网络 CAD。模具 CAD/CAM 的特点一个稳定的、可以满足实际生产设计需要的模具 CAD/CA

4、M 系统应该具备下 列特点： (l)模具 CAD/CAM 系统必须具备描述物体几何形状的能力。 模具设计中因为 模具的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计 的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。这 就要求模具 CAD 系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型的功能。否则， 就无法输入关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制 NC 加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造 型是模具 CAD/CAM 中的一个重要问题。 (2)标准化是实现模具 CAD 的必要条件。模具设计一般不具有唯一性。对于

5、同一产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具 CAD，减 少数据的存储量，在建立模具 CAD 系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包 括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。有了标准化的模具结构， 在设计模具时可以选用典型的模具组合，调用标准模具零件，需要设计的只是少 数工作零件。 (3)设计准则的处理是模具 CAD 中的一个重要问题。人工设计模具所依据的 设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。在编制设计程序时，必须对这些数 表和线图进行恰当的处理，将其变为计算机能够处理的表达形式。程序化和公式 化是处理数表或线图形式设计准则的基本方法。对于某些定性的设计准则，计

6、算 机程序无法采用，需要深入研究，总结出便于使用的定量的设计准则。有些经验 准则难以程序化或公式化，这时就需要通过人机交互方式发挥经验的作用。 (4)模具 CAD/CAM 系统应具有充分的柔性。 模具的结构随产品的不同而变化， 模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计，设计 质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量的， 大量生产模具的情况极为少见。所有这些，要求模具 CAD/CAM 系统具有充分的柔 性， 即可以根据不同产品的特点和生产条件， 灵活地作出抉择， 方便地修改设计。模具 CAD/CAM 的优越性模具 CAD/CAM 的优越性赋予了它

7、无限的生命力， 使其得可以迅速发展和广泛 应用。 无论在提高生产率、 改善质量方面， 还是在降低成本、 减轻劳动强度方面， CAD/CAM 技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。其优点主要表 现在以下几方面： （1）CAD/CAM 可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各有关专业的 综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设 计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理 化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。 （2）CAD/CAM 可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化 大大缩短了设计时间

8、。CAD 与 CAM 的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。例 如，采用冲裁模 CAD/CAM 系统设计制造模具，比传统方法提高效率 2-5 倍。由于 模具质量提高，可靠性增加，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短。 （3）CAD/CAM 可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大 大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省，例如，冲压件的毛坯优化排样 可使材料利用率提高 5%-7%。 采用 CAM 可加工传统方法难以加工的复杂模具型面， 可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。CAD/CAM 的经济效益有些可以 估算，有些则难以估算。由于采用 CAD/CAM 术，生产准备时

9、间缩短，产品更新换 代加快，大大增强了产品的市场竞争能力。 (4)CAD/CAM 技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和 NC 编程工作中解放出 来，使其可以从事更多的创造性劳动。 (5)随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高， 模具 CAD/CAM 一体化技术可 以大大增加模具的可靠性，减少直至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造 的一次成功率。我国模具 CAD/CAM 软件自主开发和二次开发情况我国模具 CAD/CAM 的开发开始于 20 世纪 70 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 Visual C+， OpenGL 等工具进行

10、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 国内开发适合模具行业的 CAD/CAM 软 件，主要采用两种途径CAD/CAM 上开发和开发拥有自主版权的 CAD/CAM 系统 (1)基于现有模具 CAD/CAM 平台二次开发成果 华中科技大学 1997 年推出了 HSC2.0 注射模 CAD/CAE/CAM 集成系统

11、，HSC2.0 系统以 AUTOCAD 软件包为图形支 撑平台， 包括模具结构设计子系统， 结构及工艺参数计算较核子系统， 塑料流动、 冷却等子系统等。合肥工业大学基于 AUTOCAD 与 MDT 的三维参数化注射模系统 IPMCADV4.0。 另外众多的科研单位和企业也针对具体应用开发了众多的插件和模 块， 如武汉汽车工业大学开发了基于 SOLIDWORKS 的三维标准件库 3DPARTLIB 等。 (2)自行开发的拥有自主版权的模具 CAD/CAM 系统 由北京北航海尔软件有 限公司推出的三维电子图板和 CAXA-ME 制造工程师 2000，能进行 3D 零件设计与 NC 加工，其特点是基

12、于 3D 参数化的特征设计，实现了实体、曲面和 NC 加工的 协调与统一。上海交通大学中模公司开发的金属塑性成型三维有限元仿真系统， 其刚（粘）塑性有限元分析器和动态边界处理技术达到了国际先进水平。吉林金 网格模具工程研究中心所开发的冲压模具 CAD/CAE/CAM1 体化系统，将设计、模 拟与制造有机结合起来。 浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数 化造型系统 GS-CAD98。金银花系统是由广州红地技术有限公司开发的基于 STEP 标准的 CAD/CAM 系统。 开目 CAD 是华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的 基于微机平台的 CAD 和图纸管理软件。 中科院凯思软件集

13、团及北京凯思博宏应用 工程公司开发了具有自主版权的 PICAD 系统及系列软件。 这些软件已经在许多模 具行业中的企业得到推广和应用。我国模具 CAD/CAM 软件应用与开发中存在的主要不足近几年来，我国 CAD/CAM 系统的开发和应用取得了一些成绩，国内已初 步形成了 CAD/CAM 商品化软件市场。尽管如此，我国 CAD/CAM 技术发展在设计水 平、 开发能力、 开发规模、 技术和产品质量上还无法与发达国家相比。 CAD/CAM 在 软件应用与开发存在的不足主要有以下几点： (1) 不少的企业对 CAD 的认识还仅仅停留在绘图阶段，缺乏设计方法和设计理论的指导，从而使 CAD 产生的效

14、益尚未得到充分发挥。 (2) (3) CAD/CAM 软件应用人员层次不齐， 不能让 CAD 软件得到的高效率应用。 在引进模具 CAD/CAM 技术时存在着盲目性倾向，许多企业没有充分考虑各种 CAD/CAM 软件的特点， 购买回来的 CAD/CAM 软件不能完全适用于本企业的 产品设计与开发工作。 (4) 引进的模具 CAD/CAM 系统的二次开发跟不上，致使引进软件的效率不能完全发挥。 (5) 国内模具 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 系统商品化程度不够高，功能和稳定方面与 国外先进软件还有很大差距。 (6) 我国 C

15、AD 技术开发创新少、仿制多。没有创新就没有竞争力，只仿制就不能开发出有竞争力的产品。 从我国二维 CAD 到目前研制的三维 CAD 都存在这 一问题。用户提出的参数设计问题”、“数据管理问题”及“特征造型问题”这 些技术，我国 CAD 研究开发者都没有引起注意。 (7) 我国 CAD 软件的开发缺乏理论和算法的研究。CAD 技术是一项综合性的高新技术，涉及面广而复杂，技术变化快，竞争激烈。就建模技术而言会涉及 很多模型建立的理论和算法，这些都是为解决用户需求而研究开发的，每种理论 和算法用于 CAD 系统中，会产生新的 CAD 软件，如著名的 CSG、B-rep、NURBS 等，而我国 CA

16、D 软件开发者缺乏这方面的研究， (8) 信息集成技术落后。信息技术的广泛集成是以产品数据管理和过程管理为基础，实现 CAD/CAPP/CAM 和 ERP 的有机集成，在并行工程中 PDM 也是很重要的基础。而我国在这方面的研究刚刚开始，至今也没有一个在国内市场上成熟的 数据库管理系统。因此，这类基础性软件也被国外的系统占领了市场，而我们的 CAD/CAPP/CAM 集成技术又是建立在国外基础系统上。 (9)CAD 中的数据交换格式和标准化落后。在 CAD 技术的标准化方面，我国 由于技术落后，资金投入不足，对此重视不够，至今仍未提出一个有关 CAD 方面 的标准，完全是采用国际标准，而且有的

17、已用作国家标准（IGES、STEP 等） ，另 外由于种种因素也跟不上国际标准的更新和发展， 因此造成国内 CAD 软件系统在 数据交换、标准化等方面存在不少问题。综上所述，在模具 CAD/CAM 的应用方面，经过这几十年的发展，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。