第一次第一章绪论.ppt

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模具CAD/CAMn教材选用:

n机械工业出版社李名尧主编规划类教材主要讲解内容:

n模具CAD/CAM概论、n模具CAD/CAM系统的组成、n常用软件、n图形变换原理、n实体造型技术、n冲模与塑模CAD、n模具CAM与CAE、n模具领域新技术等。

n重点：

冲模与塑模CAD、模具CAM与CAE的内容。

模具CAD/CAM1、本课程主讲内容：

概论、模具CAD/CAM系统的组成、常用软件、图形变换原理、实体造型技术、冲模与塑模CAD、模具CAM与CAE、模具领域新技术等2、课程安排：

周三单周（1、2）节B302周四（3、4）节A304计15周46学时2.5学分考试:

第十五周周四.3、要求：

作业认真独立完成、实验独立完成并认真书写实验报告严格考勤制度4、考试：

平时：

30%，考试：

70%，卷面成绩。

模具CAD/CAM概论n定义：

nCAD/CAM（ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacturing）是一门基于计算机技术而发展起来的、与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。

n模具CAD/CAM：

n模具CAD/CAM是CAD/CAM技术在模具领域的应用。

美国国家工程科学院对当代十项杰出工程技术成就进行评选，CAD技术名列第四。

美国国家科学基金会：

CAD/CAM对直接提高生产率、比电气化以来的任何发展都具有更大的潜力，应用CAD/CAM技术，将是提高生产率的关键。

中国工程院院士、上海交通大学阮雪榆教授本次课主讲内容：

第一章概论n第一节nCAD/CAM发展历程及基本概念n第二节nCAD/CAM技术在模具行业中的应用n第三节nCAD/CAM技术发展趋势第一节CAD/CAM发展历程及基本概念一、CAD/CAM发展历程二、CAD/CAM基本概念三、CAD/CAM系统组成一、CAD/CAM发展历程1.CAD、CAM技术的发展经历了五个阶段：

（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技术的发展历程经历了三个阶段：

（1）技术探索阶段（20世纪6070年代）

（2）蓬勃发展时期（20世纪7080年代）（3）成熟推广时期（20世纪90年代）二、CAD/CAM基本概念nCAD：

是指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。

CAM：

是指用计算机来进行产品制造。

三、CAD/CAM系统由硬件系统和软件系统组成第二节CAD/CAM技术在模具行业中的应用一、模具成形的特点二、CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用三、模具CAD/CAM技术的优越性一、模具成形技术具有如下特点：

（）生产率高（）制件质量好，产品一致性好（）材料利用率高（）成本低二、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技术在塑料模中的应用1.CAD/CAM技术在冷冲模中的应用n20世纪50年代末期，开始研究开发冷冲模CAD/CAM系统。

n1971年开发出级进模计算机辅助设计系统PDDC。

n1977年研制成功AKT系统（简单、连续、复合模）。

n20世纪70年代末期，连续模设计系统MEL和冲孔弯曲模系统PENTAX；n1982年日立公司使用研制的冲裁模CAD系统进行模具设计制造。

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工作。

6）辅助完成模具加工工艺设计和NC编程。

2.CAD/CAM技术在塑料模中的应用n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n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n20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；n70年代完成二维分析程序；n80年代开始对三维流动与冷却分析进行研究；n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。

（）塑料模具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。

）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。

CAD/CAM技术从根本上改变了模具生产的面貌技术从根本上改变了模具生产的面貌第三节CAD/CAM技术发展趋势一、集成化二、智能化三、标准化四、网络化五、最优化CAD/CAM系统集成主要内容系统集成主要内容1.软件集成，扩充和完善一个软件集成，扩充和完善一个CAD系统的系统的功能，使一个产品设计过程的各阶段都功能，使一个产品设计过程的各阶段都能在单一的能在单一的CAD系统中完成系统中完成2.CAD功能和功能和CAM功能的集成功能的集成3.建立企业的建立企业的CIMS系统，实现企业的物系统，实现企业的物理集成、信息集成和功能集成。

理集成、信息集成和功能集成。

CAD/CAM系统集成主要工作系统集成主要工作1.产品造型技术：

实现参数化特征造型和产品造型技术：

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、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工艺、制造、管理等完整信息的产品数据模型；据模型；2.数据交换技术：

积极向国际标准靠拢，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；实现异构环境下的信息集成；3.计算机图形处理技术；计算机图形处理技术；4.数据库管理技术等。

数据库管理技术等。

二、智能化二、智能化n产品设计是一个复杂的、创造性的活动，产品设计是一个复杂的、创造性的活动，在设计过程中需要大量的知识、经验和技在设计过程中需要大量的知识、经验和技巧。

设计过程不仅有基于算法的数值计算，巧。

设计过程不仅有基于算法的数值计算，也会有基于知识的推理型问题，如方案的也会有基于知识的推理型问题，如方案的设计、选择、优化和决策等，这些都需要设计、选择、优化和决策等，这些都需要通过思考、推理、判断来解决。

通过思考、推理、判断来解决。

n随着人工智能技术的发展，知识工程和专随着人工智能技术的发展，知识工程和专家系统技术日趋成熟，人们将人工智能技家系统技术日趋成熟，人们将人工智能技术、知识工程和专家系统技术引入到术、知识工程和专家系统技术引入到CAD/CAM领域中，形成智能的领域中，形成智能的CAD/CAM系统。

系统。

三、标准化三、标准化1.面向用户的图形标准，如图形核心系统面向用户的图形标准，如图形核心系统GKS、程序员交互式图形标准程序员交互式图形标准PHIGS和基本图形和基本图形系统系统Core2.面向不同面向不同CAD系统的数据交换标准，如初始系统的数据交换标准，如初始图形交换规范图形交换规范IGES、产品数据交换规范产品数据交换规范PDES和产品模型数据交换标准和产品模型数据交换标准STEP等等3.面向图形设备的图形标准，如虚拟设备接口面向图形设备的图形标准，如虚拟设备接口标准标准VDI和计算机图形设备接口和计算机图形设备接口CGI等。

等。

四、网络化四、网络化n网络技术是计算机技术与通讯技术相互结合、密切渗透的产物，自20世纪90年代以来，计算机网络已成为计算机发展进入新时代的标志，计算机网络技术的发展极大地推动了网络化异地设计技术的发展。

计算机网络是用通信线路和通信设备将分散在不同地点的多台计算机按一定的网络拓扑结构连接起来，通过计算机网络，不同设计人员可以实现异地信息共享，一个项目也可以由多家企业、多个人在不同地点共同完成。

同时，随着Internet的发展，针对某一项目或产品，将分散在不同地区的人力资源和设备资源的迅速组合，建立动态联盟的制造体系，以提高企业对市场变化的快速响应能力。

五、最优化五、最优化n产品设计和工艺过程的最优化始终是人们追求的目标，采用传统的设计制造的模具可靠性较差。

目前，大多数模具CAD/CAM系统中使用的设计广泛和手工设计时的方法基本相同。

n应用仿真技术和成形过程的计算机模拟技术是解决模具可靠性问题的重要途径。

用计算机模拟技术检验设计结果，排除不可行方案，有助于获得较优的设计，提高模具的可靠性。

在NC编程时，利用仿真技术模拟加工过程，分析加工情况，判断干涉和碰撞，有助于确定最佳进给路线，保证加工质量，避免发生意外事故。