第1章模具CADCAM基础

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,欢迎大家学习 模具,CAD/CAM,第,1,章 模具,CAD/CAM,基础,学习要点,熟悉模具,CAD/CAE/CAM,的基本概念。,了解模具,CAD/CAE/CAM,系统的组成及国内外主流的,CAD/CAM,软件。,了解模具,CAD/CAE/CAM,技术的发展历程和在模具行业中的应用。,了解模具,CAD/CAE/CAM,技术在模具设计与制造中的发展趋势。,技能目标,能够阐述模具,CAD/CAE/CAM,的基本概念。,能够阐述模具,CAD/CAE/CAM,系统的组成及国内外主流的,CAD/CAM,软件。,能够阐述模具,CAD/CAE/CAM,技术的发展历程和在模具行业中的应用及发,展趋势。,第,1,章 模具,CAD/CAM,基础,1.1,模具,CAD/CAM,基本概念,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,1.3,CAD/CAE/CAM,技术的发展和应用,1.4,CAD,/,CAE,/CAM,技术在模具设计制造中的发展趋势,1.1,模具,CAD/CAM,基本概念,模具,CAD/CAM,现阶段应该指广义的计算机技术在模具设计与制造的应用，一般包括,：,计算机辅助设计,(Computer Aided Design,，,CAD),计算机辅助工程分析,(Computer Aided Engineering,，,CAE),是以现代计算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟，从而及早发现设计缺陷，是实现模具优化的主要支持模块,。,计算机辅助制造,(Computer Aided Manufacturing,，,CAM),计算机辅助工艺过程设计,CAPP(Computer Aided Process Planning,，,CAPP),是指根据产品设计阶段给出的信息，人机交互地或自动地完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计计算机辅助工艺设计、产品,。,数据管理系统,(Product Data Management,，,PDM),是以软件、计算机网络、数据库、分布式计算等技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术数据管理系统,。,4,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,1.2.1,概述,5,CAD/CAM系统组成,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,6,1.2.2,模具,CAD/CAM,系统的硬件,1,计算机主机,2,外存储器,3,输入设备,4,输出设备,5,网络互联设备,6,测量设备,CAD/CAM系统的硬件组成,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,1.2.3,模具,CAD/CAM,系统的软件,1,系统软件,2,支撑软件,3,应用软件,7,CAD/CAM系统的软件层次关系,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,8,1.,系统软件,主要包括三大部分：操作系统、编程语言系统和网络通信及其管理软件。,操作系统,是系统软件的核心，是,CAD/CAM,系统的灵魂，它控制和指挥计算机的软件资源和硬件资源。其主要功能是硬件资源管理、任务队列管理、硬件驱动程序、定时分时系统、基本数学计算、日常事务管理、错误诊断与纠正、用户界面管理和作业管理等。操作系统依赖于计算机系统的硬件，用户通过操作系统使用计算机，任何程序需经过操作系统分配必要的资源后才能执行。目前流行的操作系统有,Windows,、,UNIX,、,Linux,等。,编程语言系统,主要完成源程序编辑、库函数及管理、语法检查、代码编译、程序连接与执行。按照程序设计方法的不同，可分为结构化编程语言和面向对象的编程语言；按照编程时对计算机硬件依赖程度的不同，可分为低级语言和高级语言。目前广泛使用面向对象的编程语言，如,Visual C+,、,Visual Basic,、,Java,等。,网络通信及其管理软件,主要包括网络协议、网络资源管理、网络任务管理、网络安全管理、通信浏览工具等内容。国际标准的网络协议方案为“开放系统互连参考模型”（,OSI,），它分为七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。目前,CAD/CAM,系统中流行的主要网络协议包括,TCP/IP,协议、,MAP,协议、,TOP,协议等。,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,9,2,支撑软件,1,）功能单一型支撑软件,(1),交互式绘图软件,:,这类软件主要以交互方法完成二维工程图样的生成和绘制，具有图形的编辑、变换、存储、显示控制、尺寸标注等功能；具有尺寸驱动参数化绘图功能；有较完备的机械标准件参数化图库等。这类软件绘图功能很强、操作方便、价格便宜。在微机上采用的典型产品是,AutoCAD,以及国内自主开发的,CAXA,电子图板、,PICAD,、高华,CAD,等。,(2),三维几何建模软件,:,这类软件主要解决零部件的结构设计问题，为用户提供完整准确地描述和显示三维几何形状的方法和工具，具有消隐、着色、浓淡处理、实体参数计算、质量特性计算、参数化特征造型及装配和干涉检验等功能，具有简单曲面造型功能，价格适中，易于学习掌握。这类软件目前在国内的应弥饕,MDT,、,SolidWorks,和,SolidEdge,为主。,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,10,2,支撑软件,1,）功能单一型支撑软件,(3),工程计算与分析软件,:,这类软件的功能主要包括基本物理量计算、基本力学参数计算、产品装配、公差分析、有限元分析、优化算法、机构运动学分析、动力学分析及仿真与模拟等，有限元分析是核心工具，包括前置处理、计算分析和后置处理,3,部分。前置处理的功能是：几何建模，模型分割，自动生成有限元网格，网格的连接、修改、变换、加密，有关机械特性、载荷、约束等的处理以及输入功能。计算分析程序的功能是：形成刚度矩阵和载荷矩阵，求解方程组，计算应力、应变。后置处理的功能是：将计算分析结果转变为变瓮肌,雀呦咄肌,洳噬,家约坝,淝叩取,目前比较著名的数值计算与模拟分析软件有,ANSYS,、,Dynaform,、,Deform,、,Moldflow,、,SAP,、,ADINA,、,Auto form,、,Indeed,、,Pam-stamp,、,Optris,、,Isopunch,、,MARC,、,NASTRAN,、,ADAMS,等。,(4),数控编程软件,:,这类软件一般具有刀具定义、工艺参数的设定、刀具轨迹的自动生成、后置处理及切削加工模拟等功能。应用较多的有,Cimatron,、,MasterCAM,、,SmartCAM,、,SurfCAM,及,CAXA,制造工程师等。,(5),数据库管理系统,:,工程数据库是,CAD/CAM,集成系统的重要组成部分，工程数据库管理系统能够有效地存储、管理和使用工程数据，支持各子系统间的数据传递与共享。工程数据库管理系统的开发可在通用数据库管理系统基础上，根据工程特点进行修改或补充。目前比较流行的数据库管理系统有,ORACLE,、,SYBASE,、,FOXPRO,、,FOXBASE,等。,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,11,2,支撑软件,2,）功能集成型支撑软件,(1)Pro/Engineer:,美国,PTC,（,Parametric Technology Corporation,）公司的著名产品。,PTC,公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，改变了机械设计自动化的传统观念，,Pro/E,包括,70,多个专用功能模块，如实体模型、特征建模、装配建模、曲面建模、工程图制作、模具设计、,NC,数控加工、逆向工程、有限元分析、产品数据管理等，具有较完整的数据交换转换器。被称为新一代,CAD,CAM/CAE,系统。,(2)Unigraphics:,美国,UGS,（,Unigraphics Solutions,）公司的旗舰产品。采用将参数化和变量化技术与实体、线框和表面功能融为一体的复合建模技术，其主要优势是三维曲面、实体建模和数控编程功能，具有较强的数据库管理和有限元分析前后处理功能以及界面良好的用户开发工具。,UG,汇集了美国航空航天业及汽车业的专业经验，现已成为世界一流的集成化机械,CAD/CAM/CAE,软件，并被多家著名公司选作企业计算机辅助设计、制造和分析的标准。,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,12,2,支撑软件,2,）功能集成型支撑软件,(3)I-DEAS:,美国,SDRC,（,Structure Dynamics Research Corporation,）公司（现已归属,UGS,公司）的主打产品。,SDRC,公司创建了变量化技术，并将其应用于三维实体建模中，进而创建了业界最具革命性的,VGX,超变量化技术。,I-DEAS,是高度集成化的,CAD/CAE/CAM,软件，其动态引导器帮助用户以极高的效率，在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过程。,I-DEAS,在,CAD/CAE,一体化技术方面一直雄居世界榜首，软件内含很强的工程分析和工程测试功能。,(4)CATIA:,由法国,Dassault System,公司与,IBM,合作研发，是较早面市的著名的三维,CAD/CAM/CAE,软件产品，目前主要应用于机械制造、工程设计和电子行业。,CATIA,率先采用自由曲面建模方法，在三维复杂曲面建模及其加工编程方面极具优势。,1.2,模具,CAD/CAM,系统的组成,13,3,应用软件,应用软件是在系统软件和支撑软件的基础上，针对专门应用领域的需要而研制的软件。如机械零件设计软件、机床夹具,CAD,软件、冷冲压模具,CAD/CAM,软件等。这类软件通常由用户结合当前设计工作需要自行开发或委托软件开发商进行开发。能否充分发挥,CAD/CAM,系统的效益，应用软件的技术开发是关键，也是,CAD/CAM,工作者的主要任务。应用软件开发可以基于支撑软件平台进行二次开发，也可以采用常用的程序设计工具进行开发。目前常见的支撑软件均提供了二次开发工具，如,AutoCAD,的,Autolisp,、,Pro/E,的,Protoolkit,、,UG,的,GRIP,等。为保证应用技术的先进性和开发的高效性，应充分利用已有,CAD/CAM,支撑软件的技术和二次开发工具。需要说明的是，应用软件和支撑软件之间并没有本质的区别，当某一行业的应用软件逐步商品化形成通用软件产品时，也可以称之为一种支撑软件,。,14,1.3.1,发展历程,1,CAD,技术的发展过程,(1)20,世纪,50,年代后期至,70,年代初期，此阶段为初级阶段线框造型技术。,(2)20,世纪,70,年代初期至,80,年代初期，此阶段是第一次,CAD,技术革命曲面,(,表面,),造,型技术。,(3)20,世纪,80,年代初期至,80,年代中期，此阶段是第二次,CAD,技术革命实体造型阶段。,(4)20,世纪,80,年代中期至,90,年代初期，此阶段是第三次,CAD,技术革命参数化技术。,(5)20,世纪,90,年代初期至今，此阶段是第四次,CAD,技术革命变量化技术。,1.3 CAD/