材料加工CADCAECAM技术基础.ppt

1 2020年3月24日 材料加工CAD CAE CAM技术基础 计算机在材料工程中的应用 2 2020年3月24日 熟悉CAD CAE CAM的基本概念和基本组成 了解其发展动向 掌握CAD CAE CAM技术的基本原理和基本方法 以及在材料成型加工领域中的应用实例 基本达到能运用CAD CAE CAM软件进行工程设计 分析与制造加工 学习本门课的要求 3 2020年3月24日 学时安排课堂教学16 20软件实践4 8学习方法课堂教学与实验教学 软件实践 相结合 辅之以自学成绩考核考试60 其他40 推荐参考教材材料加工CAD CAE CAM技术基础 陈立亮 机械工业出版社 2012 CAD CAE CAM技术与应用 王定标等 化学工业出版社 2005 CAD CAM原理与应用 蔡颍等 机械工业出版社 1998 4 2020年3月24日 应用范围 航空航天工业 5 2020年3月24日 应用范围 建筑行业 6 2020年3月24日 应用范围 汽车工业 7 2020年3月24日 应用范围 各个领域 8 2020年3月24日 第一章CAD CAE CAM概述 CAD CAE CAM基本概念CAD CAE CAM系统集成材料加工CAD CAE CAMCAD CAE CAM系统选择原则CAD CAE CAM发展趋势 9 2020年3月24日 1 1 1计算机辅助设计CAD ComputerAidedDesign CAD是以计算机为主要研究手段来辅助设计者完成某项工作的设计 计算 分析 评价 优化等信息处理的综合性高新技术 CAD是20世纪60年代以来迅速发展起来的一门新兴的综合性计算机应用技术 从开始只完成一些计算和绘图以及数控加工 发展到辅助工程设计 模拟加工过程和CAD CAE CAM一体化 1 1CAD CAE CAM基本概念 10 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 CAD主要研究内容造型技术即图形处理 是CAD技术的基础 用以表达设计方案 从二维到三维 如曲面造型 实体造型 特征造型 特征化造型 参数化设计等 优化分析在设计的同时进行分析 优化所设计的方案 使设计达到最优 如 结构应力应变计算优化 强度计算 传热和流动分析 模具冷却系统 挤出定型模优化设计 热流道浇注系统的热平衡计算 运用流动分析优化模具成型方案 求解系统的动态性能 e g 三维造型软件 PRO E UG和I DEAS 和专用软件 HSC Z MOLD 在CAD系统中引入 并行工程 的思想 已成为发展趋势 11 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 综合评价对完成的设计方案进行校核和评价 包括 尺寸校核 外观分析 碰撞 干涉 试验 e g 新型液压系统的设计 装配 运动过程 内部结构剖析 内应力 温度分析 翘曲 和加工中的缺陷预测 e g 熔体充模状态 气穴位置 挤出模中的熔体流速 吹塑加工中的吹破 信息交换CAD之间 CAD与CAM之间 CAD与CAE之间 CAD与CAPP之间 CAD与RPM之间以及通过internet进行远程 异地的信息沟通与资源共享 它基于数据交换标准 如IGES STEP SAT等 CAD技术应研究如何更合理 更高效 更准确地交换数据 12 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 1 1 2计算机辅助工程CAE ComputerAidedEngineering 含义又称模拟仿真技术 主要通过构造准确描述研究对象的某一过程或者属性的数学模型 利用合适的求解方式 设置合理的边界条件和初始条件 得到研究对象的某一过程或属性的求解结果 进而预测可能产生的问题和发展趋势 提出科学 合理的对策 建议和方法 13 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 CAE主要研究内容有限元分析FEM FiniteElementMethod 对产品结构的静态特征 动态特征 强度 振动 热变形 磁场强度 流场等进行分析和研究 改进产品设计 优化工艺方案 14 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 V 50km hMass 1100Kg 模锻过程 旋轧过程 疲劳分析 15 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 模拟仿真通过建模 求解 分析 模拟实际过程 常见模拟仿真方法 有限差分法FDM 边界元法BEM求解工程设计 铸件在砂型中冷却时的温度变化仿真 16 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 优化设计是进行方案优化的基本功能三维运动机构的分析和仿真对机构的运动参数 运动轨迹 干涉校核进行研究 提供直观的 可以仿真或交互的设计技术 17 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 1 1 3计算机辅助制造CAM ComputerAidedManufacturing 零件数控铣仿真 是对制造过程进行设计 管理和控制 包括工艺设计 数控编程和机器人编程等 18 2020年3月24日 1 1CAD CAE CAM基本概念 1 1 4CAD CAE CAM系统的组成 软件系统 系统软件 应用软件 支撑软件 19 2020年3月24日 1 2CAD CAE CAM系统集成 20 2020年3月24日 1 3材料加工CAD CAE CAM 1 3 1主要研究内容铸造成形CAD CAE CAMCAD 铸造工艺 工装 模具 模板 CAE 有限分析的模拟优化技术CAM 铸造工装的数控加工成型塑性成形CAD CAE CAMCAD 冷冲模 冲裁模 弯曲模 拉深模及锻造模设计CAE 利用有限元对塑性成形的应力 应变进行模拟 预测应力集中 开裂 变形等缺陷 CAM 利用数控 电火花等快速制造塑性成形模具 21 2020年3月24日 1 3材料加工CAD CAE CAM 焊接成型CAD CAE CAMCAD 排料设计 焊接材料选择 保护气体选择 焊接工艺制定等CAE 分析焊接过程的传热 应力 焊接熔池内的流动及微观组织等 优化焊接工艺CAM 控制数控机进行切割和焊接注射成型CAD CAE CAMCAD 产品图与模具型腔图的尺寸转换 标准模架与典型结构的生成 模具零件图与总装图的生成等CAE 预测注射成型流动及保压阶段的压力场 温度场 应力应变场和凝固层的生成 流道的分析 优化等CAM 研究注射模具的数控加工 22 2020年3月24日 1 3材料加工CAD CAE CAM 1 3 2材料加工CAD CAE CAM的集成集成系统的工作顺序 图1 1集成结构图 23 2020年3月24日 1 3材料加工CAD CAE CAM 集成系统优点大幅度缩短产品开发周期最大限度保障产品质量显著降低产品开发成本有效整合了各种资源 24 2020年3月24日 1 3材料加工CAD CAE CAM 集成系统应用实例 模具设计 工艺优化 产品制造 升液 充型 增 保段 静置 开模 低压铸造轮毂材质 A356模具材料 H13 4Cr5MoSiV1 25 2020年3月24日 1 4CAD CAE CAM系统选择原则 CAD CAE CAM系统硬件选择不仅要适应CAD CAE CAM技术发展水平 而且要满足它服务的对象 应以使用目的和用户所具有的条件 包括经费 人员技术水平等 为前提 以制造商提供的性能指标为依据 以性能价格比及其适用程度为基本出发点 综合考虑各方面因素加以决策 具体应考虑以下几个方面 系统功能系统的开放性和可移植性系统升级扩展能力系统的可靠性 可维护性与服务质量 26 2020年3月24日 1 4CAD CAE CAM系统选择原则 CAD CAM系统的软件选择原则软件性能价格比与硬件匹配二次开发环境开放性软件商的综合能力 27 2020年3月24日 1 5CAD CAE CAM发展趋势 高度集成化智能化网络化和协同化绿色化