模具CADCAM的技术

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）
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技术的专用软件
AutoCAD （Auto Computer Aided Design）
是美国Autodesk公司首次于1982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、 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。.dwg文件格式成为二维绘图 的事实标准格式。
模具CAD/CAM技术
主要内容
• 第一节 成 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节
CAD/CAM基本概念、发展历程及组
模具CAD/CAM技术的应用 模具CAD/CAM技术发展的趋势 模具CAD/CAM的常用软件 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
模具CAD/CAM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技术的应用
（１）注射模具CAD/CAM系统的特点
１）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。 ２）模具自由曲面一般采用数控加工。 ３）计算分析比较复杂。 ４）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
注射模的研究发展：
• 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CAE软件奠定了坚实的基础。
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
• • • • • • AutoCAD Pro/E UG CAXA Solidworks Catia
产 品 生 产 准 备
产 品 毛 坯 设 计
工 艺 路 线 设 计
加 工 工 序 设 计
刀 具 夹 具 设 计
产 品 加 工 装 配
数 控 程 序 编 制
数 控 加 工 仿 真
数 控 加 工
零 件 检 测
产 品 装 配
调 试
产
品
CAE
CAD
CAPP CAD/CAPP/CAM(CAD/CAM)
CAM
广义CAD 广义CAD/CAM 图1-2
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态的改变来实现物品 外形的加工。
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。
模具CAD/CAM技术的应用
8.顶出机构设置：采用φ1.5mm和φ2mm的顶杆。 加入其他一些必要的零部件，最后通过修改得到总装 图。 从装配体和零件实体产生模具图样。
模具CAD/CAM技术的应用
模具CAD/CAM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。
图1-3
CAD/CAM 系统的组成
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
CAD/CAM基本概念、发展历程及组成
图1-1
第一代电子计 算机：电子管 计算机
旋风Ⅰ号
CAD/CAM相关技术的发展
产 品 需 求 分 析
设 计 任 务 规 划
产 品 概 念 设 计
产 品 模 型 分 析
产 品 详 细 设 计
产 品 总 体 设 计
产 品 结 构 设 计
二 维 工 程 制 图
产 品 施 工 设 计
模具CAD/CAM技术的应用
（3）例子
1.零件的几何模型 2.零件的工艺性分析 3.选择合适的分型面
模具CAD/CAM技术的应用
4.确定型腔数及其布置形式
模具CAD/CAM技术的应用
5.成型零件工作尺寸计算： 材料的收缩率为1.8%，将零件实体放大0.018倍；型腔采用镶 嵌式，为圆形型腔和型芯。
CE STEP
数据库 自适应控制 柔性制造系统
MRPⅡ CIMS CAD/CAM CAPP APT-Ⅳ MRP CAD APT-Ⅲ APT-Ⅱ APT-Ⅰ
曲面造型技术
DNC系统
第一台机器人 有限元法 数控机床 旋风Ⅰ号
产 品 需 求 分 析
线框造型技术
CAD/CAM相关技术的发展
1950年 1945年
CAD/CAM基本概念、发展历程及组成
1995年 1990年 1985年 1980年 1975年 1970年 1965年 1960年 1955年 1950年 1945年
第四代电子计 算机：大规模、 超大规模集成 电路计算机 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 第一代电子计 算机：电子管 计算机 图1-1 实体造型技术 变量化造型技术 参数化造型技术 虚拟制造 敏捷制造 精良生产
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PENTAX； • 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。
广义CAM
产品开发过程及CAD、CAE、CAM的范围
集 成 化 产 品 装 配 模 型
CAD/CAM基本概念、发展历程及组成
图1功能集成的现代CAD系统
三、 CAD/CAM系统组成： 硬件系统和软件系统
CAD/CAM系统
CAD/CAM硬件系统
CAD/CAM软件系统
计算机
外部设备
系统软件
Hale Waihona Puke Baidu应用软件
专业软件
模具CAD/CAM技术发展的趋势
集成化：
广义来说，要将整个产品的设计、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。
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CAD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
模具CAD/CAM技术的应用
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。 6) 辅 助 完 成 模 具 加 工 工 艺 设 计 和 NC 编 程 。
模具CAD/CAM技术的应用
6.在SolidWorks中选择Hasco Metric mold Base，根据型腔尺寸选择 Type 2 (218 296) 矩形模架。
模具CAD/CAM技术的应用
7.浇注系统设计：主流道采用衬套结构，用定位环定位，选用φ60x100 的标准定位环K100型；分流道采用U形截面形状，高度为2mm；浇 口采用点浇口。 排气系统设计：采用流道和型腔排气。流道排气时排气槽设置在流道 末端，型腔的排气槽在型腔上修改。
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
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。