CAD-CAM基本概念及發(fā)展趨勢

1、CAD-CAMM發(fā)展歷歷程及基基本概念念CAD/CAMM（Coompuuterr Aiidedd Deesiggn/CCompputeer AAideed MManuufaccturringg），即即計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)與計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助制造造，是一一門基于于計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)而而發(fā)展起起來的、與機(jī)械械設(shè)計(jì)和和制造技技術(shù)相互互滲透相相互結(jié)合合的、多多學(xué)科綜綜合性的的技術(shù)。第一節(jié) CAAD/CCAM發(fā)發(fā)展歷程程及基本本概念一、CAAD/CCAM發(fā)發(fā)展歷程程1. CADD、CAAM技術(shù)術(shù)的發(fā)展展歷程CAD技技術(shù)從出出現(xiàn)至今今大致經(jīng)經(jīng)歷了五五個(gè)階段段：（1）孕孕育形成成階段（20世世紀(jì)500年代）。（2）快快

2、速發(fā)展展階段（20世世紀(jì)600年代）。（3）成成熟推廣廣階段（20世世紀(jì)700年代。（4）廣廣泛應(yīng)用用階段（20世世紀(jì)800年代）。（5）標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化化、集成成化階段段（200世紀(jì)880年代代后期）2. CAEE技術(shù)的的發(fā)展歷歷程CAE技技術(shù)的發(fā)發(fā)展大致致經(jīng)歷了了三個(gè)階階段：（1）技技術(shù)探索索階段（20世世紀(jì)600700年代）。（2）蓬蓬勃發(fā)展展時(shí)期（20世世紀(jì)700800年代）。（3）成成熟推廣廣時(shí)期（20世世紀(jì)900年代）。二、CAAD/CCAM基基本概念念一般認(rèn)為為，CAAD是指指工程技技術(shù)人員員在人和和計(jì)算機(jī)機(jī)組成的的系統(tǒng)中中，以計(jì)計(jì)算機(jī)為為輔助工工具，通通過計(jì)算算機(jī)和CCAD軟軟

3、件對設(shè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品品進(jìn)行分分析、計(jì)計(jì)算、仿仿真、優(yōu)優(yōu)化與繪繪圖，在在這一過過程中，把設(shè)計(jì)計(jì)人員的的創(chuàng)造思思維、綜綜合判斷斷能力與與計(jì)算機(jī)機(jī)強(qiáng)大的的記憶、數(shù)值計(jì)計(jì)算、信信息檢索索等能力力相結(jié)合合，各盡盡所長，完成產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計(jì)、分分析、繪繪圖等工工作，最最終達(dá)到到提高產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)周期、降低產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)成本的的目的。CAD的的功能可可以大致致歸納為為四類，即幾何何建模、工程分分析、動動態(tài)模擬擬和自動動繪圖。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這些功功能，一一個(gè)完整整的CAAD系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)由科科學(xué)計(jì)算算、圖形形系統(tǒng)和和工程數(shù)數(shù)據(jù)庫等等組成。科學(xué)計(jì)算算包括有有限元分分析、可可靠性分分析、動動態(tài)分析析、產(chǎn)品品的常規(guī)

4、規(guī)設(shè)計(jì)和和優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)等；圖形系統(tǒng)統(tǒng)則包括括幾何造造型、自自動繪圖圖、動態(tài)態(tài)仿真等等；工程數(shù)據(jù)據(jù)庫對設(shè)設(shè)計(jì)過程程中需要要使用和和產(chǎn)生的的數(shù)據(jù)、圖形、文檔等等進(jìn)行存存儲和管管理。CAM是是指應(yīng)用用電子計(jì)計(jì)算機(jī)來來進(jìn)行產(chǎn)產(chǎn)品制造造的統(tǒng)稱稱，有狹狹義CAAM和廣廣義CAAM。狹義CAAM指數(shù)數(shù)控加工工，它的的輸入信信息是零零件的工工藝路線線和工序序內(nèi)容，輸出信信息是加加工時(shí)的的刀位文文件和數(shù)數(shù)控程序序。廣義CAAM是利利用計(jì)算算機(jī)進(jìn)行行零件的的工藝規(guī)規(guī)劃、數(shù)數(shù)控程序序編制、加工過過程仿真真等。把計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)和計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助制造造集成在在一起，稱為CCAD/CAMM系統(tǒng)、把計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)、計(jì)計(jì)

5、算機(jī)輔輔助制造造和計(jì)算算機(jī)輔助助工程集集成在一一起，稱稱為CAAD/CCAE/CAMM系統(tǒng)。CAD/CAMM技術(shù)是是一種在在不斷發(fā)發(fā)展著的的技術(shù)，隨著相相關(guān)技術(shù)術(shù)及應(yīng)用用領(lǐng)域的的發(fā)展和和擴(kuò)大，CADD/CAAM技術(shù)術(shù)的內(nèi)涵涵也在不不斷擴(kuò)展展。三、CAAD/CCAM系系統(tǒng)組成成CAD/CAMM系統(tǒng)由由硬件系系統(tǒng)和軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)組成。硬件系系統(tǒng)包括括計(jì)算機(jī)機(jī)和外部部設(shè)備，軟件系系統(tǒng)則由由系統(tǒng)軟軟件、應(yīng)應(yīng)用軟件件和專業(yè)業(yè)軟件組組成。第二節(jié) CAAD/CCAM技技術(shù)在模模具行業(yè)業(yè)中的應(yīng)應(yīng)用模具工業(yè)業(yè)是國民民經(jīng)濟(jì)的的重要基基礎(chǔ)工業(yè)業(yè)之一，模具是是工業(yè)生生產(chǎn)中的的基礎(chǔ)工工藝裝備備，是一一種高附附加值的的高技

6、術(shù)術(shù)密集型型產(chǎn)品，也是高高新技術(shù)術(shù)產(chǎn)業(yè)化化的重要要領(lǐng)域，其技術(shù)術(shù)水平的的高低已已成為衡衡量一個(gè)個(gè)國家制制造業(yè)水水平的重重要標(biāo)志志。一、模具具成形的的特點(diǎn)按照成形形的特點(diǎn)點(diǎn)，模具具分為沖沖壓模具具、塑料料模具、壓鑄模模具、鍛鍛造模具具、鑄造造模具、粉末冶冶金模具具、玻璃璃模具、橡膠模模具、陶陶瓷模具具和簡易易模具等等十大類類。模具成形形技術(shù)具具有如下下特點(diǎn)：（）生生產(chǎn)率高高（）制制件質(zhì)量量好（）材材料利用用率高（）成成本低二、CAAD/CCAM技技術(shù)在現(xiàn)現(xiàn)代模具具技術(shù)中中的應(yīng)用用1. CADD/CAAM技術(shù)術(shù)在冷沖沖模中的的應(yīng)用上世紀(jì)550年代代末期，國外一一些科研研院所便便開始研研究開發(fā)發(fā)冷沖

7、模模CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)。19711年，美美國DiieCoomp公公司成功功地開發(fā)發(fā)了級進(jìn)進(jìn)模計(jì)算算機(jī)輔助助設(shè)計(jì)系系統(tǒng)PDDDC。應(yīng)用該該系統(tǒng)可可以完成成冷沖模模設(shè)計(jì)的的全部過過程，其其中包括括輸入產(chǎn)產(chǎn)品圖形形和技術(shù)術(shù)條件；確定操操作順序序、步距距、空位位、總工工位數(shù)；繪制排排樣圖；輸出模模具裝配配圖、零零件圖和和壓力機(jī)機(jī)床參數(shù)數(shù)；生成成數(shù)控線線切割程程序等。19777年捷克克金屬加加工工業(yè)業(yè)研究院院研制成成功AKKT系統(tǒng)統(tǒng)，它可可以用于于簡單、復(fù)合和和連續(xù)沖沖裁模的的設(shè)計(jì)和和制造；20世紀(jì)紀(jì)70年年代末期期，日本本機(jī)械工工程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室和日日本旭光光學(xué)工業(yè)業(yè)公司分分別開發(fā)發(fā)的連續(xù)續(xù)模設(shè)計(jì)計(jì)系

8、統(tǒng)MMEL和和沖孔彎彎曲模系系統(tǒng)PEENTAAX；19822年日立立公司研研制了沖沖裁模CCAD系系統(tǒng)。使使用這些些系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行模具具設(shè)計(jì)制制造，大大大縮短短了模具具開發(fā)周周期，降降低了生生產(chǎn)成本本，提高高了生產(chǎn)產(chǎn)效率。CAD/CAMM在冷沖沖模具設(shè)設(shè)計(jì)與制制造中的的應(yīng)用，主要可可歸納為為以下幾幾個(gè)方面面：1) 利用幾幾何造型型技術(shù)完完成復(fù)雜雜模具幾幾何設(shè)計(jì)計(jì)。2) 完成工工藝分析析計(jì)算，輔助成成形工藝藝的設(shè)計(jì)計(jì)。3) 建立標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模具具零件和和結(jié)構(gòu)的的圖形庫庫，提高高模具結(jié)結(jié)構(gòu)和模模具零件件設(shè)計(jì)效效率。4) 輔助完完成繪圖圖工作，輸出模模具零件件圖和裝裝配圖。5) 利用計(jì)計(jì)算機(jī)完完成有限限元分析

9、析和優(yōu)化化設(shè)計(jì)等等數(shù)值計(jì)計(jì)算工作作。6) 輔助完完成模具具加工工工藝設(shè)計(jì)計(jì)和NCC編程。2. CADD/CAAM技術(shù)術(shù)在塑料料模中的的應(yīng)用注射模CCAD/CAMM技術(shù)主主要從兩兩個(gè)方面面對技術(shù)術(shù)人員提提供強(qiáng)有有力的幫幫助：一是應(yīng)用用CAEE技術(shù)對對模具進(jìn)進(jìn)行有限限元結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)分分析、流流動分析析模擬和和冷卻分分析模擬擬等；二是完成成注射模模結(jié)構(gòu)CCAD，包括塑塑料產(chǎn)品品的建模模、模具具總體結(jié)結(jié)構(gòu)方案案設(shè)計(jì)和和零部件件設(shè)計(jì)，數(shù)控仿仿真和數(shù)數(shù)控程序序生成，模具模模擬裝配配、零件件圖和裝裝配圖的的生成與與繪制等等。20世紀(jì)紀(jì)60年年代中期期，英國國、美國國、加拿拿大等國國學(xué)者完完成注射射過程一一維流

10、動動與冷卻卻分析；70年代代完成二二維分析析程序；80年代代開始對對三維流流動與冷冷卻分析析進(jìn)行研研究；進(jìn)入900年代，對流動動、保壓壓、冷卻卻、應(yīng)力力分析注注射成型型全過程程進(jìn)行集集成化研研究，這這些研究究為開發(fā)發(fā)實(shí)用的的注射模模CAEE軟件奠奠定了堅(jiān)堅(jiān)實(shí)的基基礎(chǔ)。（）塑塑料模具具CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)的特點(diǎn)點(diǎn)）模具具成型部部分的幾幾何造型型需要功功能強(qiáng)大大的三維維圖形系系統(tǒng)支持持。）模具具自由曲曲面一般般采用數(shù)數(shù)控加工工。）計(jì)算算分析比比較復(fù)雜雜。）模擬擬分析軟軟件。（2）注注射模CCAD/CAEE/CAAM主要要工作內(nèi)內(nèi)容1) 塑料制制品的幾幾何造型型。2) 模腔表表面形狀狀的生成成。

11、3) 模具結(jié)結(jié)構(gòu)方案案設(shè)計(jì)4) 標(biāo)準(zhǔn)模模架的選選擇。5) 部裝圖圖和總裝裝圖的生生成。6) 模具零零件圖的的生成。7) 注射工工藝條件件及注射射模材料料的優(yōu)選選。8) 注射流流動及保保壓過程程模擬。9) 冷卻過過程分析析。10) 力學(xué)學(xué)分析。11) 數(shù)控控加工。三、模具具CADD/CAAM技術(shù)術(shù)的優(yōu)越越性CAD/CAMM技術(shù)的的優(yōu)越性性都是傳傳統(tǒng)的模模具設(shè)計(jì)計(jì)制造方方法所無無法比擬擬的。1) CADD/CAAM可以以提高模模具設(shè)計(jì)計(jì)和制造造水平，從而提提高模具具質(zhì)量。2) CADD/CAAM可以以節(jié)省時(shí)時(shí)間，提提高效率率。3) CADD/CAAM可以以較大幅幅度降低低成本。4) CADD/CA

12、AM技術(shù)術(shù)將技術(shù)術(shù)人員從從繁雜的的計(jì)算、繪圖和和NC編編程中解解放出來來，使其其可以從從事更多多的創(chuàng)造造性勞動動。5) 隨著材材料成形形過程計(jì)計(jì)算機(jī)模模擬技術(shù)術(shù)的發(fā)展展、完善善和模具具CADD/CAAE/CCAM技技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用，可可大大提提高模具具的可靠靠性，縮縮短甚至至不需要要試模修修模過程程，提高高模具設(shè)設(shè)計(jì)制造造的一次次性成功功率。第三節(jié) CAAD/CCAM技技術(shù)發(fā)展展趨勢一、集成成化CAD/CAMM系統(tǒng)集集成主要要包含三三層意思思：軟件集成成，擴(kuò)充充和完善善一個(gè)CCAD系系統(tǒng)的功功能，使使一個(gè)產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)過程的的各階段段都能在在單一的的CADD系統(tǒng)中中完成；CADD功能和和CAMM功能的的集成；建立企企業(yè)的CCIMSS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企企業(yè)的物物理集成成、信息息集成和和功能集集成。CAD/CAMM系統(tǒng)集集成主要要有以下下幾方面面的工作作：產(chǎn)品造造型技術(shù)術(shù)：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)參數(shù)化化特征造造型和變變量化特特征造型型，以便便建立包包含幾何何、工藝藝、制造造、管理理等完整整信息的的產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型；數(shù)據(jù)交交換技術(shù)術(shù)：積極極向國際際標(biāo)準(zhǔn)靠靠攏，實(shí)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)構(gòu)環(huán)境下下的信息息集成；計(jì)算機(jī)機(jī)圖形處處理技術(shù)術(shù)；數(shù)據(jù)庫庫管理技技術(shù)等