1、CAD-CAM發(fā)展歷程及基本概念CAD/CCAM（CCompputeer AAideed DDesiign/Commputter Aidded Mannufaactuurinng），即即計算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計與計計算機(jī)輔輔助制造造，是一一門基于于計算機(jī)機(jī)技術(shù)而而發(fā)展起起來的、與與機(jī)械設(shè)設(shè)計和制制造技術(shù)術(shù)相互滲滲透相互互結(jié)合的的、多學(xué)學(xué)科綜合合性的技技術(shù)。第一節(jié) CADD/CAAM發(fā)展展歷程及及基本概概念一、CADD/CAAM發(fā)展展歷程1. CCAD、CCAM技技術(shù)的發(fā)發(fā)展歷程程CAD技術(shù)術(shù)從出現(xiàn)現(xiàn)至今大大致經(jīng)歷歷了五個個階段：（1）孕育育形成階階段（220世紀(jì)紀(jì)50年年代）。（2）快速速發(fā)展階階段

2、（220世紀(jì)紀(jì)60年年代）。（3）成熟熟推廣階階段（220世紀(jì)紀(jì)70年年代。（4）廣泛泛應(yīng)用階階段（220世紀(jì)紀(jì)80年年代）。（5）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、智智能化、集集成化階階段（220世紀(jì)紀(jì)80年年代后期期）2. CCAE技技術(shù)的發(fā)發(fā)展歷程程CAE技術(shù)術(shù)的發(fā)展展大致經(jīng)經(jīng)歷了三三個階段段：（1）技術(shù)術(shù)探索階階段（220世紀(jì)紀(jì)6070年年代）。（2）蓬勃勃發(fā)展時時期（220世紀(jì)紀(jì)7080年年代）。（3）成熟熟推廣時時期（220世紀(jì)紀(jì)90年年代）。二、CADD/CAAM基本本概念一般認(rèn)為，CCAD是是指工程程技術(shù)人人員在人人和計算算機(jī)組成成的系統(tǒng)統(tǒng)中，以以計算機(jī)機(jī)為輔助助工具，通通過計算算機(jī)和CCAD軟軟件對

3、設(shè)設(shè)計產(chǎn)品品進(jìn)行分分析、計計算、仿仿真、優(yōu)優(yōu)化與繪繪圖，在在這一過過程中，把把設(shè)計人人員的創(chuàng)創(chuàng)造思維維、綜合合判斷能能力與計計算機(jī)強(qiáng)強(qiáng)大的記記憶、數(shù)數(shù)值計算算、信息息檢索等等能力相相結(jié)合，各各盡所長長，完成成產(chǎn)品的的設(shè)計、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)計計質(zhì)量、縮縮短產(chǎn)品品開發(fā)周周期、降降低產(chǎn)品品生產(chǎn)成成本的目目的。CAD的功功能可以以大致歸歸納為四四類，即即幾何建建模、工工程分析析、動態(tài)態(tài)模擬和和自動繪繪圖。為了實現(xiàn)這這些功能能，一個個完整的的CADD系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)由科學(xué)學(xué)計算、圖圖形系統(tǒng)統(tǒng)和工程程數(shù)據(jù)庫庫等組成成?？茖W(xué)計算包包括有限限元分析析、可靠靠性分析析、動態(tài)態(tài)分析、產(chǎn)產(chǎn)品

4、的常常規(guī)設(shè)計計和優(yōu)化化設(shè)計等等；圖形系統(tǒng)則則包括幾幾何造型型、自動動繪圖、動動態(tài)仿真真等；工程數(shù)據(jù)庫庫對設(shè)計計過程中中需要使使用和產(chǎn)產(chǎn)生的數(shù)數(shù)據(jù)、圖圖形、文文檔等進(jìn)進(jìn)行存儲儲和管理理。CAM是指指應(yīng)用電電子計算算機(jī)來進(jìn)進(jìn)行產(chǎn)品品制造的的統(tǒng)稱，有有狹義CCAM和和廣義CCAM。狹義CAMM指數(shù)控控加工，它它的輸入入信息是是零件的的工藝路路線和工工序內(nèi)容容，輸出出信息是是加工時時的刀位位文件和和數(shù)控程程序。廣義CAMM是利用用計算機(jī)機(jī)進(jìn)行零零件的工工藝規(guī)劃劃、數(shù)控控程序編編制、加加工過程程仿真等等。把計算機(jī)輔輔助設(shè)計計和計算算機(jī)輔助助制造集集成在一一起，稱稱為CAAD/CCAM系系統(tǒng)、把計算機(jī)輔輔

5、助設(shè)計計、計算算機(jī)輔助助制造和和計算機(jī)機(jī)輔助工工程集成成在一起起，稱為為CADD/CAAE/CCAM系系統(tǒng)。CAD/CCAM技技術(shù)是一一種在不不斷發(fā)展展著的技技術(shù)，隨隨著相關(guān)關(guān)技術(shù)及及應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域的發(fā)發(fā)展和擴(kuò)擴(kuò)大，CCAD/CAMM技術(shù)的的內(nèi)涵也也在不斷斷擴(kuò)展。三、CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)組成CAD/CCAM系系統(tǒng)由硬硬件系統(tǒng)統(tǒng)和軟件件系統(tǒng)組組成。硬硬件系統(tǒng)統(tǒng)包括計計算機(jī)和和外部設(shè)設(shè)備，軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)則由系系統(tǒng)軟件件、應(yīng)用用軟件和和專業(yè)軟軟件組成成。第二節(jié) CADD/CAAM技術(shù)術(shù)在模具具行業(yè)中中的應(yīng)用用模具工業(yè)是是國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)的重重要基礎(chǔ)礎(chǔ)工業(yè)之之一，模模具是工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中的基基礎(chǔ)工藝藝裝備，是是

6、一種高高附加值值的高技技術(shù)密集集型產(chǎn)品品，也是是高新技技術(shù)產(chǎn)業(yè)業(yè)化的重重要領(lǐng)域域，其技技術(shù)水平平的高低低已成為為衡量一一個國家家制造業(yè)業(yè)水平的的重要標(biāo)標(biāo)志。一、模具成成形的特特點按照成形的的特點，模模具分為為沖壓模模具、塑塑料模具具、壓鑄鑄模具、鍛鍛造模具具、鑄造造模具、粉粉末冶金金模具、玻玻璃模具具、橡膠膠模具、陶陶瓷模具具和簡易易模具等等十大類類。模具成形技技術(shù)具有有如下特特點：（）生產(chǎn)產(chǎn)率高（）制件件質(zhì)量好好（）材料料利用率率高（）成本本低二、CADD/CAAM技術(shù)術(shù)在現(xiàn)代代模具技技術(shù)中的的應(yīng)用1. CCAD/CAMM技術(shù)在在冷沖模模中的應(yīng)應(yīng)用上世紀(jì)500年代末末期，國國外一些些科研院院

7、所便開開始研究究開發(fā)冷冷沖模CCAD/CAMM系統(tǒng)。1971年年，美國國DieeCommp公司司成功地地開發(fā)了了級進(jìn)模模計算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)PDDDC。應(yīng)應(yīng)用該系系統(tǒng)可以以完成冷冷沖模設(shè)設(shè)計的全全部過程程，其中中包括輸輸入產(chǎn)品品圖形和和技術(shù)條條件；確確定操作作順序、步步距、空空位、總總工位數(shù)數(shù)；繪制制排樣圖圖；輸出出模具裝裝配圖、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。1977年年捷克金金屬加工工工業(yè)研研究院研研制成功功AKTT系統(tǒng)，它它可以用用于簡單單、復(fù)合合和連續(xù)續(xù)沖裁模模的設(shè)計計和制造造；20世紀(jì)770年代代末期，日日本機(jī)械械工程實實驗室和和日本旭旭光學(xué)工工業(yè)公司司

8、分別開開發(fā)的連連續(xù)模設(shè)設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)MELL和沖孔孔彎曲模模系統(tǒng)PPENTTAX；1982年年日立公公司研制制了沖裁裁模CAAD系統(tǒng)統(tǒng)。使用用這些系系統(tǒng)進(jìn)行行模具設(shè)設(shè)計制造造，大大大縮短了了模具開開發(fā)周期期，降低低了生產(chǎn)產(chǎn)成本，提提高了生生產(chǎn)效率率。CAD/CCAM在在冷沖模模具設(shè)計計與制造造中的應(yīng)應(yīng)用，主主要可歸歸納為以以下幾個個方面：1) 利利用幾何何造型技技術(shù)完成成復(fù)雜模模具幾何何設(shè)計。2) 完完成工藝藝分析計計算，輔輔助成形形工藝的的設(shè)計。3) 建建立標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)模具零零件和結(jié)結(jié)構(gòu)的圖圖形庫，提提高模具具結(jié)構(gòu)和和模具零零件設(shè)計計效率。4) 輔輔助完成成繪圖工工作，輸輸出模具具零件圖圖和裝配配圖。

9、5) 利利用計算算機(jī)完成成有限元元分析和和優(yōu)化設(shè)設(shè)計等數(shù)數(shù)值計算算工作。6) 輔輔助完成成模具加加工工藝藝設(shè)計和和NC編編程。2. CCAD/CAMM技術(shù)在在塑料模模中的應(yīng)應(yīng)用注射模CAAD/CCAM技技術(shù)主要要從兩個個方面對對技術(shù)人人員提供供強(qiáng)有力力的幫助助：一是應(yīng)用CCAE技技術(shù)對模模具進(jìn)行行有限元元結(jié)構(gòu)力力學(xué)分析析、流動動分析模模擬和冷冷卻分析析模擬等等；二是完成注注射模結(jié)結(jié)構(gòu)CAAD，包包括塑料料產(chǎn)品的的建模、模模具總體體結(jié)構(gòu)方方案設(shè)計計和零部部件設(shè)計計，數(shù)控控仿真和和數(shù)控程程序生成成，模具具模擬裝裝配、零零件圖和和裝配圖圖的生成成與繪制制等。20世紀(jì)660年代代中期，英英國、美美國、

10、加加拿大等等國學(xué)者者完成注注射過程程一維流流動與冷冷卻分析析；70年代完完成二維維分析程程序；80年代開開始對三三維流動動與冷卻卻分析進(jìn)進(jìn)行研究究；進(jìn)入90年年代，對對流動、保保壓、冷冷卻、應(yīng)應(yīng)力分析析注射成成型全過過程進(jìn)行行集成化化研究，這這些研究究為開發(fā)發(fā)實用的的注射模模CAEE軟件奠奠定了堅堅實的基基礎(chǔ)。（）塑料料模具CCAD/CAMM系統(tǒng)的的特點）模具成成型部分分的幾何何造型需需要功能能強(qiáng)大的的三維圖圖形系統(tǒng)統(tǒng)支持。）模具自自由曲面面一般采采用數(shù)控控加工。）計算分分析比較較復(fù)雜。）模擬分分析軟件件。（2）注射射模CAAD/CCAE/CAMM主要工工作內(nèi)容容1) 塑塑料制品品的幾何何造型

11、。2) 模模腔表面面形狀的的生成。3) 模模具結(jié)構(gòu)構(gòu)方案設(shè)設(shè)計4) 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模架架的選擇擇。5) 部部裝圖和和總裝圖圖的生成成。6) 模模具零件件圖的生生成。7) 注注射工藝藝條件及及注射模模材料的的優(yōu)選。8) 注注射流動動及保壓壓過程模模擬。9) 冷冷卻過程程分析。10) 力學(xué)分分析。11) 數(shù)控加加工。三、模具CCAD/CAMM技術(shù)的的優(yōu)越性性CAD/CCAM技技術(shù)的優(yōu)優(yōu)越性都都是傳統(tǒng)統(tǒng)的模具具設(shè)計制制造方法法所無法法比擬的的。1) CCAD/CAMM可以提提高模具具設(shè)計和和制造水水平，從從而提高高模具質(zhì)質(zhì)量。2) CCAD/CAMM可以節(jié)節(jié)省時間間，提高高效率。3) CCAD/CAMM可以

12、較較大幅度度降低成成本。4) CCAD/CAMM技術(shù)將將技術(shù)人人員從繁繁雜的計計算、繪繪圖和NNC編程程中解放放出來，使使其可以以從事更更多的創(chuàng)創(chuàng)造性勞勞動。5) 隨隨著材料料成形過過程計算算機(jī)模擬擬技術(shù)的的發(fā)展、完完善和模模具CAAD/CCAE/CAMM技術(shù)的的應(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)計制造造的一次次性成功功率。第三節(jié) CADD/CAAM技術(shù)術(shù)發(fā)展趨趨勢一、集成化化CAD/CCAM系系統(tǒng)集成成主要包包含三層層意思：軟件集成，擴(kuò)擴(kuò)充和完完善一個個CADD系統(tǒng)的的功能，使使一個產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計過程的的各階段段都能在在單一的的CADD系統(tǒng)中中完成；CAD功功能和CCAM功功能的集集成；建立企業(yè)業(yè)的CIIMS系系統(tǒng)，實實現(xiàn)企業(yè)業(yè)的物理理集成、信信息集成成和功能能集成。CAD/CCAM系系統(tǒng)集成成主要有有以下幾幾方面的的工作：產(chǎn)品造型型技術(shù)：實現(xiàn)參參數(shù)化特特征造型型和變量量化特征征造型，以以便建立立包含幾幾何、工工藝、制制造、管管理等完完整信息息的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)模模型；數(shù)據(jù)交換換技術(shù)：積極向向國際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)靠攏攏，實現(xiàn)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)環(huán)境下的的信息集集成；計算機(jī)圖圖形處理理技術(shù)；數(shù)據(jù)庫管管理技