畢業(yè)論文--cadcam技術(shù)在模具中的發(fā)展

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　論文題目： CAD/CAM技術(shù)在模具中的發(fā)展 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　專 業(yè)

2、： 數(shù) 控 技 術(shù) </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　提交日期： 2013/05/10 </p><p><b>　　目 錄&#

3、160;</b></p><p>　　摘 要… ……………………………………………………………………………4</p><p>　　第一章、 我國(guó)模具CAD/CAM的現(xiàn)狀………………………………………………5</p><p>　　1.1我國(guó)模具CAD/CAM的現(xiàn)狀…………………………………………………5</p><p>　　1.2

4、 CAD/CAM技術(shù)與傳統(tǒng)技工方法比較具有的先進(jìn)性………………………6</p><p>　　1.3我國(guó)CAD/CAM技術(shù)存在的主要問(wèn)題………………………………………7</p><p>　　第二章、我國(guó)模具CAD/CAM的發(fā)展趨勢(shì)…………………………………………9</p><p>　　2.1模具CAD/CAE/CAM正向集成、三維、智能和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展…………………9 &

5、lt;/p><p>　　2.2基于知識(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)的提出…………………………………………………10</p><p>　　2.3與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合……………………………………………………11</p><p>　　2.4模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇向智能化發(fā)展…………………………………………11</p><p>　　2.5我國(guó)模具CAD/CAM軟件自主開發(fā)和二次開發(fā)

6、情況………………………12</p><p>　　第三章、CAD/CAM在模具加工中的應(yīng)用………………………………………… 13</p><p>　　3.1 CAD/CAM在模具加工中的應(yīng)用…………………………………………13</p><p>　　3.2鑄造模CAD/ CAM技術(shù)……………………………………………………14</p><p>　　

7、3.3鍛模CAD /CAM技術(shù)………………………………………………………14</p><p>　　3.4級(jí)進(jìn)模CAD/ CAM技術(shù)……………………………………………………15</p><p>　　3.5汽車覆蓋件模CAD/ CAM技術(shù)……………………………………………15</p><p>　　3.6塑料注射模CAD/ CAM技術(shù)………………………………………………1

8、6</p><p>　　第四章、CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)……………………………………… 18</p><p>　　4.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)……………………………………………………… 18</p><p>　　4.2模塊組件設(shè)計(jì)思想……………………………………………………… 18</p><p>　　4.3參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)……………………

9、…………………………………… 19</p><p>　　4.4ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)…………………………………………………… 19</p><p>　　4.5“橡皮筋”技術(shù)……………………………………………………………19</p><p>　　4.6選擇集技術(shù)…………………………………………………………………20 </p><p>　　4.

10、7CAD系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用………………………………………………20</p><p>　　致 謝 ……………………………………………………………………………24</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………25</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

11、;　　模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝設(shè)備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個(gè)新的飛躍。模具CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為用戶提供一種有

12、效的輔助工具，使技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAM技術(shù)的迅猛發(fā)展，軟件，硬件水平的進(jìn)一步完善，為模具工業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造和生產(chǎn)水平的發(fā)展帶來(lái)了質(zhì)的飛躍，已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)信息化，集成化、網(wǎng)絡(luò)化的最優(yōu)選擇。</p><p>　　關(guān)鍵字：模具、發(fā)展、工業(yè) 第一章、我國(guó)模具CAD/CAM的現(xiàn)狀

13、</p><p>　　1.1我國(guó)模具CAD/CAM的現(xiàn)狀</p><p>　　由于對(duì)模具要求的越來(lái)越高，傳統(tǒng)的制模方法已經(jīng)不能滿足需要，這就促使了CAD/CAM技術(shù)在模具業(yè)中的應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)50年代就開始模具CAD/CAM的研究。到20世紀(jì)80年代，模具CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冷沖模具、鍛造模具、注射模具、壓鑄模具的設(shè)計(jì)與制造。</p><p>　

14、　我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)起步較晚，模具CAD/CAM的開發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，但發(fā)展也相當(dāng)迅速。到目前為止，通過(guò)國(guó)家有關(guān)部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、輥鍛模、錘模和注塑模等CAD/CAM系統(tǒng)，它們?cè)谏a(chǎn)中發(fā)揮著重要的示范作用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。80年代中、后期，我國(guó)的沖模CAD研制工作進(jìn)入了全面發(fā)展階段，不少企業(yè)、科研院所大專院校都開發(fā)了面向中國(guó)制造的CAD軟件，強(qiáng)調(diào)軟件產(chǎn)品的專業(yè)化和本地化[2]。從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、

15、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。近年來(lái)，我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的應(yīng)用也日益增多。為了減輕重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，許多研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)部門都在各種CAD平臺(tái)上利用其提供的二次開發(fā)接口進(jìn)行二次開發(fā)。大多數(shù)的CAD系統(tǒng)不含有標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，尤其是對(duì)特定行業(yè)的專用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，不能滿足設(shè)計(jì)人員的需求，因此相關(guān)的設(shè)計(jì)部門和科研機(jī)構(gòu)采用不同的方法開發(fā)了行業(yè)內(nèi)適用的標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng)，很大程度上提高了設(shè)計(jì)效率。但是單純的標(biāo)準(zhǔn)件

16、庫(kù)往往存在以下不足：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)人員要根據(jù)模具類型手工選擇所需標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸和種類；</p><p>　?。?）對(duì)于由若干標(biāo)準(zhǔn)件組成的典型組合；</p><p>　?。?）在模具設(shè)計(jì)中對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件在模具活塊或者非標(biāo)常用件上要配合生成相應(yīng)的定位孔、安裝孔或槽腔，而這些結(jié)構(gòu)的生成仍需要通過(guò)設(shè)計(jì)人員手工造型并和模具活塊作布爾運(yùn)算生成[3]。</p&g

17、t;<p>　　總體我國(guó)CAD/CAM的研究應(yīng)用與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：</p><p>　?。?）CAD/CAM的應(yīng)用集成化程度較低，很多企業(yè)的應(yīng)用仍停留在繪圖、NC編程等單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用上。</p><p>　?。?）CAD/CAM系統(tǒng)的軟、硬件均依靠進(jìn)口，自主版權(quán)的軟件較。</p><p>　　（3）缺少設(shè)備和技術(shù)力量，有些企業(yè)

18、盡管引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，但其功能沒能充分發(fā)揮。近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡(jiǎn)化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過(guò)程中，，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用范圍[4]。</p><p>　　1.2CAD/CAM技術(shù)與傳統(tǒng)加工方法比

19、較具有的先進(jìn)性</p><p>　　開發(fā)CAD/CAM軟件的目的是應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的目的是提高企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造水平，增強(qiáng)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。根據(jù)傳統(tǒng)做法，一個(gè)新產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程總是分為設(shè)計(jì)與制造兩大部分。模具生產(chǎn)也不例外，模具屬單件生產(chǎn)，設(shè)計(jì)與制造往往是一一對(duì)應(yīng)的，所以模具設(shè)計(jì)的工作特別繁重。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)采用手工設(shè)計(jì)方法，工作繁瑣，模具設(shè)計(jì)所占工時(shí)約為模具總工時(shí)的20％左右，模

20、具設(shè)計(jì)工作量大、周期長(zhǎng)、任務(wù)急。</p><p>　　引入模具CAD技術(shù)后，模具設(shè)計(jì)可借助計(jì)算機(jī)完成傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，并自動(dòng)繪制模具裝配圖和零件圖。模具CAM最初應(yīng)用于模具型腔等復(fù)雜形狀自動(dòng)加工的計(jì)算機(jī)輔助編制，后又逐步擴(kuò)展為工藝準(zhǔn)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中的許多功能，例如計(jì)算機(jī)輔助模具制造工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助模具生產(chǎn)管理等各方面的應(yīng)用。開發(fā)模具CAM最原始的依據(jù)是模具的幾何信息-----圖形。&l

21、t;/p><p>　　最初的模具CAD/CAM技術(shù)，盡管使用計(jì)算機(jī)代替了大量的繁重手工勞動(dòng)，取得很大成績(jī)，但是從整個(gè)模具生產(chǎn)過(guò)程看，卻沒有什么本質(zhì)的變化。整個(gè)模具生產(chǎn)與傳統(tǒng)模具生產(chǎn)類似，設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)間有著嚴(yán)格的分界，二個(gè)環(huán)節(jié)間傳遞信息的最重要手段只靠圖樣。</p><p>　　模具CAD/CAM技術(shù)的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的緊密聯(lián)系----設(shè)計(jì)制造一體化，其實(shí)質(zhì)是設(shè)計(jì)和制造的綜合計(jì)算機(jī)化。

22、在模具CAD/CAM系統(tǒng)中，產(chǎn)品的幾何模型（有些綜合系統(tǒng)還要求附加工藝和組織管理方面信息）是關(guān)于產(chǎn)品的最基本核心數(shù)據(jù)，并作為設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析中最原始的依據(jù)。通過(guò)模具CAD/CAM系統(tǒng)的計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)而得到的大量信息，可運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將其存儲(chǔ)并直接傳送到生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的各個(gè)方面，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。采用了CAD/CAM技術(shù)以后，圖樣的作用大大減弱，大部分設(shè)計(jì)和制造信息由系統(tǒng)直接傳送，圖樣不再是設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造

23、、生產(chǎn)過(guò)程中的唯一依據(jù)，它將被逐步簡(jiǎn)化，甚至最終消失[1]。</p><p>　　1.3我國(guó)CAD/CAM 技術(shù)存在的主要問(wèn)題</p><p>　　近幾年來(lái)，我國(guó)CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用取得了一些成績(jī)，國(guó)內(nèi)已初步形成了CAD/CAM商品化軟件市場(chǎng)。盡管如此，我國(guó)CAD/CAM技術(shù)發(fā)展在設(shè)計(jì)水平、開發(fā)能力、開發(fā)規(guī)模、技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量上還無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家相比。在CAD/CAM軟件應(yīng)用與開發(fā)存

24、在的不足主要有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)不少的企業(yè)對(duì)CAD的認(rèn)識(shí)還僅僅停留在繪圖階段，缺乏設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)，從而使CAD產(chǎn)生的效益尚未得到充分發(fā)揮[5]。</p><p>　　(2)CAD/CAM軟件應(yīng)用人員層次不齊，不能讓CAD軟件得到的高效率應(yīng)用。</p><p>　　(3)在引進(jìn)模具CAD/CAM技術(shù)時(shí)存在著盲目性傾向，許多企業(yè)沒有充分考慮

25、各種CAD/CAM軟件的特點(diǎn)，購(gòu)買回來(lái)的CAD/CAM軟件不能完全適用于本企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)工作[6]。</p><p>　　(4)引進(jìn)的模具CAD/CAM系統(tǒng)的二次開發(fā)跟不上，致使引進(jìn)軟件的效率不能完全發(fā)揮[7]。</p><p>　　(5)國(guó)內(nèi)模具CAD/CAM技術(shù)水平還處于高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化、商品化過(guò)渡的時(shí)期，自主開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)商品化程度不夠高，功能和穩(wěn)定方面與國(guó)外

26、先進(jìn)軟件還有很大差距[8][9]。</p><p>　　(6)我國(guó)CAD技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新少、仿制多。沒有創(chuàng)新就沒有競(jìng)爭(zhēng)力，只仿制就不能開發(fā)出有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。從我國(guó)二維CAD到目前研制的三維CAD都存在這一問(wèn)題。用戶提出的參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題[10]、數(shù)據(jù)管理問(wèn)題及特征造型問(wèn)題。這些技術(shù)，我國(guó)CAD研究開發(fā)者都沒有引起注意。</p><p>　　(7)我國(guó)CAD軟件的開發(fā)缺乏理論和算法的研究。CAD技術(shù)

27、是一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)，涉及面廣而復(fù)雜，技術(shù)變化快，競(jìng)爭(zhēng)激烈。就建模技術(shù)而言會(huì)涉及很多模型建立的理論和算法，這些都是為解決用戶需求而研究開發(fā)的，每種理論和算法用于CAD系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生新的CAD軟件，如著名的CSG、B-rep、NURBS等，而我國(guó)CAD軟件開發(fā)者缺乏這方面的研究[44]。</p><p>　　(8)信息集成技術(shù)落后。信息技術(shù)的廣泛集成是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）和過(guò)程管理（PM）為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)CAD/

28、CAPP/CAM和ERP的有機(jī)集成，在并行工程中PDM也是重要的基礎(chǔ)。而我國(guó)在這方面的研究剛剛開始，至今也沒有一個(gè)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）[12]。因此，這類基礎(chǔ)性軟件也被國(guó)外的系統(tǒng)占領(lǐng)了市場(chǎng)，而我們的CAD/CAPP/CAM集成技術(shù)又是建立在國(guó)外基礎(chǔ)系統(tǒng)上。</p><p>　　(9)CAD中的數(shù)據(jù)交換格式和標(biāo)準(zhǔn)化落后。在CAD技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化方面，我國(guó)由于技術(shù)落后，資金投入不足，至今仍未提出一

29、個(gè)有關(guān)CAD方面的標(biāo)準(zhǔn)，完全是采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而且有的已用作國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（IGES、STEP等），另外由于種種因素也跟不上國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的更新和發(fā)展，因此造成國(guó)內(nèi)CAD軟件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)交換、標(biāo)準(zhǔn)化等方面存在不少問(wèn)題[13]。</p><p>　　第二章、模具CAD/CAM 的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　2.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、并行化</p><

30、p><b>　　(1)集成化</b></p><p>　　集成化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最為顯著的趨勢(shì)。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生產(chǎn)計(jì)劃與控制）等各種功能不同的軟件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來(lái)組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)有效地運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外大量的經(jīng)驗(yàn)表明，CAD系統(tǒng)的效益往往不是從其本身，而是通過(guò)

31、CAM和PPC系統(tǒng)體現(xiàn)出來(lái)；反過(guò)來(lái)，CAM系統(tǒng)假如沒有CAD系統(tǒng)的支持，花巨資引進(jìn)的設(shè)備往往很難得到有效地利用；PPC系統(tǒng)假如沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時(shí)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為計(jì)劃的依據(jù)，訂出的計(jì)劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產(chǎn)計(jì)劃和控制將得不到實(shí)際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統(tǒng)有機(jī)地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除"自動(dòng)化孤島"，取得最佳的效益[14]。</p>

32、<p>　　CIM是CAD/CAM集成技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。CIM的最終目標(biāo)是以企業(yè)為對(duì)象，借助于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，使生產(chǎn)中各部分從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備到生產(chǎn)實(shí)施及銷售過(guò)程中，有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理三要素及其形成的信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，從而達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的目的[15]。CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成化的制造系統(tǒng)。它適應(yīng)

33、多種、小批量市場(chǎng)需求，可有效地縮短生產(chǎn)周期，強(qiáng)化人、生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理的聯(lián)系，壓縮流動(dòng)資金，提高企業(yè)的整體效益。</p><p><b>　　(2)網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p>　　21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)將全球化，制造業(yè)也將全球化，從獲取需求信息，到產(chǎn)品分析設(shè)計(jì)、選購(gòu)原輔材料和零部件、進(jìn)行加工制造，直至營(yíng)銷，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程也將全球化。CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化能使設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品方案

34、在費(fèi)用、流動(dòng)時(shí)間和功能上并行處理的并行化產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)；能提供產(chǎn)品、進(jìn)程和整個(gè)企業(yè)性能仿真、建模和分析技術(shù)的擬實(shí)制造系統(tǒng)；能開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)，產(chǎn)生和優(yōu)化工作計(jì)劃和車間級(jí)控制，支持靈敏制造的制造計(jì)劃和控制應(yīng)用系統(tǒng)；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中物流，能進(jìn)行治理的物料治理應(yīng)用系統(tǒng)等[16]。</p><p><b>　　(3)智能化</b></p><p>　　人工智能在CAD中的應(yīng)用主要

35、集中在知識(shí)工程的引入，發(fā)展專家CAD系統(tǒng)。專家系統(tǒng)具有邏輯推理和決策判定能力[17]。它將許多實(shí)例和有關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)則結(jié)合在一起, 給設(shè)計(jì)者更全面，更可靠的指導(dǎo)。應(yīng)用這些實(shí)例和啟發(fā)準(zhǔn)則，根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)不斷縮小探索的范圍，使問(wèn)題得到解決。</p><p><b>　　(4)并行工程</b></p><p>　　并行工程（Concurrent Ensineerin

36、g）是隨著CAD/CAM、CIMS技術(shù)發(fā)展提出的一種新哲理、新的系統(tǒng)工程方法。這種方法和思路，就是并行的、集成的設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其開發(fā)的過(guò)程[18]。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)的階段就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期的所有要求，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度、用戶要求等，以便最大限度地提高產(chǎn)品開發(fā)效率及一次成功率。并行工程的關(guān)鍵是用并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，并行工程必將引起越來(lái)越多的重視。但其實(shí)施也決非一朝一夕的事情，目前應(yīng)為并行工程的實(shí)

37、現(xiàn)創(chuàng)造條件和環(huán)境。其中，與CAD/CAM技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的有如下幾項(xiàng)要求：1）研究特征建模技術(shù)，發(fā)展新的設(shè)計(jì)理論的方法；2）開展制造仿真軟件及虛擬制造技術(shù)的研究，提供支持并行工程運(yùn)行的工具和條件；3）探索新的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)可制造性設(shè)計(jì)（DFM）的要求[19]；4）借助網(wǎng)絡(luò)及統(tǒng)一DBMS技術(shù)，建立并行工程中數(shù)據(jù)共享的環(huán)境；5）提供多學(xué)科開發(fā)小組的協(xié)同工作環(huán)境，充分發(fā)揮人在并行工程中作用。以上要求將極大地促進(jìn)CAD/CAPP/CAM

38、技術(shù)的變革和發(fā)展。</p><p>　　2.2 基于知識(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)的提出</p><p>　　模具設(shè)計(jì)和制造在很大程度上仍然依靠著模具工作者的經(jīng)驗(yàn)，僅憑計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算功能去完成諸如模具設(shè)計(jì)方案的選擇、工藝參數(shù)與模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、成型缺陷的診斷以及模具成形性能的評(píng)價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的。新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)正在利用KBE（基于知識(shí)的工程）技術(shù)進(jìn)行脫胎換骨的改造。知識(shí)集成的主要目的是將分散

39、的知識(shí)按照一定的邏輯規(guī)則有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使知識(shí)有序化、層次化，從而高效地利用知識(shí)資源，有利于知識(shí)創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的發(fā)展為知識(shí)集成發(fā)展提供了很好的外部條件，而模塊化的工程設(shè)計(jì)方法為知識(shí)集成的實(shí)現(xiàn)提供了必要的內(nèi)部條件。如UG-II中所提供的人工智能模塊KF（KnowledgeFus-ion）20。</p><p>　　利用KF可將設(shè)計(jì)知識(shí)融入系統(tǒng)之中，以便進(jìn)行圖形識(shí)別與推理。國(guó)內(nèi)研究工作者在此方面做了大量的研究工

40、作，并在某些方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展。</p><p>　　2.3 與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合</p><p>　　采用高速加工技術(shù)，得到的產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。高速加工過(guò)程中，機(jī)床主軸以極高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，激振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開了“機(jī)床—刀具—工件”系統(tǒng)的固有頻率范圍，零件加工過(guò)程平穩(wěn)無(wú)沖擊，因此加工精度高，表面質(zhì)量好，經(jīng)過(guò)高速銑削得型腔表面可以到達(dá)磨削的水平，省了很多精加工[21]。用高速銑加工中心加工零

41、件，可以在一次裝夾中完成型腔的粗精加工和模具零件其他部位的機(jī)械加工，并且不需要做電極，不需要手工研磨和拋光。</p><p>　　虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、人工智能、網(wǎng)絡(luò)、多傳感器、并行處理等技術(shù)。模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在模具產(chǎn)品制造中的應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)，是模具現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)環(huán)境和制造環(huán)境的計(jì)算機(jī)內(nèi)部映射，是虛擬制造的重要內(nèi)容；虛擬制造是以仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等為支撐，對(duì)模具設(shè)

42、計(jì)、加工、裝配、維護(hù)經(jīng)過(guò)統(tǒng)一建模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過(guò)程和虛擬的產(chǎn)品[22]。虛擬技術(shù)使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造更加直觀化，并且有利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，即使修正，避免了在真正設(shè)計(jì)制造中出現(xiàn)問(wèn)題引發(fā)的資源損耗。</p><p>　　2.4 模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇向智能化發(fā)展</p><p>　　由于人工智能、知識(shí)和知識(shí)表示的引入，使得模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇智能化，減少了人工操作量，提高了模具設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)減少了設(shè)計(jì)中

43、錯(cuò)誤紕漏的發(fā)生。國(guó)內(nèi)的許多專家對(duì)此提出了先進(jìn)的理論，比如：卜昆提出設(shè)計(jì)一個(gè)參數(shù)化的尺寸驅(qū)動(dòng)的三維建庫(kù)工具[23]；莫蓉分析了面向轉(zhuǎn)配的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的信息結(jié)構(gòu)，提出和實(shí)現(xiàn)了滿足裝配建模的一種標(biāo)準(zhǔn)件建庫(kù)方法和建庫(kù)工具。這些理論對(duì)模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇向智能化發(fā)展都有深遠(yuǎn)的影響。</p><p>　　2.5我國(guó)模具CAD/CAM軟件自主開發(fā)和二次開發(fā)情況</p><p>　　我國(guó)模具CAD/CAM的開發(fā)開始

44、于20世紀(jì)70年代末，發(fā)展也很迅速。在微機(jī)平臺(tái)上開發(fā)CAD/CAM軟件方面我國(guó)與國(guó)外起點(diǎn)差不多，都是使用Visual C++，OpenGL等工具進(jìn)行軟件開發(fā)，國(guó)內(nèi)許多高校、軟件公司和企業(yè)在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了先進(jìn)的，有自己特色，符合中國(guó)用戶習(xí)慣的CAD/CAM軟件或模塊，其中有一些成果已經(jīng)得到了推廣和使用。到目前為止，先后通過(guò)國(guó)家有關(guān)部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、鍛模、錘模和注塑模等CAD/CAM系統(tǒng)。但是，直到現(xiàn)在這些系統(tǒng)大多

45、數(shù)尚未在生產(chǎn)中廣泛推廣應(yīng)用 國(guó)內(nèi)開發(fā)適合模具行業(yè)的CAD/CAM軟件，主要采用兩種途徑—CAD/CAM上開發(fā)和開發(fā)擁有自主版權(quán)的CAD/CAM系統(tǒng)</p><p>　　(1)基于現(xiàn)有模具CAD/CAM平臺(tái)二次開發(fā)成果 華中科技大學(xué)1997年推出了HSC2.0注射模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)，HSC2.0系統(tǒng)以AUTOCAD軟件包為圖形支撐平臺(tái)，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)子系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)計(jì)算較核子系統(tǒng)，塑

46、料流動(dòng)、冷卻等子系統(tǒng)等。合肥工業(yè)大學(xué)基于AUTOCAD與MDT的三維參數(shù)化注射模系統(tǒng)IPMCADV4.0。另外眾多的科研單位和企業(yè)也針對(duì)具體應(yīng)用開發(fā)了眾多的插件和模塊，如武漢汽車工業(yè)大學(xué)開發(fā)了基于SOLIDWORKS的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)3DPARTLIB等。 </p><p>　　(2)自行開發(fā)的擁有自主版權(quán)的模具CAD/CAM系統(tǒng) 由北京北航海爾軟件有限公司推出的三維電子圖板和CAXA-ME制造工程師200

47、0，能進(jìn)行3D零件設(shè)計(jì)與NC加工，其特點(diǎn)是基于3D參數(shù)化的特征設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)體、曲面和NC加工的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。上海交通大學(xué)中模公司開發(fā)的金屬塑性成型三維有限元仿真系統(tǒng)，其剛（粘）塑性有限元分析器和動(dòng)態(tài)邊界處理技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心所開發(fā)的沖壓模具CAD/CAE/CAM1體化系統(tǒng)，將設(shè)計(jì)、模擬與制造有機(jī)結(jié)合起來(lái)。浙江大天電子信息工程有限公司開發(fā)的基于特征的參數(shù)化造型系統(tǒng)GS-CAD98。金銀花系統(tǒng)是由廣州紅地技術(shù)

48、有限公司開發(fā)的基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM系統(tǒng)。開目CAD是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主版權(quán)的基于微機(jī)平臺(tái)的CAD和圖紙管理軟件。中科院凱思軟件集團(tuán)及北京凱思博宏應(yīng)用工程公司開發(fā)了具有自主版權(quán)的PICAD系統(tǒng)及系列軟件。這些軟件已經(jīng)在許多模具行業(yè)中的企業(yè)得到推廣和應(yīng)用。</p><p>　　第三章、CAD/CAM在模具加工中的應(yīng)用</p><p>　　3.1 CAD/CAM在模具

49、加工中的應(yīng)用</p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）主要用來(lái)解決產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和分析、加工問(wèn)題，可完成模具產(chǎn)品造型、產(chǎn)品可裝配性檢查、動(dòng)態(tài)流體分析等工作。常用軟件有UG、Pro/Engineer、Mastercam、Cimatron和CAXA等，這些軟件都具有模具設(shè)計(jì)開發(fā)功能。運(yùn)用知識(shí)工程技術(shù)(KBE)，把模具設(shè)計(jì)原理、經(jīng)驗(yàn)、技能和規(guī)范等結(jié)合到系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員只要輸入工況參數(shù)、工程參數(shù)或應(yīng)用要求，系統(tǒng)就能自動(dòng)

50、推理構(gòu)造出符合要求的數(shù)字化幾何模型。有的設(shè)計(jì)軟件如（UG）還具有數(shù)據(jù)讀入、零件建模、縮放控制、自動(dòng)模型布局、分模等功能，通過(guò)使用過(guò)程模板和標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，把過(guò)程向?qū)Ъ夹g(shù)應(yīng)用于模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，使只有最基礎(chǔ)模具設(shè)計(jì)概念的初級(jí)設(shè)計(jì)人員也能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的模具來(lái)，大大提高了模具設(shè)計(jì)工作的效率。 </p><p>　　高速加工對(duì)加工工藝、走刀方式比傳統(tǒng)方式有著特殊要求，因而要求CAM系統(tǒng)能夠滿足這些特定工藝要求。為了能夠確保最大

51、切削效率，又保證在高速切削時(shí)加工安全性，CAM系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)加工瞬時(shí)余量大小，自動(dòng)對(duì)進(jìn)給率進(jìn)行優(yōu)化處理，以確保高速加工刀具受力狀態(tài)的平穩(wěn)性，提高刀具使用壽命。CAM軟件在生成刀具軌跡方面具備了以下功能： </p><p>　　1.應(yīng)保持刀具軌跡的平穩(wěn)，避免突然加速或減速 </p><p>　　2.應(yīng)避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化，以免因局部過(guò)切而造成刀具或設(shè)備的損壞。 </p>

52、<p>　　3.殘余余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分層加工，避免用小刀一次加工完成，還應(yīng)避免全力寬切削。 </p><p>　　4.下刀或行間過(guò)度部分最好采用傾斜式下刀、螺旋下刀或圓弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料；行間連接采用圓弧連接。</p><p>　　5.刀具軌跡裁剪修復(fù)功能也很重要，可通過(guò)精確裁剪減少空刀，提

53、高效率，也可用于零件局部變化時(shí)的編程，此時(shí)只需修改變化的部分，無(wú)須對(duì)整個(gè)模型重編。 </p><p>　　6.刀具軌跡編輯功能非常重要，避免多余空走刀、抬刀，可通過(guò)對(duì)刀具軌跡鏡像、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)等操作，避免重復(fù)計(jì)算。 </p><p>　　7.可提供優(yōu)秀的可視化仿真加工模擬與過(guò)切檢查。 </p><p>　　生產(chǎn)實(shí)踐表明，高速加工技術(shù)在模具制造中有加工精度高、表面質(zhì)量好

54、和生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。舉幾個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例。 </p><p>　　用制造插座的壓鑄模具為例，材料硬度為54HRC。釆用傳統(tǒng)加工時(shí)的工藝過(guò)程是：粗加工-線切割-淬火-EDM 成形-拋光，加工總工時(shí)為55h。釆用高速加工時(shí)工藝過(guò)程是：粗加工-淬火-HSC-拋光，加工總工時(shí)僅為14.5h。工效提高近4倍。高速加工后的模具表面質(zhì)量極佳，還可大幅度降低生產(chǎn)成本。 </p><p>　　以生產(chǎn)卡車外殼的

55、大型模具為例，現(xiàn)在釆用高速加工方法制造，粗加工刀具為直徑25.4mm 的球頭銑刀，主軸轉(zhuǎn)速9000r/min，進(jìn)給速度5000mm/min；精加工刀具為直徑8mm的球頭銑刀，主軸轉(zhuǎn)速20000r/min，進(jìn)給量2000mm/min，高速銑削后達(dá)到的表面粗糙度為1um。因此不必再進(jìn)行手工研磨，只需用油石拋光。和原來(lái)釆用的電加工工藝相比，手工操作時(shí)間減少了40%。</p><p>　　3.2鑄造模CAD/ CAM技術(shù)

56、</p><p>　　鑄造成形過(guò)程模擬的探索性工作始于求解鑄件的溫度場(chǎng)分布。 1962年丹麥的Fursund用有限差分法首次對(duì)二維形狀的鑄件進(jìn)行了凝固過(guò)程的傳熱計(jì)算，1965年美國(guó)通用汽車公司Henzel等對(duì)汽輪機(jī)鑄件成功進(jìn)行了溫度場(chǎng)模擬，從此鑄件在模具型腔內(nèi)的傳熱過(guò)程數(shù)值分析技術(shù)在全世界范圍內(nèi)迅速開展。從上世紀(jì)70年代到80年代，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本、丹麥等相繼在鑄件凝固模擬研究和應(yīng)用上取得了顯著成果，并陸續(xù)

57、推出一批商品化模擬軟件。進(jìn)入90年代后，我國(guó)的高等院校，如清華大學(xué)和華中科技大學(xué)在該領(lǐng)域也取得了矚目的成就。 </p><p>　　單純的傳熱過(guò)程模擬并不能準(zhǔn)確計(jì)算出鑄件的溫度變化和預(yù)測(cè)鑄造中可能產(chǎn)生的缺陷，充模過(guò)程對(duì)鑄件初始溫度場(chǎng)分布的影響以及凝固過(guò)程中液態(tài)金屬的流動(dòng)對(duì)鑄件缺陷形成的影響都是不可忽視的。鑄件充模過(guò)程的模擬技術(shù)始于上世紀(jì)80年代，它以計(jì)算流體力學(xué)的理論和方法為基礎(chǔ)，經(jīng)歷十余載，從二維簡(jiǎn)單形狀開始

58、，逐步深化和擴(kuò)展，現(xiàn)已成功實(shí)現(xiàn)了三維復(fù)雜形狀鑄件的充模過(guò)程模擬，并能將流動(dòng)和傳熱過(guò)程相耦合。目前國(guó)外已有一批商品化的三維鑄造過(guò)程模擬軟件，如日本的SOLIDIA、英國(guó)的SOLSTAR、法國(guó)的SIMULOR、瑞典的NOVACAST、德國(guó)的MAGMA和美國(guó)的 AFSOLID、PROCAST等。國(guó)內(nèi)也有清華大學(xué)的鑄造之星、華中科技大學(xué)的華鑄CAE等。這些鑄造模CAE軟件已覆蓋鑄鋼、鑄鐵、鑄鋁和鑄銅等各類鑄件，大到數(shù)百噸，小至幾千克，無(wú)論是在消

59、除縮孔和縮松，還是在優(yōu)化澆冒口設(shè)計(jì)，改進(jìn)浮渣夾渣等方面都發(fā)揮了顯著的作用。 </p><p>　　3.3鍛模CAD /CAM技術(shù) </p><p>　　自上世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和公司對(duì)鍛模CAD/ CAM技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，在鍛造工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和金屬流動(dòng)模擬等方面均取得了顯著的成績(jī)。</p><p>　　軸對(duì)稱鍛件約占鍛件總數(shù)的30

60、%左右，加上軸對(duì)稱鍛件幾何形狀簡(jiǎn)單，易于描述和定義，所以開發(fā)鍛模CAD/ CAM系統(tǒng)時(shí)國(guó)內(nèi)外大多數(shù)機(jī)構(gòu)和人都是從軸對(duì)稱鍛模入手。軸對(duì)稱鍛模CAD/ CAM系統(tǒng)的主要組成部分包括鍛件設(shè)計(jì)、模鍛工藝設(shè)計(jì)、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和NC編程。鍛件設(shè)計(jì)指的是設(shè)計(jì)冷鍛件圖和熱鍛件圖，包括選擇分模面、補(bǔ)充機(jī)加工余量、添加圓角和拔模斜度等。模鍛工藝設(shè)計(jì)決定是否采用預(yù)成形工序、怎樣采用預(yù)成形工序以及如何選擇鍛壓設(shè)備的噸位。 </p><p&g

61、t;　　3.4級(jí)進(jìn)模CAD/ CAM技術(shù)</p><p>　　國(guó)外級(jí)進(jìn)模CAD/ CAM的研究始于上世紀(jì)60年代末，70年代便有初步應(yīng)用，但僅限于二維圖形的簡(jiǎn)單沖裁級(jí)進(jìn)模，其主要功能如條料排樣、凹模布置、工藝計(jì)算和NC編程等。彎曲級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)出現(xiàn)在80年代，如日本日立公司和富士通公司的彎曲級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)等。為了能夠適應(yīng)復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)，富士通系統(tǒng)采用了自動(dòng)設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，在該系統(tǒng)中除毛坯展開、彎

62、曲回彈計(jì)算和工步排序?yàn)樽詣?dòng)處理外，其余均需要設(shè)計(jì)人員的參與。 </p><p>　　應(yīng)用三維幾何造型技術(shù)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)始于80年代末，如美國(guó)Auto-trol公司的Die-Design系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用三維幾何模型來(lái)描述鈑金零件，并將三維圖形技術(shù)應(yīng)用于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顯示出三維圖形軟件在模具設(shè)計(jì)中的重要作用。 </p><p>　　進(jìn)入90年代，國(guó)際著名商品化三維CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)的

63、Pro/E、UG-II、 CADD5、Solidworks、MDT等均陸續(xù)在模具界得到應(yīng)用。美國(guó)PTC公司基于Pro/E系統(tǒng)開發(fā)了鈑金零件造型模塊Pro/Sheet Metal。UG Solution公司在UG-II的基礎(chǔ)上開發(fā)了同類型的模塊UG/Sheet Metal。以上兩個(gè)系統(tǒng)都缺乏面向級(jí)進(jìn)成形工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專用模塊，但這方面的工作進(jìn)展很快，有的已經(jīng)初見成效。 </p><p>　　本世紀(jì)之初，美

64、國(guó)UGS公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在UG-II （現(xiàn)為NX）軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特徵識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入巿場(chǎng)。我國(guó)從上世紀(jì)90 年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)

65、的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特徵的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括鈑金零件特徵造型、基于特徵的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程五個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的

66、開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)F</p><p>　　3. 5汽車覆蓋件模CAD/ CAM技術(shù)</p><p>　　國(guó)際上最早開展汽車覆蓋件模CAD/CAM系統(tǒng)研究與開發(fā)的是各個(gè)大汽車制造公司。早在1965年日本豐田汽車公司已將數(shù)控技術(shù)用于汽車覆蓋件的模具加工，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果。上世紀(jì)80年代豐田汽車公司所采用的

67、汽車覆蓋件CAD/CAM系統(tǒng)包括了NTDFB和CADETT兩個(gè)設(shè)計(jì)軟件及加工凸、凹模的 TINCA軟件，可完成車身外形設(shè)計(jì)、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖模CAD、主模型與沖模加工和夾具加工等任務(wù)。據(jù)報(bào)道，該系統(tǒng)投入使用后可使豐田公司的汽車覆蓋件成形模設(shè)計(jì)與制造時(shí)間減少50%，本世紀(jì)之初豐田汽車公司又采用了美國(guó)PDC公司基于Pro/E軟件平臺(tái)開發(fā)的面向拉延模設(shè)計(jì)的專業(yè)化軟件 Pro/Dieface。 </p><p>　　美

68、國(guó)通用汽車公司依托美國(guó)UGS公司在UG-II軟件平臺(tái)上也開發(fā)了用于汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)的專用模塊，如鈑金件設(shè)計(jì)、車身設(shè)計(jì)、復(fù)蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)（包括沖壓方向選擇、工藝余量補(bǔ)充、壓邊面形狀設(shè)計(jì)和修邊線確定）和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，目前該系統(tǒng)正處于試運(yùn)行階段。與此同時(shí)，美國(guó)福特汽車公司、英國(guó)PSF公司、日本獲原鐵工所、富士鐵工所等國(guó)外生產(chǎn)汽車覆蓋件模具的公司也開發(fā)了各自公司專用的汽車覆蓋件模 CAD/CAM系統(tǒng)。目前這些系統(tǒng)尚不對(duì)外出售。 <

69、/p><p>　　如湖南大學(xué)以先進(jìn)沖壓CAE技術(shù)為突破口，開發(fā)出一套包括沖壓工藝設(shè)計(jì)和汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造的系列化軟件。其沖壓仿真CAE自動(dòng)建模系統(tǒng)CADEM- I能夠利用模具表面數(shù)控軌跡數(shù)據(jù)作為網(wǎng)格生成的幾何數(shù)據(jù)源，使建模效率成倍的提高，對(duì)于汽車覆蓋件成形，在同樣精度下可使仿真模型網(wǎng)格單元減少近20% ~40%。沖壓仿真CAE系統(tǒng)CADEM-II采用先進(jìn)的理論和算法，在保證沖壓件大變形計(jì)算精度的前提下顯著地提高

70、了分析速度。沖壓工藝分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng) CADEM-III采用殼體失穩(wěn)理論預(yù)測(cè)覆蓋件成形中的起皺趨勢(shì)，采用基于仿真的毛坯反算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜零件的毛坯形狀和尺寸的迭代反求。 </p><p>　　3.6塑料注射模CAD/ CAM技術(shù)</p><p>　　塑料注射模CAD/CAM是伴隨著通用機(jī)械CAD/CAM技術(shù)發(fā)展而不斷深化的。從上世紀(jì)60年代基于線框模型的CAD系統(tǒng)開始, 到70年代以曲面

71、造型為核心的CAD/CAM系統(tǒng)，80年代實(shí)體造型技術(shù)的成功應(yīng)用，90年代基于特徵的參數(shù)化實(shí)體/曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用 CAD/ CAM技術(shù)提供了可靠的保證。目前在國(guó)內(nèi)外巿場(chǎng)已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/ CAM系統(tǒng)。 </p><p>　　現(xiàn)在國(guó)外一些著名的商品化三維造型軟件都帶有獨(dú)立的注射模設(shè)計(jì)模塊，如美國(guó)PTC公司的Pro/E、UGS公司的UG-II、SDRC公司的I-DEAS系統(tǒng)

72、。這三個(gè)CAD/CAM系統(tǒng)目前在塑料模具工業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。此外還有美國(guó)CV公司的CADDS系統(tǒng)、法國(guó)MATRA公司的EUCLID系統(tǒng)、法國(guó) DASSAULT公司的CATIA系統(tǒng)、英國(guó)DELCAM公司的DUCT系統(tǒng)、日本造船信息系統(tǒng)株式會(huì)社的Space-E系統(tǒng)和日本UNISYS株式會(huì)社的CADCEUS系統(tǒng)等都各具特色，擁有各自的用戶群。 </p><p>　　塑料注射模CAE技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，從上世紀(jì)60

73、年代的一維流動(dòng)和冷卻分析到70年代的二維流動(dòng)和冷卻分析再到90年代的準(zhǔn)三維流動(dòng)和冷卻分析，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到保壓分析、纖維分子取向和翹曲預(yù)測(cè)等領(lǐng)域并且成效卓著。</p><p>　　第四章CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　4.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)</p><p>　　面向?qū)ο蟪Ｖ冈诔绦蛟O(shè)計(jì)中采用封裝、繼承、抽象等設(shè)計(jì)方法，以提高軟件的重用性、靈活性

74、和擴(kuò)展性。ObjectARX2006二次開發(fā)工具包，引入了面向?qū)ο蟮木幊虣C(jī)制，提供了大量的類庫(kù)，在C++的支持下，可以很好地運(yùn)用各種面向?qū)ο蠹夹g(shù)，使開發(fā)者能夠更加深入的使用、用戶化和擴(kuò)展AutoCAD。本研究中采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計(jì)冒口、補(bǔ)貼、冷鐵、澆注系統(tǒng)。</p><p>　　4.2模塊組件設(shè)計(jì)思想</p><p>　　模塊組件設(shè)計(jì)在功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過(guò)模

75、塊的選擇和組合構(gòu)成為用戶定制不同的產(chǎn)品，以滿足不同廠家的需求。鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，受廠家各自的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣影響大，使得鑄造工藝CAD通用性差，難以推廣使用。</p><p><b>　　計(jì)算和繪圖工作。</b></p><p>　　本研究開發(fā)的二維鑄造工藝CAD系統(tǒng)以鑄造工藝設(shè)計(jì)中的幾大工藝參數(shù)為核心，依據(jù)鑄造工藝手冊(cè)的鑄造工藝標(biāo)準(zhǔn)[9-10]，集成了整個(gè)鑄造工藝

76、設(shè)計(jì)過(guò)程各階段的功能，以輔助工藝人員快速高效地完成工藝設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要功能包括：初始設(shè)置、工藝參數(shù)標(biāo)注、冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)及標(biāo)注。</p><p>　　本研究開發(fā)的鑄造工藝CAD以實(shí)用化、通用化為目標(biāo)，采用了模塊組件設(shè)計(jì)思想進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。首先，在開發(fā)上的功能細(xì)化，專業(yè)化，復(fù)雜化。通過(guò)和多家鑄造企業(yè)合作開發(fā)，將每個(gè)企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)、習(xí)慣都保留、歸類，即細(xì)化、專業(yè)化，開發(fā)過(guò)程中盡量尋求最簡(jiǎn)化

77、、最具代表性的標(biāo)準(zhǔn)。然后采用組件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化向通用化的轉(zhuǎn)變。各企業(yè)實(shí)行各自的標(biāo)準(zhǔn)，但其中有些模塊是通用的，基本上都相差不大，開發(fā)時(shí)建立通用組件模塊。對(duì)廠家獨(dú)特的標(biāo)準(zhǔn)，可能要重新開發(fā)，形成新的模塊單元。隨著模塊單元的增加，功能覆蓋面會(huì)越來(lái)越大。通過(guò)用戶定制、合理組合，能較快地開發(fā)出實(shí)用化、通用化的鑄造工藝CAD系統(tǒng)。</p><p>　　4.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)</p><p>　　參數(shù)化設(shè)

78、計(jì)方法就是指在保持圖形結(jié)構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)來(lái)控制圖形的幾何尺寸大小。部分參數(shù)值的改變可以導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖形的自動(dòng)修改。這種設(shè)計(jì)方式顯著地改善了圖形設(shè)計(jì)的重構(gòu)能力和設(shè)計(jì)柔性。</p><p>　　AutoCAD目前的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能還遠(yuǎn)達(dá)不到UG、Pro/E、CATIA等三維軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能。本研究的CAD系統(tǒng)開發(fā)中，冒口系統(tǒng)、冷鐵系統(tǒng)、砂芯系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)都采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。繪圖人員

79、只要輸入要求的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的圖形，簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用。</p><p>　　4.4 ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)</p><p>　　在鑄造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)用到大量的數(shù)據(jù)，CAD 系 統(tǒng) 的 二 次 開 發(fā) 中 采 用 Microsoft Access 作 為DBMS （數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)） 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，依據(jù)鑄造手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)建立了分型負(fù)數(shù)、加工余量、冒口系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、工藝卡的有關(guān)工藝參數(shù)等數(shù)

80、據(jù)庫(kù)，當(dāng)需要使用的時(shí)候可以從Access中讀出來(lái)或者寫進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互 。 二 次 開 發(fā) 中 常 利 用 開 放 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 互 聯(lián)ODBC 的CRecordSet類和CDatabase類對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。MFC的ODBC提供了應(yīng)用程序接口，使得任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都可以通過(guò)ODBC驅(qū)動(dòng)器與指定的DBMS相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行添加、修改、刪除等操作。</p><p>　　4.5 “橡皮筋”技術(shù)</p>

81、<p>　　圖形歸根結(jié)底還是由特殊點(diǎn)構(gòu)成的，繪圖時(shí)就是要利用這些特殊點(diǎn)來(lái)完成定位。特別是圖塊的輸入操作大都是由拾取定位點(diǎn)開始的。采用“橡皮筋”技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)插入點(diǎn)的光標(biāo)動(dòng)態(tài)定位?！跋鹌そ睢笔且环N形象稱呼，指的是繪制直線時(shí)緩沖區(qū)內(nèi)不斷重繪的線條，就像被拉扯的橡皮筋一樣。“橡皮筋”是繪制直線及繪圖操作的基礎(chǔ)之一，它可以給繪圖人員直觀的提示，提高繪圖的精度及易操作性。</p><p>　　4.6 選擇集技術(shù)

82、</p><p>　　選擇集也是緩沖區(qū)繪圖的基礎(chǔ)之一，利用它可以實(shí)現(xiàn)繪圖中光標(biāo)移動(dòng)時(shí)實(shí)體的不斷重繪。不同于“橡皮筋”的是，該技術(shù)重繪的不再是單一的線條，而是復(fù)雜的實(shí)體，當(dāng)然選擇集中也可以實(shí)現(xiàn)某些線條“橡皮筋”似的拉扯。運(yùn)用選擇集的基本過(guò)程為：創(chuàng)建一個(gè)選擇集、將實(shí)體加入選擇集、拖動(dòng)選擇集內(nèi)圖形不斷緩沖重繪以及刪除選擇集。選擇集的應(yīng)用在整個(gè)軟件編寫中起到了極為重要的作用。</p><p>　　

83、4.7 CAD系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用</p><p>　　基于上述技術(shù)和方法，利用ObjectARX2006二次開發(fā)包，成功開發(fā)了基于AutoCAD2006平臺(tái)的二維鑄造工藝CAD系統(tǒng)—“華鑄二維CAD”，該系統(tǒng)包含鑄鋼、灰鐵、球鐵、有色合金等模塊功能。圖2是該系統(tǒng)的鑄鋼件CAD模塊功能菜單界面，該圖也是采用所開發(fā)的CAD系統(tǒng)繪制的一個(gè)鑄鋼件的鑄造工藝實(shí)例，其中深顏色的部位為添加的加工余量，最下面標(biāo)注的是分型面，并

84、添加了冒口，繪制了砂芯標(biāo)記及澆注系統(tǒng)。</p><p>　　圖3是熱節(jié)圓和冒口模數(shù)計(jì)算界面。將鑄件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成10種典型結(jié)構(gòu)，分別采用不同的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算熱節(jié)圓直徑，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇放大系數(shù)，進(jìn)而確定對(duì)應(yīng)的冒口模數(shù)。圖4是查詢標(biāo)準(zhǔn)冒口數(shù)據(jù)庫(kù)，以確定標(biāo)準(zhǔn)冒口參數(shù)的界面，可以選擇是否繪制標(biāo)準(zhǔn)視圖和標(biāo)注尺寸。圖5為水平芯頭繪制界面圖，圖6為鑄鋼件的滾圓法補(bǔ)貼設(shè)計(jì)界面圖，圖7為澆注系統(tǒng)的繪制界面。</p><

85、;p>　　通過(guò)多家企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，所開發(fā)的鑄造工藝CAD系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)大部分工藝設(shè)計(jì)與工藝圖繪制功能，提高了工藝設(shè)計(jì)的效率。采用模塊組件設(shè)計(jì)思想，ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)管理、參數(shù)化設(shè)計(jì) 、 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì) 、 選擇集等技術(shù)，基于AutoCAD2006平臺(tái)，利用VC++. NET2002開發(fā)環(huán)境和ObjectARX2006二次開發(fā)工具包進(jìn)行了二維鑄造工藝CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。此系統(tǒng)的主要功能包括分型面、分模線、分型負(fù)數(shù)、不鑄孔、加工余量、工

86、藝補(bǔ)正量、拔摸斜度、補(bǔ)貼、冒口系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、冷鐵系統(tǒng)、砂芯及砂芯符號(hào)、工藝要求、工藝卡、圖框設(shè)計(jì)及其他輔助設(shè)計(jì)模塊等。實(shí)際應(yīng)用表明，該鑄造工藝CAD系統(tǒng)可以輔助工藝人員快速完成鑄造工藝的設(shè)計(jì)及工藝圖的繪制，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工藝設(shè)計(jì)效率。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)三年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母

87、、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的家人對(duì)我大學(xué)三年學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校xx學(xué)院給了我在大學(xué)三年深造的機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝各位老師和同學(xué)們?nèi)陙?lái)的關(guān)心和鼓勵(lì)。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情，生活上的熱心主動(dòng)，所有這些都讓我的三年充滿了感動(dòng)。 這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師xx老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就

88、是向劉老師尋求幫助，而xx老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來(lái)找我面談，然后一起商量解決的辦法。xx老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來(lái)，xx老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向xx老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)畢業(yè)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)、歸納、深化的過(guò)程，其中包含了我

89、們需要時(shí)時(shí)加強(qiáng)的東西：分析解決問(wèn)題能力、查閱文獻(xiàn)的能力、統(tǒng)籌編</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 姚英學(xué)，蔡穎. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造. 北京：高等教育出版社，2002.</p><p>　　[2] 寧汝新，趙汝佳. CAD/CAM技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999</p><p&

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