《CAD技术在塑性加工中的应用》讲义

模具CAD 主要内容 模具CAD的基本概念 冲模CAD应用系统介绍 模具CAD的基础理论 冲模CAD/CAM系统的开发方法

模 具 C A D 主要内容 • 模具CAD的基本概念 • 冲模CAD应用系统介绍 • 模具CAD的基础理论 • 冲模CAD/CAM系统的开发方法

第一章模具CAD的基本概念 计算机技术在金属塑性加工中的应用 CAD的特点和优越性 模具CAD系统的基本功能 模具CAD技术的发展趋势 模具CAD系统的组成

第一章 模具CAD的基本概念 • 计算机技术在金属塑性加工中的应用 • CAD的特点和优越性 • 模具CAD系统的基本功能 • 模具CAD技术的发展趋势 • 模具CAD系统的组成

一.计算机技术在金属塑性加工中的应用 金属塑性加工与模具 计算机辅助设计(CAD) 计算机辅助制造(CAM) 计算机辅助工艺过程设计(CAPP) 计算机辅助工程(CAE)

一.计算机技术在金属塑性加工中的应用 • 金属塑性加工与模具 • 计算机辅助设计（CAD） • 计算机辅助制造（CAM） • 计算机辅助工艺过程设计（CAPP） • 计算机辅助工程（CAE）

1金属塑性加工与模具 采用模具对简单几何形状的毛坯进行压力加工,坯料在模腔中 合理流动,获得所需的零件 塑性加工的原理建立在材料塑性变形的基础上,塑性变形过程 是在高压,甚至高温、高速下进行,成为制品。 塑性加工的优点:制件组织性能好,有良好的使用性能; 生产效率高;材料利用率高。 模具是塑性加工的工艺装备,模具设计和制造能力直接影响着 产品的开发和更新换代,关系着产品质量和经济效益的提高,是 国民经济的重要基础之一。模具基本为单件生产,技术密集,更 新快,标准化较好,采用CAD技术有明显优势,是模具生产发展的 必然趋势

1 金属塑性加工与模具 采用模具对简单几何形状的毛坯进行压力加工，坯料在模腔中 合理流动，获得所需的零件。 塑性加工的原理建立在材料塑性变形的基础上，塑性变形过程 是在高压，甚至高温、高速下进行，成为制品。 塑性加工的优点：制件组织性能好，有良好的使用性能； 生产效率高；材料利用率高。 模具是塑性加工的工艺装备，模具设计和制造能力直接影响着 产品的开发和更新换代，关系着产品质量和经济效益的提高，是 国民经济的重要基础之一。模具基本为单件生产，技术密集，更 新快，标准化较好，采用CAD技术有明显优势，是模具生产发展的 必然趋势

金属塑性加工分类: 1)体积成形(锻造、轧制、挤压、拉拔等) 对金属的块料、棒料进行成形加工,坯料形状和断面变形大,变 形后回弹可忽略不计。 2)板料成形(冲压加工) 对板料进行成形加工,工件形状变化大,断面变形小。工件变形 卸载后,回弹大,不能忽略 冲压加工可分为: ①分离工序:冲裁(落料、冲孔、切边等) 简单模:落料或冲孔的单工序模具 级进模:压力机一次冲程中,同时完成多道冲压工序 冲压工序依此分布在条料送进的方向上。 复合模:压力机一次冲程中,在模具的同一位置完成几个工序 ②成形工序:弯曲、拉深、成形等 采用弯曲模,拉深模、成形模具

金属塑性加工分类： 1）体积成形(锻造、轧制、挤压、拉拔等) 对金属的块料、棒料进行成形加工，坯料形状和断面变形大，变 形后回弹可忽略不计。 2）板料成形（冲压加工） 对板料进行成形加工，工件形状变化大，断面变形小。工件变形 卸载后，回弹大，不能忽略。 冲压加工可分为： ① 分离工序：冲裁（落料、冲孔、切边等） 简单模：落料或冲孔的单工序模具 级进模：压力机一次冲程中，同时完成多道冲压工序。 冲压工序依此分布在条料送进的方向上。 复合模：压力机一次冲程中，在模具的同一位置完成几个工序 ② 成形工序：弯曲、拉深、成形等 采用弯曲模，拉深模、成形模具

2.计算机辅助设计(CAD) CAD是计算机科学与工程科学相结合的产物,是一 门综合性的计算机应用技术 硬件技术 计算机技术黄件技术 模具CAD 模具技术塑性成形理论 模具设计准则、方法和标准 CAD以计算机为主要技术手段,处理各种数字信息 与图形信息,辅助完成设计

计算机技术 模具CAD 模具技术 CAD 以计算机为主要技术手段，处理各种数字信息 与图形信息，辅助完成设计。 硬件技术 软件技术 塑性成形理论 模具设计准则、方法和标准 2. 计算机辅助设计（CAD） CAD 是计算机科学与工程科学相结合的产物，是一 门综合性的计算机应用技术

CAD系统的分类 1)按功能范围可分为通用系统和专用系统 通用CAD系统在设计领域中应用广泛,适应性强,如Pro/E、 UGI、 AUTOCAD等商品化的CAD系统。这类系统的几何造型、 图形处理、结构装配、真实感显示等功能都很强,多数系统 还配备有限元分析、模拟和NC加工模块,数据交换和传输模 块,可进行软件的二次开发。 专用CAD系统是为特定的应用而开发的,通常是为某些专 业产品设计而开发的软件,如模具CAD,更具体的有冲裁模 CAD、拉深模CAD等。专用CAD系统的产品结构形式、设计理 论、方法和流程都比较固定,可实现全过程、高效率的设计

CAD系统的分类 1）按功能范围可分为通用系统和专用系统 通用CAD系统在设计领域中应用广泛，适应性强，如Pro/E、 UGⅡ、AUTOCAD 等商品化的CAD系统。这类系统的几何造型、 图形处理、结构装配、真实感显示等功能都很强，多数系统 还配备有限元分析、模拟和NC加工模块，数据交换和传输模 块，可进行软件的二次开发。 专用CAD系统是为特定的应用而开发的，通常是为某些专 业产品设计而开发的软件，如模具CAD，更具体的有冲裁模 CAD、拉深模CAD等。专用CAD系统的产品结构形式、设计理 论、方法和流程都比较固定，可实现全过程、高效率的设计

2)按运行方式可分为交互式系统和自动化系统 自动化设计是追求的目标,研究以人工智能方法为基 础的CAD系统是一个途径,但目前的技术水平尚难以实现。 绝大多数CAD系统都属于交互式系统。 交互设计:计算机检索数据,分析计算,以图形或数据 的形式把运算的结果显示在屏幕上,由人来评价设计结 果,输入参数,选择方案,控制系统运行的进程。 3)按计算机是否联网,可分为集中式系统和分布式系统。 分布式系统可以利用局域网技术,可以将多个独立的 模具CAD工作站组织在局域网中,共享软件和硬件资源。 4)按软件的开放性,可分为交钥匙系统和可编程系统

2）按运行方式可分为交互式系统和自动化系统 自动化设计是追求的目标，研究以人工智能方法为基 础的CAD系统是一个途径，但目前的技术水平尚难以实现。 绝大多数CAD系统都属于交互式系统。 交互设计：计算机检索数据，分析计算，以图形或数据 的形式把运算的结果显示在屏幕上，由人来评价设计结 果，输入参数，选择方案，控制系统运行的进程。 3）按计算机是否联网，可分为集中式系统和分布式系统。 分布式系统可以利用局域网技术，可以将多个独立的 模具CAD工作站组织在局域网中，共享软件和硬件资源。 4）按软件的开放性，可分为交钥匙系统和可编程系统

3.计算机辅助制造(CAM) 利用计算机对零件的制造过程进行设计、管理和控制。 工艺设计:确定零件加工方案、加工顺序和所用设备。 近年来已形成一门独立的技术分支(CAPP)。 数控编程:计算机辅助编制NC程序。 4.计算机辅助工艺过程设计(CAPP) 借助计算机和相应的软件系统,对零件的加工方案 作出计划,完成工艺过程设计。 输入设计信息(零件形状、材料与技术要求);选 择工艺路线、决定加工方法、加工工序与工艺参数;估 算工时与成本;输出工艺文件(如工艺卡)

3. 计算机辅助制造（CAM） 利用计算机对零件的制造过程进行设计、管理和控制。 工艺设计：确定零件加工方案、加工顺序和所用设备。 近年来已形成一门独立的技术分支(CAPP)。 数控编程：计算机辅助编制NC程序。 4.计算机辅助工艺过程设计（CAPP） 借助计算机和相应的软件系统，对零件的加工方案 作出计划，完成工艺过程设计。 输入设计信息（零件形状、材料与技术要求）；选 择工艺路线、决定加工方法、加工工序与工艺参数；估 算工时与成本；输出工艺文件（如工艺卡）

CAD/CAM一体化 CAD与CAM开始是两个独立发展的分支,由于相互关系密切, 逐渐联系为一个整体,即 CAD/CAM一体化。 CAD生成零件的几何定义信息,可以图纸格式输出。这些结 果通过数据转换,即可产生NC指令。CAM利用CAD的结果,不需 重新输入零件信息,提高效率。 CAP是联系设计与加工的桥梁,是实现CAD与CAM有效集成的 条件。CAD/CAM集成实际上是设计与制造过程中三个主要环节的 集成,即CAD/CAPP/CAM集成。 CAD/CAM集成可实现系统各模块间的信息提取、交换和处理 。由公共数据库提供完备、统一、符合某种标准的产品信息模 型,使系统的各个环节能从该模型中获取所需信息。 产品数据管理系统(PDM):利用先进的计算机网络技术、数据 库技术,管理产品设计信息

CAD/CAM一体化： CAD与CAM开始是两个独立发展的分支，由于相互关系密切， 逐渐联系为一个整体，即CAD/CAM一体化。 CAD生成零件的几何定义信息，可以图纸格式输出。这些结 果通过数据转换，即可产生NC指令。CAM利用CAD的结果，不需 重新输入零件信息，提高效率。 CAPP是联系设计与加工的桥梁，是实现CAD与CAM有效集成的 条件。CAD/CAM集成实际上是设计与制造过程中三个主要环节的 集成，即CAD/CAPP/CAM集成。 CAD/CAM集成可实现系统各模块间的信息提取、交换和处理 。由公共数据库提供完备、统一、符合某种标准的产品信息模 型，使系统的各个环节能从该模型中获取所需信息。 产品数据管理系统（PDM）：利用先进的计算机网络技术、数据 库技术，管理产品设计信息