关于材料加工CAD
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1 材料加工CAD/CAM论文 题目:CAD/CAM在我国工业中的应用
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日 期:2011年11月 2
CAD/CAM在我国工业中的应用 1.关于CAD/CAM AutoCAD是Autodesk公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在 CAD/CAE/CAM工业领域内,该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商,规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计等一些重大工程领域。AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件,它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能,如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能,同时有部分三维功能。AutoCAD提供ALISP、ADS、ARX作为二次开发的工具。 高华CAD是由北京高华计算机有限公司推出的CAD产品。包括计算机辅助绘图支撑系统GHDrafting、机械设计及绘图系统GHMDS、工艺设计系统GHCAPP、三维几何造型系统GHGEMS、产品数据管理系统GHPDMS及自动数控编程系统GHCAM。其中GHMDS是基于参数化设计的CAD/CAE/CAM集成系统,它具有全程导航、图形绘制、明细表的处理、全约束参数化设计、参数化图索拼装、尺寸标注、标准件库、图像编辑等功能模块。
2.CAD/CAM在机械制造业中的应用
CAM技术与塑料模制造。模具结构通过CAD/CAE阶段的优化设计和分析,将模具设计的错误消除在设计阶段,然后再利用CAM技术,自动生成加工模具型腔的NC代码,实现数字化制造。例如,在利用Pro/E进行注射模设计时,将设计的注射模模型经过CAE评估分析及优化后,最终在CAM中进行刀具轨迹生成与仿真,产生数控加工代码,从而控制数控机床进行加工。这种方法使产品造型设计、模具设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。 另外,也可以采用专业的CAM软件MasterCAM来实现注射模的(蝴。利用Pro/E设计的注射模模型经过CAE评估分析及优化后,便可在PIo/E中提取相关加工信息,通过IGES或DXF传入MasterCAM软件中进行模拟加工。MasterCAM是数控加工自动编程常用的软件,它提供刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等功能,设置有关参数,编辑好后处理文件,就可以自动生成加工程序并传输至数控机床。最终完成零件的加工。 现代模具制造的必然趋势是机械加工尽可能地取代手加工。目前数控车床、多轴联动数控机床、模具雕刻机等现代设备已在工厂中广泛使用。这些设备大部分所用的程序都是应用CAD/CAE/CAM系统产生的。操作人员按照规定的程序装夹工件、配备刀具和操作机床,就能自动地完成加工任务,将合格的模具零件制造出来。CAM技术使得数控加工技术快速发展,也促进模具技术迅速发展。与传统加工方法相比,CAM具有准确、快速、简便的优势,给人们带来极大的方便,省去了代码编辑、调试等繁琐的工作。 采用模具CAD/CAE/CAM技术具有提高模具产品设计质量,缩短模具设计、制造周期,提高塑料制品质量。降低成本等优点,是塑料模设计和制造技术发展的必然方向。 3
着塑料模具在模具行业中的比例不断增大,塑料模具的发展步伐日益加快,但我国模具设计制造水平和标准化程度与发达国家相比还存在相当大的差距。为了缩小技术差距,我国的塑料模具应继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化方向发展。塑料模具行业应不断开发和推广应用CAD/CAE/CAM技术,并大力研究并行工程、逆向工程、知识工程等在塑料模设计与制造中的应用,从而推动我国塑料模具技术快速发展。 通过对CAD/CAE技术在塑料模设计中应用的分析,可以得到现代塑料模设计的大致流程:①用三维软件对产品进行实体造型,其中如有需要可以利用CAE软件(如Ansys)对塑件产品的使用环境和情况进行强度、刚度等方面的分析和校正,使之满足使用要求或节约原材料(CAD/CAE);②根据选用塑料的相关数据进行模拟流动分析(CAE);③根据模拟流动分析结果,利用三维软件在塑件实体模型的基础上进行模具设计(CAD);④利用CAE软件,如Ansys,对模具结构进行强度刚度等方面的分析(CAE);⑤根据CAE的优化结果,利用CAD修改产品或模具几何实体模型,直至获得最优化的模具结构;⑥最后生成二维工程图。
3.机械制造业应用CAD/CAM技术的可能性,必要性和迫切性
机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置。随着机械产品国际市场竞争的日益加剧,各大公司都把高新技术注入机械产品的开发中,作为竞争取胜的重要手段。 国民经济中的任何行业的发展,必须依靠机械制造业的支持并提供装备;在国民经济生产力构成中,制造技术的作用占60%以上。美国认为社会财富的来源机械制造业占68%;当今制造科学、信息科学、材料科学、生物科学等四大支柱科学相互依存,但后三种科学必须依靠制造科学才能形成产业和创造社会物质财富。而制造科学的发展也必须依靠信息、材料和生物科学的发展,机械制造业是任何其他高新技术实现工业价值的最佳集合点。例如,快速原型成型机、虚拟轴机床、智能结构与系统等,已经远远超出了纯机械的范畴,而是集机械、电子、控制、计算机、材料等众多技术于一体的现代机械设备,并且体现了人文科学和个性化发展的内涵。 CAD/CAM,是指以计算机作为主要技术手段,帮助人们处理各种信息,进行产品设计与制造。模具CAD/CAM技术是以计算机软件的形式,为用户提供一种有效的辅助工具,使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化,是改造传统模具生产方式的关键技术,是一项高科技、高效益的系统工种。企业要把握住时代潮流和行业新动态,抓机遇、结国情,积极开展CAD/CAM技术的研究和推广工作,增强企业竞争能力,加强企业现代化进程。 当前CAD/CAM主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越,图形处理速度快,但价格昂贵、操作使用复杂、培养专业技术人员周期长,这在一定程度上限制了CAD/CAN技术的推广。而由于微机的价格远远比工作站低,性能也不比中低档工作站逊色多少,并且其操作系统的安全性与掌握技术的简单性和灵活性,使得CAD/CAM技术得以广泛地应用和推广。以下我们对一批比较优秀、流行的商品化软件作一些简要的介绍和分析: [1]. Unigraphics(UG)是 UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统 CAD/CAM模式,为用户提供一个全面的产品建模系统。在 UG中,优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,这一结合被实践证明是强有力的,并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。UG最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初,美国通用汽车公司选中UG作为全公司的 CAD/CAE/CAM/CIM主导系统。 [2].SOLIDEDGE是真正Windows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到Windos平台上, 4
而是充分利用Windos基于组件对象模型(COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与Microsoft office兼容,与Windos的OLE技术兼容,这使得设计师们在使用CAD系统时,能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作等。 SOLIDEDGE具有友好的用户界面,它采用一种称为SmartRibbon的界面技术,用户只要按下一个命令按钮,既可以在SmartRibbon上看到该命令的具体的内容和详细的步骤,同时在状态条上提示用户下一步该做什么。SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统,它是为设计人员专门开发的,易于理解和操作的实体造型系统。
4.CAD/CAM在我国应用的条件
从计算机科学的角度看,设计与制造的过程是一个关于产品信息的产生,处理,交换和管理的过程.人们利用计算机作为主要技术手段,对产品从构思到投放市场的整个过程中的信息讲行分析和处理,生成和运用各种数字信息和图形信息,进行产品的设计与制造.CAD/CAM技术不是传统设计,制造流通和方法的简单映像,也不是局限在个别步骤或环节中部分地使用计算机作为工具,而是将计算机科学与工程领域的专业技术以及人的智慧和经验以现代的科学方法为指导结合起来,在设计,制造的全过程中各尽所长,尽可能地利用计算机系统来完成那些重复性高,劳动量大,计算复杂以及单纯靠人工难以完成的工作,辅助而非代替工程技术人员完成整个过程,以获得最佳效果. 在机械制造业中产品的设计,制造是从市场需求分析开始的,根据需求确定产品的性能,建立产品的总体设计方案,进行综合分析论证;在此基础上,设计具体结构,包括结构方案的优化,评估,几何参数,力学特性的分析计算;最后得出产品的设计结果.完成设计工作之后,需对产品的几何形状和制造要求做进一步分析,设计产品的加工工艺规程,进行生产准备,随后,加工制造;装配,检测.由此可以得出两点结论:第一,设计,制造过程的各个阶段事实上是客观存在的.正因为这个规律的存在,为程式化工作的计算机引人设计,制造领域,实现CAD/CAM提供了客观可能性.第二,人为地研究,分析,总结这个规律是为了更好地把握,运用这个规律,科学地,有计划地,按步骤地实施设计与制造,为实现CAD/CAM创造条件.
5.CAD/CAM在我国应用范围
从机械制造行业来看,由于新工艺新技术的飞速发展,社会需求趋向多样化,市场竞争激烈,迫使产品更新周期日益缩短.多品种小批量生产的企业大最增加,50件以「的小批量生产约占75%.据统计,一个零件在车间的平均停留时问中,只有5%的时间是在机床上,而在这个5%的时间中,又只有30%的时间用于切削加工.由此可见,零件在机床上的切削时间只占零件在车间停留时间的1.5%.要提高零件的加工效率,改善经济性,就要减少零件在车间的流通时问和装卸,调整,测量,等待切削的时间.而做到这一点必须综合考虑生产的管理,调度,零件的传递和装卸方法等多方而因素.这需要通过计算机辅助人们做全面安排,控制加工过程.
6.机械制造业应用CAD/CAM后明显的优越性
开发CAD/CAM软件的目的是应用CAD/CAM技术,从60年代初第一个CAD/CAM系统问世以来,经过四十多年的发展,CAD/CAM系统在技术上、应用上已日趋成熟。在"七五"期间,国家支持对24个重点机械产品进行了CAD的开发研制工作,为我国 CAD/CAM技术的发展奠定了一定的基础。另外,通过国家科委实施的863计划中的CIMS主题,也促进了CAD/CAM技术的研究和发展。尤其是机械行业自1995年以来,相继开展了"CAD应用1215工程"和"CAD应用1550工程",前者是树立12家"甩图板"的CAD应用典型企业,后者是培育50~100家CAD/CAM应用的示范企业,扶持500家,继而带动5000家企业的计划。贵州省经过实施CAD应用工程,企业CAD推广应用面明显扩大,应用水平显著提