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1、CAD/CAM技术结课论文计算机关心设计与制造的应用及进展前景论文题目： CAD/CAM 软件应用现状及进展前景院系：专业：年级：姓名：学号： 指导教师：摘要针对现阶段我国机械制造业现状，系统地分析了我国机械制造业进展趋势及CAD/CAM 技术的要求，对国内外各种 CAD/CAM 软件的特点及其应用环境进展了分析，指出了 CAD/CAM 系统应用的选型原则及开发原则，阐述了 CAD/CAM 技术的进展及应用对我国机械制造业的意义所在。【关键词】：CAD/CAM 机械制造业 进展趋势CAD/CAM(计算机关心设计与制造)技术产生于 20 世纪 50 年月后期兴盛国家的航空和军事工业中。随着计算机
2、技术和信息技术的进展，CAD/CAM 技术在全球快速普及开来。CAD/CAM(计算机关心设计与制造)技术产生于 20 世纪 50 年月后期兴盛国家的航空和军事工业中。随着计算机技术和信息技术的进展，CAD/CAM 技术在全球快速普及开来。对制造业来说，CAD/CAM 是提高产品设计品质和制造品质、缩短产品开发周期，降低产品开发本钱的强有力手段，已成为企业赢得市场的制胜法宝。因此，争论我国机械行业 CAD/CAM 技术应用现状，探讨其进展前景，对加快我国机械行业 CAD/CAM 技术推广应用步伐，提高我国机械制造业的国际竞争力具有深远意义。一、模具 CAD/CAM 的现状由于对模具要求的越来越高
3、，传统的制模方法已经不能满足需要，这就促使了 CAD/CAM 技术在模具业中的应用。因此，兴盛国家从 20 世纪 50 年月末就开头模具 CAD/CAM 的争论1-4，如美国通用汽车公司在 20 世纪 50 年月就将 CAD/CAM 技术应用于汽车掩盖件的设计和制造上；普惠PW公司早在 1968 年就开头把CAD/CAM 技术应用于航空发动机的争论工作上，着手开发涡轮叶型设计系统TADSYS，使工程分析时间缩短到 1/6，提高了设计质量；罗-罗公司的 CAD/CAM 工作也是从叶片开头的，而且进展很快，其系统已成功应用于 RB211-524 发动机的涡轮叶片精铸模具上了。到 20 世纪 80
4、年月，模具 CAD/CAM 技术已经广泛应用于冷冲模具、锻造模具、注射模具、压铸模具的设计与制造。我国由于计算机技术进展起步较晚等缘由，模具 CAD 技术的争论与开发于上世纪 70 年月末才开头3，并相继在国家的“六五”、“七五”、“八五”、“九五” 规划中均列为重要的技术攻关工程。通过几十年的努力，模具 CAD 技术的争论和开发已取得了很大的进展。二、模具 CAD/CAE/CAM 技术优势模具 CAD/CAE/CAM 技术是改造传统模具生产方式的关键技术 ,是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式,为用户供给一种有效地关心工具,使工程技术人员能借助计算机对产品、模具构造、成型工艺
5、、数控加工及本钱等进展设计和优化。模具 CAD/CAE/CAM 技术之所以进展快速、应用广泛,深受宽阔设计人员的欢送,是由于它具有以下几方面的优势 :提高模具制造的综合质量。CAD/CAE/CAM 系统中,制造所需数据直接取自系统数据库,并经系统内部直接传送,速度快、错误少。模具制造广泛承受数控机床,精度高、自动化程度高, 通过承受 CAD/CAE/CAM 技术生产的模具,精度和尺寸协调全都性得到进一步提高, 对于型腔几何外形简洁的大型模具质量保证,效果尤为明显;节约设计时间、缩短生产周期、提高劳动生产率。模具产品更频繁的形势下,生产周期成为产品赖以生存的重要条件。承受 CAD/CAE/CAM
6、 技术可以大大缩短模具设计制造周期, 模具设计时间可以“小时”或“分钟”计算;有利于实现设计方案的优化。提高模具设计水平是提高模具质量的重要环节,承受 CAD/CAE/CAM 技术可以通过计算机检索来继承前人的阅历积存,承受一系列优化设计程序,通过人机交互,反复修改,发挥出设计者最大的才智,并利用计算机模拟成型,增大设计牢靠性;有利于提高产品的标准化。CAD/CAE/CAM 技术要求模具设计过程、生产制造过程和工艺条件的标准化,通过信息的集成,使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体;有利于发挥设计人员的制造性。CAD/CAE/CAM 技术通过计算机查阅设计模具时所需数据及图表,速度快、精度高
7、、不易出错,用于自动绘图和编程,可以使技术人员从繁冗的计算、绘图和 NC 编程工作中解放出来,使其可以从事更多的制造性劳动。三、模具 CAD/CAE/CAM 技术的应用国外在航空航天、 汽车、造船、机床制造等工业部门都已实现模具CAD/CAE/CAM 技术的应用。如波音飞机公司应用模具 CAD/CAE/CAM 技术,在波音777 飞机上对全部零件进展了三维实体造型,设计了除发动机以外的其他机械零件, 比传统设计和装配流程效率提高了一倍。 美国 General Dynamic ElectricBoat 和 Newport News Shipbuilding 应用 CAD/CAE/CAM 技术设计
8、和建筑美国海军的型弗吉尼亚级攻击潜艇,从核反响堆、相关的安全设备到全部的生命支持设备都形成了三维数字化产品。相比之下,国内模具 CAD/CAE/CAM 技术的争论和应用远落后于国外,但也有应用较为成功的例子。如云马飞机制造厂承受模具 CAD/CAE/CAM 技术,为数十个单位数控加工飞机关键零件、飞机吹风模型、雷达波导管、军用载波机箱体、核潜艇发动机动定涡体、高能和正负电子对撞机关键部件、滚珠丝杠反相器械、光学仪器用各类凸轮、汽车复盖件模具、汽车构造件模具、汽车发动机和摩托车发动机缸体(盖)模具等,以及数控加工波音飞机 737700 垂直尾翼梁间肋铝合金构造件,实现了高难度的薄壁构造件的数控加
9、工,使得产品开发的周期比未承受CAD/CAE/CAM 前平均缩短 32%,设计效益提高 35 倍。据统计,CAD/CAE/CAM 技术 20 世纪末已应用于近百个工业领域。到了21 世纪,CAD/CAE/CAM 技术将在各行各业都有所应用,可以说在目前的各个领域的制造业,已离不开CAD/CAE/CAM 技术的应用,其中CAD/CAE/CAM 技术在模具领域的应用最为精彩,其前景也将更为宽阔。四、CAD/CAM 系统应具有的功能一个较完善的 CAD/CAM 系统,是由产品设计制造的数值计算和数据处理程序包、图形信息交换(输入、输出)和处理的交互式图形显示程序包、存储和治理设计制造信息的工程数据库
10、等三大局部构成的。这种系统的主要功能包括:1. 雕塑曲面造型功能系统应具有依据给定的离散数据和工程问题的边界条件,来定义、生成把握和处理过渡曲面与非矩形域曲面的拼合力气,供给汽车、飞机等设计和制造,以及某些用自由曲面构造产品几何模型所需要的曲面造型技术。2. 实体造型功能系统应具有定义和生成体素的力气 ,以及用几何体素构造法,或边界表示法构造实体模型的力气,并能供给机械产品以及用规章几何形体构造产品几何模型所需要的实体造型技术。3. 物体质量特性计算功能4. 三维运动机构的分析和仿真功能系统应具有争论机构运动学特征的力气,以及对运动系统的仿真等进展争论的力气。从而为设计师设计运动机构时,供给直
11、观的、可以仿真的交互式设计技术。5. 二、三维图形的转换功能产品的总体设计需要三维图形,构造设计主要用二维图形。所以 CAD/CAM 系统应具有二维三维图形转换功能。6. 三维几何模型的显示处理功能系统应具有动态显示图形、去除隐蔽线(面)、彩色浓淡处理的力气。以便使设计师通过视觉直接观看、构思和检验产品模型,解决三维几何模型设计的简洁空间布局问题。7. 有限元法 FEM 网格自动生成功能系统应具有有限元法对产品构造的静、动态分析、强度、振动、热变形等进展分析的力气,以及自动生成有限元网格的力气。8. 优化设计功能系统最低限度应具有参数优化法,进展方案优选的功能。9.数控加工功能系统应具有三、四
12、、五坐标机床加工产品零件的力气,并能在图形显示终端上识别、校核刀具轨迹和刀具干预,以及对加工过程的模态进展仿真。10.信息处理和信息治理力气系统应具有统一处理和治理有关产品设计、制造以及生产打算等全部信息的力气。五、我国 CAD/CAM 技术存在的主要问题我国 CAD/CAM 技术与国外相比起来，进展水平还很低，主要表现在以下方面。1.CAD/CAM 的集成程度不高，照旧停留在 NC 编程和绘图的应用上在应用 C A D技术设计模具方面，仅有约 10%的模具在设计中承受了 CAD 工具，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用 CAE 进展模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试
13、用和动画玩耍阶段；在应用 CAM 技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二是现有的工艺设备或因计算机制式不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰力气差异等，联网率较低， 只有 5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作。2 .CAD/CAM 的软硬件都依靠进口，自主版权的软件很少如常用的 CAD/CAM 软件有 Pro/ENGI-NEER 软件，是美国 PTCParamatric Tech-nology Corporation公司 1988 年推出的软件，具有以下特点：三维造型、参数化模型建构、基于特征的造型、相关联性、统一的数据库。UG 是美国 EDSElectronic Dat
14、a System公司开发的 CAD/CAM 一体化软件，由 CAD、CAE、仿真、质量保证、开发工具、软件接口、CAM 及钣金加工等局部组成。CATIA 是由法国达索飞机公司争论的 CAD/CAM 一体化软件，具有工程绘图、数控加工编程、计算分析等性能，可以便利地实现二维元素和三维元素间的转换，具有平面和空间机构运动学方面的模拟和分析功能，曲线造型功能尤为突出。我国研发的软件中应用较广泛的是北京华正软件工程争论所开发的 CAXA 系列软件，主要包括工程绘图、制造工程师、注塑模具设计、注塑工艺分析、数控机床通信等一系列模块，其他还有北航海尔等软件。与国外的相关软件相比，我国自行研制的很少。3.缺
15、少技术和设备力气我国大局部模具厂、车间的模具加工设备陈旧，在役期长、精度差、效率低， 至今仍在使用一般的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的阅历，设备简陋，能耗高。设备更速度缓慢， 技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备， 但过于分散，或不配套，利用率一般仅有25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素养较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人， 尤其缺乏学问面宽、学问构造层次高的复合型人才。六、模具 CAD/CAM/CAE 技术的进展趋势目前,随着全球创技术力气的提高和网络计算环境的普及 ,针对高质量
16、产品及高生产效率的市场要求,最大限度地提高模具制造业的应变力气 ,满足用户需求,模具 CAD/CAE/CAM 技术的进展总体上朝着集成化、网络化、标准化、专业化、开放性、虚拟化、专业化和智能化方向进展。1. 集成化CAD/CAE/CAM 系统集成化,可以消退分散应用 CAD、CAE、CAM 单项技术所形成的“信息孤岛”现象,最大限度地将计算机关心设计所产生的实体模型被后续的分析、加工、工艺和仿真所利用。2. 网络化随着计算机网络技术的不断完善,CAD/CAE/CAM 系统的网络化已成为不行阻挡的进展趋势。网络化可以充分发挥系统的总体优势,使一个工程在多台计算机上协作完成,节约了大量的人力物力财
17、力。借助现有的网络 ,用户可用高性能的PC 机代替昂贵的工作站,不同设计人员可以通过网络沟通设计数据,同时对模具的设计与制造进展操作和评价。3. 标准化随着 CAD/CAE/CAM 系统的集成和网络化,为保障数据传递、转化过程中不丧失,使模具 CAD/CAE/CAM 软件系统内部信息沟通成为整体,真正意义上实现模具制造信息传递的畅通,建立产品数据转换标准 STEP 对企业进展尤为必要。4. 开放性CAD/CAM/CAE 系统目前广泛建立在开放式操作系统Windows 和UNIX 平台上, 为最终用户供给二次开发环境,甚至这类环境可开发其内核源码 ,使用户可定制自己的应用程序。5. 虚拟化虚拟制
18、造(VM)以仿真技术、信息技术、虚拟现实技术为支撑,对产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进展统一建模。现已在国外模具工业中有成功的应用,如美国的Foundry Service 公司承受VM 技术对整个工艺生产过程进展仿真, 依据仿真结果优化设备参数后,成功地完成了生产系统的改造,节约了大量资金。6.专业化针对性的开发专用模具 CAD/CAE/CAM 系统软件,或依据模具生产企业自身的特点对软件系统进展二次开发,这样才有可能发挥出软件的最大潜能 ,充分利用好企业自身的设备,制造出高质量的模具产品。如日本 UNISYS 株式会社的塑料模设计和制造系统 CADCEUS 等7.智能化随着计算机关心
19、设计系统智能化程度提高,原来繁琐的操作渐渐被计算灵活能化处理取代。如将 KF(Knowledge Fusion)引入 CAD/CAE/CAM 系统,使其具有专家的阅历和学问,具有专家的推理方式和把握策略,以及智能化的视觉、听觉、语言的处理力气,从而到达设计自动化的目的。参考文献：1 刘玲，周旭东模具 C A D/C A E/C A M的进展和展望J.机械争论与应用， 20232 明兴祖，姚建明，机械 CAD/CAM，化学工业出版社，2023.63 汪文虎，莫蓉涡轮叶片精铸模具 CAD/CAM 原型系统开发与应用J航空计算技术，19994 周卫东，钟振龙，粟 亮模具 CAD/CAM 的进呈现状及技术展望机械制造与自动化，20235 王定标 , 向 飒, 郭茶秀 .CAD/CAE/CAM 技术的进展与展望 J. 矿山机械,20236 李德群,肖祥芷.模具 CAD/CAE/CAM 的进展概况及趋势J.模具工业,2023, 7李德群.模具的 CAD/CAE/CAM 技术J.电加工与模具,2023,增刊8 王丽敏,计小辈.模具设计制造中 CAD/CAE/CAM 技术的应用争论J.现代制造技术与装备,20239 李大双，汪文虎涡轮叶片精铸模具零件 CAD 造型过程的学问表达与求解J航空制造技术，2023