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1、武汉工业学院科研训练论文计算机软件在模具设计中的应用学生姓名汪才智学号系别材料成形与控制工程专业班级材料092班指导教师杨宁斌完成日期2012-12-20摘要模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、 兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用。采用模具 生产毛坯获成品零件，是材料成形的重要方法之一，与切削加工相比，具有材料 利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。冲压模具是 一种少、无切屑加工方法，在模具总产值中约占59%，其中在汽车制造业中，有 60%70的零件时采用冲压工艺制成的，冲压生产所占的劳动量为整个汽车工 业劳动量的
2、25%35%,在电子产品中冲压件的数量占零件总数85%以上。在许 多先进的工业国家，冲压生产和模具工业得到了高度重视，例如美国和日本，模 具工业的年产值已超过机床工业年产值13。因此，模具工业已成为重要的产业， 而冲压生产则成为生产优质先进机电产品的重要手段之一。模具 CAD/CAE/CAM 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，为企业提供一种有效的辅助 工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加 工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计 与制造周期，降低生产成本和提高产品质
3、量已成为模具界的共识。关键词：模具设计；模具 CAD/CAE/CAM；AbstractDieIn automobile, tractor, aircraft, household appliances, engineering machinery, power machinery, metallurgy, machine tools, weapons, instruments, light industry, household hardware industry, plays a very important role. The mold blank was finished parts,
4、is one of the important methods of material forming, cutting and processing, has high material utilization rate, low energy consumption, good product performance, high production efficiency and low cost. A stamping die is a small, non-cutting processing method, in the mold of total production value
5、is occupied about 59%, which in the automobile manufacturing industry, have 60% 70 parts made by stamping process, stamping production accounts for the amount of labor for the whole car industry in the amount of labor from 25% to 35%, in electronic products stamping parts of the total number of more
6、 than 85% of the total. In many advanced industrial countries, stamping and die industry to get attention, such as the United States and Japan, the mold industry annual output value of more than machine tool industry annual output value of 1 3. Therefore, the mold industry has become an important in
7、dustry, and stamping production has become the production of high quality advanced mechanical and electrical products is one of the important means.Die CAD/CAE/CAM is to transform the traditional mold production technology, is a hi-tech, cost-effective system engineering. It is based on computer sof
8、tware form, for enterprises to provide an effective auxiliary tool, the engineering and technical personnel with the help of computer on the performance of the products, mold structure, forming process, CNC machining and production management for design and optimization. The mold CAD/CAE/CAM technol
9、ogy can shorten the mold design and manufacturing cycle, reduce production cost and improve the quality of products has become the consensus of the mold.Key words: mold design; mold CAD/CAE/CAM;目录1、模具设计中的常用计算机软件1.1模具CAD/CAE/CAM的概念1.2模具CAD/CAE/CAM的特点1.3 CAD/CAE/CAM 的优越性2、CAD/CAE/CAM 技术的发展过程2.1 CAD 技术
10、的发展过程2.2 CAE 技术的发展过程2.3 CAM 技术的发展过程3、CAD/CAE技术在模具设计中的应用3.1 CAD/CAE 技术和模具结构设计3.2 CAD/CAE 技术和模具结构分析3.3 CAD/CAE 技术和模具成形仿真4、模具CAD/CAM技术在模具行业的应用现状4.1国内模具CAD/CAM技术的应用现状4.2国外模具CAD/CAM技术的应用现状5、我国模具CAD/CAM软件自主开发和2次开发情况6、结论7、致谢8、参考文献1、模具设计中的常用计算机软件模具 CAD/CAM 的发展状况符合通用 CAD/CAM 软件的发展进程。目前通 用 CAD/CAM 软件的发展现状如下：
11、CAD 技术经历了 2 维平面图形设计，交互 式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数 化设计、特征造型设计等发展过程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技 术、虚拟产品建模技术等。随着互联网的普及，智能化(intelligent)、协同化(collaborative)、集成化(integrated)成为CAD技术新的发展特点，使CAD技 术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。1.1模具CAD/CAE/CAM的概念CAD： (Computer Aided Design)是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产 品或工程进行总体设计
12、、绘图、工程分析与技术文档等设计活动的总称，是一项 综合性技术。CAE： (Computer Aided Engineering)即计算机辅助工程技术，是以现代计 算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，是实现模具优化的主要支 持模块。对于模具 CAE 来讲，目前局限于数值模拟方法，对未来模具的工作状 态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷。CAM： (computer Aided Manufacturing)即计算机辅助制造，其核心是计算机 数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。 1952 年 美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带
13、上的程 序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功 能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻 丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变 加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。1.2模具CAD/CAE/CAM的特点1个稳定的、可以满足实际生产设计需要的模具CAD/CAM系统应该具备下 列特点：模具CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。模具设计中因 为模具的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计 的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。
14、这 就要求模具CAD系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型的功能。否则， 就无法输入关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制 NC 加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造 型是模具CAD/CAM中的1个重要问题4。(2) 标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计1般不具有唯1性。对于 同1产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具 CAD， 减少数据的存储量，在建立模具 CAD 系统时首先要解决的问题便是标准化问题， 包括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。有了标准化的模具结构， 在设计模具时可以选用典型的模具组合，
15、调用标准模具零件，需要设计的只是少 数工作零件4。(3) 设计准则的处理是模具CAD中的1个重要问题。人工设计模具所依据的 设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。在编制设计程序时，必须对这些数 表和线图进行恰当的处理，将其变为计算机能够处理的表达形式。程序化和公式 化是处理数表或线图形式设计准则的基本方法。对于某些定性的设计准则，计算 机程序无法采用，需要深入研究，出便于使用的定量的设计准则。有些经验准则 难以程序化或公式化，这时就需要通过人机交互方式发挥经验的作用4。(4) 模具 CAD/CAM 系统应具有充分的柔性。模具的结构随产品的不同而变 化，模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设
16、计方式基本上属于经验设计， 设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量 的，大量生产模具的情况极为少见。所有这些，要求模具 CAD/CAM 系统具有 充分的柔性，即可以根据不同产品的特点和生产条件，灵活地作出抉择，方便地 修改设计。1.3 CAD/CAE/CAM 的优越性模具 CAD/CAM 的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和 广泛应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度 方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。其优 点主要表现在以下几方面：(1) CAD/CAM可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综 合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了的依据。计算机与设计人员 交互作用，有利于发挥人机各自的
