来源:模具行业
CAD/CAM即计较机辅助设计与计较机辅助制造,是一门随着计较机和数字化信息技术发展起来的、与机械设计和制造技术相互渗透相互结合的、多学科综合性的技术。CAD/CAM是20世纪最杰出的工程成就之一,是数字化、信息化制造技术的根本,其发展和应用对制造业发生了革命性的影响和推动感化。
近二十年来,模具CAD/CAM技术飞速发展,成为缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量、改造传统模具生产方式的系统工程。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。
具体来说,CAD/CAM就是利用计较机及相应的CAD软件辅助产物的设计、修改、工程分析和优化,充分利用计较机计较速度高、在CAD软件中的数据易修改、存储量年夜、记忆能力强、重复工作不会“疲劳”等特点,将设计人员从繁琐的数据查询、图形绘制工作中解脱出来,并进一步通过图形图像的三维显示,便于设计人员了解产物内在结构,通过工程分析模块能辅助肯定产物的结构尺寸等。
但由于其不具有缔造能力,因此需要设计人员对利用CAD技术发生的设计结果进行分析和评价,而人虽然有知识、思想、经验、缔造性,但记忆能力有限,易疲劳、易失误。只有将人的缔造性活动能力与计较机执行数值计较和存储能力结合起来,才能真正发挥各自的特长,提高产物的设计效率,缩短设计周期。在两者的功能体现上,计较机及CAD软件主要的功能有:1)扩大设计者记忆能力;2)提高设计者分析和逻辑运算的能力;3)代替设计者完成年夜量重复性的工作。
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CAD/CAM在模具行业的应用
自上世纪70年代以来,国内外许多学术机构和公司对CAD/ CAM技术进行了广泛的研究,在锻造工艺过程设计、锻模结构设计和金属流动模拟等方面均取得了显著的成绩。轴对称锻件约占锻件总数的30%左右,加上轴对称锻件几何形状简单,易于描述和定义,所以开发锻模CAD/ CAM系统时国内外大多数机构和人都是从轴对称锻模入手。
轴对称锻模CAD/ CAM系统的主要组成部分包括锻件设计、模锻工艺设计、锻模结构设计和NC编程。锻件设计指的是设计冷锻件图和热锻件图,包括选择分模面、补充机加工余量、添加圆角和拔模斜度等。模锻工艺设计决定是否采用预成形工序、怎样采用预成形工序以及如何选择锻压设备的吨位。另一类广泛应用的锻件是长轴类锻件,其成形工序设计和模具结构设计远比轴对称锻模复杂,因此开发长轴类锻模的CAD/CAM系统的难度更大、通用性也低,目前在许多通用商品化CAD/CAM软件上二次开发的长轴类锻模的CAD/CAM系统仅限于特定产品和特定场合的应用。
国外级进模CAD/CAE的研究始于上世纪60年代末,70年代便有初步应用,但仅限于二维图形的简单冲裁级进模,其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等。
为了能够适应复杂模具的设计,各个制造公司采用了自动设计和交互设计相结合的方法,在该系统中除毛坯展开、弯曲回弹计算和工步排序为自动处理外,其余均需要设计人员的参与。应用三维几何造型技术的级进模系统始于80年代末,将三维图形技术应用于模具结构设计,显示出三维图形软件在模具设计中的重要作用。
国际上最早开展汽车覆盖件模CAD/CAM系统研究与开发的是汽车制造公司。早在1965年日本丰田汽车公司已将数控技术用于汽车覆盖件的模具加工,取得了很好的经济效果。上世纪80年代采用的汽车覆盖件CAD/CAM系统包括了NTDFB和CADETT两个设计软件及加工凸、凹模的TINCA软件,可完成车身外形设计、车身结构设计、冲模CAD、主模型与冲模加工和夹具加工等任务。
据报道,该系统投入使用后可使丰田公司的汽车覆盖件成形模设计与制造时间减少50%,本世纪之初采用了Pro/E软件平台开发的面向拉延模设计的专业化软件Pro/Dieface。美国通用汽车公司依托UG-II软件平台上也开发了用于汽车覆盖件模具设计的专用模块,如钣金件设计、车身设计、复盖件冲压工艺设计(包括冲压方向选择、工艺余量补充、压边面形状设计和修边线确定)和模具结构设计等,目前该系统正处于试运行阶段。
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CAD/CAM的未来发展趋势
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集成化
集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把CAD、CAE、 CAPP、CAM以至PPC(生产计划与控制)等各种功能不同的软件有机地结合起来,用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理,保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。
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网络化
21世纪网络将全球化,制造业也将全球化,从获取需求信息,到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造,直至营销,整个生产过程也将全球化。 CAD/CAM系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统; 能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统; 能开发自动化系统,产生和优化工作计划和车间级控制,支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统; 对生产过程中物流,能进行管理的物料管理应用系统等。
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智能化
人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入,发展专家CAD系统。 专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。 它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面,更可靠的指导。 应用这些实例和启发准则,根据设计的目标不断缩小探索的范围,使问题得到解决。
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结束语
综上所述,模具行业因设计、制造的特殊性,对信息化技术提出了个性化需求,CAD/CAM与模具加工己形成了相互促进的局面。 模具行业的高增长和对信息技术的高需求似乎成为了CAD/CAM厂商和PLM厂商的必争之地。
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