毕业论文--cadcam技术在模具中的发展

毕业论文--cadcam技术在模具中的发展内容摘要：

模具工作者的经验，仅凭计算机的数值计算功能去完成诸如模具设计方案的选择、工艺参数与模具结构的优化、成型缺陷的诊断以及模具成形性能的评价是不现实的。 新一代模具 CAD/CAE/CAM系统正在利用 KBE（基于知识的工程）技术进行脱 胎换骨的改造。 知识集成的主要目的是将分散的知识按照一定的逻辑规则有机的结合起来，使知识有序化、层次化，从而高效地利用知识资源，有利于知识创新。 网络等信息技术的发展为知识集成发展提供了很好的外部条件，而模块化的工程设计方法为知识集成的实现提供了必要的内部条件。 如 UGII中所提供的人工智能模块 KF（ KnowledgeFusion）安徽工贸职业技术学院 第 页 11 20。 利用 KF可将设计知识融入系统之中，以便进行图形识别与推理。 国内研究工作者在此方面做了大量的研究工作，并在某些方面取得了长足发展。 与先进制造技术的结合 采用高速加工 技术，得到的产品质量好，生产效率高。 高速加工过程中，机床主轴以极高的转速运转，激振频率远远离开了“机床 — 刀具 — 工件”系统的固有频率范围，零件加工过程平稳无冲击，因此加工精度高，表面质量好，经过高速铣削得型腔表面可以到达磨削的水平，省了很多精加工 [21]。 用高速铣加工中心加工零件，可以在一次装夹中完成型腔的粗精加工和模具零件其他部位的机械加工，并且不需要做电极，不需要手工研磨和抛光。 虚拟产品设计和制造。 虚拟现实技术集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、网络、多传感器、并行处理等技术。 模具虚拟产品设计技术是虚 拟现实技术在模具产品制造中的应用或实现，是模具现实设计环境和制造环境的计算机内部映射，是虚拟制造的重要内容；虚拟制造是以仿真技术、虚拟现实技术等为支撑，对模具设计、加工、装配、维护经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程和虚拟的产品 [22]。 虚拟技术使得产品的设计和制造更加直观化，并且有利于发现问题，即使修正，避免了在真正设计制造中出现问题引发的资源损耗。 模具标准件选择向智能化发展 由于人工智能、知识和知识表示的引入，使得模具标准件选择智能化，减少了人工操作量，提高了模具设计的效率，同时减少了设计中 错误纰漏的发生。 国内的许多专家对此提出了先进的理论，比如：卜昆提出设计一个参数化的尺寸驱动的三维建库工具 [23]； 莫蓉分析了面向转配的标准件库的信息结构，提出和实现了满足装配建模的一种标准件建库方法和建库工具。 这些理论对模具标准件选择向智能化发展都有深远的影响。 安徽工贸职业技术学院 第 页 12 CAD/CAM软件自主开发和二次开发情况 我国模具 CAD/CAM 的开发开始于 20 世纪 70 年代末，发展也很迅速。 在微机平台上开发 CAD/CAM 软件方面我国与国外起点差不多，都是使用 Visual C++，OpenGL 等工具进行软件开发， 国内许多高校、软件公司和企业在此基础上开发出了先进的，有自己特色，符合 中国 用户习惯的 CAD/CAM 软件或模块，其中有 一些成果已经得到了推广和使用。 到目前为止，先后通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、锻模、锤模和注塑模等 CAD/CAM 系统。 但是，直到现在这些系统大多数尚未在生产中广泛推广应用 国内开发适合模具行业的 CAD/CAM 软件，主要采用两种途径 — CAD/CAM 上 开发和开发拥有自主版权的 CAD/CAM 系统 (1)基于现有模具 CAD/CAM 平台 二 次开发成果 华中科技大学 1997 年推出了 注射模 CAD/CAE/CAM 集成系统， 系统以 AUTOCAD 软件包为图形支撑平台，包括模具结构设计子系统，结构及工艺参数计算较核子系统，塑料流动、冷却等子系统等。 合肥工业大学基于 AUTOCAD 与 MDT 的三维参数化注射模系统。 另外众多的科研单位和企业也针对具体应用开发了众多的插件和模块，如武汉汽车工业大学开发了基于 SOLIDWORKS的三维标准件库 3DPARTLIB等。 (2)自行开发的拥 有自主版权的模具 CAD/CAM 系统 由北京北航海尔软件有限公司推出的三维 电子 图板和 CAXAME 制造工程师 2020，能进行 3D 零件设计与 NC 加工，其特点是基于 3D 参数化的特征设计，实现了实体、曲面和 NC 加工的协调与统 一。 上海 交通 大学中模公司开发的金属塑性成型三维有限元仿真系统，其刚（粘）塑性有限元分析器和动态边界处理技术达到了国际先进水平。 吉林金网格模具工程研究中心所开发的冲压模具 CAD/CAE/CAM1 体化系统，将设计、模拟与制造有机结合起来。 浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统 GSCAD98。 金银花系统是由广州红地技术有限公司开发的基于STEP 标准的 CAD/CAM 系统。 开目 CAD 是华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的 CAD 和图纸管理软件。 中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发 了具有自主版权的 PICAD 系统及系列软件。 这些软件已经在许多模具行业中的企业得到推广和应用。 安徽工贸职业技术学院 第 页 13 第三章 、 CAD/CAM 在模具加工中的应用 CAD/CAM在模具加工中的应用 计算机辅助制造（ CAM）主要用来解决产品造型设计和分析、加工问题，可完成模具产品造型、产品可装配性检查、动态流体分析等工作。 常用软件有 UG、Pro/Engineer、 Mastercam、 Cimatron 和 CAXA 等，这些软件都具有模具设计开发功能。 运用知识工程技术 (KBE)，把模具设计原理、经验、技能和规范等结合到系统中，设计人 员只要输入工况参数、工程参数或应用要求，系统就能自动推理构造出符合要求的数字化几何模型。 有的设计软件如（ UG）还具有数据读入、零件建模、缩放控制、自动模型布局、分模等功能，通过使用过程模板和标准件库，把过程向导技术应用于模具的优化设计中，使只有最基础模具设计概念的初级设计人员也能设计出高质量的模具来，大大提高了模具设计工作的效率。 高速加工对加工工艺、走刀方式比传统方式有着特殊要求，因而要求 CAM系统能够满足这些特定工艺要求。 为了能够确保最大切削效率，又保证在高速切削时加工安全性， CAM 系统应能根据加工瞬 时余量大小，自动对进给率进行优化处理，以确保高速加工刀具受力状态的平稳性，提高刀具使用寿命。 CAM 软件在生成刀具轨迹方面具备了以下功能： ，避免突然加速或减速 ，以免因局部过切而造成刀具或设备的损坏。 ，一般应采用多次加工或采用系列刀具从大到小分层加工，避免用小刀一次加工完成，还应避免全力宽切削。 、螺旋下刀或圆弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料； 行间连接采用圆弧连接。 ，可通过精确裁剪减少空刀，提高效率，也可用于零件局部变化时的编程，此时只需修改变化的部分，无须对整个模型重编。 ，避免多余空走刀、抬刀，可通过对刀具轨迹镜像、复制、旋转等操作，避免重复计算。 生产实践表明，高速加工技术在模具制造中有加工精度高、表面质量好和生产效率高等特点。 举几个典型应用实例。 安徽工贸职业技术学院 第 页 14 用制造插座的压铸模具为例，材料硬度为 54HRC。 釆 用传统加工时的工艺过程是： 粗加工 线切割 淬火 EDM 成形 抛光，加工总工时为 55h。 釆 用高速加工时工艺过程是：粗加工 淬火 HSC抛光，加工总工时仅为。 工效提高近 4倍。 高速加工后的模具表面质量极佳，还可大幅度降低生产成本。 以生产卡车外壳的大型模具为例，现在 釆 用高速加工方法制造，粗加工刀具为直径 的球头铣刀，主轴转速 9000r/min，进给速度 5000mm/min；精加工刀具为直径 8mm 的球头铣刀，主轴转速 20200r/min，进给量 2020mm/min，高速铣削后达到的表面粗糙度为 1um。 因此不必再进 行手工研磨，只需用油石抛光。 和原来 釆 用的电加工工艺相比，手工操作时间减少了 40%。 CAD/ CAM技术 铸造成形过程模拟的探索性工作始于求解铸件的温度场分布。 1962 年丹麦的 Fursund 用有限差分法首次对二维形状的铸件进行了凝固过程的传热计算，1965 年美国通用汽车公司 Henzel 等对汽轮机铸件成功进行了温度场模拟，从此铸件在模具型腔内的传热过程数值分析技术在全世界范围内迅速开展。 从上世纪70 年代到 80 年代，美国、英国、法国、日本、丹麦等相继在铸件凝固模拟研究和应用上取得了显著成果，并陆续 推出一批商品化模拟软件。 进入 90 年代后，我国的高等院校，如清华大学和华中科技大学在该领域也取得了瞩目的成就。 单纯的传热过程模拟并不能准确计算出铸件的温度变化和预测铸造中可能产生的缺陷，充模过程对铸件初始。