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第7章 模具CAD/CAM 7.1 模具CAD/CAM概述 7.2 模具CAD/CAM技术 应用与发展 7.1 模具 CAD/CAM概述 7.1.1 CAD/ CAM相关术语 1.模具CAD/CAM概念 Computer Aided Design(计算机辅助设计)与Computer Aided Manufacturing(计算机 辅助制造)简称CAD/CAM，是指以计算机作为主要技术手段来处理各种信息，进行产品设计与制造的技术方法。 模具CAD/CAM技术是利用计算机软件作为有效的辅助工具，对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化的现代模具制造技术。模具CAD/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量，这已成为模具界的共识。 2.模具CAD/CAM系统的组成 每一种CAD/CAM软件都是针对某一类产品而开发的，如电子CAD/CAM只适用于印刷电 路板、集成电路等电子产品的设计制造，机械CAD/CAM适用于机械产品的设计与制造。尽管各种CAD/CAM软件的应用领域不同，但工作系统的逻辑功能、支撑环境是相同的。 CAD/CAM系统由计算机及其必需的外部设备和相应的CAD/CAM软件组成，如图7-1所示。对于一个具体的CAD/CAM系统，对计算机硬件及操作系统的配置要求是有区别的。 CAD/CAM系统的软件由系统软件、支撑软件和应用软件组成。 系统软件是计算机运行、控制、管理、程序编译的软件，如操作系统软件(如UNIX、Win-dows等)、语言编译系统软件(如C语言、VB)等。 支撑软件是支持CAD/CAM应用软件工作的通用软件，商品化的支撑软件分为计算机分析计算软件，如大型动力学分析软件ADAMS;图形支撑软件，如AutoCAD;数据库管理 软件，如SQL Server;计算机网络软件，如NetWare。 应用软件是针对某一应用领域专门开发的专用软件，这类软件专业性要求高、针对性强、价格较高。 3.模具数控自动编程 模具数控自动编程是经CAD造型再由CAM软件后置处理自动生成数控加工程序的过程。初期的数控自动编程是采用专用的APT软件，以人机对话的方式来确定加工对象和加工条件，然后编程器自动运算和生成加工指令。这种方式对于加工简单的直线和圆弧组成面，可以快速完成编程工作。目前这种自动编程方式已经集成在数控机床的数控装置中，但如果加工零件的表面轮廓是复杂的曲面，这种方法就难以生成自动加工程序。 现代数控自动编程是以CAD图形为交互基础，在CAD/CAM集成系统中对CAD的零件造 型进行CAM处理，自动生成数控加工程序，CAD/CAM自动编程的过程如图7 -2所示。 7.1.2 模具CAD/CAM技术 1.模具CAD技术 CAD技术是集计算机图形学、数据库技术、计算机网络通信等技术为一体的综合性高新技术。CAD技术在模具行业的应用，使模具设计制造的水平有了飞速的提高。 CAD技术半个世纪的发展经历了多次的技术变革，已经形成的三维CAD图形技术有: 曲线、曲面造型技术，实体造型技术，参数化造型技术，特征造型技术，变量化造型技术。 (1)曲线、曲面造型技术 从20世纪60年代初人们就开始研究自由曲线、曲面的计算机处理与计算方法，先后出现了适合计算机处理的Ferguson曲线曲面、Coons曲线曲面、Bizier曲线曲面、B样条曲线 曲面、Nurbs曲线曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA。标志着CAD技术从单纯绘制二维工程图纸模式飞跃到用计算机完整描述零件的主要信息，为CAD技术的发展 和CAM技术的开发奠定了基础。 (2)实体造型技术 实体造型技术来自于CAD/CAE一体化的开发，1979年SDRC公司推出的最早期的 I -DEAS成为第一个基于实体造型技术的CAD/CAE软件。实体造型技术可以完全表达零件的全部属性和形状特征，其造型的基础是基本体素构型和边界构图法，在生成基本体素后通过布尔运算对零件的特征进行诸如拉伸、旋转、抽壳、拔模、过渡、阵列等操作，从而建立零件完整的三维造型。 (3)参数化造型技术 参数化造型是在20世纪80年代出现的一种更先进的CAD造型技术，零件的特征和属性用一组参数来约定其形状和尺寸大小，参数和造型对象的控制尺寸有对应关系，可以通过修改参数来改变设计造型结果。目前，参数化CAD技术已经在CAD/CAM软件中得到广泛应用，如Pro/E就是典型的全尺寸约束的参数化CAD/CAE/CAM软件。 (4)特征造型技术 为使生产组织自动化程度进一步提高，向集成化进一步发展，CAD技术从单纯的二维 图形