计算机辅助设计与制造在冲压生产中应用较早国外从世.pdfVIP

冲模 CAD/CAM 一、概述 计算机辅助设计与制造在冲压生产中应用较早。国外从20 世纪 50 年代末期就开始了对冲模 CAD 的研 究。20 世纪 70 年代初陆续推出了一批模具 CAD ／CAM 系统，如美国 D—C 公司于 1971 年推出的 PDDc 级进模 CAD ／CAM 系统，福特汽车公司开发的汽车拉深模 CAD ／CAM 系统。1979 年日本推出冲孔及弯 曲模 PENTAX 系统及 JAPT 自动编程系统。同时，英国、前苏联、意大利、捷克等国也进行了冲模CAD ／CAM 技术的开发和应用。取得了良好效果。一般都能提高设计功效几倍至几十倍，缩短模具制造周期 60 ％以上，降低模具制造成本约30 ％～50 ％。 近年来，国内各种冲模 CAD ／CAM 系统不断涌现，如上海交大模具研究所开发的冲模 CAD ／CAM 系统，华中理工大学开发的精冲模 CAD ／CAM 系统（HJC ）、山东某厂开发的拉深模CAD 系统、西安交 大开发的“冷冲模设计师”CPD—PD 等系统。这些模具 CAI ／CAM 的开发，积极促进了模具标准化、典 型化进程。而模具设计制造技术的每一个进步也促进模具 CAD ／CAM 技术的日渐成熟。 CAD ／CAM 在冲模设计与制造的应用，主要可归纳为以下几个方面： 1）利用几何造型技术完成复杂模具的几何设计。 2 ）完成工艺分析计算，辅助成型工艺设计。 3 ）建立标准模具零件和结构的图形库，提高模具结构和模具零件设计效率。 4 ）辅助完成绘图工作，输出模具零件图与装配图。 5 ）利用计算机完成有限元分析和优化设计等数值计算工作。 6 ）辅助完成模具加工工艺设计和NC 编程。 二、冲模 CAD ／CAM 系统的功能内容 1973 年 CAD ／CAM 技术尚处于初期实用阶段时，国际信息处理联合会IFIP （InternationalFederation of Information Processing ）曾给CAD 下了一个广义的、并未得到公认的定义：“CAD 是将人和计算机混编在 专业解题组中的一种技术，从而将人和计算机的最优特点结合起来。”人具有逻辑推理、判断、图形识别、 学习、联想、思维、表达和自适应的特点和能力，计算机则以运算速度快、存储量大、精度高、不疲劳、 不忘记、不易出错以及能迅速显示数据、曲线和图形见长。所谓最优特点“结合”，即通过人机交互技术， 让人和计算机进行信息交流和分析，取长补短．使人和计算机的最优特性都得到充分发挥，从而获得最佳 的综合效果。 一个比较完善的模具 CAD ／CAM 系统，是由产品及模具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、存储和管理设计制造信息的工程数据库等三 大部分构成。这种系统的主要功能包括： 1）雕塑曲面造型（Surface Modeling）功能：系统应具有根据给定的离散数据和工程问题的边界条件， 来定义、生成、控制和处理过渡曲面与非矩形域曲面的拼合能力，提供汽车、飞机、船舶以及其他复杂形 状产品的模具设计和制造所需要的曲面造型技术。 2 ）实体造型功能（Solid Modeling）：系统应具有定义和生成体素（PrimIIive ）的能力以及用几何体素 构造法 CSG （（20ntructive Solid Geometry ）或边界表示法B—rep （Boundaryrepresentation ）构造实体模型 的能力，并且能提供用规则几何形体构造模具总装图、零件图所需的实体造型技术。 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。 5 ）二、三维图形的转换功能。 设计过程是一个反复修改、逐步逼近的过程。总体设计需要三维图形，而结构设计主要用二维图形。 因此，从图形系统角度分析，设计过程也是一个三维图形变二维图形，二维图形变三维图形的变换过程。 所以，模具 CAD ／CAM 系统应具有二、三维图形的转换功能。 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、消除隐藏线（面），彩色浓淡处理（Shading） 的能力，以便使设计人员通过观察、构思和检验，解决三维几何模型设计的复杂空间布局问题。 7 ）有限元法（FEM Finite Element Method ）网格自动生成的功能。 系统应具有用有限元法对产品及模具结构的静、动态特性、强度、振动、热