CAD/CAM设计

CAD/CAM设计（精选11篇）

CAD/CAM设计 第1篇

关键词：模具设计与制造,CAM,CAD,三维造型,集成技术

1 模具设计与制造概述

模具自身的特殊性决定了模具的设计与制造是一个不可分割的整体。由于模具的型腔多为复杂的曲面或曲线所构成,因而其制造过程大量应用了数控技术。近年CAD/CAE/CAM商业软件日益普及,使得计算机不仅被用来进行模具的设计和数控程序的生成,而且还被用来模拟模具的成型和使用过程。

2 模具的种类

根据应用于成型加工的对象和各种工艺过程的不同,模具可具体分为冲压模、塑料模、压铸模、锻造模、铸造模、玻璃模、粉末冶金模、橡胶模等。综合各种模具的共同特点,总体上可将模具分为三大类:1)金属板材成型模具,如冷冲模等;2)金属体积成型模具,如锻模、压铸模等;3)非金属制品用成型模具,如塑料注射模、压缩模。其中,如果不考虑成型的材料是金属还是非金属,可将体积成型模具统称为型腔模。

模具的外形通常可以根据压制机械的要求设计,而在模具中要描述其成型对象的轮廓,则通常要依靠一定的造型方法去设计并做出制造方案,而这些恰好是CAD/CAM软件的应用领域所在。

3 模具设计与制造的特点

由于不同类型的模具涉及各种不同的专业应用领域,因此模具设计的专业性较强,需要根据一定的设计方法来进行设计。

1)从二维设计向三维设计转变

从设计手段看,传统的模具设计主要采用二维设计,即首先将三维的制品零件通过投影生成若干个二维视图来表示,然后在此基础上再进行模具结构设计,画出模具的装配图及各个零件图。目前模具的设计手段正逐步从传统的二维设计向三维设计转变。

2)三维CAD技术的出现彻底解决了二维设计的弊端

整个模具制品零件及模具结构设计可以直接在非常直观的三维环境下进行。当模具制品及模具零件的三维模型设计完成后,可直接根据投影关系自动生成工程图,彻底解决了传统二维设计繁琐、相互干涉的弊端。

3)模具设计推动了CAD、CAM技术的不断发展

模具属于标准化程度较高的产品,模具设计中使用的模架及各种标准零件可以直接从CAD系统中建立的标准目录库中直接调用,大大提高了设计的质量与效率。同时,三维CAD系统中设计生成的模具零件三维模型可直接用于模具的分析模拟及数控加工编程等后续应用,适应了现代化生产和CAD/CAM集成技术的要求。为了更好地解决模具设计中所提出的各种新问题,又进一步推动了CAD、CAM技术的不断发展。

4)模具设计率先使用先进的制造方法、新材料、新工艺

为了尽量缩短模具制造周期,各种先进的制造方法如快速原型制造、逆向工程、高速加工及网络协同制造等技术也随着在模具制造业中的率先应用而获得发展和完善。除此之外,为了提高模具的使用寿命,各种新材料、新工艺及先进的热处理、表面处理技术也在模具制造业中率先获得应用。

4 模具设计与制造中C A D/C A M的应用

1)模具设计中大量应用了特征三维造型技术

现代产品根据使用要求及美学要求来进行设计,在此同时要考虑材料性能、成型工艺、模具结构、成型设备、生产批量及生产成本等各方面的要求。基于特征的三维造型软件的应用,为设计师提供了强大的设计编辑平台。使用参数化特征造型技术,能很方便地生成产品的三维参数化模型,调整参数值即可实现设计模型快速修改,为后续的模具设计与分析计算打下良好的基础。

2)PC平台上的CAD/CAM软件在模具行业的应用

20世纪90年代前,能支持模具设计与制造的CAD/CAM软件主要采用UNIX操作系统,并运行在各类图形工作站上。目前各工作站版软件均相继移植了微机版,甚至推出了完全Windows风格界面的软件。特别是模具数控加工中的计算机辅助编程,不少模具企业已能应用自如,并获得了良好的经济效益。

3)模具远程协同制造在CAD/CAM中的集成应用

使用计算机辅助完成模具的整个设计与制造,必然要用到各种CAD/CAM专业软件。为了使设计与制造数据能在这些软件间进行畅通的数据交换,必须要实现这些软件的集成。

传统意义上的CAD/CAM集成是指一个软件本身的各种设计与制造功能的集成,如高端CAD/CAM集成软件PRO/E、UGII中就集成了零件设计、反求工程、装配设计、模具设计、工程图及NC加工编程等诸多功能。但随着全球经济一体化的不断推进及模具设计与制造领域中专业化分及协同制造的需要,更需要基于网络的模具CAD/CAM集成软件来支持。

4)专业的模具CAD/CAM功能及智能化程度在不断提高

传统的CAD/CAM软件使用比较复杂,各种选项的选择及参数的设置必须由用户作出正确的判断,否则软件无法为用户提供符合实际情况的正确结果。如模具设计中非常关键的零件分模面的构造,在很多软件中需要通过使用通用功能一步步地构造来实现。

基于知识、面向制造的智能化模具CAD/CAM软件的出现,将大大提高模具设计的效率与质量。如Cimatronit中的模具专家功能,能根据脱模方向自动生成分模线,优化生成分模面后,再自动分割出凸、凹模。再如CAXA软件中的知识加工功能,通过简单的参数设置即可完成从支持层间切削的高效粗加工、基于残留量的半精加工到精加工的整个典型模具加工过程。

在西方工业发达国家,模具设计与制造过程中的CAD/CAM的应用已非常普遍,可完全实现从产品设计、模具设计至模具NC加工的无纸化。所以能否将CAD/CAM技术应用于模具设计与制造的全过程已成为模具企业继续发展的必要条件。

5 CAM主要加工方法

主要包括粗加工、精加工、铣槽加工、知识加工。

5.1 粗加工

区域粗加工:主要用于加工型腔,选用二轴半加工,根据给定的轮廓和岛屿,可以生成分层的加工轨迹,也可以生成中间有多个岛的平面区域加工轨迹;

等高线粗加工:主要用于凸模加工,选用两轴半加工,按指定的等高距离逐步下降,一层一层地加工并基于补加工的曲面或实体以截距相等的平面求出交线,以这些轮廓、岛进行加工;扫描线粗加工:主要用于多曲面形成的凸模和凹模的加工,适合两轴半加工;摆线粗加工:适用于比较平缓曲面的凸模和凹模的加工,适用两轴半加工;插铣式粗加工和导动线粗加工。

5.2 精加工

参数线精加工:用于三轴联动加工三维曲面;等高线精加工:用于陡峭曲面加工;扫描线精加工:用于选用顶点路径切削方式,可用于多曲面形成的凸模和凹模的加工;浅平面精加工:用于零件模型中平坦区域的加工;限制线精加工:用于截面线或斜壁形的凸凹模的加工;导动线精加工:用于截面线或斜壁形的凸凹模的加工;轮廓线精加工、三维偏置精加工和。

5.3 补加工

补加工是根据结构的需要,对底部夹角等细微的部分进行补加工。等高线补加工:用于实体、曲面多部位的补加工,也可以用于凹模和凸模的加工;笔式清根加工:用于实体多部位的补加工,也可用于凹模和凸模的加工;区域式补加工:用于实体多部位的补加工,也可以用于凹模加工及深形和浅形的型腔夹角的补加工。

5.4 铣槽加工

模具是一些比较特殊的零件,有很多的槽需要加工。这些槽大体可以分为直槽、环形槽、2D和3D槽,它们需用到下列的加工方法。

扫描式铣槽:用于实体多部位的补加工,也可以用于凹模和凸模的加工,是用扫描线的方式生成铣槽轨迹;曲线式铣槽:可适用于实体多部位的加工,也可以用于凹模和凸模的加工,用于生成3D曲线式铣槽轨迹。

5.5 知识加工包括生成模板和应用模板

生成模板:用于记录用户已经成熟或定型的加工流程,在模板文件中记录加工流程的各个工步的加工参数。

应用模板:用于记录用户已经成熟或定型的加工流程,在模板文件中记录加工流程的各个工步的加工参数。

6 CAM在模具设计与制造中的关键技术

6.1 尽量用二维替代三维

大多数机床在三维曲面或实体的加工中使用直线插补方式,它没有直接生成的二维轨迹的精度高,也没有生成二维轨迹的速度快。所以CAM加工中的基本原则是能用二维轨迹完成的,尽量不用三维轨迹做。由此看出,会有很多在设计中做三维造型的产品,在加工中只需要一些二维轮廓。比如用三维设计造型完成的三维实体如图1(a)所示:

如果采用加工造型,完全可以全部采用二维加工轨迹。只需要绘制如图1(b)所示的二维线框图,就能满足其要求。

6.2 工艺对造型的特殊需求

用于三轴加工的造型,由于需要考虑加工工艺,其造型形状有时也和设计造型迥然不同。比如设计造型如图2(a)所示,如果直接对此实体图进行加工,其上表面加工轨迹如图2(b)所示(参数线加工,不做任何工艺处理的情况)。

如果造型时考虑工艺及造型效率和轨迹生成效率,只需要作二维轮廓及一张原始曲面,即可完全满足加工对造型的需求。对上述曲面做参数线加工后生成的轨迹将不会在被加工后的表面边缘留下折点及进出刀痕迹如图2(c)所示。因此它所用的时间会明显比设计造型用的时间短。生成轨迹时,在设计造型中,需要处理的是实体,系统将从实体上剥离曲面,然后再对曲面进行加工。而对加工造型,仅仅需要处理现有的曲面即可,速度上要比处理实体快很多。

6.3 混合模型的使用

混合模型在加工造型中用的很多。它可以是实体、曲面、二维线框的任意混合使用。在设计造刑上的混合模型一般是实体和曲面的混合,很少用到线框、曲面的混合。在加工造型中,这种混合应用的主要目地也是为了简化模型,提高效率。设计造型如图3所示:

在其腔体加工过程中,可以被简化为曲面和线框的混合模型。简化后的模型在造型和加工中效率都比较高。

6.4 化整为零提高运行效率

在PC机上进行三维实体设计,当零件的复杂程度加大时,运行效率会很低。对于CAM来说,同样会遇到这种问题,较好的解决方法就是化整为零。CAM不同于CAD,复杂零件如果拆开设计会有很多麻烦,CAM则是完全可以的。很多企业的应用经验证明,将一个零件分成很多局部进行CAM造型及加工是可行的,即完成了设计任务,又使软件运行速度成级数速率提高。

7 结束语

利用CAM、CAD进行模具设计与制造,提高工艺文件质量,缩短生产周期,降低劳动强度,提高了生产效率,降低了生产成本。

参考文献

[1]李云程.模具制造技术[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2]姜家吉.模具CAD/CAM[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]张荣清.模具制造工艺[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4]陈立德.机械制造技术[M].上海:上海交通大学出版社,2000.

材料加工CAD、CAM复习重点 第2篇

特征造型：特征造型可定义产品的形状特征、精度特征，材料特征和其它工艺特征，从而为工艺设计和制造过程的各个环节提供充分的信息。

铸造成型传热凝固分析的主要任务：预测缩孔、缩松的产生的原因，为指导工艺设计提供有效的手段

铸件凝固过程数值分析方法：有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）、直接差分法（DFM）、边界元法（BEM）

冲裁模CAD/CAM系统毛坯排样模块分为：自动化排样、交互式排样

冲裁件的工艺性: 冲裁件对冲压工艺的适应性，包括冲裁件的形状结构、尺寸及其偏差，以及外轮廓与孔（槽）、孔（槽）与孔（槽）之间的距离等因素。

PRO/E自带的模具设计模块：PRO/Moldesign

进行注塑成形三维流动过程模拟最有效的方法是：有限元法、有限差分法

覆盖件冲压工艺数据库管理系统功能：

1、数字维护功能

2、查询功能

3、统计计算功能

4、报表生成功能

5、数字完全保护功能

覆盖件冲压工艺常用分析方法：常规分析法、经验分析法、有限元法

典型焊接专家系统：

1、焊接材料选择专家系统

2、焊接工艺优化及缺陷分析专家系统

3、焊接保护气体选择专家系统

4、焊接工艺制定专家系统

5、弧焊工艺制定与咨询专家系统 焊接专家系统：

1、数据库技术

2、知识库技术

3、计算与推理技术、CAE技术和参数化绘图技术。

计算机辅助设计（Computer Aided Design）:简称 CAD，计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺过程规划（CAPP）、快速原型制造（RPM）以及计算机集成制造(CIMS）

曲面造型：利用各种曲线、曲面来拟合逼近物体的表面，描述物体形状的造型方法。又称表面建模。

线框造型：由一系列空间直线、圆弧和点等基本元素组合而成模型，用来描述产品的轮廓外形

实体造型：以几何造型为基础的实体造型，在实体造型系统中，三维形体均以实体表示，其几何信息和拓扑信息完备。

19、铸件成型流动过程模拟分析方法：SOLA-VOF法采用体积函数代替标示粒子

20铸件温度场模拟求解有限差分法的后退差分法属于：隐式解法。

21、体素：由有限个尺寸参数定义的基本形体，如长方体、圆柱体、球体等。

构造体素表示（CSG）：利用一些简单形状的体素，经变换和布尔运算构成复杂形体的表示模式。

体素调用表示：采用规范化的几何形体及其形状参数描述形体

单元分解表示：将形体分解为一系列单元，然后表示这些单元及其相互间的连接关系边界表示（B－Reps）：以形体表面的细节，即以顶点、边、面等几何元素及其相互间的连接关系来表示形体的模式。

初始图形交换规范---IGES是一种按特定的文件结构安排的数据格式，用来描述产品的设计和生产信息，可用它来交换CAD/CAM系统中以计算机可读的形式产生和储存的数据。产品模型数据交换规范---STEP

虚拟现实：就是一种先进的计算机用户接口，他通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又织染的实时感知交互手段，最大限度的方便用户操作，从而减轻用户负担，提高整个系统的工作效率。

仿真技术：通过观察系统动态模型在某段时间内的性能来解决问题的方法。

铸件凝固过程有限元法、有限差分法的简称：有限元法（FEM）有限差分法(FDM)

级进模进行干涉检测的时候,当条料沿其运动方向每前进一个步长就在零件实体工作区进行一次布尔求交运算，如果在各个步长上没有获得求交运算得到的实体，则在该步长上没有干涉现象

利用保压冷却分析软件：塑料熔体的压实、凝固过程及改进模具冷却系统设计，调整注射成型工艺参数，提高产品的质量及生产效率。

利用注塑模分析软件可以预测塑料熔体在模具型腔内的流动过程，改进流道与浇口设计，提高试模成功率

三维铸件成型流动分析 F = 单元内流体的体积/单元总体积

当 F = 0时，该单元为空单元，没有流体；

当 F=1时为满单元，说明该单元为内部单元；

当 0＜ F＜ 1时则表示该单元内有流体流入，但又没有充满，即为表面单元

专家系统:人工智能的一个分支，是指在某个领域内能够起到人类专家作用，具有大量知识

和经验的智能系统。

曲面造型：---利用各种曲线、曲面来拟合逼近物体的表面，描述物体形状的造型方法。又称表面建模。

体素调用表示：采用规范化的几何形体及其形状参数描述形体

参数化设计：采用参数化模型,通过调整参数来修改和控制几何形状的方法.拓扑信息:描述形体各元素间连接关系的信息。

IGES（初始图形交换规范）:一种按特定的文件结构安排的数据格式，用来描述产品的设计和生产信息，可用它来交换CAD/CAM/系统中以计算机可读的形式产生和存储的数据 计算机辅助设计研究的主要内容：

1.造型技术 计算机辅助设计是以各种数字化的图形来表达设计方案，因此图形处理和表

达是计算机辅助设计技术研究的基础和关键。

2.优化分析在工程设计中往往要进行某些分析，包括力学、传热学、流体学等。提供 优化分析功能的各宗专用软件和商品化的通用软件已被广泛的集成到计算机辅助设计系统中去。它允许使用者在设计的同时就能够进行充分的分析、优化所设计的方案，是设计达到最优。

3.综合评价 在一般情况下，设计完成后都需要进行校核和评价，包括尺寸校核、外观分析、内部结构剖析、碰撞试验以及材料加工中的各种缺陷预测等。

4.信息交换CAD系统的信息交换包括CAD及CAD之间、CAD和其他系统如计算机辅助制造（CAE）、计算机辅助工艺规划（CAPP）以及快速原型制造（RPM）等之间，以及偷偷拿过互联网进行的远程的、异地的信息沟通和资源共享。

材料加工CAD可以分为哪几种？

铸造成形CAD :包括铸造工艺CAD以及铸造工装（模具／模板）CAD。

塑性成形CAD :包括冷冲模、冲裁模、弯曲模、拉伸模以及锻造模设计CAD。

焊接成形 CAD : 包括焊接材料的选择，保护气体的选择，焊接工艺制定，焊接工艺优化，缺陷分析与诊断，焊接过程传热分析、流动模拟、应力分析及组织模拟。

注射成形 CAD : 包括产品图与模具型腔图的尺寸转换、标准模架与典型结构的生成。模具零件图和总装图的生成。模具刚度与强度校核、设计进程管理、模具成本分析与计算等 材料CAD/CAM包括什么内容

铸造成型CAD/CAM1、铸造成形CAD :包括铸造工艺CAD以及铸造工装（模具／模板）CAD。

2、铸造过程仿真模拟 基于有限分析的模拟优化技术，包括充型过程模拟、凝固过程模拟、应力应变分析、微观组织模拟，为制订合理的铸造工艺提供有力的指导。

3、铸造CAM 主要是铸造工装的数控加工成型，包括模样、模板等的计算机辅助制造。塑性成型CAD/CAM1、塑性成形CAD :包括冷冲模、冲裁模、弯曲模、拉伸模以及锻造模设计CAD。

2、塑性成型过程模拟仿真利用有限元技术对塑性成型的应力、应变进行模拟分析，预测

应力集中、开裂、变形等缺陷。

3、塑性成型CAM模具对于塑性成型而言因此塑性成型CAM技术主要是研究如何利用数

控、电火花等加工手段，快速、精确的制造出塑性成型用模具。

焊接成型CAD/CAM1、焊接成形 CAD : 包括焊接材料的选择，保护气体的选择，焊接工艺制定，焊接工艺优化，缺陷分析与诊断，焊接过程传热分析、流动模拟、应力分析及组织模拟。

2、焊接过程模拟仿真、包括焊接过程的传热分析、应力分析、焊接熔池内的流动分析及围观组织的模拟等，优化焊接工艺。

3、焊接成型CAMCAM利用CAD的设计结果控制数控切割机以及焊接机器人进行切割或者焊接。

注塑成型CAD/CAM1、注射成形 CAD : 包括产品图与模具型腔图的尺寸转换、标准模架与典型结构的生成。模具零件图和总装图的生成。模具刚度与强度校核、设计进程管理、模具成本分析与计算等

2、注塑过程模拟仿真 可以预测注塑成型流动及保压阶段的压力场、温度场、应力应变场和凝固层的生成，流道的分析、优化，冷却工艺的制定等，从而有效的指导实际才、生产。

3、注塑成型CAM重点研究注塑模具的数控加工。

计算机辅助设计系统的硬件组成:

1、计算机主机计算机主机又称中央处理器，由运算器、控制器和主存储器组成。

2、外存储器 CAD系统需要储存的信息量很大，仅有内存书远远不够的，故设置外存储器来存放暂时不用的程序和数据，既可作为内存容量不够的一种弥补，又可以起到永久储存的作用。

3、输入设备 主要作用是把外界信息输送扫计算机中，供计算机运算和处理。

4、输出设备 主要作用是把计算机产生的信息以不同的方式输出出去，供实际需要。

5、网络 包括局域网和互联网，可以将多个不同硬件、甚至不同区域的硬件系统联系在一起，实现资源共享以及一地网络化设计。

CAD系统软件的内容按其内涵可分为：操作系统在整个计算机系统的工作中起总指挥和总调度的作用，使各设备能在它的统一安排下按时完成自己的任务的程序。

支撑软件从功能上，是介于系统软件与应用软件之间，带有一定专门性而又具有普遍性的工具软件。

数据库数据库是存储在计算机系统里的、由数据库管理系统统一管理的数据集合，可以为多个用户使用。

应用软件面向用户，在对主机的要求、外围设备的种类、用户界面、软件设计方法和软件规模诸方面都有自己的特点和特色。

专家系统的两大特点

一是存储了大量的专家的知识和经验，形成了系统的知识库：二是设置推理机构，能模仿专家决策的思维过程来分析问题和解决问题。

计算机辅助设计系统分为哪些类型？

1.信息检索型CAD系统主要用于设计已定型的、标准化和系列化程度很高的产品。

2.人机交互型CAD系统

3.智能型CAD系统以专家系统的方式来体现，即把机械设计专家系统和原有CAD系统有机结合起来。

特征造型系统的功能：（1）参数化设计功能: 主要用以提高系统的修改性能。（2）基于特

征设计思想: 特征造型系统基于特征设计，将几何信息、拓扑信息和工艺信息等等都建在特征模型中。（3）采用通用数据交换标准:特征造型系统采用新的数据传送标准，具有形状特征、尺寸公差、工艺信息等信息代码，从而使数据传输高效、正确。材料加工CAE的研究目的、内容

目的：在计算机虚拟的环境下,通过交互方式,制定合理的材料加工工艺，而不需要或少做

现场是生产，从而可以大幅度缩短新产品开发周期，降低废品率，提高经济效益。研究内容：1.温度场模拟 利用传热学原理，分析材料加工的传热过程，模拟材料加

工，预测凝固过程中的相关缺陷。

2、流动场模拟利用流体力学原理分析材料加工的流动问题，从而优化浇注系统，预测

卷气、夹渣等缺陷。

3.流动与传热耦合计算利用流体力学与传热学原理，在模拟流动场的同时计算传热，可

以预测铸造充型过程及注射充型过程的浇不足、冷隔等缺陷。

4.应力场模拟利用力学原理、分析材料加工过程中如锻件、铸件、注射制品的应力分布，预测裂纹、冷裂、变形等缺陷。组织模拟利用数学模型来计算形核数、组织转变，预测力学性能。

其他过程模拟 如冲天炉过程模拟、型砂紧实过程模拟的材料加工过程的数值模拟。

33、从哪几方面了解人工智能系统？

（1）从它所完成的主要功能来看，分为视觉系统、听觉系统、专家系统、定理证明系统、机器发明系统、自动程序设计系统等等

（2）从系统完成思维活动的抽象过程看，是一个广义问题求解系统；

（3）从其处理对象看，又是一个知识信息的处理系统。而问题求解是人工智能发展的核

心。

参数化设计的功能

（1）从几何参数化模型而自动导出精确的几何模型不要求输入精确图形，只需输入一

个草图，标注一些几何元素的约束，然后改变约束条件来自动地导出精确的几何模型。

（2）通过修改局部参数来达到自动修改几何模型的目的对于大致形状相似的一系列

零件，只需修改一下参数，便可产生新的零件，从而大大提高了零件生成的效率。参数化设计的主要方法：

（1）变动几何法：该方法的思想:将一系列约束转化成一系列关于特征点的非线性的方程组：

（2）2）几何推理法----原理:从已知元素和几何约束，通过推理逐步确定出未知元素。

与几何变动法相比，属于一种局部求解的方法。它采用人工智能语言（LISP、Prolog等）编程。

35、级进模CAD系统的组成？

答：由应用系统、信息系统、辅助系统和图形系统四大部分组成。

应用系统：是级进模CAD系统的主要部分，是用于实现级进模CAD功能的部分，其他系统都是围绕着它运行并服务的。

信息系统：由数据库系统和文件系统组成。

辅助系统：主要由产品图形、标准模具图形库、模具建库工具等组成。

图形系统:一般的级进模CAD系统不具备造型功能，一般都基于通用的CAD系统

36、热烈的主要特征、判据、预测产生的可能性及其影响因素

特征：（1）热裂产生于准固相区内靠近固相线温度的一定温度范围内。

大量研究表明，合金在凝固区间内可以准固相线为分界，分为有强度的准固相区（准固相线与固相线之间的温度范围）和无强度的准液相区（液相线与准固相线之间的温度范围)

（2）热裂一般发生在收缩受阻的热节处，此处在热裂形成温度范围内的凝固速度、补缩能力及该处的折算厚度均对热裂的生成有直接的影响。

（3）铸型的热膨胀及其对铸件收缩的阻碍程度，决定了该热节处应力水平的高低。判据：

从定量角度去预测热裂的两个参数:热节处凝固前沿的运动速度和该处的应变速度vhshs（亦即收缩受阻部位的收缩速度）。

当其他参数均保持不变时，这两个速度的比值/hsh可作为判据函数。

hs值小，热裂敏感性高;反之，敏感性低。当它大到高于某一临界值，热裂就不会发

生。这个判据考虑的因素不够全面，尤其是未计及铸型的影响。

另一项判据综合考虑铸件热节部位的凝固速度、补缩能力、铸型的阻力及热节的折算厚度等因素，使判据显得更为全面合理。各因素定量描述分述如下：

首先，铸件受阻部位的热节在固相线附近的凝固速度和补缩能力与热裂的发生有密切关系，故当该处的凝固速度小于某一临界值或补缩能力小于铸件的收缩速度时，就将产生热裂。

其次，铸型对收缩的阻碍程度和铸件受阻部位线收缩量的大小直接决定了该处的应力水平。

此外，铸件受阻部位热节处的折算厚度R越大，则在同样的收缩量时。热节的承受应力的面积加大，故对热裂的抗力也加大。

级进模设计的主要内容

1.工艺性分析: 判断冲压件成形的可能性，判断该产品零件是否符合冲压工艺的要求。

2.毛坯展开:将弯曲件或拉深件展成平板毛坯,形成展开毛坯图

3.条料排样: 包括冲压件每道工序性质、形状、尺寸的设计与计算、工序的排列与布置。

4．模具结构设计: 首先进行模具结构形式的选择，包括送料、卸料、托料、导向、定位方式的选择以及凹模与凸模形式的选择（整体式、拼块式、嵌块式），进而确定辅助装置，如安全装置、保护装置、限位装置等。

注塑模的主要内容：

1、注塑制品的集合造型采用几何造型系统如线框造型、表面造型、实体造型，在计算机中生成注塑制品的几何造型。

2、成型部分零件的生成凹模用于成型制品外表面，型芯用于生成制品内表面。目前流行的商品化注塑模CAD软件一般采用统一收缩率进行整体缩放。

3、标准模架选择采用计算机软件来设计模具的前提是尽可能多的实现模具标准化，包括模架标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数标准化等。

4、典型零件与结构设计包括模具的流道系统设计、顶出机构设计、侧抽芯机构设计、冷却水道设计等

5、模具零件图的生成模具设计软件能引导用户根据模具部装图、总装图以及相应的图形库完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。

6、常规计算和校核模具设计软件可将理论计算和行之有效的设计经验相结合，为模具设计师提供对模具零件全面的计算和校核，以验证模具结构等有关参数的正确性。三维软件输出结果怎样指导设计的？

CAD/CAM设计 第3篇

【关键词】机械设计与加工；科学技术；计算机；生产

随着当代社会技术的不断进步，计算机技术被广泛应用在生产工作与生活休闲的各个领域。计算机的功能逐渐多元化，其应用范围被不断延伸。计算机技术的进步，在某种意义上改变了当代人的生活方式。但是，当前在机械行业，除了部分业内知名企业采用了现代先进制造技术，大部分企业还是没有对技术革新产生足够的重视。CAD/CAM技术技术的普及程度更是远远低于上述的一些行业，大部分产品的涉及还是停留在传统的设计方案上。零件加工依然采用最为传统工艺制造方式，和当代先进技术已经产生了较大的差距，这种缺乏足够与现代技术结合的情况已经严重制约了机械加工技术的不断进步。在当今世界，社会变化日新月异，市场需求不断变化，传统工艺已经取法满足市场需求。机械市场竞争也是非常激烈，如果不采取最新科技技术，对自身企业进行技术革新，将很快被市场所淘汰。本文，将首先为大家介绍一下CAD/CAM技术技术的概念，然后讲述CAD/CAM技术在机械和加工技术的广泛应用，最后将会把CAD/CAM技术技术应用上的一些优势为大家呈现出来，是大家增加使用CAD/CAM技术的信心。

一、CAD/CAM技术

CAM，英文名全称是Computer Aided Manufacturing，翻译成中文名就是：计算机辅助制造。CAD英文名全称是Computer Aided Design翻译成中文名就是：计算机辅助设计。CAD/CAM技术最早起源于上世纪五十年代，那时计算机已经产生过一段时间，为提高机械加工生产效率，计算机技术开始延伸到机械加工生产当中来。CAD/CAM技术主要是以计算机技术为手段生成与运行各种图像数字信息，帮助人类进行产品的设计与制造，也就是说CAD/CAM技术是极大的促进了计算机技术在零部件生产应用当中的作用。CAM技术主要包括机器人、数字控制、工艺设计、工厂管理等；CAD技术则主要包括自动绘画、产品分析、几何模型等。CAD/CAM技术两项技术在机械生产与加工中相辅相成，相互制约，相互促进，两项技术不可分割，只有相互协作才能完成整个机械产品的设计到加工到成品的过程。

二、CAD/CAM技术在机械设计与加工应用

计算机技术的不断进步，带动了整个科学技术革命性的发展，是整个社会的生产能力也得到不断的提升。在机械制造业当中，生产技术不断进步，原有普通机床技术逐渐被淘汰，新的数控技术不断得到应用，CAD/CAM技术的广泛应用，真正实现了机械设计和加工想着现代化方向不断进步。CAD/CAM技术如何促进机械设计和加工技术的不断进步，主要表现在以下几个方面：

1、工程分析。一般来说，将会根据具体工程的环境和某个具体需要设计的对象，采用运动学和动力学的方法进行详细的分析，以期达到提高生产效率的效果。比如说我们在机械设计和加工技术中经常遇到的一些分析：变形分析、塑流分析、冷却分析等等都是属于CAD/CAM技术应用的范围。

2、三维造型。CAD/CAM技术在三维造型中的应用主要是在实体造型零部件结构设计方面，CAD/CAM技术的应用能够进行装配和运动仿真，经过着色和消隐等技术处理效果后能够显示物体的实际形状，从而便于设计工作人员观察整个设计的过程。

3、参数化设计。CAD/CAM技术在机械设计和加工中的应用还表现在能够对机械进行参数化的设计。因为在实际生产当中，系列化和变驻化的机械零部件的结构是非常相似的，一般来说他们仅仅是在尺寸上存在着差异。因此可以说，差异性是非常小且不易察觉的。但是如果采用参数化的设计就能够跳出后赋予其新的尺寸参数，从而能方便建立图像程序库，进而生成新的机械零部件图形。

4、图形与符号库。CAD/CAM技术在机械设计和加工中还能建立起图形与符号库。CAD/CAM技术可以通过计算机的处理，将平时在机械设计和加工中经常用到的数据和符号图形存入图库当中，以便于在以后的机械设计和加工中经常使用，在通过编辑和一定的修改之后插入到相互对应的图形当中，从而能够加快圖形设计的进度，从而提高机械设计和加工生产当中的生产效率。

5、报表生成或者文档设计。在机械设计与加工生产当中，许多机械当中的零部件设计需要我们输出报表或者来生产文档，有些参数设计还需要曲线提或者直方图等来进行表达，这个时候CAD/CAM技术也是可以得到广泛应用的，生产中经常使用到的工作软件有CCED、WPS等工作软件。

6、后置加工。在机械设计与加工实际生产过程当中，数控系统和数控机床能够保证在设定与加工机床数控参数、数控程序格式以及数控代码的时候，CAD/CAM技术的应用能够保证三者之间进行统一，并且在对三者进行选择完成后生成相应的配置文件。

7、机械零部件设计与加工程序的生成。在实际生产加工过程当中，CAD/CAM技术还能积极的促成机械零部件设计与加工程序的生成。机械实际加工过程中，可以将机床的类型和相应的配套设备，将实际成的道具模型积极的转化成于此相对应的CNC程序，便于完成机械零部件的程序设计。

在上面所讲述的七个步骤完成之后，还需要利用CAD/CAM技术进行机械零部件和加工工艺和数控程序的自动编制，最后通过数控机床来进行机械零件的实际设计和加工制造。我们可以看到CAD/CAM技术的广泛应用，极大的提高了机械零部件设计与加工的生产效率。

三、CAD/CAM技术在机械设计和加工中的优势

1、CAD/CAM技术通过计算机网络技术编制数控加工程序，能够很好的解决在传统工艺中需要利用手工机床进行复杂零部件加工的一些问题，能够将曾经传统工艺看来非常复杂的问题进行简单化，极大的提高了生产效率，增加实际生产过程中的产量。

2、CAD/CAM技术还能在实际操作中加快速度，减少时间。CAD/CAM技术能够很好的提高在实际生产当中分析计算的速度，减少在实践当中的手工绘图，进而提高绘制图画的效率。同时，能够很好的解决复杂的计算问题，减少传统的设计因为人工的一些计算带来的误差，进而提高设计的质量。此外，CAD/CAM技术还能够对机械设计与加工中的数据进行快速的分析和控制，以便于进行后期的修改设计。

3、CAD/CAM技术能够采用计算机进行仿真体验，从而便于设计工作人员对整个机械零部件设计与加工程序进行仿真体验，能够保证降低加工成本，积极提高生产效率和保证产品质量。CAD/CAM技术能够很好地促进机械设计和加工向着现代化、标准化和系统化方向发展。

总而言之，CAD/CAM技术在机械设计和加工中的广泛应用能够降低生产成本，减少设计和加工之间的时间周期，提高零部件生产的质量，快速提高机械产品变换的速度，促进机械加工企业能够快速、可持续进行发展。CAD/CAM技术为市场带来良好质量的机械产品的同时，可以使企业实现现代化和信息化，帮助企业提高机械设计和加工的生产效率，在效率提高的同时还能保证企业机械产品的质量，还能提高机械企业的经济效益，同时提高企业在市场当中的竞争力。

四、结束语

CAD/CAM设计 第4篇

随着当代科学技术的进步, 以计算机数控 (CNC) 技术为基础, 集机械、电子、材料、信息管理等许多领域最新科技成就于一体的先进制造技术得到迅速发展。先进制造技术的出现, 使得机械制造业正从以机器为特征的传统技术迈向以信息为特征的系统技术时代。该技术特别强调提高信息处理能力, 将制造过程看成是对制造系统注入生产信息, 从而使产品信息获得增值的过程。这就对传统的将数控加工作为一个较独立的部分、以手工编程为主、偏重增加硬件设备投入的教学方式产生了冲击。

高校应该把培养目标定位为培养具有创新思维和工程实践能力的有实践和创新能力的应用性工程技术人才, 进一步强调人才的适用性, 把应用性人才强调的宽厚的知识基础、工程素质、创新意识、实践能力与适用性人才的市场需求有机地结合起来, 以满足现代制造业发展对人才的需求。新的形势要求我们在数控课程教学中, 充分体现作为先进制造技术基础的计算机辅助设计及计算机辅助制造 (CAD/CAM) 技术的思想和内涵。为此我校工业训练中心建成了集设计、加工为一体的基于局域网的CAD/CAM数控铣钻床的综合实验系统。

1、基于局域网的CAD/CAM综合实验系统

CAD/CAM综合实验系统的总体结构见图1, 该系统由CAD网络和数控网络两个子网构成。用户可以在工作站 (CAD局域网内) 上, 调用CAD服务器中的CAD软件完成零件设计和数控自动编程等工作。服务器通过交换机与数控网络进行通讯, 实现数控程序的传输。数控网络利用一台服务器进行中央集中控制, 它通过多组不同网络数据通信接口, 直接控制、管理一群数控机床。数控网络服务器, 主要用于提供数控加工服务, 接收来自CAD服务器及远程用户的数控程序, 并对数控机床网络进行配置和管理。用户在CAD网络中, 利用CAXA或其CAD/CAM软件生成的数控程序, 可通过CAD服务器传送到数控网络, 再经过数控网络服务器传送到指定的数控机床。CAD网络和数控网络通过交换机与校园网相联, 再由校园网Internet相联接。

系统的特点:

(1) 信息交换:学生可以将计算机上的数据上载下传到数控机床上, 避免软盘传输数据的不便。

(2) 资源共享:可以充分利用资源, 学生课后可以相互研究, 相互探讨, 提高学习效率。

(3) 高效性:学生可以在计算机与数控车床间进行实时操作, 节省时间。

2、基于局域网的CAD/CAM系统的实验方案

基于局域网的CAD/CAM综合实验系统, 广泛地利用了丰富的网络资源, 实现了资源共享, 提高了数控实践教学的信息量。一方面学生能跨时空交流。另一方面学生能自主发现、自主探索, 实现对数控实践教学的个别化, 交互性、综合性的组织、反馈与管理, 从而使个别化数控实践教学成为现实, 开始一个全新的实习教学方式。教学流程如图2

学生在客户机上, 以CAXA为平台, 进行零件设计, 应用CAXA生成数控加工程序并进行加工仿真。在进行实验时, 按要求进行三维零件造型设计即生成设计模型 (Design Model) 和工件 (Workpiece) , 由设计模型和工件得到加工模型 (Manufacturing Model) , 然后建立加工数据库。加工数据库的设置包括机床、夹具、刀具、加工参数、NC工序坐标系及退刀面等设置。下一步是建立操作 (Operation, 在特定环境下完成的一系列NC工序) , 并定义NC工序。完成全部工序的定义后, 存盘, 完成整个加工过程。利用CAXA对NC工序进行检查, 完成工序的仿真显示。如果生成的NC工序不符合用户的要求, 可以对工序进行修改。然后生成刀位文件 (CLData File) , 通过对刀位文件的仿真检查, 可以实现对整个操作过程的动画仿真。由于ASC II码形式的刀位文件 (CL Data File) , 机床控制器无法直接识别, 因此, 必须经后置处理模块将其转化为机床能够识别的文件, 针对特定的机床, 生成NC代码。最后将NC代码传送至CAD服务器, 再经网络传送到数控网络服务器, 由数控网络服务器再传送到相应的数控机床, 进行实际加工或模拟加工。

综上所述, 以CAD/CAM综合实验系统为核心的数控技术训练基地承担了从初级到高级、从理论到实践的教学任务, 形成了一个具有多重功能的实践性教学、科研体系。初步实现了我校工程训练与现代科技相适应的预期目标。同时, 为学生营造了一个先进、实际、完整的CAD/CAM课程实验、课程设计、毕业设计与科研的环境与条件。

3、结论

基于数控铣床的CAD/CAM综合实验系统适应了时代发展的需要, 集应用、教学、培训于一身。在教学和培训方面由于使用先进的数控设备和科学合理的指导资料, 对于推广和应用CAD/CAM技术, 为学生快速掌握CAD/CAM技术提供了很好的教学、培训方法和较现代的工具及手段。使学生对计算机集成制造技术有了全面的认识, 对培养掌握先进制造技术的高技能人才具有实际意义。CAD/CAM综合实验的建设于改革达到了预期的目标, 取得了良好的效果。

摘要：本文从局域网的CAD/CAM实验系统与实验方案两方面详述了CAD/CAM的组成、特点和教学设计方案。

关键词：局域网,CAD/CAM实验,系统设计

参考文献

[1]邓静.基于网络化CAD/CAM教学体系的初探[J].煤炭技术.2010, (4) :225~227

[2]王建军.姜芬奇.华侨大学数控实训基地数控机床网络管理系统建设[J].CAD/CAU与制造业信息化, 2005, (1) .

[3]何俐.数控机床联网技术应用[J].机械工人, 冷加工, 2004, (11) .

CAD/CAM设计 第5篇

计算机辅助家具设计与制造（FCAD/CAM-Furniture Computer Aided Design/Manufacturing）是运用计算机技术完成家具设计及制造的通称.FCAD/CAM有广义和狭义之分，广义FCAD/CAM是指运用计算机辅助完成从家具原材料选配到制造出产品的全部制造活动，包括了直接制造活动和间接制造活动，涉及工艺准备、生产计划、物料计划、生产控制和质量保证等多项内容.狭义FCAD/CAM是計算机技术在某个制造环节中的应用，通常指计算机辅助数控加工，是将家具零部件加工的工艺路线和工序内容等信息输入计算机，计算机输出刀具加工的运动轨迹（刀位文件）和数控程序，用以控制数控机床完成家具某一零部件的加工.FCAD/CAM已成为先进设计与制造技术的重要组成部分.也是提高家具设计与制造水平的重要举措.

FCAD/CAM是现代设计制造技术发展最为活跃的领域，已直接影响产品更新、生产发展和竞争能力.进入21世纪，意味着一个大批量生产时代的结束.刚性流水线已逐渐成为过去.对于家具制造业面临的是一种具有高度柔性的，拥有高技术和能对市场需求作出迅速反应的设计与制造模式.这种新的制造模式的基础就是FCAD/CAM，即计算机辅助家具设计和辅助家具制造技术.

面对家具市场激烈竟争，能否根据市场需求作出快速响应和决策是一个企业能否赢得市场的关键.而这种能力的基础取决于企业设计与制造的技术水平.以FCAD/CAM为基础的设计与制造技术可以用最快的速度向市场推出全新的产品，从而在市场竟争中处于主动.

国内家具企业虽然取得了很在的进步.但整体的设计与制造水平和发达国家相比还存在相当距离，有些家具企业对FCAD/CAM没有认识.笔者就实际应用的情况为例说明狭义CAD/CAM工艺过程和加工特点.

1.家具CAD/CAM的工艺过程

数控加工是靠程序来控制机床的加工过程，因此编制数控程序是十分关键的一环。理想的加工程序不仅能保证加工出符合设计要求的合格零件，同时可使数控机床功能得到合理的应用和充分地发挥以及安全可靠地工作。家具雕刻对于家具制造的整个过程来说只是其中精加工的一个部分，所以研究家具雕刻的工艺要从家具生产工艺开始。

根据加工特征或加工目的的不同，实木零部件的生产工艺过程一般由干燥、配料、毛料加工、胶合（胶拼）、弯曲成型、净料加工、装饰（贴面与涂饰）、装配等若干个过程。净料加工是指进一步加工出各种结合用的榫头、榫眼、连接孔或铣出各种线型、型面、曲面、槽簧以及进行表面砂光、修整加工等。雕刻应该是属于净料加工范畴，在零部件完成表面砂光、修整加工后，进行雕刻，雕刻完毕以后再对雕刻纹样进行单独砂光处理。不同的产品有不同的加工工艺流程，其基本工艺流程如图1.由以下核心加工步骤组成：

1.1输入文件

运用CAD建立实体模型，绘制刀具的走刀路径，也可以文件形式输入，但输入文件的数据结构，格式相同或兼容.

1.2定义刀具资讯

定义刀具资讯（如刀具直径，加工刀片数、刀具形状等），选择进刀、走刀、退刀方式等.

1.3设置加工参数

设置加工的参数（进刀速度、刀具转速、切削速度、切削形式等）及机械或刀具的补偿等.

1.4生成刀具轨迹

生成刀具加工轨迹，并对刀具加工轨迹进行即时动态虚拟，并记录加工工艺卡.对有问题的程序返回重新进行修改.

1.5输出NC码

根据加工的CNC控制系统输出NC码.

1.6数据传输

计算机与CNC之间进行数据传输（可以通过网络、DNC、驱动器等）.

2.家具CAD/CAM加工的特点

家具的加工主要以木质材料为主，由于木质材料质地比软，切削方式主要采用高速铣、刨，钻，锯，车，砂，雕刻等方式，目前市场上的CNC加工设备也多种多样，其加工刀具有各种铣刀，刨刀，雕刻刀，单头钻，多头钻，32mm系列排钻等，其加工方式不但考虑CAM系统刀具路径，而且还结合CNC加工设备所用刀具的特点，以完成各种不同形式的加工.

2.1加工精度高

CNC加工设备的结构决定，其设备精度都比较高，CNC设备的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm.

在加工过程中不需操作人员中间修正，工件的加工精度全部由机床保证，消除了操作人员的人为误差.因而加工出来的工件精度高，尺寸稳定.其形状和尺寸精度能满足各种家具对精度的要求.

2.2能加工复杂的型面

CNC加工设备的刀具运动轨迹是由加工程序决定的，因此只要能编制程序，同时选用合适的CNC加工设备及相应的刀具，无论工件的型面多么复杂都能加工.选用图2所示的CNC设备，可以加工家具零部件的复杂曲面，各种线型；长期依赖手工方式的雕刻工艺，CNC加工设备也能完成.CNC加工设备使家具制造向数字化生产方式发展.

随着数控CNC技术的发展，CAD/CAM用途也为断地扩大，能刨削大面积的曲面，能车削复杂的回转体的零件，并能锯切曲线零件，

2.3能加工各种结构的家具零部件

在CNC加工设备上配置不同的刀具及其附件，就可以完成各种定位孔，结构孔，32mm系列孔，指接榫，各种榫头，槽榫.能满足实木和板式家具基本加工需要.图3所示的刀具与附件是CNC加工设备附件的一部分.

2.4生产效率高

CNC加工设备的主轴转速达25000rpm甚至更高，实现高速切削.X＼Y定位速度已达到24m/min.Z轴定位速度9m/min，实现快速定位.通过合理选择切削参数.充分发挥刀具切削性能.减少切削时间.而且加工过程稳定.不需要在加工过程中进行中间测量就能连续完成整个加工过程.CNC的加工轴已从早期的单轴向多轴发展，自动换刀也由单轴向多轴自动换刀发展，工作台由单个向两个发展，增加一次加工工件的数量，加工从单头向多头多轴联动发展，一次定位，实现铣，锯，刨，钻等各种加工方式，大大提高生产效率，如图6所示.

2.5能实现大批量生产

CNC加工设备的加工范围也不断扩大，不但能满足小批量多品种，而且已能满足多品种大批量生产.如图5是出口美国的餐椅椅背部件大批量生产刀具路径及工件加工定位图，用一台8轴CNC分4轴一组联运生产，正常情况下可生产480件/小时.一些认为 CNC加工设备只能用于小批量，多品种的认识是错误的.笔者实践实现.若设计与制造复杂零部件且批量很小.由于需高技术专业人 CAD/CAM编写NC码的工作量相当大，并不经济.

2.6调试简单

操作安全，可一人多机操作CNC加工设备出第一个合格工作台，工人只需要进行工件的装夹和启动机床，减轻了工人的劳动强度.现在家具用的CNC加工设备可靠性高，保护功能齐全，并且数控系统有自诊断和自停机功能.因此当一个工件的加工时间超出工件的装夹时间时，就能实现一人多机操作.

CNC加工设备对操作者的技术水平虽然较普通设备高，但是现代数控设备换刀方便，定位一般用相对坐标，刀具的参数，位置可以通过程序或机械进行数字化自动修正，多轴联运加工定位可以运用加工程序进行调刀.

2.7经济效益明显

虽然数控机床相对单台普通机床投资高，一次投资及日常维护保养费用较普通机床也要高很多.但能避免采购大量专用设备，减少劳动力成本.通过发挥CNC加工设备的加工能力，提高设备的利用率.节省企业大量购卖专用设备的资金.CNC加工设备不仅生产效率高.加工质量好，废品少，生产周期短，而且能发挥新产品开发快的优势，从而提高经济效益.

2.8可运用现代管理技术

在数控机床上，加工所需要的时间是可以精确预计的，并且相同工件所用时间基本一致.因而可以精确估计工时和工时费用.这有利于精确编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量.

用FCAD/CAM可以实现设计与制造即时化，并行化，网络化，大大缩短产品开发时间.

2.2数控编程的一般流程

在计算机上进行图形交互式数控编程可分为4个阶段：准备工作阶段、技术方案阶段、数控编程阶段以及程序定型阶段。

2.2.1准备工作阶段

在该阶段，主要是生产管理部门根据生产计划下发编程指令、工装准备以及下发有关工程图纸或CAD模型。

2.2.2技术方案阶段

数控编程前的首要工作是制定技术方案。技术方案阶段主要的任务是根据创建的制造资源，编制数控加工的工艺方案。数控工艺方案的设计是有难度的，因为要处理的信息量大，各种信息之间的关系又极为错综复杂，主要靠工艺师工作经验以及经实践检验的和优化的典型加工实例，经总结、提炼和分类，制作成工艺样板（即加工模板），存储在工艺数据库中，供工艺人员调用。随着日积月累工艺资源日益丰富，可使工艺规程的编制实现“规范化”，从而大大提高生成速度和成功率。

2.2.3数控编程阶段

在编程准备期间，主要的依据使图纸（或CAD模型）、编程指令以及下发的工艺文件。首先，编程员分析零件的几何特征，构思加工过程，结合机床具体情况，考虑关键的定位，选用夹具和设计夹具。在准备工作环节中，另一个主要任务是建立零件的数控加工模型（CAM模型）。一般情况下，不需要建立CAM模型，CAD模型就可以直接用于定义加工參数和加工对象，生成刀具加工轨迹，但是许多情况下，仍然建立CAM模型，其目的有3个：

1）压缩和简化——提取CAD模型中的曲线和曲面，建立简洁的加工模型，压缩某些与制造无关的特征，提高运算速度和使刀具轨迹合理.

2）修补——对某些造型有缺陷的模型加以修补.

3）增加——增加一些加工辅助线和辅助面有了加工模型，就可以根据加工的环境制定模本，确定刀具以及加工方法等数控编程的最后环节是数控程序的验证工作，可分为计算机验证和试切验证。

2.2.4家具雕刻编程工艺流程

数控编程是从零件图纸中获得数控加工程序的过程。它的主要任务是计算加工走到的刀位点（cutter location point，简称CL）。刀位点一般取刀轴线与刀具表面的交点，多刀轴加工还要给出刀具矢量。数控编程的核心工作就是生成刀具轨迹，然后将其离散成为刀位点，最后经过后置处理生成数控加工程序。它以内部统一的数据格式直接从CAD系统获得产品的三维几何模型，通过输入工艺控制参数，生成刀具轨迹，再利用计算机仿真检查干涉和碰撞情况，再经后置处理模块生成数控机床所能接受的代码。因而，根据家具雕刻加工工艺特点及Mastercam软件的特点，以及本文对家具雕刻制作过程的分析，编制了家具雕刻编程的一般工艺流程。后面两章将按照这个流程细化每一步的过程。

3.家具CAD/CAM的缺点

3.1人员素质要求高

CNC加工设备对操作和设计人员要求高，不但要懂CAD/CAM，还必须熟悉家具生产工艺，二者缺一不可.

3.2设备复杂

由于设备复杂系数高，对维护者的技术水平要求相应增高，而且维护费用比普通设备高.

3.3小刀具不宜

当加工所用的刀具直径小于5mm时，由于刀具太小，线速度太低，影响加工质量.

3.4能实现大批量生产

CNC加工设备的加工范围也不断扩大，不但能满足小批量多品种，而且已能满足多品种大批量生产.如图5是出口美国的餐椅椅背部件大批量生产刀具路径及工件加工定位图，

用一台8轴CNC分4轴一组联运生产，正常情况下可生产480件/小时.一些认为 CNC加工设备只能用于小批量，多品种的认识是错误的.笔者实践实现.若设计与制造复杂零部件且批量很小.由于需高技术专业人 CAD/CAM编写NC码的工作量相当大，并不经济.

3.5调试简单

CAD/CAM设计 第6篇

关键词：汽车车门锁扣,模具设计,PRO/E5.0,MASTERCAM X5,数控

0 引言

汽车车门锁扣是一种与汽车门锁配合实现车门锁紧的锁紧机构的零部件。其工作原理是当车门关闭时,通过汽车门锁的卡板和止动爪的啮合与车门锁扣咬合一起来实现汽车车门的锁紧。汽车车门锁紧机构是车身附件中的主要防盗装置,应具有保证驾驶员及乘客在行车和泊车过程中保证乘客人身和财产安全的功能。

汽车车门锁扣是用来连接车门与车身的零件,它的好坏和尺寸直接影响到了使用者的感受,所以如果对它进行合理的设计、制造和安装就会加大它的使用寿命。汽车车门锁扣是汽车门锁锁紧机构中的主要受力原件,因此在设计时需要考虑它的选材、结构设计、表面处理和热处理等多方面的因素。

1 CAD/CAM技术

随着CAD/CAM集成制造技术的发展,出现了很多工业产品设计软件,像autocad、solidwork、caxa、Pro/ENGINEER和Mastercam等等。其中Pro/ENGINEER是一种比较先进的软件用于模具设计,其优势更为突出[1]。近年来,不少企业已开始应用Pro/ENGINEER软件进行模具的设计及制造,在汽车零部件设计中占有很重要的位置。Mastercam X5是美国CNC Software公司最新推出的CAD/CAM软件,具有强大的造型功能及数控加工仿真功能。

通过实际测量各种车门锁扣的真实数据来对车门锁扣进行模具设计,这样车门锁扣的精度会更高,对车门的契合度也越好,方便技术讨论和改进。通过模具的制作来实现车门锁扣的模块化,提高生产效率和利润,降低生产成本。

本文主要论述:根据汽车车门锁扣的特点,利用三维造型软件对其进行结构设计,利用PRO/E软件进行模具设计,合理选择模具分型面,然后利用MASTERCAM X5软件针对模具工作部分进行数控铣削刀具路径的设计,生成NC程序,最后在数控仿真系统中进行仿真验证。

2 车门锁扣模具设计

2.1 概述

CAD/CAM技术在模具工业中的应用和快速原型制造技术的应用,使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高,有赖于采用数控精密高效加工设备。

模具设计首先对零件进行结构分析,在满足要求的前提下,尽可能降低加工成本,缩短加工时间,加工难度减小。其次要对加工工艺进行充分了解,流道、通气孔、顶出装置必须进行合理的设置。还要对模具的技术要求进行合理的安排,尺寸要测量准确[2]。

2.2 实体模型创建

汽车车门锁实体零件进行结构分析和数据测定,首先要找到参考面,然后根据参考面分析应该如何方便、快捷利用Pro/E软件造型。零件有圆角、有孔、有U型圆柱、底面还有一部分凸台,但是整个零件都是对称的。在分析完零件的结构后,首先用拉伸命令拉伸出底面,然后根据数据利用拉伸做出两个底面凸台和底面倒圆角,然后再利用拉伸和镜像命令做出圆柱和两个孔,完成实体零件模型的创建。创建零件3D图形如图1所示。

2.3 模具设计

1)模具机构分析:从图1可以看出最简单有效的方法就是建立2个分型面,分出三个模具块,分别是底面一块,上面从圆柱的中心轴向两端分出来两个模块。

2)分型面的创建:创建水平和竖直分型面,利用PRO/E分型面的拉伸命令实现,如图2所示。

3)模具工作部分的生成:创建体积块步骤:编辑分割所有工件完成,选择分型曲面(水平主分型面)确定,使用默认的名称作为亮的体积块名称;选择另外一面组(竖直分型面)完成返回;创建模具元件:模具元件抽取(选择全部体积块)确定,利用这种方法生成3个体积块。

4)模具分解:利用软件生成开模的操作过程:铸模输入名称,隐蔽相关模块。最后开模定义:模具进料孔定义间距选取要移动的部分确定再选择移动方向和输入移动间距,最后生成的模具爆炸图如图3所示[3]。

3 数控加工仿真

3.1 数控加工概述

数控加工是把零件的加工尺寸精度要求用代码化的数字及字母表示后输入数控装置,再经过处理和计算后,发出各种控制信号,使机床的运动及加工过程在程序控制下有步骤的进行,并把零件自动加工出来的技术。

数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程,是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具,以减少工件的试切,提高生产效率。为了确保模具型腔的精度和节省加工时间,因此采用数控铣床加工模具。数控代码由Mastercam X5软件生成。

3.2 型腔的数控加工过程

对于模具体积块底座,用Φ5的平底刀进行曲面挖槽粗加工,Φ2的球刀曲面流线粗加工;用Φ3的平底刀进行环绕等距精加工,用Φ2的球刀曲面流线精加工,因为工件比较小,而且曲面之间存在干涉,所以要用较小的刀具进行加工,刀具轨迹如图4所示,仿真加工结果如图5所示[4]。

工件上部分是前后和左右分别对称的,所以对于上体积块只加工一个模具型腔即可,而且有两个面都需要加工,采用分别加工的方法,具体加工过程与底座加工方法一致,如图6所示。用Φ5的平底刀进行曲面平行铣削粗加工,Φ3的球刀曲面挖槽粗加工;用Φ2的平底刀进行浅平面精加工,用Φ3的球刀曲面等距环绕精加工,加工结果如图7所示。

3.3 后置处理

对于任何一个模具体积块仿真加工后都需要生成一组数控代码,考虑到现有的数控机床KXK7250(数控系统为KND100M),生成的数控代码必须适应相应的数控系统,然后通过专用的后置处理器处理后[5],把前面的注解删除,把所有的A0.删除,数控代码要通过cimco软件进行轨迹验证,通过观察代码合适,这样导出的数控代码才能适合机床的加工,并且可以顺利的输入到斯沃仿真软件中。还可以用记事本打开数控代码进行分析和改正,代码修改结果如图8所示。

3.4 斯沃仿真过程

数控加工代码导入到斯沃仿真软件中,首先要对工件的毛坯进行设置,仿真时可以尽量选择较大的毛坯,这样方便我们观察和操作,同时将刀具改成Master CAM加工时的刀具类型和刀具号,并且刀具安放在主轴上,回零,对刀,点击自动加工即可,斯沃仿真结果如图9所示。

4 结束语

汽车车门锁扣是汽车门锁锁紧机构中的主要受力原件,本文运用CAD/CAM等工程软件对其进行零件设计、模具设计、数控加工代码的生成及加工仿真等,包括利用三维软件PRO/E实现零件造型,模具分型面的设计、确定型腔和型芯和模具结构设计等。利用Mastercam软件能够快速准确生成数控加工代码,并且通过斯沃仿真软件进行验证,确定代码合格。因此大大的减少了工作时间,极大地提高了设计的准确性,避免了一些人为失误。提高了成品质量。

参考文献

[1]陶金珏,卢雷.汽车CAD/CAE/CAM集成制造多媒体信息处理技术[J].计算机辅助设计与制造,1997,(5):44-46.

[2]金捷.电话机外壳模具设计与制造[J].电加工与模具,2012,(2):93-95.

[3]余五新,赵兴全.Proe在模具设计中的应用[J].机械工程师,2001,(4):26-28.

[4]严昌红.Mastercam曲面造型和CNC加工[J].科技风,2011,(4):26.

CAD/CAM设计 第7篇

关键词：CAD/CAM技术,模具设计与制造,高精密模具

随着我国经济的快速发展, 第二产业也在迅速发展。人们的生活水平提高了, 不仅对所需产品的性能有了高要求, 对产品的外观也越来越重视。所以, 这就对模具设计与生产提出了更高的要求。产品的更新换代速度之快, 产品的外观越来越得到消费者的关注。因此, 这就需要模具设计与制造紧随大众需求, 不断更新技术手段, 提高速度, 设计新颖, 且生产成本不可太高, 要面向普通消费者的支付水平。一些知名企业通过应用CAD/CAM技术, 同时结合自身先进的管理经验, 使得他们在如今竞争相当激烈的社会立于不败之地。CAD/CAM技术是计算机辅助设计和计算机辅助制造技术, 已经比较成熟和完善。该技术能够很好地处理各种数据编程问题和一些形状模具的造型。因此, 产品的质量得以提高, 造型多样, 复杂的编程问题得到解决, 很大程度上缩短了产品的生产周期和设计时间, 提高了生产效率, 进而提高了生产效益。于是, 该技术广泛应用于数控加工和模具设计方面。

1 CAD过程

1.1 将现有客户提供的CAD数据模具转化为所需图形

在生产模具过程中, 一些客户根据自己的需求设计产品的外观, 但是其中往往存在一些问题。如果客户使用的设计软件和企业使用的不一致, 图纸的交流就会产生问题。而CAD程序中包含着多种数据库, 可以借助几何体转换, 转换成相关数据, 最终被模具企业读取然后利用。CAD的这一特点是其他程序所不具备的, 正因如此, 它才被广泛利用。

1.2 在设计图形中直接利用CAD/CAM技术

随着科学技术的快速发展, CAD/CAM技术在模具的生产制造过程中得到了广泛应用。企业生产的基本过程是对某一要生产的产品进行市场调查, 当符合要求后下达生产决策, 根据生产计划进行生产。当然, 其中模具设计工作人员需运用CAD工作站对模具进行一系列分析创造和计算, 最后还要对产品的性能进行预测, 以减少设计者工作量, 有更多的时间进行创作工作。

2 CAM过程

2.1 集成制造CAD/CAM技术

根据模具的制造运行过程, 建立相应的图形数据库。单一的图形数据库的建立是模具CAD/CAM系统的重点。如果CAM阶段能够对CAD阶段的设计图形完全吸收, 这样可以减少中间的时间误差, CAM与CAD能够自如传递数据和转换。同时, 可以利用计算机能够反复优化的特点, 不断优化模具的相关因素, 如模具结构性能和液体流速等, 同时还可以修改模具中温度及其分布情况。

加工前做好必要的预备工作, 就可以在工作中减少不必要的损失, 坚守工作时间, 提高效率, 同时提高模具的加工精度。CAD/CAM软件的使用对象比较广泛, 是参数化造型和统一的数据库。它覆盖了设计的各个方面的特点, 为模具的集成发展提供了一个良好的平台。

2.2 在模具高速加工中应用CAD/CAM

高速加工理念于60年前被提出, 已有了一定的发展。在高速加工技术中, 主轴速度和刀工直径对它有一定的作用, 同时影响高速加工的因素还有刀具寿命切割材料和加工工艺。根据主轴的加工速度分为高速加工和非高速加工。当主轴速度达到12000r/min以上为高速加工, 主要是加工大型汽车的覆盖件模具。

之前采用的加工方式被称作是传统加工方式。与传统模具加工方式相比, 高速加工有着很明显的优势。具体可以从以下几个方面进行概括:首先, 模具表面的质量得到了一定加强;其次, 相对于之前复杂的模具加工过程, 高速加工可以使复杂的工序简单化, 从而大大降低加工成本;最后, 高速加工可以加快模具的制造速度, 更便于模具的修复工作。鉴于高速加工和传统加工方式的不同, 相对应的高速加工在加工工艺以及数控指令等方面存在很大的区别。进一步说, 也就是应用CAM系统在攻速加攻的系统中, 对其相应的特使要求必须满足下列条件:具有全程自动刀柄干涉检查和自动防过切处理能力。此外, 快速编程、刀具进给功率优化都必须跟随高速加工同时提升。人员配备方面, 高速加工也有着更加苛刻的要求。编程人员必须具有丰富的加工经验以及与高速加工相对应的加工策略。

2.3 CAD/CAM在生产过程管理中的应用

一般来说, 加工系统所应用的CAD/CAM技术都是在特定环境中工作的。这个环境一般由个人计算机或者小型计算机终端组成。这也就决定了在这个环境中可以应用FMS管理系统软件对加工过程进行实时监控跟踪管理。例如, 在实际生产过程中, 对于此项技术的应用一般有外购件的采购状况、流转零件在不同阶段的加工状态、加工质量以及加工效率等。通过这个过程, 有利于我们对零件加工以及外购件采购等进行实时监控, 从而了解加工状态, 为降低成本、增加效率提供更多的可能性。

完善的材料清单生成是生产过程中必不可少的环节。所谓材料清单生成, 就是将所有原材料或者外购件库存进行统一规划, 以做到在系统中实时监控, 进而确定加工工艺路线, 跟踪加工过程, 准确录入停工待料时间、机床运转时间以及人员等待时间, 从而计算出加工过程中所产生的无用功, 消除等待以及浪费, 提升加工效率, 降低成本。

2.4 CAD/CAM对模具的检测作用

对于模具的检测, 传统的测量方式都是采用可移动式三坐标测量仪进行测量。在高速加工这一新的背景下, 模具的测量过程也与之前的传统测量方式有着很大的差别。新的加工模式一般采用三坐标测量仪与CAD/CAM进行配合的测量方式进行模具的测量工作。这两者之间有着很大差别。一般来说, CAD/CAM系统的测量空间为3250mm×2090mm×1370mm, 三坐标测量仪的精度为0.015mm, 最大测量质量为40t塑料模或者冲模零件。鉴于测量仪测量精度的重要性, 如何保证测量仪的测量精度长期稳定在较高范围内, 成为我们不得不重视的问题。通常, 我们把测量仪放在恒温20°的机房中。为了避免灰尘以及震动对测量仪的影响, 机房需要与外界环境隔绝;安装时, 也必须在质量为100t的由气垫支撑的混凝土支座上进行安装。

三坐标测量仪的主要作用除了检测模具的品质外, 还可以对加工过程进行检测, 也就是对零件加工过程中的各工序的质量进行检测。通过这种检测, 可以了解所需的几何形状如何更精确地加工。一般来说, 在模具加工过程中需要检测两次, 一次是冲压工序前, 一次是冲压之后。两次检测过程要对上、下模型腔的状态, 通过理论计算厚度的方式践行测量, 从而达到对模具制造过程的全面检测。

3 结语

现代加工制造技术已经逐渐脱离原始的人工加工进入到计算机智能加工时代。CAD/CAM技术作为现代模具加工技术最常用的技术, 将分析、设计、制造以及生产融为一体, 在模具加工的精度、检测以及效率等方面起到了巨大作用。随着CAD/CAM技术的不断进步, 相信会为模具制造带来更多的变革。

参考文献

[1]郑兴睿.CAD/CAM在高精密复杂模具设计与制造中的应用[D].昆明:昆明理工大学, 2013.

[2]陈江虎.CAD/CAM在高精密模具设计与制造中的应用[J].中国高新技术企业, 2014, (19) :44-46.

CAD/CAM设计 第8篇

1 目前教学现状及存在的主要问题

(1) 实践教学的内容及形式陈旧、教学方法单一, 适应不了社会紧缺岗位的需要 (2) 新增师资渠道单一, 有实践经验的工程技术人员, 难以充实到高职教师队伍中来“双师”教学师资稀缺; (3) 大多数学校的模具设计与制造专业最后综合技能模块往往被以模拟生产一种产品 (“纸上谈兵”式的“综合实训”) 所替代, 或者单一实习模块在计算机上模拟训练。随着企业现代化程度和设计制造技术水平的逐步提高, 许多新工艺和新型材料的广泛应用, 使得传统的设计理论急需得到相应的修改和完善。

2 改革理念及思路

(1) 综合实训, 组织学生进行“工学结合”, 增强学生职业能力, 涉及模具材料、机械原理、电气控制、液压传动、金属切削、机床、夹具设计、微机原理、数控机床、加工装配等内容; (2) 调整课程结构、教学计划、课程设置、及教学质量评价等方面, 将理论知识有机地融入到实践教学; (3) 强化实践性教学, 使学生真正能够“零距离”上岗, 将所学理论与实践紧密地结合起来, 以实践巩固理论, 以理论指导实践, 同时结合职业技能鉴定进行, 考核获得相应的职业资格证书; (4) 加强师资队伍建设, 培养高素质的“双师型”教师队伍结构, 集产、教、研于一体, 与专业改革和建设相适应的专业师资团队; (5) 加强实训基地建设, 加强校内实验室、训练中心建设, 校企合作、顶岗实习等发挥企业兼职教师作用; (6) 构建立足专业特色, 能够面向学生的专业竞赛体系, 鼓励学生参加技能竞赛, 选拔作品参加校外或全国性的技能竞赛, 在竞赛活动中加强和完善专业课程教学质量。

3 教学方法与实践改革具体方案

(1) 改革教学模式, 确定正确的培养目标, 组织、设计和调控教学方法体系, 对准岗位设课程, 对准实践抓教学; (2) 分析专业人才培养及职业能力目标, 构建专业课程体系, 核心能力为模具制造能力, 及模具CAD/CAM技术应用能力, 实行以专业基础课程设计类软件课程制造类实训课程三位一体的培养计划; (3) 模具专业理论教学和实践教学的改革, 针对专业特点, 大胆进行课程整合, 不断更新教学内容, 实行学历教育与职业资格培训相结合, 加强学历教育与职业资格互补, 在模具实训中心、实验室等场地进行实习实训教学, 鼓励学生参加钳工、车工、数控操作、CAD、Pro/E、UG等职业技能考证工作; (4) 实践教学方面的改革, 突出实践能力培养是高职模具专业教育的主要特色, 培养学生解决工程实际问题的能力, 熟悉岗位的工作流程, 掌握专业岗位操作技能和服务技巧, 为毕业后顺利就业打下坚实的基础; (5) 加强学校与企业、社会相结合, 走校企合作办学之路, 建立教学与实习基地。校企合作在一定程度上既解决了教学实训基地建设, 又解决了毕业生就业或转岗问题。 (6) 高职院校可以加强教学与科研相结合, 建立综合型高标准高起点的现代化校内实践教学基地, 既能满足学生和教师的教学与培训, 也可以通过吸收学生参加教师科研课题, 带领学生开展科研实践的创造性活动。

打破学科体系, 按职业岗位设置课程模块。专业按照“专业+项目+基地”校企共建的专业建设模式来进行建设, 积极探索“四融四定”, 即“融专业于产业, 锁定培养目标;融岗位于专业, 锁定教学内容;融设计于教学, 锁定培养模式;融认证于考核, 锁定教学评价”。课程体系按照培养目标设计, 包括四个方面: (1) 两课模块开设:理论体系概论、思想道德修养与法律基础、形势与政策、大学生健康教育、职业道德与就业指导。 (2) 基础模块开设:体育、英语、高等数学、计算机应用。 (3) 模具制造模块: (1) 理论模块:机械制图、机械制造基础、模具制造工艺、数控编程与操作、CAM、冷冲压与塑料成型工艺与机械设备; (2) 操作技能模块:制图测绘、钳工实习、冷冲压模具设计、CAD实习、塑料模具设计、模具综合实训、数控机床操作实习、毕业上岗实习及相关课程的职业资格考证。 (4) 模具设计模块: (1) 理论模块:机械制图、机械设计基础、冷冲压工艺与模具设计、塑料成型工艺与模具设计、CAD、Pro/E、UG; (2) 操作技能模块:制图测绘, 机械设计课程设计, 冷冲压模具设计, 塑料模具设计, CAD实习、毕业设计 (实习) 及相关课程的职业资格考证。课程内容的选择和重构是从专业的整个课程体系去考虑, 以培养高技能应用型人才为目标, 以培养职业岗位能力所需项目、任务、素质为基础, 遵循职业能力养成规律, 将基于工作岗位的任务、项目, 贯穿在教学内容的设计上, 并将人文素养的培养贯穿始终。在课程教学方面, 要针对高职教育特点, 坚持行动导向任务驱动和以学生为中心, 采用岗位项目教学, 设计教学情境;在教学过程中, 贯彻“教、学、做”一体化, 实现“做中学”和“学中做”, 以学生为主体, 使学生充分体验项目的完成过程, 增强职业素质和职业技能。

由于模具设计与制造技术发展快, 更新也快, 为了使高职模具设计与制造专业与经济发达地区接轨, 还需要不断关注模具技术的发展, 通过校企合作、聘请企业技术人才及专家讲座等形式, 及时调整课程设置、教学内容及教学模式, 将本专业领域的新知识, 新技术、新材料、新工艺和新方法, 例如多工位级进模技术、热流道模具技术、模塑CAE技术、快速成型技术等, 最好是结合相应设计软件操作, 补充和更新到专业教学内容中。使学生在扎实掌握专业基本知识和基本技能的基础上, 及时了解本领域的新技术发展, 并掌握相关技能, 实现专业教学基础性与实践性的统一。

参考文献

[1]杨冬生.高职模具设计与制造专业教学改革的实践[J].职教论坛, 2006 (2) .

[2]壮国桢.高职教育“行动导向”教学体系研究[D], 华东师范大学, 2007.

CAD/CAM设计 第9篇

1 CAD/CAM技术路径

CAD/CAM一般由以下三个部分构成

1.1 数据获取装置 (数字化印模)

CAD/CAM系统利用光电原理和数字化处理系统对预备体形态、邻牙情况、对颌牙等信息进行摄取[2]。

1.2 修复体设计部分 (CAD)

使用先进的设计软件对扫描数据进行处理, 同时设计出义齿数据模型。

1.3 修复体的制作部分 (CAM)

医生将数据通过互联网传送到义齿加工中心, 经CAD/CAM全瓷修复系统的自动加工设备加工出义齿胚体, 经烧结、染色或上瓷完成制作。

2 主要的CAD/CAM系统

2.1 CEREC系统

1985年, Mo咬rmann创始了第一个椅旁系统———CEREC1系统, 之后Sirona公司陆续推出了CEREC2、CEREC3和CEREC In-lab系统。随着硬件和软件技术的逐步提升, 于2009年该公司又推出最新的第4代椅旁系统———CEREC AC Bluecam系统[3]。CEREC系统凭借CEREC模拟控制器和CEREC蓝牙相机系统在CAD/CAM技术中制定了更高的标准。口内扫描可以迅速、清晰、精确地进行三维定位。全颌骨的成像扩宽了适应证的范围, 使用虚拟的模型可以使诊室与研究室一起工作而不受印模的限制。CEREC AC的核心部分是蓝牙相机。蓝牙相机通过二极管发出的是短波蓝光, 而不是红外光。而且, 镜头的结构是新的:非球面镜将光束汇聚, 再将其平行射向感光板, 光的敏感性增强, 图像获得的时间缩短了50%, 图像的排序也被加快了。通过使用切削设备CEREC MC XL, 新的3D软件和CEREC连接设备, CEREC AC已在牙科修复治疗中建立了新的标准, 为口腔临床操作提供了持续、省时的工作流程。

2.2 E4D Dentist系统

E4DDentist系统是由位于美国德克萨斯州理查森市的E4D Technologies公司于2008推出的, 由E4D科技公司发明的它是除CEREC系统之外仅有的另一椅旁系统。在常规的牙体预备之后, 临床医生可根据需要在牙齿表面喷粉, 而后进行口内取像, E4D系统的取像原理是基于光学相干断层成像和共焦显微技术, 通过控制脚踏开关逐一获得多张图像后利用系统软件形成3D图像[4]。该系统通过利用红激光与每秒震动2万次的微镜单元, 在不需要喷粉的情况下, 可以得到口腔内部软组织、硬组织及预备体的咬合关系图像, 同时能够迅速生成三维模型。在图像获取的过程中, 操作者可以根据需要选择手动启动或脚踏开关启动。启动后之, 系统可以自动在对焦准确时获取图像的数据。

2.3 Lava C.O.S.系统

该系统创始于美国肯塔基州列克星敦市的Brontes科技公司, 于2006年由3M公司收购, 并在2008年由美国3M ESPE公司推出了Lava椅旁口内印模扫描仪 (Lava chairside oral scanner, Lava C.O.S.) 系统。该系统获取图像原理是激活波前采样技术, Lava C.O.S.系统中的图像处理程序和可视化的实时三维模型重建功能, 对于移动三维取像的概念是革命性的。通过这个系统获得数字印模的速度比其他系统要快该系统的取像单元的尖端约13.2mm宽, 几乎是当前所有数字印模取像单元中最小的, 故可快速获得口内清晰影像。

2.4 i Tero系统

i Tero系统是由美国Cadent公司通过5年的深入研究于2007年推出的首个数字化印模系统。该系统是基于平行共焦成像的原理获取数字化印模, 与其他系统不同的是, 其无需在取像前对牙齿表面进行喷粉, 这大大提高了患者就诊的舒适性。扫描得到的图像信息经过无线传输到Cadent技工中心进行加工处理, 处理之后的数字信息再送到Cadent公司切削出模型, 而后技工中心根据模型完成最终高精度修复体的制作[5]。

2.5 Procera系统

Procera系统是由瑞典Nobel Biocare公司推出的。Procera扫描仪通过接触式扫描方式读取石膏代型表面的数据, 经过Procera软件处理后形成数字化的代型, 技工人员利用计算机对基底冠的外形进行三维设计, 并将设计后的数据传输到Procera工作站进行计算机辅助制作。该系统的CAD部分有个重要的功能, 它可以将数字化代型和底层冠放大12%~20%, 以补偿氧化铝15%~20%的烧结收缩[6]。

2.6 Cercon系统

Cercon系统是美国Dentsply公司在2001年推出的。该系统是先人工制作蜡冠, 然后通过激光扫描系统收集在口内或代型上的蜡型表面外形数据, 并传递到数控铣床同步制作修复体, 所以它并非真正意义上的CAD/CAM系统。切铣完成之后再放入专用的烧结炉中烧结形成最终的修复体。

总之, CAD/CAM数字化口腔技术, 是基于计算机网络及多媒体技术的发展, 应用先进、科学的数字智能技术与高端设备达成无缝对接, 减少传统口腔产业中人流、物流传递及依靠经验的制作工艺, 从而达到自动、快捷、标准、精准制作精密修复体的现代先进工艺技术。

摘要：计算机辅助设计与制作 (CAD/CAM) 系统以其高效率、高精确性等诸多优点在口腔修复学领域中得到了日益广泛应用, 使得修复体的制作效率和质量得到了有效的提高, 本文就当前国内外CAD/CAM数字化系统在口腔修复的应用做一综述。

关键词：CAD/CAM,口腔修复,数字化

参考文献

[1]Zarone F, Russo S, Sorrentino R.From porcelain-fused-to-metal to zirconia:clinical and experimental considerations[J].Dent Mater, 2011, 27 (1) :83-96.

[2]吴琳.可摘局部义齿支架计算机辅助设计与制作的初步研究[D].中国医科大学, 2006:84-90.

[3]Fasbinder DJ.The CEREC system:25years of chairside CAD/CAM dentistry[J].J Am Dent Assoc, 2010, 141 (Suppl2) :3S-4S.

[4]苏庭舒, 孙健.口内数字化印模技术[J].中华临床医师杂志:电子版, 2012, 6 (19) :5780-5782.

[5]Garg AK.Cadent iTero’digital system for dental impressions:the end of trays and putty[J].Dent Implantol Update, 2008, 19 (1) :1-4.

CAD/CAM设计 第10篇

关键词：《CAD/CAM应用》；教学改革；项目化

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2016）05-0088-02

一、教学中存在的问题

《CAD/CAM应用》以UG软件为载体，完成产品造型和数控自动编程，主要培养从事机械制造行业中的绘图、加工工艺设计、编程的能力，是机械制造专业主干课程。德国西门子公司开发的UG三维软件是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，功能强大，可以轻松实现各种复杂实体的造型，并对零件进行编制程序加工。它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段，在国内外拥有最广泛的用户，特别是在东莞、深圳等珠三角的制造行业，大部分企业用UG作为设计和加工的软件。根据我院服务当地的办学定位，我院机械制造专业服务东莞的制造业，建设好基于UG的《CAD/CAM应用》课程对服务本地经济具有重大意义。

目前，我校开设的《CAD/CAM应用》教学上存在一些不足，主要体现在以下两个方面：

（1）教学内容未与企业对接。课程以往的教学内容未与企业实际生产项目进行对接，针对性不强。

（2）课程评价单一。课程评价往往注重结果，对纪律和过程不够重视，不利于学生职业素养的养成和培养学习的积极性和创造性。

二、课程改革内容

融入基于工作过程系统化理论，与企业合作共同开发课程项目，融入职业资格标准，基于企业的工作过程组织教学内容，通过“工学交替”的教学模式，形成具有工学结合的特色。具体改革内容如下：

1.制定课程标准

机械制造与自动化专业的《CAD/CAM应用》课程有60个课时，重点在于掌握机械零件的绘制和简单机械零件程序的编制。所以，本课程的教学设计是以典型零件为载体，要求学生重点掌握UG软件三维建模、编程等知识。

（1）能力目标。学生通过学习本课程，形成以下职业能力：能看懂零件二维工程图，采用合理的建模步骤方法，创建出零件的三维模型；能使用软件的工程图模组功能，输出符合要求零件的二维工程图；能根据工艺要求应用UG软件进行刀具路径的编程。

（2）知识目标。通过以典型零件为载体的项目学习，学生掌握零件的三维建模方法、掌握典型零件数控加工程序编制，具有安全、质量、成本、效益等意识，善于沟通和合作。

（3）素质目标。具有安全、质量、成本、效益等意识，善于沟通和合作。具备一定的语言表达与沟通能力，能进行工作上的分工协作，爱护仪器、设备，遵守安全操作规程。

2.建立基于项目导向的教学模式

分析企业典型的生产项目，以工作过程为导向，对课程进行整体教学设计和单元教学设计，设计课程教学项目，每个项目的学习都以生产的工作任务为载体来进行，以工作任务为中心整合理论与实践，实现理论与实践的一体化教学，具体设计见表1。不仅注重学生理论知识的学习，还要注重职业素养的培养，培养分析问题能力和解决问题的能力。

3.建立评价体系

采用过程评价与结果评价相结合，考核除了要体现学生的知识技术水平，还要注重对学生职业素养的培养和实际问题的解决能力。考核内容及所占分值见表2所示。现在很多学生比较散漫，迟到、带早餐进教室现象比较严重，所以要加强纪律的管理，将这部分的考核引入总评中，确保学生能按时进教室，有好的精神面貌投入到学习中，确保学习效果，也养成好的职业素养。对学生分析问题、解决问题、完成速度和完成质量进行考核，有利于激发学生学习的积极性和创造性。

三、结语

本论文针对目前《CAD/CAM应用》课程中出现的问题，设计基于工作过程的项目，激发学生的积极性和创造性，同时建立有效的评价体系，督促学生按时走进教室，有好的精神状态学习，保证学习效果。本教学改革的目的是用制度把学生准时带进教室，通过课程的实用和丰富吸引学生学习，达到好的教学效果。

参考文献：

姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计——关于工作过程系统化课程开发的解读[J].中国高教研究，2009（4）.

模具CAD/CAM技术综述 第11篇

1 CAD/CAM技术在模具行业中的应用

目前, 模具CAD/CAM技术越来越向集成化、网络化、智能化发展。这就需要采用现代产品设计技术, 将模具产品设计过程中的信息流有机集成, 并模拟出模具产品未来的性能, 以及模具制造全过程对模具产品设计的影响, 从而做出正确的决策与设计方案, 减少设计中的主观误差, 缩短模具生产周期, 并对制造过程中出现的误差进行分析, 减少制造成本, 提高制造精度。并能利用计算机容量大、运算速度快的特点, 借助数据库存储的大量数据优化设计方案, 保证方案的可行性。同时, CAD系统产生的数据可直接经CAM软件处理成数控机床可以识别的代码, 进而控制加工设备加工出模具, 使模具生产实现高精度、高效率和高度自动化。

随着工业技术的发展, 产品对模具的要求愈来愈高, 因此发达国家从20世纪50年代末就开始了CAD/CAM技术的研究, 如通用公司将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造。到60年代末, 模具CAD/CAM技术日趋完善, 70年代已经研制出许多模具CAD/CAM的专门系统, 可应用于各种类型的模具设计与制造, 并取得显著的应用效果。80年代, CAD/CAM技术已广泛用于冷冲模、锻模、挤压模、注塑模和压铸模的设计和制造。

我国模具CAD/CAM技术的开发始于20世纪70年代末, 发展也很迅速。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、注塑模等CAD/CAM系统。我们与国外相比还有很大差距, 主要表现在以下几个方面:CAD/CAM没有商品化;CAM发展跟不上CAD发展;引进过多过宽;国内CAD/CAM技术研究开发未能很好地有组织、有计划、有重点地进行, 造成低水平的重复劳动, 影响了软件开发的进度和水平的提高。

2 模具CAD/CAM技术的优越性

模具CAD/CAM技术无论在提高生产率、改善质量方面、降低成本、减轻劳动强度等有较大的优越性。

(1) CAD/CAM可以提高模具设计和制造水平, 从而提高模具质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识, 为模具的设计和制造工艺制定提供了科学依据。计算机与设计人员交互作用, 有利于发挥人机各自的特长, 使模具设计和制造工艺更加合理化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。采用CAM技术极大地提高了加工能力, 可加工传统方法难以加工或根本无法加工的复杂模具型腔, 满足了生产需求。

(2) CAD/CAM可以节省时间, 提高效率。CAD与CAM一体化可显著缩短从设计到制造的周期。例如日本利用级进模MEL系统和冲孔弯曲模PENTAX系统, 采用先进的人机交互设计技术, 使设计时间缩短为原来的1/10。

(3) CAD/CAM技术可以大幅度降低成本。计算机的高速运算和自动化绘图大大节省了劳动力。优化设计节省了原材料, 例如冲压件毛坯优化排样可使材料利用率提高5%~7%。采用CAM可减少模具的加工和调试工时, 使制造成本降低。

3模具CAD/CAM技术的特点

(1) 模具CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力

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。这就要求模具CAD系统具备描述几何形状的能力, 即几何造型功能。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造型。因此, 几何造型是模具CAD/CAM中的一个重要问题。

(2) 标准化是实现模具CAD/CAM的必要条件

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, 包括数据准则的标准化、模具零件的模具结构的标准化。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, 选用标准模具零件, 需要设计的只是少数工作零件。标准化设计的问题较多, 有技术问题, 也有管理问题。目前我国已经颁布“标准化法”, 对已公布的模具标准, 模具CAD中应予以贯彻使用。

(3) 设计准则的处理是CAD中的一个重要问题

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, 将其变成计算机能够处理的表达形式。程序化和公式化是处理数表和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, 总结出便于使用的定量的设计准则。有些经验准则难以程序化和公式化, 这就需要通过人机交互方式发挥经验的作用。

(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位的或小批量的, 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, 灵活地做出抉择, 方便地修改设计。因此, 在开发模具CAD/CAM系统时, 不仅要考虑全面的功能, 较高的效率, 还应提供充分的柔性。这是实用化的模具CAD/CAM系统所应具备的基本条件之一。

4 CAD/CAM技术发展趋势

(1) 基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构

随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求, 国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能划分产品系列, 在网络系统下实现了CAD/CAM/CAE的一体化。解决了传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题。CAD/CAM/CAE一体化系统一般覆盖了集合建模、逆向工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。系统的每一个功能均可独立运行, 又可通过数据接口与其他系统相兼容, 并能按要求进行组合。做到了开放性、兼容性与专业化的统一。

(2) 智能化程度逐步提高

现阶段, 模具设计和制造在很大程度上仍然依靠模具设计和制造工程师的经验。仅凭软件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果, 软件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性和实用性的重要标志。

(3) 设计和工艺的最优化

产品设计和工艺的最优化始终是人们追求的目标。目前, 大多数模具CAD/CAM系统中使用的设计方法和手工设计时的方法基本相同。系统采用交互式运行, 当遇到一些复杂问题时, 由设计人员加以选择和判断。因此, 模具的可靠性仍然存在问题, 难以保证一次成功。用计算机模拟技术检验设计结果, 排除不可行的方案, 有助于获得较佳的设计, 提高模具的可靠性。

摘要：本文主要介绍了模具CAD/CAM技术的应用、优越性、特点, 简述了国内外模具CAD/CAM技术应用和发展状况。回顾了我国模具设计和制造的迅速发展, 靠传统经验和手工技能已经落后不能满足目前模具行业竞争。分析表明了模具CAD/CAM技术应用具有提高生产率、改善质量、降低成本、减轻劳动强度方面的优越性和发展趋势。

关键词：模具,CAD/CAM技术

参考文献

[1]唐志玉编著.大型注塑模具设计技术原理与应用[M].北京:化学工业出版社, 2004.

[2]王刚, 单岩.Moldflow模具分析应用实例[M].北京:清华大学出版社, 2005.