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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...

来源：花匠小妙招时间：2025-03-29 03:32

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1、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

2、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

3、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（InternationalFederationofInformationProcessing）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

4、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（SurfaceModeling）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

5、曲面造型技术。2）实体造型功能（SolidModeling）：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（（20ntructiveSolidGeometry）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

6、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（FEMFiniteElementMethod）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、热变形、磁场强度、流场等进行分析的能力，以及自动生成有限元网格的能力，以便为用户精确研究产品结构受力、成形过程及用深浅不同的颜色描述应力、磁力、温度分布等提供分析技术。有限元网格，特别是复

7、杂三维模型有限元网格的自动划分能力是十分重要的。8）优化设计功能。系统最低限度应具有用参数优化法进行方案优选的功能。这是因为优化设计是保证模具具有高速度、高品质和低成本的主要技术手段之一。9）数控加工的功能。系统应具有三坐标、四坐标、五坐标机床加工模具零件的能力，并能在图形显示终端上识别、校核刀具轨迹和刀具干涉，以及对加工过程的模态进行仿真。10）信息处理和信息管理功能：系统应具有统一处理和管理设计、制造以及

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