论文模具CAD/CAM技术的现状与趋势，该文是发展趋势方面有关开题报告范文与模具CAD和发展趋势和CAM技术方面开题报告范文.
段玺 叶伟
摘 要：模具CAD/CAM技术是CAD/CAM技术的一个重要分支,对国民经济的发展有着巨大的推动作用.首先介绍了国内外模具CAD/CAM技术发展的现状进行,然后比较了国内外先进模具CAD/CAM技术的主要差距,最后对其未来的发展趋势进行展望,以期能对本国的模具CAD/CAM技术的发展方向起到一定参考作用.
关键词：模具；CAD/CAM；现状；发展趋势
CAD的全称是Computer Aided Design,即计算机辅助设计.CAM全称是Computer Aided Manufacturing,即计算机辅助制造,CAD/CAM技术是设计人员和工艺人员在CAD和CAM系统的辅助下,根据产品的设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术.设计人员通过人机交互操作的方式进行产品设计构思和论证,产品总体设计,技术设计,零部件设计,有关零件的强度、刚度、热、电、磁的分析计算和零件加工信息的输出,以及技术文档和有关技术报告的编制.而工艺设计人员则可以根据CAD过程提供的信息和CAM系统的功能,进行零部件加工工艺路线的控制和加工状况的预显,以及生成控制零件加工过程的信息.当然,CAD/CAM技术不能代们的设计和制造行为,而只是实现这些行为的先进手段和工具.人们的设计和制造行为,还需由专业技术人员的创作能力和工作经验以及现代设计方法等所提供的科学思维方法和实施办法来确定[1].
1 国外模具CAD/CAM技术发展现状
国外模具CAD/CAM技术的研究始于20世纪60年代末,当时美国、日本、德国、加拿大等发达国家开始对冲模CAD进行研究.进入70年代,出现了面向中小企业的CAD/CAM的商品软件,如日本机械工程实验室成功研制的冲裁级进模CAD系统,美国DIECOMP公司成功地研制出计算机辅助设计级进模的PDDC系统.但这仅限于二维图形的简单冲裁级进模,其主要功能是条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等.80年代,弯曲级进模CAD/CAM系统开始出现,美国、日本等工业发达国家的模具生产绝大多数采用了CAD/CAM技术.比如,为了能够适应复杂模具的设计,富士通系统采用了自动设计和交互设计相结合的方法,在该系统中除毛坯展开、弯曲回弹计算和工步排序为自动处理外,其余均需要设计人员的参与.这些系统均具备实体造型和曲面造型的强大功能,能够设计制造汽车零部件的模具.进入90年代后,国外CAD/CAM技术向着更高的阶梯迈进.在80年代的基础上,从软件结构,产品数据管理,面向目标的开发技术,产品建模和智能设计,质量检测等方面都有所突破,为实现并行工程提供了更完善的环境.印度学者Y.K.D.V.Prassad,S.Som Sundoram等开发了普通冲裁模CAD/CAM系统（CADDS）,美国Striker-Systems公司开发了冷冲模设计软件系统SS-Die Professional等.另外UG、Pro/E、Solid works、CAXA等软件的成功开发,使得模具CAD/CAM的功能更加完善,应用也更加广泛 [2].
2 国内模具CAD/CAM技术发展现状
我国的计算机技术起步较晚,模具CAD/CAM的开发始于20世纪70年代末.到目前为止,通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD/CAM系统,它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益.80年代中、后期,我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段,不少企业、科研院所、大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件,强调软件产品的专业化和本地化,如天津大学的TD系统和一汽、二汽企业用的模具CAD/CAM系统.从20世纪90年始,华中科技大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发.如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM 系统HMIC,包括钣金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块.近年来,国内一些软件公司也竞相加入了模具CAD/CAM系统的开发行列,如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CMCAD、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD系统Fox-CAD等.
3 国内模具CAD/CAM技术与国外相比的差距
由于我国的CAD/CAM技术起步晚,并且限于资金、生产制造能力等方面的制约,跟国外相比还有很大的差距.主要表现在以下方面.
1）CAD/CAM的集成程度不高,仍然停留在NC编程和绘图的应用上[3].在应用CAD技术设计模具方面,仅有约10%的模具在设计中采用了CAD工具,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也才刚刚起步,大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用CAM技术制造模具方面,一是缺乏先进适用的制造装备,二是现有的工艺设备或因计算机制式不同,或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异等,联网率较低,只有5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作.
2）CAD/CAM的软硬件都依靠进口,自主版权的软件很少.如常用的CAD/CAM软件有Pro/ENGINEER软件,是美国PTC（Paramatric Technology Corporation）公司1988年推出的软件,具有以下特点：三维造型、参数化模型建构、基于特征的造型、相关联性、统一的数据库.UG是美国EDS（Electronic Data System）公司开发的CAD/CAM一体化软件,由CAD、CAE、仿真、质量保证、开发工具、软件接口、CAM及钣金加工等部分组成.CATIA是由法国达索飞机公司研究的CAD/CAM一体化软件,具有工程绘图、数控加工编程、计算分析等性能,可以方便地实现二维元素和三维元素间的转换,具有平面和空间机构运动学方面的模拟和分析功能,曲线造型功能尤为突出.我国研发的软件中应用较广泛的是北京华正软件工程研究所开发的CAXA系列软件,主要包括工程绘图、制造工程师、注塑模具设计、注塑工艺分析、数控机床通信等一系列模块,其他还有北航海尔等软件.与国外的相关软件相比,我国自行研制的很少.
3）缺少技术和设备力量.我国大部分模具厂、车间的模具加工设备陈旧,在役期长、精度差、效率低,至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具,热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉,操作凭工人的经验,设备简陋,能耗高.设备更新速度缓慢,技术改造,技术进步力度不大.虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备,但过于分散,或不配套,利用率一般仅有25%左右,设备的一些先进功能也未能得到充分发挥.缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人,尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才.
4 模具CAD/CAM技术发展趋势
目前为止,CAD/CAM技术已经在各行各业显示出了巨大的优越性和实用性,节约了大量的人力物力等社会和自然资源,并且创造出了巨大的经济效益,在国民经济的生产中（下转第74页）处于越来越重要的地位.但CAD/CAM在发展过程中也暴露出了一些问题,比如标准不统一,各公司协同的不一致等.针对这些问题,CAD/CAM技术的发展趋势主要有以下几个方面[4].
1）标准化,CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上,只有依靠标准化技术才能解决CAD系统支持异构跨平台的环境问题.目前,除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外,面向应用的标准零部件库、标准化设计方法已成为CAD系统中的必备内容,并向合理化工程设计的应用方向发展.
2）网络化与协同设计.近年来,模具工业规模的不断扩大和Internet技术的不断完善,公司之间的协作不断的加强.设计人员通过网络共享资源信息,同时对模具的设计与制造进行操作和评价,使一个项目在多台计算机上协作完成,节省了大量的人力物力财力.网络化协同设计是模具设计与制造发展的必然趋势.
3）开放性.CAD/CAM系统目前广泛建立在开放式操作系统Windows和UNIX平台上,为最终用户提供二次开发环境,甚至这类环境可开发其内核源码,使用户可自己的应用程序.
4）集成化.模具CAD/CAM技术与GT.CE（Concur-rent Engineering）、CAE、CAPP（Computer Aided Process Programming）等技术密切相连,组成一个有机的整体,其关键在于建立一个统一的全局模具产品数据模型.在产品开发和模具设计中,提供全部的信息,使信息共享,交换处理和反馈,它综合了计算机技术,系统集成技术,并行技术和管理技术,体现了系统化思想,直至发展为CIMS（Computer Integrated Manufacture system即计算机集成制造系统）.
5）智能化.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；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.
6）与先进技术相结合.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.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.
5 总结
本文主要论述了当前国内外CAD/CAM技术发展的现状及中国在这一领域与国外相比存在的差距及应当采取的措施.以使得这一技术在国民经济生产生活中的到更广泛的应用,促进我国模具制造业实现跨越式发展.
参考文献
[1] 孙文焕,张铁昌,王乃康,等.《机械CAD/CAM技术概论》,西安电子科技大学出版社.
[2] 苗君明,刘铁.《模具CAD/CAM/CAE 的现状与发展趋势》电大理工,2007.3（1）.
[3] 李大双,汪文虎．涡轮叶片精铸模具零件CAD造型过程的知识表达与求解[J].航空制造技术,2005,（3）：72-74．
[4] 冯辛安.CAD/CAM技术概论[M],机械工业出版社.
括而言之：上文是一篇关于发展趋势方面的大学硕士和本科毕业论文以及模具CAD和发展趋势和CAM技术相关发展趋势论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
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