CAD与CAM课件第一章.ppt

1952年首次研制成功数控（Numerical control，NC）机床，该机床只需通过改变数控程序即可完成不同零件的加工，奠定了CAM的硬件基础； 1955年研制成功在通用计算机上运行的自动编程工具（APT）语言，实现了NC程序编制的自动化； 20世纪70年代后期，几何造型技术、图形显示技术和数控编程后置处理技术有很大的发展和应用，出现了加工过程仿真和加工程序检验系统。 CAM技术发展 挪威工业公司于1969年开发的AUTOPROS系统，这是最早的CAPP系统。 为克服派生式CAPP系统的缺点，创成式CAPP系统问世，如美国普渡大学在1977年开发的APPAS系统、美国普渡大学和宾州大学在1983年联合开发的TIPPS系统、德国阿亨大学在1980年开发的AUTAP系统等。 工艺过程涉及因素太多，全自动创成工艺规程通用系统仍在研究阶段。 从20世纪80年代中期起，创成式CAPP系统的研究转向具有人工智能的专家系统方面。 CAPP技术发展 20世纪70年代后期、80年代初提出了CAD/CAM集成的概念； 20世纪80年代，出现工程化CAD/CAM商品化软件：CATIA、UG—Ⅱ、Pro／E等； 20世纪90年代，CAD/CAM系统的集成度不断增加，特征造型技术的成熟应用，为CAD/CAM数据流无缝传递奠定基础，达到了真正意义上的集成。 CAD/CAM集成 集成化：将CAD、CAM、CAPP模块集成为一个系统，设计人员可利用CAD建立的产品数据模型进行运动学和动力学分析，确定产品设计，自动生产产品的数据模型并存放在系统数据库中，再由系统对存贮的产品数据模型进行工艺设计及数控加工编程，并直接控制数控机床进行加工制造，从而使产品设计、制造和分析测试一体化。 智能化：将人工智能技术和CAD/ CAPP /CAM技术融为一体，使CAD/ CAPP /CAM系统具有人类专家的知识和经验，具有学习、推理、联想和判断能力，给予设计人员有效的帮助。 CAD/ CAPP /CAM系统发展趋势 网络化：通过计算机网络将不同地点的CAD/ CAPP /CAM系统工作站和服务器按一定网络拓扑结构连接起来，实现不同设计信息的快捷、可靠交换，共享网络的软硬件资源，降低产品开发设计成本，加速产品设计进程。 虚拟化。借助三维可视的交互环境，对产品从设计、制造装配全过程进行仿真，保证产品设计和制造一次成功。 试验结果及分析 斜叶式搅拌桨匀速150 r/min搅拌效果 几何非对称大叶片式搅拌桨匀速150 r/min搅拌效果 几何非对称大叶片式搅拌桨变速搅拌效果 ③ 优化设计 模具材料：选用法国AXSON公司ESSIL291型硅橡胶 树脂材料：选用法国AXSON公司聚氨酯硬质树脂UP5170 材料选择 试件特点：薄壁、复杂 要求：产品完整，气泡较少，表面质量好 CAD/CAM系统应具有优化求解的功能，也就是在某些条件的限制下，使产品或工程设计中的预定指标达到最优。 优化设计包括：产品零件结构的优化，工艺参数的优化 … 例一：工艺参数优化 正交实验表 因素水平 浇注速度 (r/min) 浇注压差 （MPa） 消泡参考值 （%） 材料温度 （℃） 模具温度 （℃） A B C D E 1 3 0.006 0.3 25 60 2 4 0.007 0.4 30 70 3 5 0.008 0.5 35 80 4 6 0.010 0.6 40 90 质量指标 质量指标 所衡量的质量特征 体积收缩率 表面质量 最大翘曲量 气穴含量 气泡数量 重量 致密程度 有限元分析 a)工艺参数变量与体积收缩率评价指标间的关系 b)工艺参数变量与平均剪切速率评价指标间的关系 C)工艺参数变量与气穴含量评价指标间的关系 试验验证 试验模具 实验 材料温度℃ 模具温度℃ （Kpa） 第一组 25 90 600 第二组 30 70 800 第三组 26 69 1000 试验结果分析 例二：床鞍结构优化 (a) 静力变形 (b) 一阶模态振型 (c) 二阶模态振型 (d) 三阶模态振型 设计变量 L/mm D/mm S/mm 初始值 260 450 482 优化值 186.8 426.5 433.9 优化方案 对比指标 初始方案 优化方案 变化率 质量/kg 215 198.3 -7.76% 变形量