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《模具CAD/CAE/CAM》课程中文复习参考资料任课教师：华南理工大学机械与汽车工程学院刘斌第1页共26页《模具CAD/CAE/CAM》课程中文复习参考资料1．相对于普通的机械零部件，谈谈模具设计与制造的特点。答：相对普通的机械零部件，模具设计的特点在于其具有特殊的要求：①．零件的复杂性包括形体复杂性和结构复杂性。模具主要用于形体复杂零件的加工。②．用模具生产的产品一般为昀终产品。因此模具的几何设计必须能够完成零件的所有细节结构的描述（包括产品的浮雕等表面些节结构的造型设计）。③．模具型腔结构：需要考虑拔模斜度以及必要的圆弧过渡。④．专业化成都很高。CAD必须有良好的数据接口。模具制造的特点：①．每副磨具都进行专业设计、专门制造、单件生产（接单生产）；②．由于模具精度要求高，其成型腔常具三位主体型面；③．模具型腔表面质量要求高（模具表面精度要比塑料制件要求高1~2个等级）。采用手工研磨，抛加工；④．模板上精密型孔或圆孔系。答：1）属于单件、多品种生产，模具是高寿命专用工艺装备，每副模具只能生产某一特定形状、尺寸和精度的制件。2）客观要求模具生产周期短，当前由于新产品更新换代的加快和市场的竞争，客观上要求模具生产周期越来越短。3）模具生产的成套性，当某个制件需要多副模具来加工时，各副模具之间往往相互牵连和影响。只有昀终制件合格，这一系列模具才算合格，因此，在生产和计划安排上必须充分考虑这一特点。4）试模和试修，由于模具生产的上述特点和模具设计的经验性，模具在装配后必须通过试冲或试压，昀后确定是否合格。同时有些部位需要试修才能昀后确定。因此，在生产进度安排上必须留有一定的试模周期。5）模具加工向机械化、精密化和自动化发展。目前，产品零件对模具精度的要求越来越高，高精度、高寿命、高效率的模具越来越多。而加工精度主要取决于加工机床精度、加工工艺条件、测量手段和方法。2．传统模具设计与制造工艺流程。答：传统模具设计的总原则：在满足制件使用要求情况下，力求使模具的结构简单，劳动量小，材耗少成本低，操作安全。所以在模具设计时应保持良好的工艺性。模具设计内容包括：分析产品制作图、安排产品生产工艺方案、确定坯料、选用设备、模具设计。以上内容是模具设计的核心。答：主要包括：（1）产品投产前的生产技术准备工作，包括产品的试验研究和设计、工业设计和专用工艺装备的设计及制造、各种生产资料和生产组织等方面的准备工作；（2）毛坯制造，如毛坯的锻造和冲压等；（3）零件的加工过程，如机械加工、特种加工、焊接、热处理和表面处理等；（4）产品的装配过程，包括零、部件装配、总装配；（5）试模，模具的调试和鉴定；（6）各种生产服务活动，包括原材料、半成品、工具的供应、运输、保管以及产品的油漆和包装等。《模具CAD/CAE/CAM》课程中文复习参考资料任课教师：华南理工大学机械与汽车工程学院刘斌第2页共26页3．传统模具项目流程。一、接受任务书成型塑料制件任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：（1）经过审签的正规制件图纸并注明采用塑料的牌号、透明度等；（2）塑料制件说明书或技术要求；（3）生产产量；（4）塑料制件样品；（5）模具设计任务书通常由塑料制件工艺员据成型塑料制件任务书提出；（6）模具设计人员以成型塑料制件任务书模具设计任务书为依据来设计模具。二、收集、分析、消化原始资料（1）收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。（2）消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料件的工艺性尺寸、精度等技术要求。（3）消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、（4）模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。（5）根据塑件形状尺寸，估计塑件体积和重量。三、确定成型方法：1、直压；2、铸压；3、注射法等。四、选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具设计，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格特点。要初步估计模具外形尺寸判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。五、具体结构方案（1）确定模具类型（2）确定模具类型的主要结构六、整理资料进行归档模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，放到保管场所保管。把从设计模具开始到模具加工成功、检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档，这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具、设计新的模具都是很有用处的。经过全面审核后投产加工，作为一个设计人员，必须了解模具的加工制造过程，所以，完成图纸设计，只能说是个开端。对于初学模具设计的人员，应力求做到参加模具加工的全过程，直到组装、试模、投产才算昀后完成任务。4．模具设计与制造中常用CAD软件有哪些？各有何优势和特点。答：目前市场上图形处理软件很多，运行在工作站上的UG、Pro/E、CATIA，运行在微机上的AutoCAD、SolidEdge、MDT等。采用AutoCAD软件用三维图形来表达它可能会出现表达不完整或产生二义性问题；SolidEdge虽然具有完善的三维造型能力，但却具有用户基础薄弱、开发工具少、价格高等缺点。而MDT以其良好的开放性、功能齐全和易学易用等特点占据着微机平台上三维设计领域的大部分市场。Pro/E是美国PTC公司的一个三维CAD/CAM软件系统。该软件由于使用方便、参数化、特征造型、统一数据库、系统全相关、尺寸驱动，功能强大，在我国家电、模具等行业有着广泛的应用，是国内应用昀广泛的三维CAD/CAM软件。UG（Unigraphics）是美国UnigraphicsSolution公司开发的集CAD/CAM/CAE为一体的三维机械设计《模具CAD/CAE/CAM》课程中文复习参考资料任课教师：华南理工大学机械与汽车工程学院刘斌第3页共26页平台。该系统提供了一个基于过程的产品设计环境。使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成。从而优化了企业产品的设计与制造。它具有强大的实体建模技术和高效能的曲面构建能力。能够完成复杂的造型设计。除此之外。它还有装配功能、创建工程图功能和模具加工功能等。答：（1）AutoCAD。AutoCAD是当今昀流行的的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。AutoCAD提供有AutoLISP，ADS，ARX，VBA等二次开发的工具。（2）Unigraphics（UG）。优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起。UG是由多种功能模块集成的软件，它不但具有强大的三维设计与图形编辑功能，而且还提供了先进的制造技术。它主要由以下几大主模块组成1）CAD（计算机辅助设计）主模块。2）CAM（计算机辅助制造）主模块。3）CAE（计算机辅助工程）模块。4）钣金件主模块。（3）Pro/Engineer。Pro/E软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。具有基于特征的（Feature-based）、关联的（Associative）、参数化（Parametric）、构造曲面（Surface）、在装配图中构建实体的特点。Pro/E系统用户界面简洁，概念清晰。符合工程人员的设计思想与习惯整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型Pro/E建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。（4）SOLIDWORKS。SolidWorks软件是面向产品级的机械设计工具，它全面采用非全约束的特征建模技术，为设计师提供了极强的设计灵活性其设计过程的全相关性，使得设计师可以在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关部分的改变。SolidWorks完整的机械设计软件包括了设计师必备的设计工具，零件设计、装配设计、工程制图。（5）I-DEAS。它是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系统它帮助工程师以极高的效率，在单一数字模型中完成产品设计、仿真分析、侧试直至数控加工的产品研发全过程。I-DEAS是全世界制造业用户广泛应用的大型CAD/CAE/CAM软件。I-DEAS在CAD/CAE一体化技术方面一直雄居世界榜首，软件内含结构分析、热力分析、耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。（6）CATIA。CATIA软件以其强大的曲面设计功能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的声誉。CATIA的曲面造型功能体现在它提供了极丰富的造型工具来支持用户的造型需求。比如其特有的高次Bezier曲线曲面功能，次数能达到15，能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。加工功能较强，支持五轴加工中心编程，该软件性能优越，价格昂贵。是一套CAD/CAE/CAM/PDM应用系统。5．三维造型软件的常用造型方法有哪些？答：线框造型、面框造型、曲面造型、特征造型、实体造型等。答：1.线框造型：线框造型可以生成、修改、处理二维和三维线框几何体。2．曲面造型曲面造型分两种方法，一是由曲线构造曲面；二是由曲面派生曲面。（1）由曲线构造曲面1）旋转曲面；2）线性拉伸面；3）直纹面；4）扫描面；5）网格曲面；6）拟合曲面；7）平面轮廓面；8）二次曲面。（2）由曲面派生曲面1）等半径倒圆曲面；2）变半径倒圆曲面；3）等厚度偏移曲面；4）变厚度偏移曲面；5）混合曲面（桥接曲面）；6）延伸曲面；7）修剪曲面；8）拓扑连接曲面。3．实体造型（1）基本体素：1）拉伸体；2）旋转体；3）扫描体；4）等厚体；5）缝合体；6）倒圆体；7）倒角体；《模具CAD/CAE/CAM》课程中文复习参考资料任课教师：华南理工大学机械与汽车工程学院刘斌第4页共26页（2）工艺特征形体：包括凸台、凹腔、孔、键槽、螺纹、筋等。（3）拓扑操作对体素进行并、交、差布尔运算及用曲面片体修剪体素而生成新的实体。6．谈谈塑料模具CAD/CAE/CAM的现状与发展趋势。答：（1）CAD技术的现状90年代以后CAD技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，这阶段的CAD技术都具有良好的开放性，图形接口、功能日趋标准化。微机加视窗操作系统与工作站加Unix操作系统在因特网的环境下构成CAD系统的主流工作平台，同时网络技术的发展使CAD/CAE/CAM集成化体系摆脱空间的约束，能够更好地适应现代企业的生产布局及生产管理的要求。在CAD系统中，正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等高新技术得到综合应用，大大提高了CAD自动化设计的程度，智能CAD应运而生。智能CAD把工程数据库及管理系统、知识库及专家系统、拟人化用户介面管理系统集于一体。CAD体系结构大体可分为基础层、支撑层和应用层三个层次。基础层由计算机及外围设备和系统软件组成。随着网络的广泛使用，异地协同虚拟CAD环境将是CAD支撑层的主要发展趋势。应用层针对不同应用领域的需求，有各自的CAD专用软件来支援相应的CAD工作。（2）CAE技术的现状近十多年是CAE软件的商品化发展阶段，其理论和算法日趋成熟，已成为航空、航天、机械、土木结构等领域工程和产品结构分析中必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续过程各类问题的一种重要手段。其功能、性能、前后处理能力、单元库、解法库、材料库，特别是用户介面和数据管理技术等方面都有了巨大的发展。前后处理是CAE软件实现与CAD、CAM等软件无缝集成的关键性软件成份；它们通过增设与相关软件（如Pro/E、CADDS、UG、Solidedge以及Solidworks、MDT等软件）的接口数据模块，实现有效的集成；通过增加面向行业的数据处理和优化算法模块，实现特定行业的有效应用。CAE软件对工程和产品的分析、模拟能力，主要决定於单元库和材料库的丰富和完善程度，知名CAE软件的单元库一般都有百余种单元，并拥有一个比较完善的材料库，使其对工程和产品的物理、力学行为，具有较强的分析模拟能力。静力和拟静力的线性与非线性