模具CADCAECAM课程教案.doc

模具CAD/CAE/CAM课程教案

班级：材料0511/0512任课教师：蔡玉俊总学时：80学时上机：20学时

第一章绪论（2学时）

1.1CAD/CAE/CAM技术的内容及其发展

1.1.1CAD技术

CAD技术是由计算机帮助工程设计人员进行设计，完成产品的设计计算、几

何建模、工程分析、动态模拟和自动绘图等工作，在机械、电子、宇航、建筑、

纺织、化工行业应用广泛。利用CAD软件可以大大提高产品的设计质量、缩短

设计周期、提高设计效率、降低生产成本。

20世纪50年代，CAD主要是“点、线、圆、弧、文本”等几何元素集合的

二维CAD系统；80年代主要是“点、线、圆、弧、文本”等集合的三维CAD系

统；90年代以后，朝着标准化、智能化、集成化、网络化的方向发展。

模具CAD就是CAD技术在模具设计过程中的应用，以注塑模具CAD为例，

主要包括根据产品模型进行模具分型面设计、确定型腔和型芯设计、模具结构的

详细设计等几个方面。

1.1.2CAE技术

CAE技术是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、

动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能

的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。可以对工程和产品进行性能与安全

可靠性分析，对其未来的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷，并

证实未来工程、产品功能和性能的可用性与可靠性。

CAE技术的研究开始于20世纪50年代中期，软件出现于70年代初期，到

80年代中期CAE软件在可用性，可靠性和计算效率上已基本成熟，是航空航天、

机械、土木结构等领域必不可少的数值计算工具，也是分析连续力学各类问题的

一种重要手段。

模具CAE就是CAE技术在模具设计过程中的应用，以注塑模具CAE为例，

利用Moldflow等模具CAE软件可以进行塑料产品的成型过程分析来检查注塑模

具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。

1.1.3CAM技术

CAM技术是用计算机辅助完成产品制造过程的统称。狭义的CAM主要指产

品的数控加工（NC），它的输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是

加工时刀具的运动轨迹（刀位文件）和数控程序。广义的CAM主要指利用计算

机进行零件的工艺规划、数控程序编制、加工过程仿真等，还包括制造活动中与

物流有关的所有过程的监视、控制和管理。

CAM技术的研究始于20世纪50年代初期，以往编制零件加工程序都是靠手

工完成，无法满足复杂零件数控加工的需求，美国则首先开始了数控自动编程技

术-APT语言的研究，形成了早期的CAM系统。CAM系统的仅以CAD模型的局

部几何特征为目标对象的基本处理形式，已经成为智能化、自动化水平进一步发

展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的CAM系统，才能够突破CAM

自动化、智能化的现有水平。

模具CAM技术就是CAM技术在模具制造过程中的应用，特别是在复杂模具

的型腔、型芯及电极的数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面应用。

1.1.4CAD/CAE/CAM集成技术

CAD/CAE/CAM集成技术包括了二维绘图、三维几何造型设计、有限元分析

（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）及仿真模拟等功能。

1.2CAD/CAE/CAM技术在模具行业中的应用

模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，

也是高新技术产业化的重要领域。模具工业是国民经济的重要基础工业之一，其

技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。

模具主要分为冲压模具、注塑模具、压铸模具、锻造模具、铸造模具、粉末

冶金模具、橡胶模具等，其中冲压模具和注塑模具占到模具总量的90%。模具

CAD/CAE/CAM技术可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。

1.2.1CAD/CAE/CAM技术的应用领域

1.在金属成型模具中的应用

CAD/CAE/CAM在冲压模具设计与制造中的应用，主要体现在：

（1）利用几何造型技术完成复杂模具几何设计。

（2）完成工艺分析计算，辅助成型工艺的设计。

（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，输出模具零件图和装配图。

（5）利用计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。

2.在注塑模具中的应用

注塑模具CAD/CAE/CAM主要体现在：

（1）塑料制品的几何造型；

（2）模腔表面形状的生成；

（3）模具结构方案设计；

（4）标准模架的选择；

（5）部装图和总装图的生成；

（6）模具零件图的生成；