?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net专题论述模具CAD/CAE/CAM的发展和展望Ξ刘玲,周旭东(河南科技大学材料学院,河南洛阳471003)摘要:介绍模具CAD/CAE/CAM的研究与应用情况,以详实的资料论述模具CAD/CAE/CAM的发展历程及其发展趋势,为工程设计人员了解和掌握其发展历程及发展趋势提供很大方便。关键词:模具;CAD/CAE/CAM;集成;网络化;协同设计中图分类号:TG76文献标识码:A文章编号:1007-4414(2004)03-0005-02模具是典型的技术密集型产品,其结构复杂,设计制造难度高、周期长。为了表达清模具结构,设计人员必须花费大量时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。据统计,平均每套模具中有40%～60%的零部件为标准件或具有一定的固定结构。因此,选取零部件的标准件结构选定尺寸系列优先值,建立标准模架和标准件库,对于快速绘制模具装配图及拆分零件图、优化模具设计、缩短设计周期具有重要的意义,CAD/CAE/CAM的发展,解决了这一问题,为广大设计人员提供了很大方便。目前,CAD/CAE/CAM技术用于模具设计及制造,已成为一门综合性的学科,并且发挥着重要作用。基于CAD/CAE/CAM的重要性,有必要对其发展历史加以综述,并对其发展趋势加以展望。1模具CAD/CAE/CAM的优点及其基本概念[1]模具CAD/CAE/CAM之所以发展迅速、应用广泛,深受广大设计人员的欢迎,是因为它具有如下优点:①利用模具CAD/CAE/CAM技术可以提高模具的综合质量;②利用模具CAD/CAE/CAM技术可以节省设计时间、缩短生产周期、提高劳动生产率;③利用模具CAD/CAE/CAM技术可以较大幅度地降低产品成本,为企业创造更多的效益;④模具CAD/CAE/CAM技术把技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来,使其可以从事更多的创造性劳动。要想真正了解模具CAD/CAE/CAM的发展,并对其发展趋势作出展望,必须澄清如下基本概念:①CAD:CAD(ComputerAidedDesign)是指工程技术人员以计算机为工具,用自身的专业知识,对模具进行总体设计、绘图、分析等设计活动的总称,是一项综合性技术。②CAE:CAE(ComputerAidedEngineering)是以现代计算力学为基础,以计算机仿真为手段的工程分析技术,是实现模具优化设计的主要支持模块。模具CAE主要是指用计算机对模具产品进行性能与安全可靠性的分析,对其未来模具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。③CAM:CAM(ComputerAidedManufacturing)有狭义与广义之分。狭义CAM通常指对模具加工数控程序的编制,包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。模具CAM是指利用计算机实现从模具图样到产品制造过程中的直接和间接活动。包括对物质流动和信息流动的直接控制、管理和监督,也包括工艺准备、生产作业、计划、数控程序编制等,其核心内容是实现产品加工过程中的数控编程的自动化。④模具CAD/CAE/CAM:是模具CAD、CAE、CAM的集成,由于制造业产品信息相当复杂,要实现企业生产自动化,在分离的CAD、CAE、CAM之间还需要大量的人工工作,这给企业自动化生产带来了极大的障碍。CAD、CAE、CAM的集成是解决这个障碍的必然趋势。2CAD/CAE/CAM的发展历程[2]1963年美国教授I.E.Suterland成功研制出了世界上第1套实时交互的计算机图形系统SKETCHPAD,它标志着CAD技术的诞生。在1952年美国MIT试制成功了世界上第1台数控铣床,解决了复杂零件的加工自动化,促使了数控编程技术的发展。20世纪50年代中期,MIT研制开发了自动编程语言(APT),提出了被加工零件的描述、刀具轨迹的计算、后置处理及数控指令自动生成等CAM基本技术。从此以后,CAD技术与CAM技术便相辅相成地发展起来,在过去的40多年中,CAD/CAM技术经历了如下四个主要发展阶段:①20世纪50年代的初始准备阶段美国麻省理工学院(MIT)于1950年在“旋风”计算机上采用阴极射线管(CRT)做成图形终端