铸造cad-cae-cam一体化技术

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1、铸造CAD/CAE/CAM一体化技术

2、第11．前言随着计算机技术的迅速发展，现代制造工业的发展日新月异，产品的设计和生产的方式已发生了巨大的变化，产品改型也越来越快。采用传统方法进行铸造工艺设计与铸件生产，主要依靠经验公式和现有的生产经验，一套成熟稳定的生产工艺通常要经过多次的修改、试验、再修改的过程，这不仅浪费资源和时间，而且难以保证产品质量。传统的设计与制造方式已无法适应现代工业发展的需要。作为现代先进设计与制造技术的基础，CAD、CAE、CAM是多学科交叉、知识密集型高新技术。借助CAD/CAE/CAM一体化技术进行铸

3、造工艺设计与铸件生产，从产品设计到铸造模具的加工实现“无图纸化作业”，不仅可以大大提高设计效率，缩短产品的设计与制造周期，而且能够实现设计、分析与模具加工的统一，提高铸造模具结构的合理性、准确性和加工精度，从而保证铸件质量；还能将设计人员从繁冗的绘图、计算和编程中解放出来，以从事更多的创造性工作。CAD/CAE/CAM一体化技术在铸造过程的应用已成为铸造技术发展的一个显著特点。铸造企业为了提高产品的档次和市场竞争能力，越来越认识到应用CAD/CAE/CAM一体化技术的必要性。2．铸造CAD/CAE/CAM一体化的主要内容2.

4、1铸造工艺CAD铸造工艺CAD以计算机为主要手段，辅助设计者完成工艺设计和所有绘图工作，它需要基于通用绘图软件进行二次开发，以实现专业铸造工艺设计功能。设计人员在CAD平台上绘制零件图，然后通过二次开发的一系列算法和程序，以及建立起来的相关的数据库，在零件图上将工艺形状逐一添加上去，最终形成所需的铸造工艺图。目前，大部分铸造企业都使用计算机绘图，但一般只停留在使用CAD软件的自身绘图功能。工艺人员进行铸造工艺设计时，主要依靠经验和工厂的内部约定、习惯，在铸件图纸上用红蓝铅笔手工绘制铸造工艺图，还没有真正意义地甩开图板，更没有

5、甩开手册（国家机械工业部标准和企业内部标准），影响产品设计效率的进一步提高。国内外研究者主要在AutoCAD平台上开发二维的铸造工艺CAD，基于三维软件如UG、Pro/E、Solid铸模CAM是基于三维实体模型数据，利用数控机床，加工铸造模具的过程。在模具的设计制造过程中，产品几何形状的确定、描述是设计的核心基础，无论是产品本身几何形状的描述，还是模具型腔的确定、模具零件设计、工艺过程设计、数控加工编程都依赖几何形状这一基础信息。传统的铸造模具制造过程多数是根据二维平面图，采用手工或木模加工机床制造木模和芯盒，对于大批量生产

6、，则采用精度较高的切削加工机床及模具钳工进行金属铸模的制造。由于二维平面图上形体的直观性较差，影响了立体模型建立的准确性。二维图纸传递的几何信息难免有出错的地方，这些都直接影响所加工模具的准确性。因此，基于CAD软件进行三维几何建模是CAM的前提和基础。2.4CAD/CAE/CAM一体化CAD、CAE和CAM开始是独立发展，自成体系的。随着它们的推广使用，各个分支之间相互依存，关系越来越紧密，设计系统只有配合数控加工，才能充分显示其巨大的优越性，而数控技术只有依靠设计系统产生的模型才能发挥效率，同时通过模拟仿真手段，确保产品

7、设计的可靠性和加工过程的合理性，三者自然而然地紧密结合，形成计算机辅助设计与制造集成系统。CAD/CAE/CAM一体化就是指的这种系统，系统中的各个阶段都可以利用公共数据库中的数据和信息，缩短了产品的生产周期，提高了产品的质量。CAD/CAE/CAM一体化技术是解决产品设计与制造薄弱环节的必由之路，许多先进工业国家投入巨资，对CAD/CAE/CAM技术进行研究开发。早在20世纪60年代初期，国外一些飞机和汽车制造公司就开始了CAD/CAE/CAM的研究工作，投入了大量的人力和物力。我国CAD/CAE/CAM的开发始于20世纪

8、70年代末。国产CAD软件与国外相比尚有一段距离，也逐渐趋于成熟，开始推广应用。但纵观目前的应用状况，其应用水平相对较低，即使引进国外著名的软件也是以绘图为目的，没有发挥其真正功效。企业一般不可能自行开发软件，只能购买现有的支撑软件。但由于企业的性质、规模、产品各不相同，对CAD应用软件的需求也不相同，因此必须以现有的软件作为支撑平台进行必要的二次开发，形成适合企业需求的应用软件。3．铸造过程CAD/CAE/CAM一体化的技术路线实现铸造过程CAD/CAE/CAM一体化的关键在于将CAD、CAE与CAM有机地联系起来，而实现

9、这种联结的基础是基于统一的三维数据模型。铸造CAD/CAE/CAM一体化的技术路线如图1所示。图1铸造CAD/CAE/CAM一体化的技术路线实现铸造过程CAD/CAE/CAM一体化，其基本的工作步骤如下：1)CAD过程设计产品结构，产生三维产品模型为CAE、CAM过程准备设计数据。具体来讲