模具虚拟检测与动态过程模拟软件开发

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1、华中科技大学硕士学位论文CAD技术是在计算机及其相关软硬件不断发展中快速发展起来的。CAD技术产生于上世纪60年代，那时，德国、法国等西方国家都开始研究计算机图形学理论和绘图机的制造技术。70年代，CAD开始实用化，从二维的电路设计发展到三维的飞机、汽车、船舶等设计，出现了许多开发CAD系统的公司，如CV、IBM等。80年代，超大规模集成电路的出现使计算机成本大幅下降，计算机硬件和软件产品的功能都达到了新的水平，而且价格大大降低，使CAD系统的硬件配置和软件开发适应于中小型企业的承受能力，特别是CAD技术在个人计算机实

2、现以后，CAD技术市场得以开辟和发展。90年代，随着现代先进设计与制造技术的大量出现，CAD技术作为基础和前提，正与各种先进设计、制造技术、网络技术等迅速集成、飞速发展，极大地推动着国民经济的发展。用于CAD系统的图形支撑系统一般应具有的主要功能为：计算机图形处理、三维产品建模、有限元建模和分析、机构运动分析、数据信息交换、工程数据管理、二次开发工具等等。其中三维产品建模是其中的核心技术。从历史发展来看，三维产品建模经历了线框、表面建模、实体建模、参数化造型及变量化造型技术等五个阶段⋯：线框造型是计算机辅助设计技术发展

3、过程中最早应用的三维建模模型。这种模型由一系列空间直线、圆弧和点等基本图元组合而成，用来描述产品的轮廓，在计算机内生成相应的三维映像。这种模型数据存储量小、各种变换的计算量少，但是存在着严重的不足，如构造的图形含义不确切，不能反映物体的几何特征。其代表产品有60年代美国Lockheed飞机公司研制的CADAM系统。曲面造型是利用各种曲线、曲面来拟合逼进物体的表面，又称表面建模。目前已有多种曲面造型方法，如样条函数、参数样条曲线和曲面、jL斯曲面等。但是曲面造型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其他特性，如质

4、量、重心、惯性矩等。代表产品有英国的DUCT系统。传统的实体造型就是以几何造型为基础的实体造型。在实体造型系统中，三维形体均以实体表示，其几何信息和拓扑信息完备，复杂的形体通过简单体素的布尔运算而构成。代表产品有美国斯坦福大学的Geomod系统。随着CAD／CAE／CAM一体化技术的发展，传统的几何造型技术越来越显示不足，华中科技大学硕士学位论文如数据库完备性差、工程数据信息不足、设计环境欠佳等。80年代以来，为满足CIMS技术发展的需要，诞生了特征造型技术。这种面向设计过程、制造过程的方法，克服r几何造型的缺陷，是一

5、种理想的产品模型。相对实体建模，特征造型替代了实体造型的体、面、线和点而进入特征数据结构的是零件、特征、属性和基元，不仅包括了几何和拓扑信息，而且还包含了制造工艺等信息在内。前面所述的几种造型技术均属于无约束自由造型技术，进入80年代中期，CV公司提出了比无约束自由造型更新颖、更好的算法：参数化实体造型。其主要特点为：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。最具代表性的是Pro／E参数化软件。但从实际使用来看，参数化技术也带来了新的不足，即“全尺寸约束”这一硬性规定干扰和约束着设计者创造力及想象力的发挥。全

6、尺寸约束，即设计者在设计初期及全过程中，必须将形状和尺寸联合起来考虑，并且通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变。当所设计的零件过于复杂，尺寸过多时，改变尺寸的难度很大。SDRC开发人员通过比较提出了变量化技术。变量化技术既保持了参数化技术的原有优点，同时又克服了它的许多不足之处。如1993年推出的IDEASMasterSeries软件。国外CAD软件技术发展很快，先后推出了数十种用于大、中、小型计算机和工作站上的商用支撑软件，最为著名的如法国的Dassault航空公司的CATIA软件，它具有先进的开放

7、性、集成性、灵活性，参数化及变量化建模、基于特征的设计、精确实体造型、丰富的曲面功能、透明的有限元分析及自动进行前后处理、高超的机加工能力等等，主要用于航天和汽车工业设计，如波音777和我国的上海桑塔纳等汽车制造公司：美国PTC公司开发的通用机械制造自动化软件Pro／E，其长处和独特性表现在：参数化特征化定义实体造型功能，独特的数据结构提供在工程上的完全相关性；美国EDS公司的用于航空航天、汽车工业的机械设计的软件包UGII，可以支持目前市场上所有的工作站平台，拥有较强的模具设计和制造功能。我国CAD技术的研究和应用起

8、步较晚，70年代末开始尝试，”七五”期间才进行有计划、有组织的研究。在浙江大学、清华大学、华中理工大学等的共同努力下，研华中科技大学硕士学位论文制成功了多套CAD支撑系统。它们都较为成功地解决了图形系统与工程数据库、有限元分析及前后置处理、物性计算、优化设计等子系统的接口，初步形成了开发CAD支撑软件的能力。经过三十多年的努力，我