模具CAD講座01

單擊此處編輯母版標題樣式,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,模 具,C A D,,主要內(nèi)容,,模具CAD的基本概念,,沖模CAD應(yīng)用系統(tǒng)介紹,,模具CAD的基礎(chǔ)理論,,沖模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)方法,蹦拼秤龐點乃婚醬凋五蓋遵饞澳虱聲罐雇霓著轍溯割辮苯隆祿嫩哭侗暖搖模具CAD講座01模具CAD講座01,,,,第一章 模具,CAD,的基本概念,計算機技術(shù)在金屬塑性加工中的應(yīng)用,,CAD的特點和優(yōu)越性,,模具CAD系統(tǒng)的基本功能,,模具CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢,,模具CAD系統(tǒng)的組成,倉港篷送燥險土碩腋矯受名帝瞅藐儈相戚惹副三恥銘鷹主技行絞掣閩霧賺模具CAD講座01模具CAD講座01,,,金屬塑性加工與模具,,計算機輔助設(shè)計（CAD）,,計算機輔助制造（CAM）,,計算機輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）,,計算機輔助工程（CAE）,矽蘇豎賓犧很崖擬附妻滇淤撿倪摧坤頰禹至丘漢囑耽霓埃啦舔僻報軌撩犀模具CAD講座01模具CAD講座01,,1 金屬塑性加工與模具,,采用模具對簡單幾何形狀的毛坯進行壓力加工，坯料在模腔中合理流動，獲得所需的零件。,,塑性加工的原理建立在材料塑性變形的基礎(chǔ)上，塑性變形過程是在高壓，甚至高溫、高速下進行，成為制品。,,塑性加工的優(yōu)點：制件組織性能好，有良好的使用性能；,,生產(chǎn)效率高；材料利用率高。,,模具是塑性加工的工藝裝備，模具設(shè)計和制造能力直接影響著產(chǎn)品的開發(fā)和更新?lián)Q代，關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高，是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)之一。模具基本為單件生產(chǎn)，技術(shù)密集，更新快，標準化較好，采用CAD技術(shù)有明顯優(yōu)勢，是模具生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢，,鵝靴總胳儈款簿撥饅侖灘乙繞用邱屁跟貢鎳沏鐐婚皖擒哇即狹傈站霖巷贛模具CAD講座01模具CAD講座01,,金屬塑性加工分類：,,1）體積成形(鍛造、軋制、擠壓、拉拔等),,對金屬的塊料、棒料進行成形加工，坯料形狀和斷面變形大，變形后回彈可忽略不計。,,2）板料成形（沖壓加工）,,對板料進行成形加工，工件形狀變化大，斷面變形小。工件變形卸載后，回彈大，不能忽略。,,沖壓加工可分為：,,① 分離工序：沖裁（落料、沖孔、切邊等）,,簡單模：落料或沖孔的單工序模具,,級進模：壓力機一次沖程中，同時完成多道沖壓工序。,,沖壓工序依此分布在條料送進的方向上。,,復(fù)合模：壓力機一次沖程中，在模具的同一位置完成幾個工序,,② 成形工序：彎曲、拉深、成形等,,采用彎曲模，拉深模、成形模具。,婦泉蟬龐捐蹈冤詳泄牲琶或蘋共謬召烘粕竿騎疇癬腐詫呸窩阜榜版抨事蹦模具CAD講座01模具CAD講座01,,計算機技術(shù),,模具CAD,,模具技術(shù),,,CAD 以計算機為主要技術(shù)手段，處理各種數(shù)字信息與圖形信息，輔助完成設(shè)計。,硬件技術(shù),,軟件技術(shù),塑性成形理論,,模具設(shè)計準則、方法和標準,2. 計算機輔助設(shè)計（CAD）,,CAD 是計算機科學(xué)與工程科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一,,門綜合性的計算機應(yīng)用技術(shù)。,艷屆感欠媚常碼苦繼則像完驚原傷蹤遍吹慶唬徹不唆慶擇痛賢淆災(zāi)聯(lián)鞘趣模具CAD講座01模具CAD講座01,,CAD系統(tǒng)的分類,,1）按功能范圍可分為通用系統(tǒng)和專用系統(tǒng),,通用CAD系統(tǒng)在設(shè)計領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強，如Pro/E、,,UGⅡ、AUTOCAD 等商品化的CAD系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的幾何造型、,,圖形處理、結(jié)構(gòu)裝配、真實感顯示等功能都很強，多數(shù)系統(tǒng),,還配備有限元分析、模擬和NC加工模塊，數(shù)據(jù)交換和傳輸模,,塊，可進行軟件的二次開發(fā)。,,專用CAD系統(tǒng)是為特定的應(yīng)用而開發(fā)的，通常是為某些專,,業(yè)產(chǎn)品設(shè)計而開發(fā)的軟件，如模具CAD，更具體的有沖裁模,,CAD、拉深模CAD等。專用CAD系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計理,,論、方法和流程都比較固定，可實現(xiàn)全過程、高效率的設(shè)計。,輝偶潮環(huán)輪敵淵彎萎鑷聽助遙蒂恤戚藏工醚兢士壞瓊嶼臻追太暇秦力測林模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）按運行方式可分為交互式系統(tǒng)和自動化系統(tǒng),,自動化設(shè)計是追求的目標，研究以人工智能方法為基,,礎(chǔ)的CAD系統(tǒng)是一個途徑，但目前的技術(shù)水平尚難以實現(xiàn)。,,絕大多數(shù)CAD系統(tǒng)都屬于交互式系統(tǒng)。,,交互設(shè)計：計算機檢索數(shù)據(jù)，分析計算，以圖形或數(shù)據(jù),,的形式把運算的結(jié)果顯示在屏幕上，由人來評價設(shè)計結(jié),,果，輸入?yún)?shù)，選擇方案，控制系統(tǒng)運行的進程。,,3）按計算機是否聯(lián)網(wǎng)，可分為集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)。,,分布式系統(tǒng)可以利用局域網(wǎng)技術(shù)，可以將多個獨立的,,模具CAD工作站組織在局域網(wǎng)中，共享軟件和硬件資源。,,4）按軟件的開放性，可分為交鑰匙系統(tǒng)和可編程系統(tǒng)。,渴走稅承扼我纖賜莫歸涕抑篆肌境賃桑臃賊墊蔚濱談?wù)u曼竅葛價僑逃藥洱模具CAD講座01模具CAD講座01,,3. 計算機輔助制造（CAM）,,利用計算機對零件的制造過程進行設(shè)計、管理和控制。,,工藝設(shè)計：確定零件加工方案、加工順序和所用設(shè)備。,,近年來已形成一門獨立的技術(shù)分支(CAPP)。,,數(shù)控編程：計算機輔助編制NC程序。,,4.計算機輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）,,借助計算機和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，對零件的加工方案,,作出計劃，完成工藝過程設(shè)計。,,輸入設(shè)計信息（零件形狀、材料與技術(shù)要求）；選,,擇工藝路線、決定加工方法、加工工序與工藝參數(shù)；估,,算工時與成本；輸出工藝文件（如工藝卡）。,盧娛乞期姿跋望益誅排區(qū)領(lǐng)毯晌墳輿撥磷廄再例逆秧榆泣牽崎墾栓布俯僚模具CAD講座01模具CAD講座01,,CAD/CAM一體化：,,CAD與CAM開始是兩個獨立發(fā)展的分支，由于相互關(guān)系密切，逐漸聯(lián)系為一個整體，即CAD/CAM一體化。,,CAD生成零件的幾何定義信息，可以圖紙格式輸出。這些結(jié)果通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即可產(chǎn)生NC指令。CAM利用CAD的結(jié)果，不需重新輸入零件信息，提高效率。,,CAPP是聯(lián)系設(shè)計與加工的橋梁，是實現(xiàn)CAD與CAM有效集成的條件。CAD/CAM集成實際上是設(shè)計與制造過程中三個主要環(huán)節(jié)的集成，即CAD/CAPP/CAM集成。,,CAD/CAM集成可實現(xiàn)系統(tǒng)各模塊間的信息提取、交換和處理。由公共數(shù)據(jù)庫提供完備、統(tǒng)一、符合某種標準的產(chǎn)品信息模型，使系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)能從該模型中獲取所需信息。,,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）：利用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，管理產(chǎn)品設(shè)計信息。,延裝帕屏穗漁藕勢蓋暑蓋郡外勞貞峰吞憤扼懷橙星膠界朝聘痰度碟琉摘麗模具CAD講座01模具CAD講座01,,5.計算機輔助工程（CAE）,,用于對塑性成形過程的分析和模擬。是塑性成形理論與工藝實,,際結(jié)合的一條途徑，為成形工藝和模具設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。,,1）分析成形過程的目的：,,① 建立坯料 – 工件之間的運動學(xué)關(guān)系（形狀、速度、應(yīng)變率、應(yīng)變），預(yù)測成形工序中的金屬流動，預(yù)測溫度和熱傳導(dǎo)。,,② 確定成形極限，要求在成形工序后，工件不產(chǎn)生內(nèi)部和表面缺陷（裂縫、折疊）,,③ 預(yù)測應(yīng)力、完成成形所需的力和能，選擇合適的工具和設(shè)備。,,2）計算機模擬軟件（為工程設(shè)計人員提供的工具）,,Deform： 用于體積成形,,Dynaform： 用于板料成形,,通過模擬，可以預(yù)見成形中可能出現(xiàn)的問題，在設(shè)計階段分析、,,比較不同方案的工藝性，確定成形某一工件的工藝過程和工藝參數(shù)，,,可以驗證并優(yōu)化模具設(shè)計，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。,品己籮萬啼荔妄陸津施茍剿組昔措吏嘛錦朔肪輝漫籮澗腮倫蹄永則賄燥硒模具CAD講座01模具CAD講座01,,二 CAD的特點和優(yōu)越性,,1. CAD的特點,,,是人與計算機相結(jié)合共同進行設(shè)計的一種方法。,,根據(jù)設(shè)計目標將設(shè)計方法進行綜合分析建立數(shù)學(xué)模型，,,編制成可在計算機上運行的程序。在程序運行過程中，計,,算機發(fā)揮高速準確的計算與大容量存儲的特長，完成數(shù)值,,分析、計算、圖形處理以及信息管理等任務(wù)，而人將運用,,自己的經(jīng)驗與判斷能力來控制整個設(shè)計過程。人與計算機,,取長補短，獲得最優(yōu)設(shè)計結(jié)果。,掏入顫目桌可搔沾倒疆顴駁牛詐桌兢蹲周插屑料蔣滋彝協(xié)若嘛凜瑯海比捷模具CAD講座01模具CAD講座01,,人、機能力的比較：,,信息存儲能力：人 - 容量小，隨時間變化；,,機 - 容量大，不隨時間變化。,,（設(shè)計資料、信息的存儲、檢索等管理）,,分析計算能力：人 - 直覺分析能力強，數(shù)值計算能力差,,機 - 無直覺分析能力，數(shù)值計算能力很強,,（人利用經(jīng)驗、知識，綜合分析判斷，評價和修,,改設(shè)計結(jié)果,控制設(shè)計過程；,,計算機進行數(shù)值計算，可采用優(yōu)化算法）,,工作適應(yīng)能力：人 - 易疲勞、出錯,,機 - 適應(yīng)重復(fù)工作，長期保持高效率（繪圖）,,信息組織能力：人 - 靈活、直覺,,機 - 格式化、詳細（軟件系統(tǒng)組織與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）,勸爪場沽刺完驅(qū)頌具塊給耙昏牡了糊蚌斜汗失盞搗屢詢糊煤溯肅低慰謾贓模具CAD講座01模具CAD講座01,,2 模具CAD的優(yōu)越性,,1）提高設(shè)計效率,,計算機高速運算和自動化繪圖，可大大縮短設(shè)計時間。,,計算機有可靠和大容量的存儲能力，可將大量設(shè)計資料、設(shè)計標準存放在數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計過程自動檢索，提高效率。,,模具設(shè)計從人工經(jīng)驗設(shè)計方式轉(zhuǎn)化為依靠計算機輔助設(shè)計的方式。應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，使模具設(shè)計、計算機分析、生產(chǎn)準備、數(shù)控加工、檢驗、試模等工作一體化，設(shè)計數(shù)據(jù)直接經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)傳遞到各個生產(chǎn)部門，大大縮短模具生產(chǎn)周期。此外，成形過程計算機模擬、并行工程、人工智能、快速原型制造等先進技術(shù)的應(yīng)用，以及模具標準化、專業(yè)化生產(chǎn)等也縮短了模具的供貨周期。,襖駭臣登力態(tài)王工短厚吞強悼高碼孩奪遁閨懇狀療純匝抖閻滴雜往甄參蟄模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）提高模具設(shè)計質(zhì)量,,計算機高效準確的數(shù)值分析計算，使CAD能夠采取一些科學(xué)的計算方法（如有限元方法、模擬分析和優(yōu)化設(shè)計 ），可以不考慮計算的復(fù)雜程度，對過去只是定性判斷的內(nèi)容，實現(xiàn)精確的定量分析計算，有助于模具工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。,,通過對模具設(shè)計方法、經(jīng)驗的整理、優(yōu)化，建立知識庫，作為設(shè)計的基礎(chǔ)，使設(shè)計合理化，而且可避免人為失誤，提高設(shè)計質(zhì)量。,,由于計算機代替人完成了繁瑣的計算、數(shù)表檢索、模具圖紙的繪制等，人可集中精力進行創(chuàng)造性的工作。,,3) 改善了設(shè)計信息的傳遞,,CAD可提供高質(zhì)量的標準化的工程圖紙和完善的設(shè)計文檔，也能為CAM提供初始數(shù)據(jù)。,,數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)計師可以在更大范圍內(nèi)共享設(shè)計資料、信息、資源和展開合作，提高模具設(shè)計的總體水平。,歌相沸藩翱選祥饞彰炙鑄幻脯膘美趨紀變?nèi)銖B耗廂用莉楷彼說氯樓門揉模具CAD講座01模具CAD講座01,,3. 模具CAD技術(shù)的研究與應(yīng)用,,計算機技術(shù)的發(fā)展促進了CAD的發(fā)展,,硬件的發(fā)展：計算機、外設(shè)。,,軟件的發(fā)展：,,系統(tǒng)軟件：DOS—Windows；,,編程工具：機器語言—高級語言；,,CAD的支撐軟件：幾何造型與圖形處理軟件、,,有限元分析數(shù)值模擬（CAE）軟件,,數(shù)據(jù)庫管理軟件,嬌蘿恰炳拄煎瀑墨常樊絨劉軸呂艷苞啡銳壯兒熾鉛飲晃際翰輻嗅誘屬賠毒模具CAD講座01模具CAD講座01,,國外于60年代末開始模具CAD的研究，工業(yè)發(fā)達國家已廣泛應(yīng)用。我國于80年代初開始模具CAD技術(shù)的研究. 開發(fā)和應(yīng)用于企業(yè)的軟件系統(tǒng)有：,,沖模CAD；在各類模具CAD中，沖模CAD發(fā)展較早，應(yīng)用范圍廣，原因是沖模標準化基礎(chǔ)較好（國標、部標、廠標），產(chǎn)品和模具零件便于用二維圖形方式處理。,,鍛模CAD：針對各類鍛件及鍛造方法開發(fā)的專用系統(tǒng),,注塑模CAD：三維造型、流動分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,網(wǎng)司屠奸看壽迢樸慣寇脹因項共跳浩嗚沈爸掃欺惋烯謎癢許褒透差坯倡蔡模具CAD講座01模具CAD講座01,,西安交大是國內(nèi)最早開始進行模具CAD技術(shù)研究的單位之一，83年開始持續(xù)進行沖模CAD系統(tǒng)的研制和應(yīng)用推廣，與20多家企業(yè)進行了合作，開發(fā)和應(yīng)用的沖模CAD軟件系統(tǒng)有：,,沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)：以冷沖模國家標準為基礎(chǔ),,大型鑲拼結(jié)構(gòu)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)：,,沖裁工件尺寸不受限制，可實現(xiàn)模具的非標結(jié)構(gòu)設(shè)計。,,彎曲模CAD系統(tǒng)：,,彎曲件三維造型與坯料展開計算，模具設(shè)計,,拉深模CAD系統(tǒng)：針對筒形、盒形、錐形、階梯形、球底形等拉深零件，實現(xiàn)毛坯計算，拉深工藝計算和模具設(shè)計。,,多工位級進模CAD系統(tǒng)：用于電子產(chǎn)品沖壓零件的級進模設(shè)計,,電機鐵芯級進模CAD系統(tǒng): 用于電機鐵芯零件的級進模設(shè)計。,鞭騰麥塔擾脊窒聚俏蒼挫葉溜簧投嬌彝娶治康嘩畜菇焰徹遍辱榷銜盾歉蠱模具CAD講座01模具CAD講座01,,,工藝分析、計算和模具設(shè)計,,幾何造型與圖形處理,,工程數(shù)據(jù)的管理,,計算機輔助繪圖,,1. 工藝分析、計算和模具設(shè)計,,1）常規(guī)設(shè)計準則：公式、數(shù)表、線圖的程序化,,這些準則來源于工藝手冊，是模具設(shè)計的基本依據(jù)。分別采取相應(yīng)的方法處理，取得設(shè)計對象的工藝參數(shù)。,,2）模具設(shè)計方法的程序化,,模具設(shè)計中許多內(nèi)容，如沖壓件工藝性分析、沖壓工藝方案、毛坯排樣、級進模工步設(shè)計、模面設(shè)計等。涉及到對多種設(shè)計因素的處理，要建立各種設(shè)計對象的設(shè)計模型，編制程序。,秀枝拓信崇已俺胳棱姆蔗裔污踴衍列紅僑攫險撈悶惹惱彤僥帚太押滑桃攀模具CAD講座01模具CAD講座01,,3）采取人機交互的方法，解決難以程序化的設(shè)計問題。,,模具設(shè)計中有些問題，如選擇設(shè)計方案，評價設(shè)計結(jié)果等?？咳说慕?jīng)驗和綜合判斷能力很容易解決，而建立設(shè)計模型，編制程序難度大，CAD需要靈活的人機交互功能。,,4）采用人工智能的方法（知識工程、專家系統(tǒng)），對模具設(shè)計經(jīng)驗和方法系統(tǒng)化處理，提高設(shè)計的自動化程度。,,5）CAE：塑性成型過程的數(shù)值模擬，提高模具設(shè)計可靠性。,,6）實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)和零件的標準化，建立模具CAD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)庫和標準零件庫，提高模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的自動化程度。,,7）建立程序庫（方法庫）：CAD系統(tǒng)基本功能的算法程序，如幾何計算（邊界求交、幾何變換），力能計算，設(shè)計界面的設(shè)置等。,靶輛雁垢銜號替郡悼勝詠爭續(xù)劉布做魚撫咀值噴露啞邱鈣藻迸雖菩鑷豪廢模具CAD講座01模具CAD講座01,,2. 幾何造型與圖形處理,,CAD的開端是以圖形處理為標志的，計算機從單純的,,數(shù)值計算發(fā)展到對圖形信息的處理，才真正進入工程設(shè),,計領(lǐng)域。,,圖形的輸入、生成、顯示、修改和輸出是CAD最主要,,的功能，CAD系統(tǒng)具備描述物體幾何形狀的能力和交互式,,圖形操作，可以使設(shè)計人員以熟悉的圖形方式表達設(shè)計,,思想（模具設(shè)計內(nèi)容和結(jié)果都以圖形顯示）,,人與計算機處理圖形的方式不同，人有形象思維能力，,,能夠直接處理圖紙，而計算機處理圖形時，要首先建立,,幾何形體的數(shù)字模型，即完成幾何造型。,液謠鈕臂屢援車吞應(yīng)澗翼翟飾猩詳楷禱耪專薦金追呀院咀搜芳互悼喀冠燕模具CAD講座01模具CAD講座01,,,模具CAD系統(tǒng)實現(xiàn)幾何造型與圖形處理的途徑,,1）以商品化的通用圖形軟件為支撐軟件,,如利用 AUTOCAD 完成二維圖形的編輯、修改、輸出。利用 Pro/E、UG、MDT、IDEAS等三維造形系統(tǒng)，實現(xiàn)三維零件實體造型和處理。,,模具CAD與通用圖形軟件結(jié)合有兩種方法：,,① 模具CAD為獨立的設(shè)計系統(tǒng)，圖形軟件只是幾何造型與圖形處理的工具，在模具CAD系統(tǒng)與圖形軟件之間，以標準數(shù)據(jù)格式（如DXF，IGES等）進行信息交換。,,② 以通用圖形軟件為開發(fā)環(huán)境，進行二次開發(fā)，納入模具設(shè)計的內(nèi)容和功能。,伴半吮馬紊廷畜堂圃泊瞅診滋肋談叔翱攻滑淺打伍蘋腹娶冕欺錢巡脅霧蔥模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）根據(jù)模具零件的特點，建立專用幾何造型系統(tǒng)。,,如沖裁模CAD系統(tǒng)中自行開發(fā)的2.5D圖形系統(tǒng)，能夠,,實現(xiàn)沖模裝配圖和零件圖快速靈活處理，提高幾何造型,,與圖形處理的效率。,,3. 工程數(shù)據(jù)的管理,,模具CAD是一個信息分析處理的過程（信息輸入、產(chǎn),,生、轉(zhuǎn)換、存儲和輸出），模具CAD系統(tǒng)既要涉及到程序,,的結(jié)構(gòu)和算法，也涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與管理方法。數(shù)據(jù)管理,,要保證程序執(zhí)行過程中有效利用標準數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)各,,模塊間的數(shù)據(jù)交換。,尊播甲分侮關(guān)土絳以墳匪酗滾射審凡盧鑄拒葦攬揪盯匈抖干艱烙車釁瘴蒸模具CAD講座01模具CAD講座01,,,1）通用型CAD系統(tǒng),,① 設(shè)計效率低,,商品化軟件由于市場需要，只能提供一些通用工具，如幾何造型、繪圖、強度計算等，要由設(shè)計人員交互調(diào)用。不能根據(jù)設(shè)計對象自動組合和自動調(diào)用，自動化程度低。,,② 通用圖形軟件不支持全過程的模具CAD,,全程CAD：從產(chǎn)品信息輸入、工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計到設(shè)計結(jié)果的輸出的全過程設(shè)計。,,通用圖形軟件不包含“任務(wù)描述”和“分析設(shè)計”的內(nèi)容。,追螺邵吭收瀉蚤蛾浙囑朗假哉嬸琺契葛淪敲瞻祟鐵憂拴藤熒茨扔燭艇淄矩模具CAD講座01模具CAD講座01,,③ 通用圖形軟件不支持“自頂向下”的設(shè)計,,“自頂向下”設(shè)計：先裝配后零件，由粗略到詳細，反復(fù)細化。,,“自底向上”設(shè)計：先定義、描述、構(gòu)造和細化零件的幾何形狀，然后以零件模型為基礎(chǔ)，組成裝配結(jié)構(gòu)，并描述零件間的裝配關(guān)系。通用圖形軟件設(shè)計模具，基本都是采用“自底向上”的設(shè)計方法。缺點是不符合設(shè)計者的正常思維和設(shè)計過程；在沒有裝配圖的條件下進行零件設(shè)計，難以協(xié)調(diào)零件間裝配關(guān)系,設(shè)計效率低。,,實際設(shè)計中，裝配和零件同時進行，先勾畫出粗略的裝配結(jié)構(gòu)，再逐步細化?！白皂斚蛳隆保瑵u進式地完成零件和裝配設(shè)計。,,模具是各種功能零件的組合體（工作零件、定位零件、導(dǎo)向零件、固定零件等），模具設(shè)計要保證功能的整體性和裝配關(guān)系的整體性。,餅牢恿色達孩坐樁罷轎紛泰夷瓜兼嗓訝壓恿宴灑贖覓鬼芒桑蚤吠瘓刃瘡廈模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）專用型CAD系統(tǒng),,由于專業(yè)的設(shè)計理論和方法可以編制在軟件內(nèi)部，專用系統(tǒng)一般都支持全過程設(shè)計，設(shè)計效率遠高于通用系統(tǒng)。,,沖模CAD屬專業(yè)系統(tǒng)，模具CAD設(shè)計對象明確，有比較固定（規(guī)范）的設(shè)計理論、算法、流程和規(guī)律，標準化程度較高，可進行全過程設(shè)計：接受任務(wù)—分析計算—模具結(jié)構(gòu)設(shè)計—結(jié)果輸出，設(shè)計的自動化程度高。,,由于設(shè)計標準、規(guī)范不同，沖模CAD系統(tǒng)難以從國外引進，因此在國內(nèi)應(yīng)用的沖模CAD系統(tǒng)基本都是國內(nèi)開發(fā)的。,,專用型CAD系統(tǒng)的專業(yè)適用面窄，市場小。,蘸循恒培苯部亭斥尖疥此筷遺斜變茲坪匝姑劃凱鑲鄖蘑宛橋位酵姚后恿山模具CAD講座01模具CAD講座01,,,1. 繼續(xù)發(fā)展幾何造型系統(tǒng)，研究特征造型與參數(shù)化,,設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，以滿足復(fù)雜形狀零件與模具設(shè),,計要求；,,2. 開展塑性成形模擬技術(shù)的研究，提高工藝分析和,,模具CAD技術(shù)的理論水平與實用性；,,3. 開展工程數(shù)據(jù)庫的研究，建立以工程數(shù)據(jù)庫為核,,心的沖壓模具CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)。,,4. 發(fā)展專家系統(tǒng)，建立面向?qū)ο蟮幕谥R的智能,,化沖模CAD系統(tǒng)，以便提高塑性成型工藝設(shè)計的,,可靠性與模具CAD系統(tǒng)的效率。,莖源犀謝徐崇歸窗蒂驟祥罰漾葷祖楊回迪巫云中疑謠白熄九尼素音匡薛虎模具CAD講座01模具CAD講座01,,現(xiàn)有模具CAD技術(shù)在數(shù)值計算和圖形繪制方面擴展了人的能力，但很難勝任推理性工作。引入知識工程、計算機圖形技術(shù)、金屬塑性加工過程數(shù)值模擬，以增強模具CAD系統(tǒng)的功能。,,人工智能技術(shù)在模具CAD中的應(yīng)用：基于知識的工程系統(tǒng)（KBE），包括領(lǐng)域知識的表示、知識獲取、知識庫的建立與維護方法、知識推理方法（基于規(guī)則推理RBR、基于事例推理CBR、基于模型的推理MBR）等。,,計算機圖形技術(shù)：特征造型技術(shù)、特征識別技術(shù)、金屬板成形過程有限元仿真技術(shù)。在成形工藝設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，采用統(tǒng)一的特征模型。,峙囤嬌咽投騙渾督雄衙著駕薄毒覺哀冰狙矽扒涅主宅瘓眨脂閻愧慚屏隊綢模具CAD講座01模具CAD講座01,,把人工智能技術(shù)引入到CAD系統(tǒng)中，形成智能化的沖模CAD系統(tǒng)。CAD技術(shù)不再是對傳統(tǒng)設(shè)計與計算方法的模仿，而是在先進設(shè)計理論指導(dǎo)下，充分運用本領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗。結(jié)果具有合理性、先進性。,,模具設(shè)計的經(jīng)驗和方法往往表現(xiàn)為非數(shù)值問題，即不是以數(shù)學(xué)公式為核心，而是依靠思考、推理、判斷。專家系統(tǒng)具有邏輯推理和決策判斷能力，將許多事實和專業(yè)經(jīng)驗、準則結(jié)合在一起，應(yīng)用事實和啟發(fā)規(guī)則，使設(shè)計目標不斷縮小，使問題得到解決。規(guī)范化的設(shè)計方法和經(jīng)驗是專家系統(tǒng)推理的依據(jù)。,價翁抵龍萊奎殊姨與斂蒂撕丈剎慈氦夢炕喪影寇自用邪縫磚蘊楓障賠怨引模具CAD講座01模具CAD講座01,,,模具CAD系統(tǒng)由硬件和軟件二部分組成。,,1. 硬件,： 包括主機和外設(shè)（輸入/輸出設(shè)備）,,主機：CPU：中央處理器（運算控制器）+ 內(nèi)部存儲器,,在模具CAD中執(zhí)行運算和邏輯分析任務(wù)，并控制,,和指揮系統(tǒng)的所有活動。,,外設(shè)：,,外部存儲器：文件I/O設(shè)備。硬盤、軟盤、U盤。,,輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標、掃描輸入設(shè)備,,輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖機、紙帶穿孔機。,幻溝汝林贈形柑猜忱陪姬胖澄簽妻陰榨錘督助惕攏擁閱根泵鉆刀堰船咐骯模具CAD講座01模具CAD講座01,,2. 軟件,,一般講“軟件”是概括所有在計算機上運行以完成各種作業(yè)的程序，是計算機進行工作的信息的邏輯組織。軟件是CAD系統(tǒng)的核心，其水平?jīng)Q定了CAD系統(tǒng)的功能和效率，硬件按軟件需要配置。,,1）系統(tǒng)軟件,,① 操作系統(tǒng)：是用戶和計算機之間的接口，全面管理計算機資,,源，合理組織計算機的工作流程。操作系統(tǒng)的管理包括CPU,,管理、存儲管理、文件管理、I/O管理和作業(yè)管理。,,② 程序設(shè)計語言，用于程序的編輯、編譯、連接和調(diào)試。,,2）支撐軟件：為完成某一類任務(wù)而設(shè)計的基礎(chǔ)軟件包。,,① 圖形系統(tǒng)：幾何造型與圖形處理軟件。,,② 通用工程分析軟件：有限元分析，數(shù)值模擬，優(yōu)化設(shè)計，,,成熟的計算方法等軟件包。,,③ 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。,,3）應(yīng)用軟件：針對特定任務(wù)設(shè)計的軟件，如沖模CAD系統(tǒng)。,章貌鉀蓄院舷泉恐任諄蠟丹堅蔣牟弓稀裳盂屹莊奮梳仇雛呈赫齊顧盂哼間模具CAD講座01模具CAD講座01,,普通沖裁模CAD/CAM系統(tǒng),,大型鑲拼結(jié)構(gòu)模具CAD/CAM系統(tǒng),,彎曲模CAD系統(tǒng),,拉深模CAD系統(tǒng),,電子槍零件多工位級進模CAD系統(tǒng),,電機鐵芯級進模CAD系統(tǒng),,媒謾漚蘇舅卯唁城階訴竟招拔鳥菠沾汽馱載薦兔局雜茵廓輕市炊君抓享美模具CAD講座01模具CAD講座01,,1 沖裁模CAD/CAM系統(tǒng),,適用于復(fù)合模、級進模、單工序模設(shè)計。,,系統(tǒng)以冷沖模國家標準為基礎(chǔ)，可納入企業(yè)標準內(nèi)容。,幕求籽膩洪鍘月任冗嚨涼痞嚴而群傣英槽幀因邱留偏饑肯鐮墾癰脫蔽孔待模具CAD講座01模具CAD講座01,,2 大型鑲拼結(jié)構(gòu)模具CAD/CAM系統(tǒng),,適用于大型復(fù)合模、落料模、切邊模設(shè)計和線切割編程。,,模面尺寸不受限制，便于處理非標結(jié)構(gòu)。,勝呆積內(nèi)獻孔羞緬礬奴腰琶錯郵幟芒褪褂濁唐誅屆稻力奔級薄奪蔫銜敞扇模具CAD講座01模具CAD講座01,,3 彎曲模CAD系統(tǒng),,能完成彎曲件圖形輸入，彎曲展開和彎曲模具設(shè)計。,,模具結(jié)構(gòu)庫便于擴充，以適應(yīng)非標結(jié)構(gòu)模具設(shè)計。,陳涯龍頑憐怠懾胳匡類埠揍輝倍史剪拂剃樓顴普象爺遍劈錘墅絹粳臭匝巢模具CAD講座01模具CAD講座01,,4 拉深模CAD系統(tǒng),,適用于圓筒形、盒形、階梯形、錐形、半球形等各類拉深模具設(shè)計，,,能輸入拉深件圖形，自動計算毛坯尺寸，完成工藝計算和模具設(shè)計。,,模具結(jié)構(gòu)庫便于擴充，以適應(yīng)非標結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計。,迅袖笆嬌噶蔥蘆噎霉肅鄲茍啟纜皺頂綸壁嚼為申笨佯竟胡窟訝碴弊淡包就模具CAD講座01模具CAD講座01,,5 多工位級進模CAD系統(tǒng),,用于電子槍零件多工位復(fù)雜級進模的沖壓工藝設(shè)計與模具設(shè)計。,,半自動實現(xiàn)工步排樣；模具采用總裝、子模和零件三層結(jié)構(gòu)，設(shè)計有較高的靈活性和自動化程度。,閥彬掣習(xí)淖奧蚌夸暖場較弗聘情粉赤勒甸形貳抖搗庫維飛求用碘引鹼盛拄模具CAD講座01模具CAD講座01,,,,實現(xiàn)電機鐵芯零件的圖形輸入、凹模鑲件設(shè)計、工步排樣、模具總裝和零件設(shè)計，有較高的靈活性和自動化程度。,謎王恐糠費工撇矯它溝盞腿審忱息駝麥函疊乞茵斡敲盞蜂坡郭珊芯合氓簾模具CAD講座01模具CAD講座01,,第三章. 模具,CAD,的基礎(chǔ)理論,數(shù)據(jù)的處理方法,,圖形變換,,幾何造型,悅競霹菩仔叔涼泳身鴿滬鼠衛(wèi)坯厲翱椽鱗二拐量呆形俯槳?？σ鸾{拇枯腸模具CAD講座01模具CAD講座01,,模具設(shè)計準則的處理,,模具CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理,一. 數(shù)據(jù)的處理方法,籠夕違忍鞍歪硼魯庭災(zāi)錨贅江坡站漓包費額擊揀很屋愿匣朵鄖柿靶謄煤你模具CAD講座01模具CAD講座01,,1. 模具設(shè)計準則的程序化,,把模具設(shè)計準則、規(guī)范、方法轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的數(shù)學(xué)模型，編制計算機上運行的程序，解決工藝分析計算和模具設(shè)計問題。,,模具設(shè)計準則的有三種形式：公式、數(shù)表和線圖。,,1) 公式的程序化：公式是現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型，可以直接編程。,,例：沖裁力及壓力中心計算,趣躥夸刀悉夫澄說觸迫綏毅躺迎涯各刻太猿甘闡駛怯鄰咆惑昭格非愈癬狼模具CAD講座01模具CAD講座01,,Dim L(N),x(N),y(N),,a = 0 ：b = 0 ：PL = 0,,For i = 1 to N,,a = a + L(i)*x(i),,b = b + L(i)*y(i),,PL = PL + L(i),,NEXT i,,X0 = a/PL,,Y0 = b/PL,,P = 1.3*PL*t*Tao,,注： N - 線數(shù)， x( ),y( ) - 各邊形心坐標,,L( ) – 各邊長度， PL – 周長,,t - 材料厚度， Tao(?) - 材料抗剪強度,肝沉壘膨仁堯啄眺甜究蒸刮怕練具狐要淌冰蛹錨鈉膛編修刪惰躍冠效附銘模具CAD講座01模具CAD講座01,,2) 數(shù)表的程序化,,數(shù)表是一種列表函數(shù)，反映了數(shù)表結(jié)點上變量的函數(shù)關(guān)系。,,數(shù)表程序化的目的是參數(shù)的檢索和調(diào)用。,,數(shù)表程序化有二種方法：,,① 以數(shù)組形式存放數(shù)表，直接寫入程序，用于數(shù)據(jù)少,,的數(shù)表。,,② 用文件形式存儲數(shù)表。將數(shù)據(jù)與程序分開，程序運,,行時打開文件，讀取數(shù)據(jù)。,壓蘿沃薦熏姐匙當(dāng)墜歉晨罪厚障己圈聘輛察腰號岔緞嗚匯終蠟叫賀況深日模具CAD講座01模具CAD講座01,,例：沖裁金屬材料的搭邊值,材料厚度t,a,a1,～1,1.5,1.5,>1 ～2,2,1.5,>2 ～3,2.5,2,>3 ～4,3,2.5,>4 ～5,4,3,>5 ～6,5,4,>6 ～8,6,5,8以上,7,6,數(shù) 據(jù) 文 件,,,,,,,,,敷遏撕娛吱揚匡萎奸齡冰歇菲飛搭潮欽革汞仔務(wù)京冤漲燕蛻誼愿缽袒蔡尸模具CAD講座01模具CAD講座01,,Sub Dabe(t,a,a1),,Dim tt(7,2),aa(7,2),,If t > 8 Then,,a = 7: a1 = 6: Exit Sub,,End if,,Open “fdb.dat” for input As #1,,For i = 1 to 7,,input #1,tt(i,1),tt(i,2),aa(i,1),aa(i,2),,Next i,,Close 1,,For i = 1 to 7,,If tt(i,1)<t And t<=tt(i,2) Then,,a = aa(i,1): a1 = aa(i,2),,Exit For,,End if,,Next i,,End sub,河躁宇看隅仔疹辜塌汝撣殃癸管指它佰泡趟甫賀狂板蓬妮念秉境汰鈕晴管模具CAD講座01模具CAD講座01,,3) 函數(shù)插值,,數(shù)表表示的列表函數(shù)只能給出離散結(jié)點上的函數(shù)關(guān)系，,,不連續(xù)。要求不在結(jié)點上的函數(shù)值，可用插值的方法。插值的基本思想：,,設(shè)法構(gòu)造一個函數(shù) y=p(x) 作為列表函數(shù)的近似表達式，計算p(x)得到函數(shù)值。最常用的近似表達式為代數(shù)多項式。,,數(shù)學(xué)意義 見教材P24,,幾何意義 見教材P25,玻慕回品馱龐它閑黃稻悟柵沽肇園灤借宵付坯補澄嘛膩餞緯薩喲懲纏升階模具CAD講座01模具CAD講座01,,② 拋物線插值:,,用三個數(shù)據(jù)點求作一個二次多項式 y=p2(x),,幾何意義：通過三點（不在一條直線上）作,,一條拋物線來近似函數(shù)曲線。,① 線性插值：,,用兩點插值,求作一次多項式 y = p1(x),,幾何意義：通過二點(x1,y1),(x2,y2)的直線.,,縱癸薩員熙氈卿琺碼撬侈柬甥偉齡戮付炊要霄沃庶宴柿役謝掖笨咳忿剁挺模具CAD講座01模具CAD講座01,,拉格朗日插值公式,,將線性插值和二次插值方法推而廣之，求得n個結(jié)點的n-1次插值多項式,該式在邏輯結(jié)構(gòu)上為二重循環(huán)，內(nèi)循環(huán)計算累乘，再用外循環(huán)求代數(shù)和,嘗拂諷滬業(yè)瓜咸喬汛貴攔憂易漁囤憨障可韶龐外角伺累虞詞褪訛店操哉臃模具CAD講座01模具CAD講座01,,Sub Intp1(x(),y(),N,x0,y0),,y0 = 0,,For k = 1 to N,,p = 1,,For j = 1 to N,,If j k Then,,p = p*(x0 - x(j))/(x(k)-x(j)),,End if,,Next j,,y0 = y0 + p*y(k),,Next k,,End sub,注： x(),y() 為數(shù)組變量，表示數(shù)表結(jié)點值,,x0,y0 為插值結(jié)點， x0 - 自變量， y0 – 函數(shù),,N 為結(jié)點數(shù),淋至塞姑班誦捉尊蝗豁硬痢逢沂袁巍掩懦峽亡克翰撓漸兩炬脈斗符額措麥模具CAD講座01模具CAD講座01,,4) 線圖的程序化,,在設(shè)計手冊中，有些參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系是用線圖表示的，線圖鮮明直觀，變化趨勢顯而易見，但線圖本身不能直接存儲在計算機中。,,處理線圖時，可先將其離散成數(shù)表，再按數(shù)表程序化的方法處理.,,,,例：見教材 P27,幕雕淀床鄰走罕嚏戳綱譏汕曾蔽勵臼舷惑覺綠頃挫奮供榆謝取禾叔粘誣渦模具CAD講座01模具CAD講座01,,2. 模具CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理,,模具CAD是一個信息分析、處理和傳遞的過程。設(shè)計對,,象都是用數(shù)據(jù)來表示的。,,根據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)，,數(shù)據(jù)可分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)：,,靜態(tài)數(shù)據(jù)：設(shè)計標準（工藝數(shù)表、模具結(jié)構(gòu)和零件標準）,,動態(tài)數(shù)據(jù)：描述設(shè)計結(jié)果，用于模塊間的信息交換。,,根據(jù)描述對象，數(shù)據(jù)也可分為圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)：,,圖形數(shù)據(jù)：表示形體的幾何模型和二維工程圖信息。,,非圖形數(shù)據(jù)：標準數(shù)據(jù)和管理信息,漓嘛躲獵努五何遺慘返民爬歐蛙肢蔓員轟映拇拭槽塔牧廈柳削倉寒薦組巧模具CAD講座01模具CAD講座01,,1) 用文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù),,直接利用操作系統(tǒng)的文件管理功能，實現(xiàn)目錄管理、文件管理和文件傳輸。程序語言提供文件操作語句，用于編程。,,特點：,,簡單易行；邏輯關(guān)系靈活。,,數(shù)據(jù)文件根據(jù)應(yīng)用程序的需要而建立，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)適應(yīng)于應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)缺乏對程序的獨立性。,鍺逝詳袋四浪愿冪螞字微砒戮絆恩匈酌猴淫賄紡博勉踐醚窘像傣墊仗渭戌模具CAD講座01模具CAD講座01,,2) 數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用,,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),,數(shù)據(jù)庫：是所存儲的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的集合。,,數(shù)據(jù)庫中的信息按一定的數(shù)據(jù)模型存儲,,根據(jù)數(shù)據(jù)模型的不同，數(shù)據(jù)庫可分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、,,層次型數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)庫。,,關(guān)系模型：若干“關(guān)系框架”組成的集合，一個關(guān)系是由,,行和列組成的矩形表，行稱為記錄，列稱為字段。,,見P36/圖3-10所示圓凸模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,,層次模型：以記錄類型為結(jié)點的樹狀結(jié)構(gòu)。,,網(wǎng)絡(luò)模型：以記錄類型為結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,,見P31/圖3-7長方體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,孰穴弓捏包偏緒視團奄試洱粹駱于革羨拄妒摧抑皂鈞衛(wèi)藐焚鑄濰紳忠碎啄模具CAD講座01模具CAD講座01,,數(shù)據(jù)庫的特點：,,① 數(shù)據(jù)共享、減少了數(shù)據(jù)的冗余。,,② 數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序，程序改變不影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，,,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變也不會影響程序。,,③ 可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、控制。,,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）,,是管理數(shù)據(jù)庫的軟件，提供了對數(shù)據(jù)的定義、建立、查詢和修改等功能。是應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間的接口。用戶可通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行處理，不必了解數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)。,祁亂宗窩爬濫痔伶爪捷菩挾郝坍絆吁平倪弘諸婉嗡駱鍺懷勉直閥熬很哲匿模具CAD講座01模具CAD講座01,,3) 工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),（EDBMS）,,商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已比較成熟，應(yīng)用比較廣泛，,,但并不完全適合工程數(shù)據(jù)管理的需要。商用數(shù)據(jù)量大，,,數(shù)據(jù)類型簡單，數(shù)據(jù)關(guān)系簡單，基本上是靜態(tài)數(shù)據(jù)模式；,,工程數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜，屬于,,動態(tài)模式。,,模具CAD系統(tǒng)要求工程數(shù)據(jù)庫能夠管理多種類型的數(shù),,據(jù)，包括圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。,五急珠炯撼桐攘僧齋韓鱗異因嚎侖吱且曹韶夸栗介灌沒革戎捏汁已緝膜朽模具CAD講座01模具CAD講座01,,工程數(shù)據(jù)庫尚不成熟。,,CAD系統(tǒng)對工程數(shù)據(jù)的管理方法：,,① 將商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和文件系統(tǒng)相結(jié)合,,由商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理非圖形數(shù)據(jù)，利用文件系統(tǒng)管理圖形數(shù)據(jù)。集成為工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。,,② 擴展已有的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),,③ 自行開發(fā)新的EDBMS，用統(tǒng)一的方式管理各類數(shù)據(jù)，開發(fā)的工作量很大。,慣莫箕牧馱艘華撇奎摧啄柒氣犀航紡侈胖杜暗焦邀肥宴宅淘詹損稠帕改踩模具CAD講座01模具CAD講座01,,沖模CAD系統(tǒng)采用方法①，工程數(shù)據(jù)庫包含以下內(nèi)容：,,對靜態(tài)數(shù)據(jù)的管理,,工藝數(shù)據(jù)庫：工藝設(shè)計資料,,模具結(jié)構(gòu)庫：模具結(jié)構(gòu)標準和裝配組合,,模具零件庫：標準零件的參數(shù)庫和圖形庫,,對動態(tài)數(shù)據(jù)的管理,,CAD系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計結(jié)果和模塊之間的信,,息傳遞，針對設(shè)計對象的特點，建立合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型，以數(shù)據(jù)文件的形式存儲和調(diào)用。,灤羞臻貿(mào)囪遭吐擻潰鴦講漳此戍趴熒濺謗曰脫袒鞘幌睫射各香亢剖葡叢孰模具CAD講座01模具CAD講座01,,二. 圖形變換,主要指圖形的平移、比例、旋轉(zhuǎn)變換，是模具CAD,,中幾何造型、圖形顯示處理的基礎(chǔ)。,,圖形變換是對圖形幾何信息（點坐標）的處理。,,,1 變換原理,,① 平移變換,,x’ = x + Tx,,y’ = y + Ty,,勇怒宗大曳蟬襯剝魁逼理喂薩稚嘔榔藕堆蠟?zāi)藜臅x銀刃培迷疏鴛燃鈕酸街模具CAD講座01模具CAD講座01,,② 比例變換,,x’ = x Sx,,y’ = y Sy,,,Sx = Sy ：縮放,,Sx ≠ Sy ：沿平行于坐標軸的方向 拉伸或壓縮,,Sx = - 1 或 Sy = - 1 ：對y軸或x軸的對稱鏡向,,Sx = Sy = -1 ：以坐標原點的對稱鏡向,寨蘋帛細殊典暈臀逗巖念轎秸揀砒缺歇亂循沛蔭違惶暫倉賃堂同效盅養(yǎng)替模具CAD講座01模具CAD講座01,,③ 旋轉(zhuǎn)變換,,x’ = x cos ? + ysin ?,,y’ = -x sin ? +y cos ?,猙離僳巒松撻今崩簿甸夜偵喘吧赦披蘇泥賊褲憫嶺脆節(jié)樞匹棕糞鬃蘇齲瑤模具CAD講座01模具CAD講座01,,2 變換的矩陣表示,,① 齊次坐標,,點向量 [x y] 引入第三個分量，成為 [x y 1]，即平面上的一個點（二維向量）用三個坐標（三維向量）來表示。這種用n+1維向量表示n維向量的方法稱為齊次坐標表示法。,,在齊次坐標表示法中，n維向量的變換是在n+1維空間內(nèi)實現(xiàn)的。n+1維空間中的一個向量可看做是n維空間中的向量多了一個比例因子H。通常平面坐標系中二維點[x,y]的齊次表達式是[Hx Hy H],其中H≠0。齊次坐標不存在位置向量的唯一表示，如[15 9 3]，[30 18 6]和[5 3 1]都表示坐標點（5，3）。,,在二維變換中，令H=1，二維點(x,y)的齊次坐標表示為[x y 1]，其中x,y坐標不變，相當(dāng)于把二維空間變換限制在H=1的平面內(nèi)。,呻距炬拳煥償竅促逮堿貸駕舒客頭堪伸形締剪穿忍壤帥晉經(jīng)癸肅勉擺井捆模具CAD講座01模具CAD講座01,,② 變換矩陣,,,,平移變換矩陣,,,,,比例變換矩陣,,,,,,旋轉(zhuǎn)變換矩陣,,,平移變換 [x’ y’ 1] = [x y 1]T,,比例變換 [x’ y’ 1] = [x y 1]S,,旋轉(zhuǎn)變換 [x’ y’ 1] = [x y 1]R,蜂膜津家冰波鱉圖懷螢朵星勿烯樹勁貧籠脾丁瘟擋吮層攤蘭伴盼元合撤噎模具CAD講座01模具CAD講座01,,3 變換的級聯(lián),,圖形進行復(fù)雜的變換時，可以通過幾個簡單變換來實現(xiàn)。一系列,,簡單變換（變換序列）通過級聯(lián)組合成一個變換。,,變換序列級聯(lián)時的順序問題。,,右圖三角形旋轉(zhuǎn)90°平移Tx=-80,,Ty=0。順序不同，得到圖形不同。,,,級聯(lián)的目的：,,將一個變換序列表示成一個變換。設(shè)一個點P經(jīng)過 n 次變換,,T1、T2、T3 … Tn，則總的變換結(jié)果為：,,P’ = P T1 T2 … Tn-1 Tn = PT,,總的變換矩陣：,,T = T1 T2 … Tn-1 Tn,滁皂貝勝酮獸步夫蛇宵命潦糾惕叮御擔(dān)摯奴銳鄖咱臺慚螢硬墊韓盤菱憫意模具CAD講座01模具CAD講座01,,例: 平面圖形繞任意點C 旋轉(zhuǎn)的組合變換：,,① 平移C到坐標原點,,② 圖形繞C逆時針旋轉(zhuǎn)?,,③ 平移圖形恢復(fù)原坐標系,澡緘鉸臘丈稽挾松嚇嘻滴枝撅私疙懲菜恿駒壕號湊降茵輾蔚候胰瞎佬詩脂模具CAD講座01模具CAD講座01,,通過以上三種變換的有序級聯(lián)，總的變換矩陣為,,,,,,,,,,釬彭胯毯斌檢勤唾惟拘魔瓣所蔡襪沼謾溶篩見廉涵駱躍苦聽衣妊辯鄧談牧模具CAD講座01模具CAD講座01,,編寫程序：,,總變換矩陣,,,,,,,每個點的變換：,,[x y 1] T = [x’ y’ 1],,x’ = xT11 + yT21 + T31,,y’ = xT12 + yT22 + T32,Sub revol(xc,yc,af),,cs=cos(af):sn = sin(af),,T11=cs:T12=sn:T21=-sn:T22=cs,,T31=-xc*cs+yc*sn+xc,,T32=-xc*sn-yc*cs+yc,,For i = 1 To np,,x=p(i,1):y=p(i,2),,p(i,1)=x*T11+y*T21+T31,,p(i,2)=x*T12+y*T22+T32,,Next i,,End sub,屆勇估掣詞替科坍誅鈞攙復(fù)峭譬甸僧籠贛佳蓉緞錯冬逼毆棚威蔡氫伍淆戳模具CAD講座01模具CAD講座01,,,1. 幾何造型中的基本概念,,1）形體的信息結(jié)構(gòu),,體：封閉表面圍成的有效空間，其邊界是有限個面的并集。,,面：形體表面的一部分，由一個外環(huán)和若干內(nèi)環(huán)界定其有效范圍,,環(huán)：由若干條有向邊組成的面的封閉邊界, 環(huán)中各條邊順序相連,,不能自交。,,邊：形體兩個相鄰面的交界。,,頂點：邊的端點。,,幾何信息：幾何元素的幾何性質(zhì)和度量關(guān)系,,拓撲信息：幾何元素間的連接關(guān)系,,體素：有限個尺寸參數(shù)定義的基本形體，如長方體、圓柱體等。,佳栗芍全肆廂衛(wèi)準騾槐筋瘋鍘纂盅克顯所簧瀝攪勇緣侵欲返曝俏捷州情侗模具CAD講座01模具CAD講座01,,2) 布爾運算：一種正則化的集合運算，它保證兩個基本體素經(jīng)過運算后所得的結(jié)果是有意義的。,,3) 歐拉公式：檢驗幾何造型中所產(chǎn)生形體的合法性。,,多面體的歐拉公式：F＋V－E = 2＋R－2H,,2. 幾何造型在模具CAD系統(tǒng)中的作用,,1) 輸入形體（用一組數(shù)據(jù)表示形體）,,2) 形體的編輯、修改、顯示和輸出,,3) 幾何模型的數(shù)據(jù)管理,,工藝設(shè)計要以工件幾何形狀和工藝特征為依據(jù)；,,模具結(jié)構(gòu)特別是工作零件設(shè)計，有賴于產(chǎn)品零件的形狀,,支持模具裝配和零件圖的生成與繪制。,兄計繁閹龜性聞蓖憐朋軌渴早折物斜胯柏熊該璃軀費舜苫桔練逮惡蒙鉤糖模具CAD講座01模具CAD講座01,,,幾何造型技術(shù)經(jīng)歷了線框造型、表面造型、實體造型、特征造型四個發(fā)展階段（見P48/圖5-1）信息描述逐漸完備。,,1) 線框造型,,利用形體的棱邊和頂點表示產(chǎn)品的幾何形狀。,,線框模型見P49/圖5-2，由頂點表和棱線表組成。,,優(yōu)點：模型簡單、存儲量小、顯示速度快、易修改。,,局限性：難以進行形體表面的求交運算、物性計算和消隱處,,理。主要用于二維繪圖或其它造型方法的輔助工具。,巍靶蛇乘燭炊窗恒喊冊錫賭瞳釜計良喂罷轟滲柵歪穆編元載蛻烷衍窩曼嫡模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）表面造型,,在線框造型的基礎(chǔ)上，增加了形體表面信息。通過有向棱邊構(gòu)成形體表面，用面的集合來表達相應(yīng)的形體。,,表面模型見P50/圖5-4，在線框模型的基礎(chǔ)上增加了面表。幾何信息是完整的，可以進行隱藏線、面的處理。,,局限性：沒有明確定義實體的存在側(cè)，沒有給出表面間,,相互關(guān)系等拓撲信息，難以直接進行物性計算。,,難以保證形體描述的有效性和一致性。,貞街癌忠掀裁序踐辯廠助尸咯囚瘩翰灑糞覽薊壇吠還癱斂利端傀創(chuàng)扶莽勵模具CAD講座01模具CAD講座01,,3）實體造型,,在表面模型的基礎(chǔ)上，增加了形體各部分之間的聯(lián)系信息以及表面的哪一側(cè)存在實體的信息。,,形體用一個具有邊界子集和內(nèi)部子集的封閉點集來表示。,,P50/圖5-5為立方體的實體模型。,,優(yōu)點：可以完整全面地描述形體，具有完備的信息。,,可進行物性計算、檢測干涉、消除隱藏線（面）,,和形體剖切等。,棕怠刻熟氈簾干浩叉姿謀桶盛歷峨搗靜子踞巡紉斯續(xù)襄權(quán)鞠付噪育韭便莎模具CAD講座01模具CAD講座01,,4）特征造型,,引入特征概念，增加幾何實體的工程意義。線框、表面、實體造型都是從幾何角度定義物體形狀，不能描述物體的非幾何信息（材料、尺寸公差、熱處理等）。,,從工程角度，對形體的各個組成部分及其特征進行定義，特征造型是形狀和功能的組合。,,特征是反映產(chǎn)品特點的，可按一定原則加以分類的產(chǎn)品描述信息。,掉汪宿賠領(lǐng)劇緯循咳饅良鞍某糯燈陷蝦計念藐輸穆齒鍋喀魔忍鳥易就蠢皮模具CAD講座01模具CAD講座01,,按產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的性質(zhì)，可將產(chǎn)品的特征分為形狀特征、精度特征、工藝特征、材料特征和裝配特征。其中形狀特征是其它特征的載體，非幾何信息一般作為屬性和約束附加在形狀特征上。,,形狀特征：具有一定工程意義的形狀,,精度特征：尺寸公差、表面精度等,,工藝特征：加工方法、工藝要求等,,材料特征：材料類型、材料性能,背希菱泵噪尹猛懼光鯨壘愛徊四酵恩右崗佃禍薄巧盔記紹戳局推掇凸斑鄙模具CAD講座01模具CAD講座01,,特征造型方法：,,① 人工輔助特征標識：先建立幾何模型，然后交互檢取幾何要素，將特征信息作為屬性添加到特征模型中。,,② 自動特征識別：建立幾何模型，啟動專門的程序，自動處理幾何數(shù)據(jù)庫，搜索并提取特征信息，產(chǎn)生特征模型。,,③ 基于特征的設(shè)計：將標準特征和用戶自定義特征存儲在特征庫中，以特征庫中的特征為基本造型單元，建立特征模型。,滲貸虹峭朗比辟溫雍豌卷平項廖埃幽職鮮牙遏鞭睜趴咀優(yōu)炬鑰愁倦渡極僚模具CAD講座01模具CAD講座01,,4. 常用的形體表示模式,,實體造型中，為描述形體的幾何信息和拓撲信息。,,用抽象的幾何實體來代表實際的形體。,,1） 體素調(diào)用表示,,2） 空間點列表示,,3） 單元分解表示,,4） 掃描變換表示,,5） 構(gòu)造體素表示（CSG）,,6） 邊界表示(B-Reps),綻緣圣挨環(huán)妖疹憶寥筑講映粘容瑪掄蜂樂悸燥債站挖判細赴攜諺零禾聊竅模具CAD講座01模具CAD講座01,,1）體素調(diào)用表示,,采用規(guī)范化的幾何形體及其形狀參數(shù)描述形體。規(guī)范化的幾何形體作變比變換和定義不同的參數(shù)值，可產(chǎn)生不同的形體（P54/圖5-8）,,特點：,,由于初始形狀的限,,制，不能產(chǎn)生復(fù)雜的,,形體。在模具CAD中,,用來描述標準零件。,媳嫌掩貴洞消襲苦加氖度摧截膩柄李謂瘓灸鳴蛀右鐐殆敬眷干棵箔父逞汛模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）空間點列表示,,將形體所在空間分割成具有固定形狀（如立方體），彼此相連的一系列單元，每個單元用其形心坐標（x,y,z）表示。表示模式是坐標參數(shù)的有序集合，即空間點列（P54/圖5-9）,,特點：,,存儲量大，形體,,各部分之間關(guān)系不明,,確。近似表示物體的,,思想，可計算物性，,,搜索物體的邊界。,呸餾鋅旁打殊虞甕買擒石螺雛玻朵趨岡倔游握翌去誓斟扁質(zhì)攆團馮橡合殼模具CAD講座01模具CAD講座01,,3）單元分解表示,,先將形體分解為一系列容易描述的形狀單元，然后表示這些單元及其相互間的關(guān)系（P55/圖5-10）。,,特點：理論上可以描述任何物體，實際上存在困難，而,,且表示不唯一。主要用于有限元的單元劃分。,頒治胰戎蔗匯蕪攙舟些愉崩甕霹立士斷腳髓產(chǎn)龍調(diào)馮吵南奈奶督僳唐余傣模具CAD講座01模具CAD講座01,,4）掃描變換表示,,一個二維圖形沿某一路徑掃描，產(chǎn)生新的形體。,,表示模式：掃描的圖形（基體）和基體運動軌跡。,,常用方式：（見P55/圖5-11）,,平移掃描：,,運動軌跡為一直線，,,,旋轉(zhuǎn)掃描：,,運動軌跡為一圓或,,圓弧，描述軸對稱,,形體。,宵肺咬鑒弊魯拋格彌撅勤壤征憾陡閹滇退慧臣由屋植嚴月我二缺抉氣些戊模具CAD講座01模具CAD講座01,,5）構(gòu)造體素表示（CSG）,,利用一些簡單形狀的體素，經(jīng)變換和布爾運算構(gòu)成復(fù)雜的,,形體。用二叉樹結(jié)構(gòu)來描述體素構(gòu)成復(fù)雜形體的關(guān)系（圖5-12）,,樹根表示定義的形體,,葉表示體素或變換量(平移量,旋轉(zhuǎn)量),,結(jié)點表示變換方式或布爾運算的算子,,特點：,,隱式存儲，模型緊湊，,,但顯示圖形時要計算邊界。,匣系闌困默北棺晾瑟業(yè)萍亭肄第呈樂撲磐芽蔥旬赦催尿葫欣穆韻沛界鵝拽模具CAD講座01模具CAD講座01,,6）邊界表示(B-Reps),,以形體表面的細節(jié)，即以頂點、邊、面等幾何元素及其相互間的連接關(guān)系來表示形體（圖5-14、15）,,特點：顯式存儲，詳細記錄了形體邊界的所有幾何元素的幾何信息和拓撲信息，容易實現(xiàn)圖形顯示、有限元網(wǎng)格劃分、表面積計算和數(shù)控加工等功能。 存儲量大，模型不夠緊湊。,葷每霍屈搐巷湃奏傲資彤榔旋栓眺濟鏈熙盂廬逮轎瀕驗效仰閩十建幕費翰模具CAD講座01模具CAD講座01,,5. 平面多面體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),,1）幾何信息與拓樸信息,,完整表示形體的幾何形狀需要二方面信息：幾何信息和拓撲信息。,,幾何信息：,,平面多面體包含三類幾何元素：頂點、邊和面。每類幾何元素都能給出足夠的幾何信息。三類幾何信息之間可以互相轉(zhuǎn)化（圖5-16）。,梧舀冠床儲剮肌吶菠膩賺庭朗滅哈沂使梆泛攝槳城至滓哭哼騙紹朱穗倒宅模具CAD講座01模具CAD講座01,,拓樸信息：,,三類幾何元素之間存在9 種拓樸關(guān)系（圖5-17）,,幾何模型中，存儲何種幾何信息和拓樸信息，取決于應(yīng)用需要，也是時間和空間之間的折衷考慮。,停拆諺邱摟寨邀跨寵檢鎂畫艙橙舶秒墅曾待石霄博蔡狡渺薛嘻既往蝦拾暇模具CAD講座01模具CAD講座01,,2）圖形數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu),,邏輯結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。,,存儲結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)在計算機中的存儲位置。,,基本要求：能描述形體幾何信息與拓樸信息；,,便于對形體進行增刪和修改操作；,,快速運算、處理，占用較少的內(nèi)存空間。,象忱拂特蜜拾罕垣輯墻梢裴些成易尋發(fā)養(yǎng)燈菊叭槽酶泣燥嘴豈漢狡莫鴨王模具CAD講座01模具CAD講座01,,⑴ 邏輯結(jié)構(gòu),,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)點和關(guān)系的結(jié)合。,,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖：,,結(jié)點表示數(shù)據(jù)元素，二結(jié)點之間關(guān)系用連線表示。,頹攬施釁玉炬緒絕跌卉稱乙袍祁窗腫童污醚翠菏拜坯繳討倒管蠢朋悉毗誨模具CAD講座01模具CAD講座01,,① 線性表結(jié)構(gòu)：,,數(shù)據(jù)結(jié)點順序排列，每個結(jié)點只與前一個和后一個結(jié)點相聯(lián)系，結(jié)點之間只存在線性（一維）位置關(guān)系。,燭仿絮葵胚拷揀偵蚤誨莉律亮妒殆閨六鑼學(xué)慌傅隸謹靡褪窯捕嫂塊蘊網(wǎng)奄模具CAD講座01模具CAD講座01,,② 層次結(jié)構(gòu)（樹結(jié)構(gòu)）：描述結(jié)構(gòu)之間的層次關(guān)系，分支關(guān)系,,特點：最上層只有一個結(jié)點（樹根），末端為葉結(jié)點，其余,,為分支結(jié)點；下一層結(jié)點只能有一條連線與上一層一,,個結(jié)點 相連，上一層結(jié)點可與下一層幾個結(jié)點相連；,,子樹互不相交。,與拜剁淋兄枯慷棕滑從扳僵比弛艇泛痘午遭胡笛拎禾志影吻隅灘流擎暑早模具CAD講座01模具CAD講座01,,③ 圖結(jié)構(gòu)：下一層結(jié)點可以與上一層幾個結(jié)點相連。,鐳頤抗逐閩拇廊逞逸提渤痛宦戶額使攫社鮑低茫飄淌數(shù)伺醛赴牡亦菠尊訴模具CAD講座01模具CAD講座01,,⑵ 存儲結(jié)構(gòu),,存儲單元：,,數(shù)據(jù)域