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第1篇 模具CAD/CAM基础技术 1

第1章 模具CAD/CAM概述 1

1.1 CAD/CAE/CAM的基本概念 1

目录 1

1.2 模具CAD/CAE/CAM系统的硬件与软件组成 2

1.2.1 硬件 3

1.2.2 软件 6

1.3 模具CAD/CAM系统的特点与关键技术 8

1.4 模具CAD/CAM系统发展概况 11

1.4.1 冲模CAD/CAM系统发展概况 11

1.4.2 塑料注射模CAD系统发展概况 13

1.5 模具CAD/CAM发展趋势 14

2.1 数表和线图的程序化处理 16

2.1.1 数表的程序化 16

第2章 数据处理技术 16

2.1.2 数表的公式化 17

2.1.3 线图的程序化 19

2.2 文件管理系统的应用 20

2.2.1 数据文件的建立 21

2.2.2 模具CAD/CAM系统模块间的数据传递 21

2.3 数据库技术及其应用 22

2.3.1 数据库系统的特点 22

2.3.2 数据库管理系统 23

2.3.3 数据库的数据模型 23

2.3.4 工程数据库系统 25

第3章 图形处理技术 27

3.1 图形变换 27

3.1.1 窗口-视区变换 27

3.1.2 二维图形变换 28

3.1.3 三维图形变换 32

3.2 人-机交互技术 35

3.2.1 用户界面的类型与设计 36

3.2.2 常见交互技术 38

3.3 参数化设计 40

3.3.1 参数化模型 40

3.3.2 参数驱动法 41

3.3.3 变量几何法 44

第4章 产品数据交换技术 46

4.1 产品数据交换接口 46

4.2 IGES标准 47

4.3 STEP标准 48

4.3.1 STEP标准的特点 49

4.3.2 STEP标准的组成 50

4.3.3 STEP标准的应用 53

第5章 产品零件造型 55

5.1 线框造型 55

5.2 表面造型 56

5.3 实体造型 57

5.3.1 基本概念 57

5.3.2 形体的表示模式 59

5.4 特征造型 63

5.4.1 特征的定义 64

5.4.2 特征的分类 64

5.4.3 特征造型系统实现模式 65

5.4.4 基于特征的参数化造型系统 65

5.5 特征造型系统基本功能介绍 67

5.5.1 基于特征的建模方法 67

5.5.2 特征种类及其生成方法 67

5.5.3 特征操作 75

5.5.4 设计变量管理 78

5.5.5 特征管理 78

6.1.1 装配模型的表示 80

第6章 装配造型 80

6.1 装配造型基本理论 80

6.1.2 装配约束 82

6.2 装配造型的一般方法 86

6.2.1 自底向上的设计 87

6.2.2 自顶向下的设计 89

6.3 装配模型的简化表达 91

6.4 装配工程图 93

6.4.1 装配工程图的建立 94

6.4.2 装配爆炸视图 94

6.4.3 装配明细表 95

6.4.4 轴测图的局部剖切 96

第2篇 模具CAD 97

第7章 模具CAD概述 97

7.1 模具CAD系统的类型 97

7.2.1 组成结构 98

7.2 模具CAD系统的组成结构与关键技术 98

7.2.2 模具CAD系统的关键技术 99

7.3 模具CAD系统的开发过程 100

第8章 冲裁模CAD系统 104

8.1 冲裁模设计内容 104

8.1.1 冲裁工艺分析计算 104

8.1.2 冲裁模结构设计 107

8.2 冲裁模CAD/CAM系统的组成和功能实现 108

8.2.1 冲裁模CAD/CAM系统的组成 108

8.2.2 冲裁工艺CAD方法 110

8.2.3 冲裁模结构CAD 113

第9章 级进模CAD系统 119

9.1 级进模的设计内容 119

9.1.1 级进模工艺设计 119

9.1.2 级进模结构设计 121

9.2.1 级进模CAD系统的功能 122

9.2 级进模CAD系统的组成 122

9.2.2 级进模CAD系统的组成结构 123

9.3 级进模CAD系统的实现技术 123

9.3.1 级进模CAD系统（HMJC）整体结构 124

9.3.2 冲压产品构型 124

9.3.3 级进模条料排样设计 127

9.3.4 级进模模具结构与零件CAD 129

9.3.5 级进模CAD（HMJC）系统使用实例 131

9.4 级进模CAD设计软件——UG/PDW简介 136

第10章 覆盖件模具CAD系统 145

10.1 覆盖件模具的设计内容 145

10.1.1 冲压工艺设计 145

10.1.2 模具结构设计 148

10.2.1 集成的覆盖件模具CAD/CAM系统结构 150

10.2 覆盖件模具CAD/CAM系统结构与实现 150

10.2.2 冲压工艺CAPP 151

10.2.3 基于特征的冲压工序详细设计 155

10.2.4 覆盖件模具结构设计 157

第11章 塑料注射模CAD的开发与应用 160

11.1 注射模CAD概述 160

11.1.1 注射模设计制造的特点 160

11.1.2 注射模CAD的主要内容及设计流程 160

11.1.3 注射模CAD技术的国内外发展状况 162

11.1.4 注射模CAD技术的发展趋势 163

11.2 注射模CAD软件开发的技术基础 164

11.3 注射模成形零部件的设计 166

11.4 标准模架的建库与选用 169

11.4.1 装配模型的定义 169

11.4.2 标准模架装配模型的建立 169

11.5 典型结构与零件设计 175

11.4.3 标准模架装配模型的管理与调用 175

11.6 模具工作过程运动仿真 180

11.6.1 注射模运动的特点 180

11.6.2 模具运动模拟的方法 181

11.6.3 干涉检验的原理 182

11.6.4 干涉冲突的原因及解决途径 183

11.7 结构零件强度与刚度校核 183

11.7.1 校核准则 183

11.7.2 计算方法 183

11.8 注射模CAD开发与应用实例 186

11.8.1 二维CAD系统 186

11.8.2 三维CAD系统 187

11.8.3 Moldwizard应用实例 190

12.1 有限元法的原理及实施步骤 197

12.1.1 有限元法简介 197

第12章 有限元法基础 197

第3篇 模具CAE 197

12.1.2 塑性成形问题的力学模型 198

12.1.3 有限元分析的实施步骤 202

12.2 有限元分析的一些基本概念 205

12.2.1 线性分析与非线性分析 205

12.2.2 静力分析与动力分析 208

12.2.3 隐式算法与显式算法 208

12.2.4 增量法与一步法 209

第13章 塑性成形过程的有限元模拟 211

13.1 几何建模与网格剖分 211

13.1.1 几何模型的建立 211

13.1.2 网格剖分方法 212

13.2 单元类型的选择 212

13.2.1 平面单元 212

13.2.2 体单元 213

13.2.3 板壳单元 215

13.3 材料模型的选择 217

13.3.1 弹塑性、刚塑性与黏塑性 217

13.3.2 温度相关性 221

13.4 模具与边界条件的定义 221

13.4.1 模具的模型 221

13.4.2 边界条件与接触处理 222

13.5 其他问题 224

13.5.1 多工序分析 224

13.5.2 多物理场耦合分析 224

13.5.3 成形缺陷的预测 224

13.6 模拟结果的处理和可视化 225

13.6.1 后置处理的一般概念 225

13.6.2 塑性成形模拟结果的可视化 226

14.1.1 冲压成形过程模拟软件简介 227

14.1 冲压成形过程的模拟 227

第14章 塑性成形模拟技术的应用 227

14.1.2 冲压成形模拟实例 228

14.2 体积成形过程的模拟 233

14.2.1 体积成形模拟软件简介 233

14.2.2 体积成形模拟实例 235

14.3 应用注意事项 236

第15章 塑料注射模CAE系统的开发与应用 240

15.1 注射模CAE概述 240

15.1.1 注射模CAE的概念 240

15.1.2 注射模CAE的发展概况 240

15.2 充模过程的数值模拟 241

15.2.1 充模过程的数学描述 241

15.2.2 塑料熔体的黏度模型 242

15.2.3 压力场的计算 243

15.2.4 熔体流动前沿位置的确定 243

15.2.5 温度场数值求解 244

15.2.6 数值计算过程 245

15.3 保压过程模拟 246

15.3.1 保压模拟的重要性 246

15.3.2 保压过程的数学模型 246

15.3.3 保压模拟数值计算过程 248

15.4 冷却过程模拟 249

15.4.1 二维冷却分析 249

15.4.2 三维冷却分析 251

15.5 注射成形模拟技术新进展 253

15.6 注射模CAE技术的应用 256

15.6.1 充模流动模拟软件的数据准备 257

15.6.2 注射压力 257

15.6.3 充填模式 258

15.6.4 熔接缝与气穴 261

15.6.5 流道设计与平衡 262

15.6.6 冷却模拟软件的应用 264

第4篇 模具CAM 267

第16章 数控编程基础 267

16.1 数控加工基础知识 267

16.1.1 数控加工的特点 267

16.1.2 常用数控机床及其功能特点 268

16.1.3 数控加工工艺基础 269

16.2 数控加工程序的编制 278

16.2.1 数控编程的内容和步骤 278

16.2.2 数控程序（铣削）编制方法 284

16.2.3 自动编程语言介绍 287

第17章 MasteCAM在模具CAM中的应用 293

17.1 MasterCAM 8.0 CAM功能介绍 293

17.1.1 常用的加工方法 293

17.1.2 刀具轨迹的设置及管理 295

17.2.1 工件轮廓的定义及参数设置 297

17.2 2D或3D模具零件的外形铣削 297

17.2.2 带斜面的工件外形铣削实例 299

17.3 型腔零件的加工 301

17.3.1 型腔加工工艺特点及工艺规划 301

17.3.2 参数设定要点 301

17.3.3 加工实例 303

17.4 曲面类零件的加工 304

17.4.1 曲面模具零件的工艺特点 304

17.4.2 粗、精加工的方法选择及参数设置要点 304

17.4.3 加工实例 306

第18章 UniGraphics（UG）在模具CAM中的应用 308

18.1 UG的CAM功能介绍 308

18.1.1 UG软件功能综述 308

18.1.2 UG加工模块综述 308

18.1.3 刀具轨迹的管理 311

18.1.4 UG铣削加工方法介绍 312

18.2 Planar Milling 314

18.2.1 BOUNDARY定义 314

18.2.2 主要参数的设定 314

18.2.3 走刀轨迹的选择 315

18.2.4 应用实例 315

18.3 Cavity Milling 316

18.3.1 加工要素定义 316

18.3.2 参数介绍 316

18.3.3 加工实例 317

18.4 Fixed Contour 318

18.4.1 加工要素定义 318

18.4.2 参数设定要点 318

18.4.3 加工实例 319

附录A 演示光盘的使用介绍 320

参考文献 321