CAD/CAE/CAM实例教程

随着计算机科学技术的发展，CAD/CAE/CAM技术在产品研发过程中得到了广泛应用，使产品从设计、分析到制造的整个过程发生了深刻变化，极大地提高了产品质量和研发效率，已成为企业技术创新和市场开拓的重要技术手段。

本书系统介绍 CAD/CAE/CAM理论的基础知识和应用实例，可使学生在掌握CAD/CAE/CAM的方法体系和技术发展前沿的基础上，培养学生掌握典型的 CAD/CAE/CAM软件系统，使学生具备产品研发的基本技能。本书以基础理论为基础，强调CAD/CAE/CAM在实际中的应用，内容可操作性强，既注重学生知识体系的建立，更重视应用技能的培养。

本书共分4篇30章。第1篇为CAD/CAE/CAM理论基础知识，包括第2~4章，分别介绍 CAD理论基础、CAE理论基础、CAM理论基础。第 2篇介绍 CAD实例，包括第5~14章，给出了10个CAD在机械领域的典型实例。第 3篇介绍 CAE实例，包括第15~25章，给出了11个CAE在机械领域的典型实例。第4篇介绍 CAM实例，包括第26~30章，给出了5个CAM在机械领域的典型实例。

在全书编写的过程中，电子科技大学《CAD/CAE/CAM》课程小组的各位老师提供了大力支持，特别是杜平安教授、黎业飞副教授和葛森老师，

在此表示衷心感谢！

由于编者水平有限，书中难免存在不当之处，恳请读者批评指正！

编者

2013年12月

第1章绪论

1.1产品开发过程

1.2CAD/CAE/CAM系统概述

第1篇CAD/CAE/CAM理论基础知识

第2章CAD理论基础

2.1现代CAD的技术特征

2.2CAD软件的功能组成

第3章CAE理论基础

3.1有限元法的基本思想

3.2有限元法的基本步骤

3.3有限元法的优点

3.4有限元法的应用

第4章CAM理论基础

4.1数控机床的工作原理

4.2数控机床的组成

4.3数控编程

第2篇CAD实例

第5章上轴衬

5.1任务

5.2学习目标

5.3具体步骤

5.4注意事项

第6章族表应用实例

6.1任务

6.2学习目标

6.3具体步骤

6.4注意事项

第7章风扇叶片

7.1任务

7.2学习目标

7.3具体步骤

7.4注意事项

第8章圆锥螺旋弹簧

8.1任务

8.2学习目标

8.3具体步骤

8.4注意事项

第9章机械零件

9.1任务

9.2学习目标

9.3具体步骤

9.4注意事项

第10章滚轮鼠标

10.1任务

10.2学习目标

10.3具体步骤

10.4注意事项

第11章创建20齿齿轮3D几何模型

11.1任务

11.2学习目标

11.3具体步骤

11.4注意事项

第12章滚动轴承的三维实体造型设计

12.1任务

12.2学习目标

12.3具体步骤

12.4注意事项

第13章轴零件工程图

13.1任务

13.2学习目标

13.3具体步骤

13.4注意事项

第14章钣金件模型——创建工具箱

14.1任务

14.2学习目标

14.3具体步骤

14.4注意事项

第3篇CAE实例

第15章轴对称——轴类零件受拉分析

15.1任务

15.2实例分析

15.3学习目标

15.4具体步骤

15.5总结

15.6命令流

第16章平面结构静力分析——齿轮应力分析

16.1任务

16.2实例分析

16.3学习目标

16.4具体步骤

16.5总结

16.6命令流

第17章平面应力分析——连杆受力分析

17.1任务

17.2实例分析

17.3学习目标

17.4具体步骤

17.5总结

17.6命令流

第18章几何非线性分析——细长杆屈曲分析

18.1任务

18.2实例分析

18.3学习目标

18.4具体步骤

18.5总结

18.6命令流

第19章材料非线性——圆盘大应变分析

19.1任务

19.2实例分析

19.3学习目标

19.4具体步骤

19.5总结

19.6命令流

第20章状态非线性——金属坯料挤压分析

20.1任务

20.2实例分析

20.3学习目标

20.4具体步骤

20.5总结

20.6命令流

第21章模态分析——机翼模型的振动模态分析

21.1任务

21.2实例分析

21.3学习目标

21.4具体步骤

21.5总结

21.6命令流

第22章谐响应分析——有预应力作用的吉他弦谐响应分析

22.1任务

22.2实例分析

22.3学习目标

22.4具体步骤

22.5总结

22.6命令流

第23章瞬态动力学分析——滑动摩擦生热分析

23.1任务

23.2实例分析

23.3学习目标

23.4具体步骤

23.5总结

23.6命令流

第24章优化设计——弹性梁拓扑优化设计

24.1任务

24.2实例分析

24.3学习目标

24.4具体步骤

24.5总结

24.6命令流

第25章热分析——空心钢圆板稳态热传导分析

25.1任务

25.2实例分析

25.3学习目标

25.4具体步骤

25.5总结

25.6命令流

第4篇CAM实例

第26章二维铣削自动编程——实例1

26.1任务

26.2学习目标

26.3具体步骤

26.4实体验证

第27章二维铣削自动编程——实例2

27.1任务

27.2学习目标

27.3具体步骤

27.4实体验证

第28章三维铣削自动编程——实例1

28.1任务

28.2学习目标

28.3具体步骤

28.4实体验证

第29章三维铣削自动编程——实例2

29.1任务

29.2学习目标

29.3具体步骤

29.4实体验证

第30章三维铣削自动编程——实例3

30.1任务

30.2学习目标

30.3具体步骤

30.4实体验证

参考文献2100433B

本书阐述了机械CAD/CAE/CAM理论基础知识，列出了丰富的CAD、CAE、CAM在机械方面应用实例。全书共分4篇30章，第1篇为CAD/CAE/CAM理论基础知识，第2篇为CAD实例，第3篇为CAE实例，第4篇为CAM实例。

本书内容新颖，体系完整，结合CAD/CAE/CAM技术的最新发展动态，介绍CAD、CAE、CAM在机械领域各个方面的应用实例。

本书可作为高等院校机械类各专业应用实例教材，也可供相关专业的工程技术人员参考。

第1章 模具CAD/CAM/CAE概述1

1.1 CAD/CAM/CAE基本概念1

1.2 CAD/CAM/CAE技术的基本特点1

1.3 CAD/CAM/CAE技术在模具行业中的应用2

1.3.1 CAD/CAM/CAE技术的应用领域2

1.3.2 模具CAD/CAM/CAE技术的优越性3

1.3.3 模具CAD/CAM/CAE技术的特点4

1.4 模具CAD/CAM/CAE系统组成4

1.4.1 模具CAD/CAM/CAE系统的硬件构成4

1.4.2 模具CAD/CAM/CAE系统的软件组成5

1.5 模具CAD/CAM/CAE技术的发展趋势7

1.6 模具CAD/CAM/CAE常用软件简介7

1.6.1 小型CAD/CAM软件8

1.6.2 大型CAD/CAM/CAE集成软件10

1.6.3 有限元分析专用软件12

第2章 模具CAD/CAM/CAE基础技术15

2.1 图形处理技术15

2.1.1 常见交互技术15

2.1.2 参数化技术16

2.2 产品数据交换技术21

2.2.1 IGES标准21

2.2.2 STEP标准23

2.3 产品零件造型25

2.3.1 线框造型26

2.3.2 表面造型27

2.3.3 实体造型27

2.3.4 特征造型28

第3章 注射模CAD技术33

3.1 注射模CAD概述33

3.1.1 注射模设计技术的发展阶段33

3.1.2 CAD技术在注射模中的应用34

3.1.3 注射模CAD技术的发展趋势35

3.2 注射模CAD的主要内容35

3.2.1 注射模工作原理和结构组成35

3.2.2 注射模CAD系统的工作流程37

3.3 注射模成型零部件CAD39

3.4 注射模标准模架的建库与选用42

3.4.1 装配模型的定义42

3.4.2 标准模架装配模型的建立42

3.4.3 标准模架装配模型的管理与调用46

3.5 注射模典型结构与零件设计CAD46

3.5.1 浇注系统设计47

3.5.2 侧向抽芯机构设计48

3.5.3 脱模和顶出机构设计50

3.5.4 冷却系统设计51

3.6 UG软件针对注射模具制造的功能51

3.6.1 MoldWizard模块概述52

3.6.2 MoldWizard模块应用实例53

第4章 级进模CAD技术61

4.1 级进模CAD系统概述61

4.1.1 级进模CAD系统发展概况61

4.1.2 级进模CAD系统的组成结构62

4.1.3 级进模CAD系统的发展趋势62

4.2 级进模CAD系统的结构与功能63

4.2.1 级进模CAD系统的总体结构63

4.2.2 级进模CAD系统的功能模块63

4.2.3 级进模CAD系统的数据流65

4.2.4 级进模CAD系统的相关技术65

4.3 UG/PDW的应用介绍及实例68

4.4 其他专用冲模CAD技术76

4.4.1 汽车覆盖件模具CAD技术76

4.4.2 集成电路引线框架多位精密级进模CAD技术77

第5章 模具CAM技术79

5.1 模具数控加工概述79

5.1.1 模具制造的要求79

5.1.2 模具数控加工的特点80

5.2 模具数控编程系统81

5.2.1 数控机床81

5.2.2 数控加工81

5.2.3 数控编程系统81

5.3 利用CAM系统进行自动编程的基本步骤82

5.4 UG的CAM功能介绍83

5.4.1 UG加工模块综述83

5.4.2 刀具轨迹的管理85

5.4.3 UG铣削加工方法介绍85

5.5 CAM的后置处理95

5.5.1 UGNX后处理简介95

5.5.2 后处理编辑器95

第6章 注塑模具CAE技术97

6.1 注塑成型基础知识97

6.1.1 注塑成型定义97

6.1.2 注塑成型工艺过程98

6.1.3 注塑成型工艺条件99

6.2 常见注塑制品缺陷及产生原因100

6.2.1 短射100

6.2.2 气穴101

6.2.3 熔接痕和熔接线102

6.2.4 滞流102

6.2.5 飞边103

6.2.6 跑道效应103

6.2.7 过保压104

6.2.8 色差104

6.2.9 喷射105

6.2.10 不平衡流动105

6.3 注塑模CAE技术105

6.3.1 注塑模CAE的内容105

6.3.2 注塑模CAE技术的原则106

6.3.3 注塑成型模拟技术106

6.4 MoldFlow软件简介107

6.4.1 MoldFlow软件功能107

6.4.2 MoldFlow软件的作用109

6.5 MoldFlow分析实例109

第7章 冲压模具CAE技术121

7.1 概述121

7.1.1 CAE技术在冲压模具设计中所能解决的问题121

7.1.2 计算机仿真技术在冲压模具设计中的应用122

7.2 冲压成形过程模拟软件简介122

7.2.1 有限元法简介122

7.2.2 有限单元法分析过程概述123

7.2.3 常用软件介绍124

7.3 AutoForm冲压成形模拟实例126

7.3.1 AutoForm窗口介绍126

7.3.2 模拟过程127

第8章 模具CAD/CAM领域的新技术143

8.1 高速加工技术143

8.1.1 高速加工概述143

8.1.2 高速加工的定义144

8.1.3 高速加工中心的类型144

8.1.4 高速加工的特点145

8.1.5 高速加工的关键技术145

8.1.6 高速加工技术在模具行业的应用147

8.2 逆向工程技术148

8.2.1 逆向工程概述148

8.2.2 逆向技术的应用149

8.2.3 实物逆向的研究内容150

8.2.4 影像逆向技术153

8.2.5 逆向工程技术相关软件153

8.2.6 逆向工程技术的发展趋势153

8.3 快速成形技术154

8.3.1 RP技术的工作原理和特点154

8.3.2 RP技术在模具行业的应用155

8.3.3 常见的快速成形技术155

8.3.4 RP技术的展望158

8.4 虚拟制造技术158

8.4.1 虚拟制造和虚拟制造系统的基本概念158

8.4.2 虚拟制造技术的应用159

8.4.3 虚拟制造技术的展望159

参考文献1612100433B

《模具CAD/CAE/CAM》主要介绍模具的数字化设计制造及相关知识，包括模具CAD/CAE/CAM基础知识、模具CAD、模具CAE、模具CAM及模具CAD/CAE/CAM一体化。对于模具CAD/CAE/CAM，选择典型的工艺和模具，通过丰富的实例和详尽的步骤说明对其进行深入浅出的讲解，具有很强的实用性和可操作性。《模具CAD/CAE/CAM》为模具CAD/CAE/CAM的工程人员提供了一个学习途径，也可以作为大专院校“模具CAD/CAE/CAM”专业的培训教材。

《模具CAD/CAM/CAE》共分8章，第1章、第2章介绍模具CAD/CAM/CAE的基本理论，第3章介绍注射模CAD系统的技术、内容和使用方法，第4章介绍级进模CAD系统的技术、内容和使用方法，第5章介绍模具CAM的相关技术和使用方法，第6章介绍当前快速发展的注塑模具CAE的相关技术和使用方法，第7章介绍冲压模具CAE的相关技术和使用方法，第8章介绍了包括高速加工、逆向工程、快速成形、虚拟制造等模具CAD/CAM领域的新技术，使读者了解模具行业将来的发展方向。

基于本课程在高职高专机类专业知识、能力构成中的位置及本门技术的特点，本教材充分体现了理论内容“以必需、够用为度”的特点，突出应用能力和创新素质的培养。