¿Cuándo se originó CAD?
1 Características y aplicaciones del popular software CAD/CAM doméstico.
1.1 Software extranjero
1.1.1 Unigraphics
UG se originó a partir de los productos de la compañía estadounidense McDonnell Douglas (MD) y se fusionó con la estadounidense General Motors. en junio de 1991, filial EDS de la empresa automovilística. UG es un sistema auxiliar de ingeniería mecánica que integra CAD/CAM/CAE desarrollado por su filial independiente Unigraphics Solutions. Es adecuado para ingeniería de diseño, análisis e ingeniería en aviación, aeroespacial, automóviles, maquinaria general, moldes y otros campos. UG combina una excelente tecnología paramétrica y de deformación con funciones tradicionales de superficie, estructura alámbrica y sólidos. También proporciona herramientas de desarrollo secundarias como GRIP, UFUNG e ITK, lo que permite a los usuarios ampliar las funciones de UG.
1.1.2 AutoCAD
AutoCAD es un software de dibujo desarrollado por la empresa estadounidense Autodesk. Tiene potentes funciones bidimensionales interactivas, como dibujo bidimensional, edición, sección de dibujo. líneas y patrones, Dimensionamiento y desarrollo secundario, así como algunas funciones tridimensionales. El software AutoCAD es actualmente el software CAD más utilizado en el mundo, representa aproximadamente el 37% de todo el mercado de software CAD/CAE/CAM y tiene una ventaja absoluta en el mercado de software CAD de dibujo 2D de China.
1.1.3 MDT (Mechanical Desktop)
MDT es el software CAD/CAM de Autodesk basado en el modelado de sólidos con características paramétricas y el modelado de superficies. Basado en diseño 3D, MDT integra diseño, análisis, fabricación y gestión de documentos para proporcionar a los usuarios soluciones integradas desde el diseño hasta la fabricación. Se dice que se han instalado más de 20.000 unidades y se han vendido casi mil unidades en el país.
1.1.4 SolidWorks
SolidWorks es un software de modelado de características totalmente paramétrico basado en la plataforma Windows. Fue desarrollado por la empresa estadounidense SolidWorks en junio de 1995. SolidWorks es un sistema de software ampliamente utilizado por usuarios de todo el mundo y lleno de innovación tecnológica. Se ha convertido en el estándar para el software de diseño mecánico tridimensional. Se puede lograr fácilmente el modelado sólido de piezas tridimensionales complejas, la generación de ensamblajes complejos y dibujos de ingeniería. La interfaz gráfica es amigable y fácil de aprender y usar para los usuarios. El software SolidWorks fue introducido oficialmente en China por Shengxin International Co., Ltd. en agosto de 1996 y ha sido ampliamente utilizado en la industria de la maquinaria. En la actualidad, sus usuarios se han ampliado a más de 300.000 unidades.
1.1.5 Professional/Engineer
Pro/Engineer es un producto de Parametric Technology Corporation (PTC) en Estados Unidos y se lanzó en 1988. Pro/E tiene las características de diseño paramétrico avanzado, modelado sólido basado en diseño de características y fácil trasplante de ideas de diseño. El software tiene una interfaz de usuario amigable y está en línea con las ideas de diseño mecánico del personal técnico y de ingeniería. Todo el sistema Pro/Engineer se basa en una base de datos unificada y completa y en modelos completos y diversos. Debido a que tiene más de 20 módulos para que los usuarios elijan, puede integrar todo el proceso de diseño y producción. En los últimos años, Pro/E se ha convertido en el software más atractivo en el campo del diseño mecánico tridimensional y ha sido ampliamente utilizado en las fábricas de moldes chinas.
1.2 Software nacional
1.2.1 PICAD
El sistema PICAD y la serie de software son desarrollados por CAS Software Group de la Academia China de Ciencias y Beijing CAS Bohong Application Software CAD de Engineering Company desarrollado conjuntamente con derechos de propiedad intelectual independientes. El software es inteligente, parametrizado y abierto, y puede capturar automáticamente y navegar dinámicamente puntos y coordenadas característicos. El sistema proporciona parametrización de gráficos locales, ensamblaje de píxeles paramétricos y una biblioteca de símbolos de parámetros extensible; proporciona herramientas de desarrollo secundarias abiertas en un entorno interactivo, y los usuarios pueden agregar funciones o desarrollar software de aplicaciones profesionales a voluntad. PICAD es la primera plataforma de soporte CAD comercializada en China y el sistema de dibujo de ingeniería interactivo con la mayor participación de mercado. Desde la llegada del primer sistema CAD 2D comercial en China en 1991, PICAD ha sido utilizado por usuarios en diversas industrias, provincias y ciudades, con una base instalada de más de decenas de miles.
1.2.2 Gaohua CAD
El software Gaohua CAD incluye el sistema de dibujo y diseño mecánico GHMDS, el sistema de soporte de dibujo asistido por computadora GHDrafting, el sistema de planificación de procesos GHCAPP, el sistema de gestión de datos de productos GHPDMS, Three -Sistema de modelado geométrico dimensional GHGEMS y sistema de programación automática CNC GHCAM. Entre ellos, GHMDS es un sistema integrado CAD/CAE/CAM basado en diseño paramétrico. Tiene módulos funcionales como navegación completa, dibujo de gráficos, procesamiento de listas, diseño paramétrico totalmente restringido, ensamblaje de píxeles paramétricos, dimensionamiento, biblioteca de piezas estándar y edición de imágenes. , etc. .
1.2.3 CAXA
El tablero de dibujo electrónico CAXA es un software de dibujo y diseño general chino eficiente, conveniente e inteligente que puede ayudar a los diseñadores a diseñar dibujos de piezas, dibujos de ensamblaje y dibujos de procesos, planos. embalaje, etc Es adecuado para todas las ocasiones que requieren dibujos bidimensionales, lo que permite a los diseñadores concentrarse en ideas de diseño, deshacerse por completo del tablero de dibujo y satisfacer las necesidades de diseño de industrias relacionadas.
CAXA-ME es un conjunto de software de programación CNC y procesamiento 3D con potentes funciones de modelado que pueden crear rápidamente varios modelos 3D complejos. Proporciona una solución integrada para la industria del mecanizado CNC, desde el modelado y el diseño hasta la generación de códigos de mecanizado, la simulación de mecanizado y la verificación de códigos. CAXA Injection Mold Design (CAXA-IMD) es un conjunto de software CAD de moldes de inyección profesional chino que proporciona bases de moldes estándar y bibliotecas de piezas para moldes de inyección, así como una base de datos de parámetros de diseño como plásticos, materiales de moldes y moldeo por inyección. máquinas, que pueden ser consultadas y recuperadas en cualquier momento. También puede convertir automáticamente el tamaño de la cavidad y realizar varios cálculos en el molde. Con este software, los diseñadores pueden diseñar moldes fácilmente sin tener que hojear manuales de diseño.
1.2.4 GS-CAD98
GS-CAD98 es un software de sistema de modelado paramétrico basado en funciones desarrollado por Zhejiang Datian Electronic Information Engineering Co., Ltd. Está basado en el software chino Plataforma Windows95/NT Un sistema CAD tridimensional con derechos de propiedad intelectual completamente independientes. Este software se desarrolló basándose en la investigación clave del séptimo quinquenio nacional y en los resultados de desarrollo de productos objetivo del tema 863/CIMS, y se basa en el estilo de la interfaz de usuario y las funciones principales de SolidWorks. Incluyendo entidades, bocetos, modelado de características paramétricas y tecnología avanzada de modelado de superficies, utilizando tecnología de correlación de parámetros adaptativa para garantizar la coherencia en todos los aspectos, desde el diseño hasta la fabricación.
1.2.5 Sistema Honeysuckle (género Lonicera)
El sistema Honeysuckle es un sistema CAD/CAM basado en estándares STEP desarrollado por Guangzhou Dihong Technology Co., Ltd. Este sistema es el último resultado de la investigación del proyecto 863/CIMS “Noveno Plan Quinquenal” de la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología. Este es un sistema CAD/CAM basado en estándares STEP. Este software se utiliza principalmente para el diseño y fabricación de productos mecánicos. Permite la integración y automatización del diseño/fabricación. El software adopta tecnología orientada a objetos y adopta modelado sólido avanzado, modelado de características paramétricas, integración bidimensional y tridimensional y tecnología de interfaz de acceso a datos estándar SDAI. Tiene las funciones de diseño mecánico de productos, planificación y diseño de procesos y automático; generación de programas de mecanizado CNC al mismo tiempo, también tiene una variedad de interfaces de datos estándar, como STEP y DXF. Apoyar la gestión de datos de productos. La serie actual de productos de Honeysuckle System incluye: plataforma de diseño mecánico MDA, sistema de programación CNC NCP, gestión de datos de productos PDS y herramienta de diseño de procesos MPP. Se lanzó la versión MDA1.7 de la plataforma de diseño mecánico y también se lanzó la versión MDA99. El objetivo es presentar un fuerte desafío al software CAD tridimensional extranjero.
1.2.6 Mukai CAD
Mukai CAD es un software de gestión de dibujos y CAD con derechos de propiedad intelectual independientes desarrollado por la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y está orientado hasta aplicaciones prácticas de ingeniería. Mukai CAD sigue los principios de dibujar geometría en ideas de diseño, imitando directamente el modo de pensamiento y los métodos de dibujo de los técnicos de ingeniería cuando dibujan manualmente, y admite análisis dimensionales y módulos de accionamiento totalmente restringidos, demasiado restringidos y poco restringidos para satisfacer las diversas necesidades de los usuarios necesitan. Admite las funciones de bloque y capa de AUTOCAD, lo que garantiza una compatibilidad total con AUTOCAD. Tiene funciones de diseño de lista de piezas y etiquetado de piezas potentes y flexibles, y los estilos de dimensiones personalizados flexibles, los estilos de etiquetado de piezas y las herramientas de navegación inteligente y en línea son más convenientes.
2 Desarrollo secundario del software CAD/CAM actual
Como se mencionó anteriormente, muchos sistemas CAD/CAM comerciales se han utilizado ampliamente en la industria del molde. Sin embargo, debido a que estos sistemas CAD/CAM están diseñados como software de fabricación y diseño mecánico general, no están diseñados específicamente para moldes. Para mejorar la eficiencia y precisión del diseño de moldes, es necesario desarrollarlos de forma secundaria. En términos de desarrollo de software CAD/CAM en plataformas de microcomputadoras, el punto de partida en China es similar al de países extranjeros. Todos utilizan herramientas como Visual C++ u OpenGL para el desarrollo de software. Sobre esta base, muchas universidades, empresas de software y empresas nacionales han desarrollado software o módulos CAD/CAM avanzados con sus propias características y de acuerdo con los hábitos de los usuarios chinos, y algunos de los resultados han sido promocionados y utilizados [7]. Por ejemplo, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong introdujo el sistema integrado CAD/CAE/CAM de molde de inyección HSC2.0 en 1997. El sistema se basa en el paquete de software AutoCAD e incluye un subsistema de diseño de estructura de molde, un subsistema de verificación y cálculo de parámetros estructurales y de proceso, y un subsistema de enfriamiento y flujo de plástico.
El sistema de moldeo por inyección paramétrico tridimensional IPMCADV4.0 de la Universidad Tecnológica de Hefei basado en AutoCAD y MDT. Además, muchas instituciones y empresas de investigación científica también han desarrollado muchos complementos y módulos para aplicaciones específicas. Por ejemplo, la Universidad de Industria Automotriz de Wuhan ha desarrollado una biblioteca de piezas estándar 3D basada en SolidWorks, 3DPARTLIB, etc.
Tres principios que se deben seguir en el desarrollo de software CAD/CAM de moldes
1) Se desarrolla software fácil de usar para la aplicación, por lo que el criterio es si los usuarios pueden dominarlo fácilmente. para evaluar el software. Una interfaz de usuario amigable debe incluir: interfaz familiar y fácil de usar, indicaciones flexibles e información de ayuda, buena interactividad y buen manejo de errores.
2) Seguir métodos de ingeniería de software. La ingeniería de software es la ciencia de la ingeniería que guía el desarrollo y mantenimiento de software informático. Es decir, utilizar conceptos, principios, técnicas y métodos de ingeniería para desarrollar y mantener software. La ingeniería de software utiliza el método del ciclo de vida para descomponer el desarrollo y mantenimiento del software en el tiempo, dividir el ciclo de vida del software en varias etapas y desarrollarlo en etapas.
3) CAD paramétrico Para productos serializados, universales y altamente estandarizados, los modelos matemáticos y las estructuras de producto utilizados en el diseño del producto son fijos. La diferencia es sólo en el tamaño estructural, que es causado por el mismo número y tipo de condiciones conocidas que toman valores diferentes en diseños de productos de diferentes especificaciones. Para este tipo de producto, se pueden usar las variables correspondientes para reemplazar condiciones conocidas y otros parámetros básicos que cambian con las especificaciones del producto. Luego, basándose en estas condiciones conocidas y parámetros básicos, la computadora puede consultar automáticamente la base de datos de gráficos o calcularla mediante el software correspondiente. Todos los datos necesarios para dibujar se diseñan automáticamente mediante un software de generación de dibujos dedicado para diseñar los gráficos en la pantalla. Este enfoque se llama CAD paramétrico.
4) CAD grupal Aunque muchas empresas tienen diferentes estructuras de productos, todas son similares. Según la similitud de la estructura del producto y la capacidad de fabricación, utilice tecnología de agrupación para dividir piezas en un número limitado de bibliotecas de piezas y compile el software general CAD correspondiente en función de las características estructurales de todas las piezas de la misma familia de piezas para todas las piezas de la familia. diseño. Esto se llama "CAD de grupo".
5) Algunas tareas en el diseño de ingeniería CAD inteligente no son computacionales y requieren razonamiento y juicio, incluidas decisiones de proceso sobre el contenido del proceso de diseño y decisiones técnicas sobre diseños específicos. Por lo tanto, la eficiencia y la calidad del diseño dependen de la experiencia práctica, el pensamiento creativo y el sentido de responsabilidad del diseñador. El sistema experto se puede utilizar para guiar a los diseñadores sobre qué hacer a continuación, los problemas existentes, proponer soluciones a los problemas y recomendar soluciones, o simular la sabiduría humana para proponer soluciones razonables basadas en los problemas. La utilización de sistemas expertos puede mejorar la calidad y la eficiencia del diseño. CAD inteligente es un sistema que combina sistema experto y tecnología CAD.
4 Tendencias de desarrollo de la tecnología CAD/CAM de moldes
Las características básicas de la industria de fabricación de moldes en el siglo XXI son altamente integradas, inteligentes, flexibles y en red. Los objetivos que se persiguen son mejorar la calidad del producto y la eficiencia de la producción, acortar el ciclo de diseño y el ciclo de fabricación, reducir los costos de producción, maximizar la adaptabilidad de la industria de fabricación de moldes y satisfacer las necesidades de los usuarios. Las características específicas son las siguientes.
1) El sistema CAD/CAM estandarizado puede establecer una biblioteca de piezas estándar, una biblioteca de piezas no estándar y una biblioteca de parámetros de molde. Las piezas de la biblioteca de piezas estándar se pueden llamar en cualquier momento en el diseño CAD y ser producidas por GT (Group Technology). Aunque las piezas almacenadas en la biblioteca de piezas no estándar no son las mismas que las estructuras requeridas para el diseño, se pueden modificar fácilmente utilizando la tecnología de modelado propia del sistema, acelerando así el proceso de diseño. La biblioteca de estructuras de moldes típica se implementa sobre la base de un diseño paramétrico. Se pueden modificar estructuras de moldes similares según los requisitos del usuario para generar la estructura requerida.
2) Tecnología integrada Los sistemas modernos de diseño y fabricación de moldes no solo deben enfatizar la integración de la información, sino también la integración de la tecnología, las personas y la gestión. Al desarrollar sistemas de fabricación de moldes, se enfatiza el concepto de "integración múltiple", es decir, integración de información, integración inteligente, integración de mecanismos de trabajo en serie y paralelo e integración de personal, que es más adecuado para las necesidades de los futuros sistemas de fabricación.
3) Tecnología inteligente La aplicación de la tecnología de inteligencia artificial logra la inteligencia de todos los aspectos del ciclo de vida del producto (incluido el diseño, la fabricación y el uso del producto) y el proceso de producción (incluida la organización, gestión, planificación, programación y control) La inteligencia de cada enlace y la inteligencia del equipo de molde también realizan la integración de personas y sistemas y el pleno juego de la inteligencia humana.
4) La tecnología de red aplica la tecnología de red, incluida la integración de hardware y software, varios protocolos de comunicación y protocolos de automatización de fabricación, interfaces de comunicación de información, estrategias de control de operación del sistema, etc. , es la base para realizar la automatización de diversos sistemas de fabricación. Ya existen ejemplos exitosos de diseño de moldes transfronterizos a través de Internet.
5) Tecnología de diseño de productos integrado multidisciplinario y multifuncional. El desarrollo y diseño de productos futuros no solo utiliza las teorías y el conocimiento de la ciencia mecánica, sino que también utiliza conocimientos como el electromagnetismo, la óptica y el control. teoría. Se debe llevar a cabo un diseño de optimización de rendimiento total y multiobjetivo en el desarrollo de productos para lograr la mejor combinación de características dinámicas y estáticas, eficiencia, precisión, vida útil, confiabilidad, costo de fabricación y ciclo de fabricación de productos de moldes.
6) Aplicación de la tecnología de ingeniería inversa En muchos casos, algunos productos no provienen de conceptos de diseño, sino de otros productos u objetos.
Para fabricar un producto, es necesario diseñar y fabricar moldes únicamente con prototipos de producto o modelos físicos sin dibujos del producto. En este momento, es necesario medir el objeto real y luego utilizar los datos medidos para reconstruir el modelo geométrico CAD del objeto real. Este proceso se llama RE (Ingeniería inversa (RE)). La ingeniería inversa puede acortar el ciclo desde el diseño hasta la fabricación y es una herramienta poderosa para ayudar a los diseñadores a implementar conceptos de diseño modernos, como la ingeniería concurrente. Actualmente, se utiliza ampliamente en ingeniería.
7) Tecnología de creación rápida de prototipos La tecnología de fabricación de prototipos rápidos RPM (Rapid Prototyping & Manufacturing) se basa en el principio de fabricación en capas. No considera la complejidad geométrica de las piezas y produce rápidamente prototipos de productos, especialmente. sobre superficies curvas complejas. No solo se pueden fabricar rápidamente prototipos para evaluación de diseño, verificación de ensamblaje y pruebas funcionales, sino que también se pueden fabricar moldes de productos de manera rápida y económica mediante la replicación de formas (como la fabricación de electrodos para mecanizado por descarga eléctrica, moldes de fundición como núcleos de moldes, etc.). De este modo, se evita el procesamiento CNC costoso y lento de la fabricación de moldes tradicional, por lo que la tecnología RPM desempeña un papel cada vez más importante en la fabricación de moldes.
5 Principales Desventajas de la Tecnología CAD/CAM
Aún existen muchas deficiencias en la aplicación de la tecnología CAD/CAM de moldes en mi país, tales como:
1) Muchas empresas no están familiarizadas con CAD. La comprensión sólo se queda en la etapa de dibujo, por lo que las ventajas de CAD no se aprovechan al máximo.
2)2) El personal de aplicación del software CAD/CAM es desigual y no puede realizar una aplicación eficiente del software CAD.
3) Existe una tendencia ciega en la introducción de la tecnología CAD/CAM de moldes.
4) El desarrollo secundario de los sistemas CAD/CAM de moldes importados no puede seguir el ritmo, lo que resulta en una baja eficiencia del software importado.
5) El nivel de tecnología CAD/CAM de moldes nacionales todavía se encuentra en el período de integración de alta tecnología y transición a la industrialización y comercialización. El grado de comercialización de los sistemas CAD/CAM de moldes desarrollados independientemente no es lo suficientemente alto. y sus funciones y estabilidad. Todavía existe una gran brecha con el software avanzado extranjero.
6 Conclusión
Después de décadas de desarrollo, el CAD/CAM de moldes de mi país ha logrado grandes avances y la tecnología CAD/CAM de moldes se ha utilizado ampliamente en las empresas chinas. El nivel de desarrollo del software CAD/CAM de moldes de mi país se está acercando gradualmente al nivel extranjero avanzado. Con el fuerte apoyo del gobierno, han surgido varias empresas de demostración avanzada de CAD/CAM de moldes, y las universidades y empresas también han capacitado a una gran cantidad de talentos en aplicaciones y desarrollo de software CAD/CAM de moldes. Pero en general, el software CAD/CAM de moldes actual de mi país está muy por detrás del de los países desarrollados en términos de nivel de desarrollo de productos, comercialización y comercialización. El nivel técnico del molde CAD/CAM se encuentra todavía en el período de transición de la integración de alta tecnología a la industrialización y comercialización. El software desarrollado todavía está por detrás de los países desarrollados en términos de confiabilidad y estabilidad. Todavía no existe un software específico, generalmente es software general. Pero debemos ver nuestras debilidades así como nuestras fortalezas. En comparación con el software extranjero, nuestras ventajas son: comprender el mercado interno, brindar soporte técnico convenientemente, ser relativamente barato, etc. Además, contamos con un fuerte apoyo del gobierno y las principales universidades también han capacitado a una gran cantidad de talentos para el desarrollo de software CAD. Bajo estos requisitos previos, la industria CAD/CAM de moldes de China no solo debe mantenerse al día con las tendencias de los tiempos, mantenerse al día con los últimos desarrollos internacionales, cumplir con varias normas internacionales y desarrollar sus propias ventajas únicas, sino que también debe basarse en estándares nacionales. condiciones y satisfacer las necesidades de la construcción económica nacional, desarrollar software CAD/CAM con sus propias características y en línea con los hábitos del pueblo chino.