計算機輔助設計與制造機電工程學院本書特色第一章CAD/CAM概述1.1CAD/CAM基本概念1.2CAD/CAM系統(tǒng)的功能與任務1.3CAD/CAM系統(tǒng)的應用1.4CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展趨勢學習的目的與要求整體了解CAD/CAM的技術基本概念CAD/CAM系統(tǒng)的功能與任務CAD/CAM技術的應用CAD/CAM技術的發(fā)展趨勢1.1CAD/CAM的基本概念CAD/CAM技術作為傳動技術、制造技術與計算機技術的結合，以不同的方式廣泛應用于各項工程實踐中。繪圖與設計、生成著色、動畫演示、有限元分析……德國提出“工業(yè)4.0概念”中國制造2025——推動工業(yè)化與信息化的“兩化深度融合”計算機在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中典型應用

CAD技術CAD含義：以計算機為工具，通過人機交互，處理產(chǎn)品設計過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成整個產(chǎn)品設計過程的一門綜合技術。以計算機為主要工具，對產(chǎn)品進行設計、繪圖、工程分析與編輯撰寫技術文檔等設計工作的總稱

CAD技術CAD基本功能幾何建模工程分析仿真模擬自動繪圖CAD技術CAD系統(tǒng)組成CAD系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)庫應用程序庫交互圖形庫硬件軟件CAPP技術CAPP含義：

CAPP—ComputerAidedProcessPlanning

是根據(jù)產(chǎn)品設計結果,進行產(chǎn)品的加工工藝過程（加工方法和制造過程）的設計，是一項重要的生產(chǎn)準備工作。CAPP技術CAPP功能毛坯設計工藝路線工序設計工時定額工裝設計余量分配切削用量工時定額機床刀具選用工序圖繪制CAPP技術CAPP組成

人機交互模塊零件信息描述獲取工藝工序決策工藝文件生成與管理零件對象零件信息庫數(shù)據(jù)庫知識庫工藝文件庫CAM技術CAM含義：

CAM--ComputerAidedManufacturing廣義CAM：利用計算機完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種生產(chǎn)活動，包括工藝準備、生產(chǎn)作業(yè)計劃、物流控制、質(zhì)量控制等。狹義CAM：數(shù)控加工程序編制。CAD/CAM集成技術CAD/CAM集成技術：

利用數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)交換和接口技術，實現(xiàn)3C（CAD/CAPP/CAM）各模塊之間信息自動傳遞、轉(zhuǎn)換和共享的相關技術。CAD/CAM集成技術CADCAPPCAM工程圖樣工藝文檔NC代碼非集成3C系統(tǒng)輸入輸出信息流CAD/CAM集成技術CAD/CAPP/CAM集成信息流CADCAPPCAM概念設計幾何造型工程分析圖形處理毛坯設計工藝準備工序設計工時定額工藝準備作業(yè)計劃物流控制質(zhì)量保證CAD/CAM集成技術CAD/CAM系統(tǒng)總體結構用戶界面應用系統(tǒng)CADCAPPCAM……數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換接口操作系統(tǒng)計算機硬件1.2CAD/CAM系統(tǒng)的功能與任務CADCAM工程繪圖計算分析幾何建模工程數(shù)據(jù)管理動態(tài)仿真數(shù)控編程工藝設計CAD/CAM系統(tǒng)的任務優(yōu)化設計有限元分析計算機輔助測試技術CAD/CAM

系統(tǒng)的功能幾何建模與工程繪圖用基本幾何實體及其相互關系構造零件或產(chǎn)品三維幾何模型，這是后續(xù)工作的基礎；計算分析進行運動學、動力學、有限元分析，優(yōu)化設計、計算機輔助測試技術等；工藝設計自動決策生成產(chǎn)品加工所采用的加工方法、工藝路線、工藝參數(shù)和加工設備；數(shù)控編程選擇所需要刀具和工藝參數(shù)，確定走刀方式，生成刀具軌跡，后置處理，生成NC程序。動態(tài)仿真預測產(chǎn)品工作性能，檢查NC代碼正確性，檢查制造過程幾何干涉和物理碰撞，分析產(chǎn)品可制造性；數(shù)據(jù)管理提供有效的工程數(shù)據(jù)管理手段，支持產(chǎn)品設計與制造全過程數(shù)據(jù)信息流動和處理。CAD/CAM

作業(yè)過程創(chuàng)意構思計算機輔助設計快速原型制造計算機輔助工藝規(guī)劃計算機輔助NC編程模擬制造實際制造設計文檔產(chǎn)品原型數(shù)控代碼工藝文檔產(chǎn)品CAD/CAM

作業(yè)過程創(chuàng)意與構思即需求分析，并進行功能設計，這一部分目前仍主要由人工完成，在條件具備時也可以采用人工智能和專家系統(tǒng)輔助完成。計算機輔助設計與分析人機交互完成產(chǎn)品造型、裝配設計、詳細設計，進行工程分析和優(yōu)化?？焖僭椭圃旄鶕?jù)產(chǎn)品模型，采用分層堆積原理、以非切削方法，快速廉價的生成與實際產(chǎn)品形狀、尺寸一致的產(chǎn)品模型，供分析和評價，進行多方案的比較。計算機輔助工藝規(guī)劃提取產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，分析幾何特征、工藝特征，對產(chǎn)品進行工藝規(guī)程，生產(chǎn)工藝文件。計算機輔助編程利用設計結果和相關工藝信息，自動生成NC控制代碼，提高數(shù)控編程效率和質(zhì)量。虛擬制造不消耗資源和能量，也不生產(chǎn)現(xiàn)實世界的產(chǎn)品，借助三維可視的交互環(huán)境，對產(chǎn)品從設計、制造到裝配的全過程進行全面仿真的技術，保證產(chǎn)品的設計和制造一次成功。1.4CAD/CAM技術的發(fā)展與應用CAD/CAM技術的發(fā)展50年代－萌芽期：圖形顯示器(50),NC機床(52),繪圖儀(58)60年代－成長期:CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI等大型

CAD/CAM系統(tǒng)問世70年代－發(fā)展期：CAD/CAM軟硬件系統(tǒng)商品化80年代－普及期：PC微機和工作站系統(tǒng)廣泛使用，從大型企業(yè)向中小企業(yè)擴展，從發(fā)達國家向發(fā)展中國家擴展90年代－集成期：CAD/CAM集成，CIMS集成CAD/CAM技術的發(fā)展單元技術的發(fā)展和應用階段

60~70年代如圖形軟件、數(shù)控編程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等

CAD/CAM系統(tǒng)；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系統(tǒng)。

階段特征：各功能模塊基本形成，數(shù)據(jù)結構尚不統(tǒng)一，不具備集成性。CAD/CAM的集成階段

20世紀80年代實體造型成熟，特征建模、工程數(shù)據(jù)庫發(fā)展；超級微機、工作站占領市場。

階段特征:CAD/CAE/CAM集成性好，應用向三維、集成化發(fā)展。面向并行設計制造環(huán)境的CAD/CAM階段自20世紀90年代由面向零件集成向面向產(chǎn)品并行設計發(fā)展，要求產(chǎn)品設計一次成功。

階段特征：面向產(chǎn)品全生命周期建模、企業(yè)PDM、計算機網(wǎng)絡、協(xié)同工作模式。CAD/CAM目前研究熱點計算機輔助概念設計

需解決建模和推理兩大技術難題。計算機支持的協(xié)同設計

須解決：

①群體成員間實時、可靠、廉價的信息交換；②保證異地、異構環(huán)境下協(xié)同設計系統(tǒng)可靠運行；③群體成員沖突協(xié)調(diào)解決機制。海量信息的存儲、管理和檢索技術

智能CAD/CAM技術

CAD/CAM與虛擬現(xiàn)實技術的集成計算機安全CAD/CAM技術應用CAD/CAM技術應用CAD/CAM應用CAD/CAM技術應用鐵路虛擬樣機技術分析系統(tǒng)常見的CAD/CAM單項技術1.4CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展趨勢智能化數(shù)字化信息化（網(wǎng)絡化）柔性化第2章CAD/CAM系統(tǒng)硬件與軟件2.1CAD/CAM系統(tǒng)組成2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件2.3CAD/CAM系統(tǒng)軟件2.1CAD/CAM系統(tǒng)組成軟件核心人關鍵硬件基礎CAD/CAM系統(tǒng)組成人：有著不可替代主導作用硬件：是基礎，包括主機、計算機外部設備以及網(wǎng)絡通訊設備等軟件：是核心，決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，包括操作系統(tǒng)、支撐軟件、應用軟件等；2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件存貯器計算機主機輸入裝置生產(chǎn)裝備輸出裝置計算機網(wǎng)絡CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件計算機主機：中小型計算機：由于大型復雜設計計算和分析；工程工作站：具有強大的圖形處理、高速計算和網(wǎng)絡通信能力；微型計算機：性能價格比高，軟件豐富，操作容易，是CAD/CAM主流機型。2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件輸入裝置：鍵盤鼠標：最典型常用的輸入裝置；數(shù)字化儀：通過電磁感應原理進行圖形坐標點輸入；圖形掃描儀：能快速完成圖形信息的輸入，生成位圖信息，經(jīng)矢量化處理將位圖轉(zhuǎn)換為矢量化圖形；數(shù)碼相機：將光學真實圖象轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖象；其他輸入裝置：如觸摸屏、聲響交互輸入等。2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件輸出裝置：

圖形顯示器：最基本的輸出裝置，由圖形卡支持；

打印機：有針式、噴墨、激光打印機之分；

自動繪圖儀：有筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀，有滾筒繪圖儀、平板繪圖儀之分。2.2CAD/CAM系統(tǒng)硬件存儲器：

內(nèi)存儲器：存儲當前所需的數(shù)據(jù)和程序，半導體材料，訪問速度快，成本高，存儲量有限，存儲信息掉電丟失；

外存儲器：存儲CPU暫時不用的數(shù)據(jù)和程序，存儲量大，能長期保存。有軟盤、硬盤、光盤、USB之分。2.3CAD/CAM系統(tǒng)的軟件

應件用軟支件撐軟系統(tǒng)軟件CAD/CAM系統(tǒng)的軟件組成2.3CAD/CAM系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)軟件：

操作系統(tǒng)：計算機軟件核心，有CPU管理、內(nèi)存管理、I/O管理、文件管理等功能，常用操作系統(tǒng)有DOS、Windows、Unix、OS/2等。

語言編譯系統(tǒng)：如Basic、C/C++、LISP等編譯系統(tǒng)，是將高級語言轉(zhuǎn)換為計算機機器語言。

圖形接口標準：如GKS、PHIGS、GL/OpenGL等圖形接口標準，獨立于硬件設備和各種不同的計算機語言。2.3CAD/CAM系統(tǒng)的軟件支撐軟件：

交互繪圖軟件：主要完成二維工程圖樣的繪制，如AutoCAD、PICAD高華CAD開目CAD等。

三維造型軟件：如MDT、Solidworks、Solidedge等。

數(shù)控編程軟件：如MasterCAM、SurfCAM等。

工程分析軟件：如SAP、ADINA、NASTRAN、ANSYS等。

綜合集成支撐軟件：如I-DEAS、UGII、PRO/E、