第1章CADCAM技術(shù)概述

1、一、課時(shí)講課：32學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)：20學(xué)時(shí)二、目的 1、掌握掌握CAD/CAM基本概念基本概念及系統(tǒng)組成及系統(tǒng)組成 2、掌握、掌握CAD/CAM基本理論基本理論 3、掌握、掌握CAD/CAM常用軟件基本用法（常用軟件基本用法（Pro/ENGINEER、 MasterCAM）及二次開(kāi)發(fā)方法（）及二次開(kāi)發(fā)方法（AutoCAD）課程安排課程安排三、特點(diǎn) 1、理論知識(shí)涉及面廣理論知識(shí)涉及面廣 2、實(shí)踐性強(qiáng)（特別強(qiáng)調(diào)自己動(dòng)手，否則收獲很小）、實(shí)踐性強(qiáng)（特別強(qiáng)調(diào)自己動(dòng)手，否則收獲很?。?3、知識(shí)更新快、知識(shí)更新快四、要求 1、認(rèn)真聽(tīng)課、看書(shū)認(rèn)真聽(tīng)課、看書(shū) 2、認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)前要做好準(zhǔn)備）、認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)前

2、要做好準(zhǔn)備） 3、通過(guò)、通過(guò)Internet了解了解CAD/CAM發(fā)展動(dòng)態(tài)發(fā)展動(dòng)態(tài)課程安排課程安排五、考試 1、閉卷閉卷 2、教材內(nèi)容：、教材內(nèi)容：75%80%，補(bǔ)充內(nèi)容：，補(bǔ)充內(nèi)容： 20%25%六、參考書(shū)目 1、 機(jī)械CAD技術(shù)基礎(chǔ)（第3版），童秉樞等， 清華大學(xué)出版社 2、CAD/CAM技術(shù)（第二版），寧汝新等，機(jī)械工業(yè)出版社 3、CAD/CAPP/CAM基本教程，戴同，機(jī)械工業(yè)出版社 4、其他與AutoCAD、ProE、UG、Mastercam等相關(guān)的資料課程安排課程安排一、CAD技術(shù)概論20世紀(jì)后半世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，應(yīng)用水平體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平一、CAD技術(shù)概論 1、CAD的概

3、念的概念 一、CAD技術(shù)概論 1、CAD的概念的概念 （1）CAD的定義 CAD(Computer Aided Design) 是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)輔助工程師進(jìn)行產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)。一、CAD技術(shù)概論 1、CAD的概念的概念 Computer Aided Design是工程設(shè)計(jì)人員以計(jì)算機(jī)為工具進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)的全過(guò)程。資料檢索、方案構(gòu)思、計(jì)算分析、工程繪圖和編制技術(shù)文件CAD用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和分析CAD利用計(jì)算機(jī)繪圖CAD(Computer Aided Design) 是一種利用計(jì)算機(jī)硬、軟件是一種利用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)系統(tǒng), 輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)，包

4、括輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)。設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)。一、CAD技術(shù)概論 1、CAD的概念的概念 CAD是一個(gè)人、機(jī)結(jié)合的求解系統(tǒng)運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)能力大、繪圖精確、能正確無(wú)誤的重復(fù)同一操作具有創(chuàng)造性、能判斷、推理人機(jī)交互、各有所長(zhǎng)一、CAD技術(shù)概論 1、CAD的概念的概念 （3）CAD設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)過(guò)程傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過(guò)過(guò)程程設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)需求分析分析問(wèn)題定義問(wèn)題定義綜合設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)分析優(yōu)化分析優(yōu)化評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)市場(chǎng)信息市場(chǎng)信息編制技術(shù)編制技術(shù)文件文件結(jié)束結(jié)束開(kāi)始開(kāi)始1、難以獲得最優(yōu)方案；2、計(jì)算精度低，可靠性差；3、工作

5、周期長(zhǎng)，效率低；4、難以獲得創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)。一、CAD技術(shù)概論 1、CAD的概念的概念 CAD的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過(guò)過(guò)程程設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)需求分析分析問(wèn)題定義問(wèn)題定義市場(chǎng)信息市場(chǎng)信息開(kāi)始開(kāi)始分析優(yōu)化分析優(yōu)化幾何造型幾何造型工程分析工程分析產(chǎn)生設(shè)計(jì)結(jié)產(chǎn)生設(shè)計(jì)結(jié)果并評(píng)價(jià)果并評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)綜合設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)表示表示自動(dòng)繪圖自動(dòng)繪圖一、CAD技術(shù)概論 2、 CAD技術(shù)的作用與功能技術(shù)的作用與功能 1)提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期； 2)提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量；3)各部門(mén)信息交流迅速、可靠；4)設(shè)計(jì)與分析工作模式的統(tǒng)一；5)有利于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。CAD的作用一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD

6、的功能（1）幾何建模三維模型為設(shè)計(jì)人員提供直觀(guān)的、正確的產(chǎn)品圖形 ，包括裝配和零件一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD的功能（2）工程分析包括產(chǎn)品常規(guī)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、可靠性分析、動(dòng)態(tài)分析等科學(xué)計(jì)算 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD的功能（2）一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD的功能（3）評(píng)價(jià)仿真通過(guò)動(dòng)態(tài)仿真的方式為設(shè)計(jì)者提供逼真的運(yùn)動(dòng)

7、圖像以供決策 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD的功能（4）自動(dòng)繪圖CAD設(shè)計(jì)結(jié)果需要通過(guò)二維工程圖或其他方式輸出 一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD的功能（5）工程信息的有效存儲(chǔ)及工程數(shù)據(jù)庫(kù)的管理與共享 工程設(shè)計(jì)中的信息量是非常大的，而且信息的形式、屬性、關(guān)系也是多樣的、復(fù)雜的，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是建立在對(duì)這些工程信息的有效存儲(chǔ)、管理、傳遞和共享的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)的外

8、存儲(chǔ)器的大容量特點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，形成工程數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，并為各個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)提供共享數(shù)據(jù)的用戶(hù)模式和它們之間的接口，支持多個(gè)用戶(hù)協(xié)調(diào)作業(yè)，各自獨(dú)立而又互不干涉地完成對(duì)設(shè)計(jì)信息的存取、加工、轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。在數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形庫(kù)的支持下，用戶(hù)的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)也可以與存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等無(wú)關(guān)，使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性。一、CAD技術(shù)概論 2、CAD的作用與功能的作用與功能 CAD的功能（6）知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上的專(zhuān)家系統(tǒng)和人工智能型輔助設(shè)計(jì)與決策 人工智能是一門(mén)具有潛在吸引力的學(xué)科，專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要分支，它建立在知識(shí)庫(kù)相推理機(jī)制的基礎(chǔ)上，能夠綜合運(yùn)用專(zhuān)門(mén)學(xué)科的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，

9、進(jìn)行推理、判斷、決策，解決人們一般能力難以解決的問(wèn)題。智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，綜合了設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)系統(tǒng)本身提供的高智能推理機(jī)制和人機(jī)通訊能力，利用大容量存儲(chǔ)和快速轉(zhuǎn)換的能力，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以適時(shí)地提供設(shè)計(jì)方案和建協(xié)助設(shè)計(jì)者進(jìn)行更加有效、富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)工作。一、CAD技術(shù)概論 3、CAD的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 制造業(yè)機(jī)床、汽車(chē)、飛機(jī)、船舶、航天器等 工程設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃、水利工程設(shè)計(jì)等 電氣與電子電路原理圖、印刷電路板設(shè)計(jì)、集成電路大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等 仿真模擬與動(dòng)畫(huà)制作飛機(jī)訓(xùn)練、作戰(zhàn)仿真、電影動(dòng)畫(huà)等 其他應(yīng)用 輕工、紡織、家電、服裝、制鞋一、CAD技術(shù)

10、概論 4、CAD的發(fā)展的發(fā)展 一、準(zhǔn)備醞釀階段20世紀(jì)50年代標(biāo)志：1950MIT“旋風(fēng)I號(hào)”圖形 顯示器 1958Calcomp滾筒式繪圖 機(jī) Gerber平板繪圖儀 電子管計(jì)算機(jī)速度慢、存儲(chǔ)能力低硬件水平低一、CAD技術(shù)概論 4、CAD的發(fā)展的發(fā)展 二、成長(zhǎng)發(fā)展階段20世紀(jì)60年代直接存取存儲(chǔ)器陰極射線(xiàn)管顯示器商品化的CAD設(shè)備不斷出現(xiàn)晶體管計(jì)算機(jī)速度較快、存儲(chǔ)能力增強(qiáng)1962MIT的I.E.Sutherland “Sketchpad：一個(gè)人機(jī)通訊的圖形系統(tǒng)” 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)交互技術(shù)分層儲(chǔ)存符號(hào)為CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)軟件水平大大提高，產(chǎn)生了許多計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，如Fortran一、

11、CAD技術(shù)概論 4、CAD的發(fā)展的發(fā)展 三、成熟推廣階段20世紀(jì)70年代大規(guī)模集成電路光柵掃描顯示器、光筆、數(shù)字化儀標(biāo)志：1970Applicon推出了完整的CAD系統(tǒng) 人機(jī)交互生成圖形技術(shù)日趨完善現(xiàn)代設(shè)計(jì)計(jì)算和分析方法各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程等 出現(xiàn)了CAD系統(tǒng)公司，以小型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ) ，CAD/CAM系統(tǒng)逐漸走入中小企業(yè) 一、CAD技術(shù)概論 4、CAD的發(fā)展的發(fā)展 四、廣泛應(yīng)用階段20世紀(jì)80年代至今計(jì)算機(jī)軟、硬件及外圍設(shè)備飛速發(fā)展（摩爾定理），性能極大提高80年代末90年代初以工作站為主之后CAD系統(tǒng)由小型計(jì)算機(jī)向微型計(jì)算機(jī)發(fā)展應(yīng)用企業(yè)越來(lái)越廣日本：90%以上應(yīng)用C

12、AD技術(shù)美國(guó)：300家CAD/CAM公司應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣輔助機(jī)械設(shè)計(jì)、印刷電路板設(shè)計(jì)超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、服裝與花樣設(shè)計(jì)、管道布局設(shè)計(jì)等一、CAD技術(shù)概論 4、CAD的發(fā)展的發(fā)展 CAD軟件技術(shù)歷程 線(xiàn)框造型 曲面造型Catia 實(shí)體造型I-deas 參數(shù)化特征造型造型Pro/E 變量化技術(shù)I-deas KBE(基于知識(shí)的工程)UG 行為建模技術(shù)Pro/E 2000i2一、CAD技術(shù)概論 4、CAD的發(fā)展的發(fā)展 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4-1、三維可視化 Interactive交互2、集成化 IntegratedCIMS、并行工程、PDM, 縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率3、智

13、能化 Intelligent將某一領(lǐng)域中專(zhuān)家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)，歸納成一些規(guī)則，并形成知識(shí)庫(kù)，再利用推理機(jī)制，進(jìn)行推理和判斷，得到具有專(zhuān)家水平的設(shè)計(jì)結(jié)果 。4、網(wǎng)絡(luò)化 Internet二、CAPP/CAM技術(shù)概論 1、 CAPP-Computer Aided Process Planning根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給出的信息，交互或自動(dòng)完成產(chǎn)品加工方法的選擇和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。毛坯設(shè)計(jì)加工方法選擇工藝路線(xiàn)制定工序設(shè)計(jì)n機(jī)床、道具的選擇n切削用量計(jì)算n加工余量分配n工時(shí)定額計(jì)算刀夾量具設(shè)計(jì)二、CAPP/CAM技術(shù)概論 2、 CAM-Computer Aided Manufacturi

14、ng 廣義概念利用計(jì)算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，包括：n工藝過(guò)程設(shè)計(jì)n工裝設(shè)計(jì)nNC自動(dòng)編程n生產(chǎn)作業(yè)規(guī)劃n生產(chǎn)控制n質(zhì)量控制等 狹義概念主要指NC程序編制，包括：n刀具路徑規(guī)劃n刀位文件生成n刀具軌跡仿真nNC代碼生成三、CAD/CAM系統(tǒng)組成 1、系統(tǒng)硬件的構(gòu)成與分類(lèi)系統(tǒng)硬件的構(gòu)成與分類(lèi)系統(tǒng)的基本構(gòu)成系統(tǒng)的基本構(gòu)成1、計(jì)算機(jī)2、圖形輸入設(shè)備3、繪圖輸出設(shè)備三、CAD/CAM系統(tǒng)組成1、系統(tǒng)硬件的構(gòu)成與分類(lèi)系統(tǒng)硬件的構(gòu)成與分類(lèi)系統(tǒng)的分類(lèi)系統(tǒng)的分類(lèi)1、微機(jī)系統(tǒng)（目前的主流）2、圖形工作站系統(tǒng)3、小型機(jī)系統(tǒng)三、CAD/CAM系統(tǒng)組成2、 微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成主

15、機(jī)主機(jī)輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、（輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、（2D、3D）鼠標(biāo)器、）鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀、數(shù)字化儀、光筆光筆外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器光盤(pán)、移動(dòng)光盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)等硬盤(pán)等輸出設(shè)備輸出設(shè)備打印機(jī)、繪圖儀打印機(jī)、繪圖儀圖形顯示設(shè)備圖形顯示設(shè)備通信接口通信接口三、CAD/CAM系統(tǒng)組成3、 系統(tǒng)的軟件組成系統(tǒng)的軟件組成三個(gè)層次：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件：主要用于計(jì)算機(jī)的管理、維護(hù)、控制及運(yùn)行，以及計(jì)算機(jī)程序的翻譯、裝入和運(yùn)行。操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支撐軟件：CAD軟件系統(tǒng)的核心，為滿(mǎn)足CAD工作中一些用戶(hù)共同需要而開(kāi)發(fā)的通用軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。應(yīng)用軟件： 在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，針對(duì)某一專(zhuān)門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域

16、而研制的軟件，即為二次開(kāi)發(fā)軟件。 計(jì)算機(jī)分析軟件SQL Server、Oracle、Sybase、Dbase、Access、Foxbase、Foxpro、Paradox、MySQL等 圖形核心 GKS、ACIS、ParaSolidOpenGL等 集成化CAD/CAM/CAE軟件常用數(shù)學(xué)方法庫(kù)、有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件如SAP-5、ADINA、NASTRAN、ANSYS等 數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件AutoCAD、MDT和InventorPro/ENGINEER I-DEAS CATIA Unigraphics(UG)和Solidedge SolidWorks 常用支撐軟件常用支撐軟件Cimatron、Ma

17、sterCAM、PowerMill CAXA電子圖板、制造工程師 Simense NX 三、CAD/CAM系統(tǒng)組成4、 CAD/CAM系統(tǒng)集成方案系統(tǒng)集成方案信息集成過(guò)程集成功能集成n目前基本都是信息集成，把CAD/CAE/ CAPP/CAM軟件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，用有效的方法控制各類(lèi)功能軟件信息的提取、轉(zhuǎn)換和共享。三、CAD/CAM系統(tǒng)組成4、 CAD/CAM系統(tǒng)集成方案系統(tǒng)集成方案通過(guò)專(zhuān)用數(shù)據(jù)接口集成n專(zhuān)用接口文件，運(yùn)行效率高，但不通用，不同系統(tǒng)需要不同的文件。一處修改，都要修改。利用標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件集成n公共接口文件，標(biāo)準(zhǔn)：pIGES：Initial Graphics Exchange Sp

18、ecificationpSTEP：Standard for the Exchange of Product Model Data集成的關(guān)鍵是信息的交換和共享，CAD/CAM系統(tǒng)的集成方案有以下4種：三、CAD/CAM系統(tǒng)組成4、 CAD/CAM系統(tǒng)集成方案系統(tǒng)集成方案基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫(kù)的集成n將CAD、CAPP、CAM作為一個(gè)整體規(guī)劃和開(kāi)發(fā)，集成產(chǎn)品模型是核心，統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)庫(kù)是基礎(chǔ)?；赑DM的系統(tǒng)集成nPDM是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)把生產(chǎn)過(guò)程中與產(chǎn)品相關(guān)的信息（開(kāi)發(fā)計(jì)劃、產(chǎn)品模型、工程圖樣、技術(shù)規(guī)范、工藝文件、數(shù)控代碼等）和過(guò)程（設(shè)計(jì)、加工、計(jì)劃調(diào)度、裝配、檢測(cè)等）集成管理的技術(shù)。n基于PDM的系統(tǒng)集成是將多種功能軟件集成在一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)上，能實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性管理，能為并行工程（CE）提供支持環(huán)境。n可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間的信息共享。四、國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀應(yīng)用n國(guó)家科委863計(jì)劃中的CIMS主題，促進(jìn)了CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。n1995年以來(lái)，由于“甩圖板工程”的實(shí)施，二維CAD應(yīng)用已基本普及。使用最多的是AutoCAD以及在此基礎(chǔ)上二次開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)繪圖軟件（如：天河THCAD /THCAPP），