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文檔簡介
1、Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.機械CAD/CAM技術(shù)E-mail: Tel:械制造系 鄭光明課 程 導(dǎo) 引課程性質(zhì):機械CAD/CAM技術(shù)是工科機械制造類專業(yè)的主要專業(yè)課程,也是工科學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計算機輔助設(shè)計與制造
2、、計算機集成制造系統(tǒng)知識的主要課程。課程目的、任務(wù):使學(xué)生掌握機械CAD/CAM的基本理論,掌握常用的機械CAD/CAM軟件的使用方法。如何以計算機為輔助工具完成產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃及加工制造過程等工作。初步具有二次開發(fā)的能力,為從事CAD/CAM技術(shù)的研究和應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。2課 程 導(dǎo) 引總的要求:必須了解和掌握CAD/CAM技術(shù)有關(guān)的各種基礎(chǔ)知識,學(xué)會CAD/CAM軟件的基本操作。前導(dǎo)課程:計算機基礎(chǔ),機械制圖,機械設(shè)計,機械制造基礎(chǔ),機械制造工藝學(xué),數(shù)控機床,C語言程序設(shè)計,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫、計算機圖形學(xué)等課程。學(xué)習(xí)方法:通過理論教學(xué)講述課程的主要知識點,要求學(xué)生掌握先進的CAD/C
3、AM一體化技術(shù)。通過實驗實訓(xùn)教學(xué)學(xué)會使用常用的CAD、CAPP軟件,并能進行數(shù)控機床的加工操作。3計劃:總學(xué)時32:面授28學(xué)時,實驗4學(xué)時。(4-12周)成績考核方式:考試課,成績以百分計:考勤及作業(yè)成績30% ,實驗成績10%,考試成績60%。課 程 導(dǎo) 引4教材:本課程選用教材為機械CAD/CAM技術(shù)蔡漢明等主編 機械工業(yè)出版社。參考教材:計算機輔助設(shè)計與制造 李佳 主編 天津大學(xué)出版社計算機輔助設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ) 遲毅林 主編 重慶大學(xué)出版社CAD/CAM技術(shù)概論 馮辛安 主編 機械工業(yè)出版社現(xiàn)代CAD技術(shù) 童秉樞 主編 清華大學(xué)出版社CAD/CAM集成技術(shù) 劉文劍等 編著 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出
4、版社機械CAD/CAM技術(shù)、應(yīng)用和開發(fā) 王賢坤等 主編 機械工業(yè)出版社CAD/CAM原理和應(yīng)用蔡穎,薛慶,徐弘山編著,機械工業(yè)出版社課 程 導(dǎo) 引5主要內(nèi)容:介紹機械CAD/CAM基本概念、基本原理, CAD/CAM系統(tǒng)的軟硬件組成、功能和配置;數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)的存儲結(jié)構(gòu)以及圖形處理方法;介紹幾何建模和特征建模的基本原理;介紹計算機輔助工程設(shè)計和輔助工藝分析、輔助工藝規(guī)劃的相關(guān)知識;對數(shù)控編程和仿真、計算機輔助制造、生產(chǎn)、管理和控制等相關(guān)內(nèi)容作了簡要介紹;介紹當(dāng)前幾種先進的制造模式和先進的制造技術(shù)。課 程 導(dǎo) 引6引言:隨著人們生活水平的提高,消費者的價值觀正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化,呈現(xiàn)出多樣化與個
5、性化,用戶對各類產(chǎn)品的質(zhì)量,產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度,以及產(chǎn)品從設(shè)計、制造到投放到市場的周期都提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)這種變化,工廠的產(chǎn)品也向著多品種、中小批量方向發(fā)展。要適應(yīng)這種瞬息萬變的市場要求,則要求生產(chǎn)更具有柔性。計算機輔助設(shè)計(CAD)與計算機輔助制造(CAM)就是滿足這種新的要求而產(chǎn)生的一種新的制造方法。第一章 概述7第一節(jié) CAD/CAM的基本概念 一產(chǎn)品的生產(chǎn)過程如圖為產(chǎn)品生產(chǎn)過程與CAD/CAM的應(yīng)用過程8二CAD/CAM的基本概念1CAD (Computer Aided Design)是指以計算機為輔助手段來完成整個產(chǎn)品的設(shè)計過程;廣義的CAD包括設(shè)計和分析兩個方面。2C
6、AM ( Computer Aided Manufacturing) 通過計算機與生產(chǎn)設(shè)備直接的或間接的聯(lián)系,進行規(guī)劃、設(shè)計、管理和控制產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程。主要包括使用計算機來完成數(shù)控編程、加工過程仿真、數(shù)控加工、質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品裝配、調(diào)試這些工作。 93. CAPP(Computer Aided Process Planning)借助計算機來完成毛坯設(shè)計,工藝規(guī)程設(shè)計,工裝設(shè)計等任務(wù),稱為CAPP。4CAD/CAM集成技術(shù) CAD產(chǎn)生的圖紙直接被CAPP、CAM以及以后的CIMS所利用,這就是CAD/CAM集成。CAD/CAM系統(tǒng)的集成就是把CAD、CAM、CAE、CAPP、NCP(數(shù)控編程)
7、以及PPC(生產(chǎn)計劃與控制)等各種不同功能的軟件有機的結(jié)合起來,用統(tǒng)一的執(zhí)行機制來組織各種信息的提取、交換、共享和處理,以保證系統(tǒng)內(nèi)的信息暢通。二CAD/CAM的基本概念10三CAD/CAM的組成CAD/CAM 系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。11 硬件組成主要是指計算機及各種配件設(shè)備,如各種檔次的計算機、打印機、繪圖機、數(shù)控機床等。 1)對硬件的主要要求是:具備強大的人機交互功能需要有相當(dāng)大的外存儲容量良好的聯(lián)網(wǎng)通信功能1硬件組成122)CAD/CAM硬件的類型 根據(jù)系統(tǒng)總體配置、組織方式及所用計算機的不同,有不同的分類方法。(1)按系統(tǒng)總體配置分類 主機系統(tǒng) 成套系統(tǒng) 超級微型工作站 個人計算
8、機系統(tǒng)1硬件組成13(2)按系統(tǒng)的組織方式分類 單機系統(tǒng):由一臺計算機加上輸入和輸出設(shè)備提供給單一用戶使用的系統(tǒng)。 聯(lián)機系統(tǒng):由一組連接成網(wǎng)絡(luò)的多臺計算機組成,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機可以各司其職。 1硬件組成141)系統(tǒng)軟件 主要負責(zé)管理硬件資源和各種軟件資源,它面向所有用戶,是計算機的公共性底層管理軟件,即系統(tǒng)開發(fā)平臺,系統(tǒng)軟件主要包括三個部分:管理和操作程序、維護程序和用戶服務(wù)程序。 CAD/CAM系統(tǒng)中比較流行的操作系統(tǒng)有:小型工作站上用的VMS;超級小型機用UNIX和XENIX,微機上用的為MS-DOS、PC-DOS、OS/2、UNIX、WINDOWS和XENIX。2軟件組成軟件組成一般包括系
9、統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。152)支撐軟件 繪圖軟件 例如 Auto CAD繪圖軟件 幾何建模軟件 例如 Pro-E UG 軟件 有限元分析軟件 例如 SAP軟件 優(yōu)化方法軟件 例如 OPB軟件 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件 例如 ORACLE SQL Server 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件、FOXBASE、FOXPRO等 系統(tǒng)運動學(xué)/動力學(xué)仿真軟件 例如 ADAMS機械動力學(xué)自動分析軟件 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件 NOVELL公司的NET WARE2軟件組成163)應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶為了解決某個實際問題在支撐軟件的基礎(chǔ)上經(jīng)過二次開發(fā)出來的軟件。2軟件組成17 隨著軟件及硬件的發(fā)展,特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn),CAD/C
10、AM系統(tǒng)正在向集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。 由于CAD/CAM系統(tǒng)投資相對較大,如何科學(xué)、合理的選擇適合本企業(yè)的系統(tǒng),應(yīng)經(jīng)過詳細的考查與分析。一般要進行如下考慮:3CAD/CAM系統(tǒng)的選型和配置181)根據(jù)企業(yè)的特點、規(guī)模、追求目標(biāo)及發(fā)展趨勢等因素,確定應(yīng)具有的系統(tǒng)功能。2)從整個產(chǎn)品設(shè)計、制造周期中各個階段的工作要求出發(fā),考核擬選用的系統(tǒng)各模塊的功能,包括其開放性和集成性等特點。然后,根據(jù)性能價格比選擇合適的硬件與軟件環(huán)境。3)考慮如何有效使用管理系統(tǒng),并使其發(fā)揮應(yīng)有的作用,為企業(yè)創(chuàng)造良好的效益。3CAD/CAM系統(tǒng)的選型和配置191CAD/CAM系統(tǒng)的基本功能 圖形顯示功能 輸入輸
11、出功能 存儲功能 交互功能 (即人機接口)四CAD/CAM功能與任務(wù)20第一款鼠標(biāo)數(shù)字化儀1) 掃描速度極快,數(shù)秒內(nèi)可得到100 多萬點,彩色標(biāo)準(zhǔn)型尤其適合掃活體2) 一次得到一個面,測量點分布非常規(guī)則3) 精度可達0.03mm4) 單次測量范圍大5) 便攜6) 可對無法放到工作臺上的較重、大型工件進行測量7) 大型物體分塊測量、自動拼合8) 大景深,3DSS 的掃描深度可達300500mm9) 可以得到逼真的彩色紋理3DSS三維掃描系統(tǒng)24三 維 掃 描 實 例滾筒式繪圖儀大型平板繪圖儀快速成形機是利用計算機輔助設(shè)計(CAD)、激光、CNC數(shù)控、新型材料等先進技術(shù),無須任何刀具、夾具,在很短
12、的時間內(nèi)直接制造出三維復(fù)雜形狀的產(chǎn)品實物樣品。2 CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù) 幾何造型 計算分析 工程繪圖 結(jié)構(gòu)分析 優(yōu)化設(shè)計 計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計 (CAPP) NC自動編程 模擬仿真 工程數(shù)據(jù)管理 特征造型四CAD/CAM功能與任務(wù)28五、CAD/CAM的集成方法 CAD/CAM系統(tǒng)集成包括三個方面:硬件集成、信息集成、功能集成。 一般的CAD/CAM系統(tǒng)集成是把CAD、CAE、CAPP、CAFD(計算機輔助夾具設(shè)計)、CAM等各種功能軟件有機地結(jié)合在一起,用統(tǒng)一的執(zhí)行程序來控制和組織各功能軟件信息的提取、轉(zhuǎn)換和共享,從而達到系統(tǒng)內(nèi)信息的暢通和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行的目的。 29根據(jù)信息交換方式
13、和共享程度的不同,CAD/CAM 系統(tǒng)集成方案主要有以下幾種:1)通過專用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)集成系統(tǒng)A模型A系統(tǒng)B模型B專用接口程序?qū)S脭?shù)據(jù)接口五、CAD/CAM的集成方法 30 為實現(xiàn)CAD、CAPP、CAM的集成,必須解決它們之間的數(shù)據(jù)的自動傳遞和轉(zhuǎn)換。其基本工作步驟如下: 1、 CAD設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、繪制產(chǎn)品圖樣 2、經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為中性文件,如IGES、STEP等。 2)常用的CAD/CAM的集成標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件五、CAD/CAM的集成方法 系統(tǒng)A系統(tǒng)B前置處理器后置處理器標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式文件標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)接口313、CAPP讀入中性文件,將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的格式后生成零件工藝過
14、程。4、CAD、CAPP系統(tǒng)生成數(shù)控編程所需數(shù)據(jù),按一定標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的中性文件。5、CAM系統(tǒng)讀入中性文件,將其轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)所需要的格式后生成數(shù)控程序。五、CAD/CAM的集成方法 系統(tǒng)A系統(tǒng)B前置處理器后置處理器標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式文件標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)接口32五、CAD/CAM的集成方法 333)基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫集成框架圖五、CAD/CAM的集成方法 34五、CAD/CAM的集成方法 354)基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)的系統(tǒng)集成五、CAD/CAM的集成方法 36第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程 CAD/CAM技術(shù)隨著計算機及其外圍設(shè)備、圖形輸入輸出設(shè)備、軟件
15、技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。1、準(zhǔn)備和誕生時期(20世紀(jì)5060年代) 電子管計算機 1950 MIT 能夠顯示簡單圖形的圖形顯示器 1958 Calcomp 滾筒式繪圖機 20世紀(jì)50年代末 SAGE戰(zhàn)術(shù)防空系統(tǒng) 1952年:第一臺數(shù)控機床在麻省理工學(xué)院研制成功。37世界上第一臺電子計算機ENIAC重達30噸,由18800個電子管組成MIT 伺服機構(gòu)實驗室完成數(shù)控銑床研究第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程39 50年代中期最早使用光筆:奧地利人Gerber根據(jù)數(shù)控的原理研制出世界上由計算機控制的第一臺平板繪圖機,開拓了計算機繪圖的最初階段。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程401959,DAC-1(D
16、esign Automated by Computer ), 第一個commercial CAD 系統(tǒng),由IBM為General Motors開發(fā)第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程41 計算機及圖形設(shè)備價格昂貴,技術(shù)復(fù)雜。 計算機圖形學(xué)的發(fā)展,如Coons曲面 。 CAD:交互式二維繪圖和三維線框模型 In 1960 McDonnell Douglas Automation Company (McAuto) 的CADD 是最早的 CAD程序。 1962年:美國學(xué)者Ivan sutherland研究出Sketchpad 交互式圖形系統(tǒng) 。 1964年:美通用汽車公司宣布了他們的DAC-1。2、
17、蓬勃發(fā)展和進入應(yīng)用的時期( 20世紀(jì)60年代)第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程42 1965年:洛克希德飛機公司推出CAD/CAM系統(tǒng),貝爾電話公司宣布GRAPHIC-1。 In 1969 Computervision成立,第一個商用 CAD system 賣給了 Xerox 公司 (施樂)。CAM: 1962年:在機床數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上研制成功第一臺工業(yè)機器人。 1966年:出現(xiàn)大型通用計算機直接控制多臺數(shù)控機床的DNC系統(tǒng)。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程4360年代初期,Ivan Sutherland,SKETCHPAD光筆實現(xiàn)人機交互,定位圖形元素工程圖輪廓、尺寸等的分層表示交互式圖
18、形學(xué)與計算機輔助設(shè)計的基礎(chǔ)第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程44 1963年,Stanford Research Institute的Doug Englebart 發(fā)明鼠標(biāo)第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程45 Sutherland在1968左右發(fā)明了HMD,Head Mounted Display,即頭盔顯示器 VR應(yīng)用第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程463、CAD/CAM技術(shù)理論發(fā)展和初步應(yīng)用時期 (20世紀(jì)70年代) 集成電路用于計算機,使計算機平臺的性能大為提高。 出現(xiàn)了以小型計算機為平臺的CAD系統(tǒng)。 圖形設(shè)備相繼推出并完善。 圖形軟件和CAD應(yīng)用支撐軟件不斷得到充實與提高。 CA
19、D:自由曲線曲面生成算法和表面造型理論。 法國達索飛機制造公司推出三維曲面造型系統(tǒng)CATIA。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程47 1970年,法國Renault 公司的Pierre Bezier提出一種全新的數(shù)學(xué)方法,用于構(gòu)造汽車自由曲面。由他領(lǐng)導(dǎo)研制的Unisurf曲面造型和UniAPT曲面加工系統(tǒng),從1972年起應(yīng)用于汽車外形打樣和模具加工,為計算機輔助幾何設(shè)計CAGD研究方向奠定了基礎(chǔ)和發(fā)展方向。 美國的洛克希德公司從1974年起向市場推出了CADAM系統(tǒng),成為70年代中至80年代末國際上最流行的第一代IBM主機版交互繪圖系統(tǒng)。 麥道公司從1976年起開發(fā)Unigraphics系統(tǒng),
20、簡稱UG,目前屬于EDS公司(1975年建立)。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程48CAM: 60年代末到70年代初,莫林公司建造一臺自動化制造系統(tǒng)。 美國的辛辛那提公司研制FMS系統(tǒng)。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程494、CAD/CAM技術(shù)成熟與應(yīng)用時期(20世紀(jì)80年代) 出現(xiàn)了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路,使微機進入市場。 推出了以UNIX系統(tǒng)支撐的SUN工作站。 圖形軟件更加成熟 。CAD: 實體造型技術(shù)理論和幾何建模方法。 基于對于CAD/CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索,SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件I-DEAS。第二節(jié)、CAD/
21、CAM技術(shù)發(fā)展歷程50 Parametric Technology Corp. 最早推出T-FLEX 1989年,PRO/Engineer的第一個版本 。 80年代末,計算機技術(shù)迅猛發(fā)展,硬件成本大幅度下降,大大推動了中小企業(yè)對CAD技術(shù)的應(yīng)用。CAM: 開始進行CIMS的研究第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程515、CAD/CAM技術(shù)集成發(fā)展與廣泛應(yīng)用時期 (20世紀(jì)90年代) 出現(xiàn)基于PC平臺的價廉物美的CAD系統(tǒng)。 CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化:CGI、GKS、GKS-3D、PHIGS、OpenGL、IGES、STEP。 智能化CAD系統(tǒng)。 集成化 ,科學(xué)計算可視化、虛擬設(shè)計、虛擬制造。CAD:P
22、RO/E為代表的參數(shù)化造型理論和I-DEAS為代表的變量化造型理論。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程526、制造業(yè)信息化工程技術(shù)發(fā)展時期 (20世紀(jì)90年代后期至今) 20世紀(jì)90年代后期,CAD/CAM向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及企業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。 我國在“九五”期間組織實施了CAD/CAM應(yīng)用工程。 在“十五”期間實施了制造業(yè)信息化工程。 在“十一五”仍繼續(xù)大力推進制造業(yè)信息化。第二節(jié)、CAD/CAM技術(shù)發(fā)展歷程53 1CAD/CAM系統(tǒng)的集成化方向發(fā)展 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,CAD/CAM系統(tǒng)已從簡單、單一、相對獨立的功能發(fā)展成為復(fù)雜、綜合、緊密聯(lián)系的功能集成系統(tǒng)。集成的目的是實現(xiàn)在整個
23、產(chǎn)品生命周期中各個分系統(tǒng)間信息流的暢通和綜合。集成涉及功能集成、信息集成、過程集成與動態(tài)聯(lián)盟中的企業(yè)集成。第三節(jié) CAD/CAM的發(fā)展趨勢54 2向CAD/CAM智能化方向發(fā)展 設(shè)計是含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能化CAD/CAM技術(shù)不僅是簡單地將現(xiàn)有的人工智能技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)相結(jié)合,更要深入研究人類認(rèn)識和思維的模型,并用信息技術(shù)來表達和模擬這種模型。 智能化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,將對信息科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。第三節(jié) CAD/CAM的發(fā)展趨勢55 3向CAD/CAM網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使CAD/CAM系統(tǒng)實現(xiàn)異地、異構(gòu)系統(tǒng)在企業(yè)間的集成成為現(xiàn)實。網(wǎng)絡(luò)化CAD/
24、CAM技術(shù)可以實現(xiàn)資源的取長補短和優(yōu)化配置,極大地提高企業(yè)的快速響應(yīng)能力和市場競爭力,“虛擬企業(yè)”、“全球制造”等先進制造模式由此應(yīng)運而生。第三節(jié) CAD/CAM的發(fā)展趨勢56 4. 標(biāo)準(zhǔn)化 隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化問題日益越來越顯得重要。目前已制定了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如面向圖形設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)計算機圖形接口(CGI)、面向圖形應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)GKS和PHIGS、面向不同CAD/CAM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES和STEP等標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,CAD/CAM系統(tǒng)的集成一般建立在異構(gòu)的工作平臺之上,為了支持異構(gòu)跨平臺的環(huán)境,要求CAD/CAM系統(tǒng)必須
25、是開放的系統(tǒng),必須采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。第三節(jié) CAD/CAM的發(fā)展趨勢57 5并行工程 6面向先進制造技術(shù)的CAD技術(shù)的發(fā)展 7虛擬設(shè)計技術(shù) 第三節(jié) CAD/CAM的發(fā)展趨勢58第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r航空國防、汽車、運輸機械行業(yè)電子行業(yè)消費產(chǎn)品行業(yè)鈑金行業(yè)一、應(yīng)用59模具、工具和沖模行業(yè)醫(yī)療與科學(xué)領(lǐng)域設(shè)計家具與器具行業(yè)加工、電力、土木工程和農(nóng)業(yè)等行業(yè)教育行業(yè)一些圖形網(wǎng)站如/gallery/id/具有豐富的圖片,可顯示CAD技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用效果。第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r601、國外的應(yīng)用情況1)美國大型汽車業(yè)的100%,電子行業(yè)的60%,建筑行業(yè)的4
26、0%采用CAD/CAM技術(shù)2)美國福特(Ford)自行開發(fā)了CADCAM軟件。1993年以后,提出了C3P(CAD、CAE、CAM、CAPP)概念3)日本三菱研發(fā)從車身設(shè)計到組裝的完整CADCAM軟件。4)德國大眾集團用CATIA和Pro/Engineer作為其將來開發(fā)新車型的主導(dǎo)CAD系統(tǒng)。5)法國雷諾汽車公司應(yīng)用Euclid軟件作為CAD/CAM的主導(dǎo)軟件。第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r61美國B777的應(yīng)用效果開發(fā)周期:9年4.5年成本降低:25100整機數(shù)字化設(shè)計世界壟斷與霸主地位通用公司應(yīng)用狀況開發(fā)周期(48月24月 12月)碰撞試驗(100次 50次)個性化定單 3
27、小時通過在線采購降低成本10典型應(yīng)用62 日本夏普公司生產(chǎn)電視、錄音機和汽車覆蓋件的模具,采用傳統(tǒng)方法的生產(chǎn)周期為一年,而采用CAD/CAM技術(shù)后,從設(shè)計到制造的周期僅為1.52個月。 據(jù)美國的統(tǒng)計資料,大規(guī)模集成電路采用CAD設(shè)計后,效率平均提高18倍;機械產(chǎn)品的設(shè)計效率平均提高5倍;建筑設(shè)計的效率平均提高3倍;編輯出版的效率提高4.4倍。典型應(yīng)用63我國CAD/CAM技術(shù)發(fā)展較晚,發(fā)展速度較快。在“七五”期間國家提供了大量資金開展了CAD/CAM的研究,另外通過實施863計劃中的CIMS主題,促進了CAD/CAM的發(fā)展,隨后許多高校和研究所在消化的基礎(chǔ)上,開始開發(fā)自主版權(quán)的軟件。 典型有華
28、中科技大學(xué)的開目CAD、凱圖CAD, 北京航空航天大學(xué)的CAXA軟件、PANDA軟件,清華大學(xué)的高華CAD軟件.天河公司CAPP軟件。2、國內(nèi)CAD/CAM研究和應(yīng)用成果第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r64在數(shù)控方面南京航空航天大學(xué)的超人CAD/CAM和華中科技大學(xué)的GHNC均實現(xiàn)了復(fù)雜曲面的造型和數(shù)控代碼的自動生成。工程數(shù)據(jù)庫方面有華中科技大學(xué)的GHEDBMS和浙江大學(xué)的OSCAR。第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r65工廠中比較典型的有:第一汽車制造廠和第二汽車制造廠,天津內(nèi)燃機研究所完成的“建立汽車計算機 輔助設(shè)計和輔助制造系統(tǒng)”項目。洛陽拖拉機廠開發(fā)的輪式拖拉
29、機的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。杭州汽輪機動力集團公司應(yīng)用CAD/CAM技術(shù),使產(chǎn)品設(shè)計圖樣的90%實現(xiàn)了CAD,每項產(chǎn)品設(shè)計時間從56個月縮短為1.52個月,關(guān)鍵零部件數(shù)控加工,中小零件工藝設(shè)計90%采用CAPP技術(shù)。第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r66沈陽變壓器廠用CAD技術(shù)輸出三峽工程項目三維彩色產(chǎn)品設(shè)計圖和計算機分析的數(shù)據(jù),從而贏得了三峽工程的招標(biāo)項目。瀘東造船廠應(yīng)用CAD技術(shù)后,生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備周期縮短1/3以上,造船的設(shè)計開發(fā)能力提高一倍。西北電力設(shè)計院用CAD系統(tǒng)建渭河電廠主廠房三維模型,對該廠原設(shè)計方案自動校驗,共查出6處隱藏在圖紙中的錯誤,當(dāng)即進行了修改。寰球化工工程公司應(yīng)
30、用CAD技術(shù),在盤綿乙烯裝置工程中,進行碰撞檢測后,使95%以上的錯誤得以糾正,在總長20多萬米的管道設(shè)計中,施工結(jié)束后剩余鋼管不到10米。第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r673.與國外的差距:1)不少企業(yè)對CAD的認(rèn)識還僅停留在繪圖階段,從而使CAD產(chǎn)生的效益尚未充分發(fā)揮;2)CAD/CAM軟件應(yīng)用人員參差不齊,CAD軟件不能得到高效率應(yīng)用。3)CAD/CAM技術(shù)水平還處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期,還沒有針對性的軟件,一般都是使用通用性軟件。4)雖在微機平臺上開發(fā)CAD/CAM軟件方面我國與國外起點差不多,但對引進的CAD/CAM系統(tǒng)的二次開發(fā)卻跟不上,致使引進軟
31、件的效率不能完全發(fā)揮。 第四節(jié) CAD/CAM的應(yīng)用和在我國的發(fā)展?fàn)顩r68Unigraphics(UG) 由美國EDS公司經(jīng)銷 采用尺寸驅(qū)動生成實體 本身具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫,可實現(xiàn)CAD/CAE/CAM之間無數(shù)據(jù)交換的自由切換 具有復(fù)雜曲面造型和數(shù)控加工功能 管理復(fù)雜產(chǎn)品的裝配模型 具有較好的二次開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)交換能力。目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件一、國外軟件69SOLIDEDGE與MicrosoftOffice兼容,SOLIDEDGE 具有友好的用戶界面。SOLIDEDGE是基于參數(shù)和特征實體造型的新一代機械設(shè)計CAD系統(tǒng),它是為設(shè)計人員專門開發(fā)的,易于理解和操作的實體造型系統(tǒng)。目前國
32、內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件SOLIDEDGE70AutoCAD是Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。AutoCAD是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件,它在二維繪圖領(lǐng)域擁有廣泛的用戶群。AutoCAD有強大的二維功能。目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件3AutoCAD71MDT是Autodesk公司在PC平臺上開發(fā)的三維機械CAD系統(tǒng)。MDT 具有基于特征的參數(shù)化實體造型功能。由于該軟件與AutoCAD同時出自Autodesk公司,因此兩者完全融為一體,用戶可以方便地實現(xiàn)三維向二維的轉(zhuǎn)換。MDT為AutoCAD用戶向三維升級提供了一個較好的選擇。目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件4MDT72Soli
33、dWorks是生信國際有限公司推出的基于Windows 的機械設(shè)計軟件。SolidWorks是微機版參數(shù)化特征造型軟件的新秀,價格便宜、用戶界面更友好,運行環(huán)境更大眾化的實體造型實用功能。SolidWorks可以十分方便地實現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好,用戶上手快。該軟件可以應(yīng)用于以規(guī)則幾何形體為主的機械產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中。目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件5SolidWorks73CimatronCAD/CAM系統(tǒng)是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品,系統(tǒng)自從80年代進入市場以來,在國際上的模具制造業(yè)備受歡迎。近年來,Cimatro
34、n公司為了在設(shè)計制造領(lǐng)域發(fā)展,著力增加了許多適合設(shè)計的功能模塊。目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件6Cimatron(思美創(chuàng))74Pro/Engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC)的產(chǎn)品。PTC公司提出了單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念,Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔,概念清晰,符合工程人員的設(shè)計思想與習(xí)慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上,具有完整而統(tǒng)一的模型。目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件7. Pro/Engineer75 I-DEAS是美國SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。 I-DEAS在CAD/CAE一體化技術(shù)方面一直雄居世界榜首。 SDRC也是全球最
35、大的專業(yè)CAM軟件生產(chǎn)廠商。 I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的頂級產(chǎn)品。 軍方用高端軟件,福特和日產(chǎn)使用,常用在CAE領(lǐng)域 目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件8. I-DEAS76 Mastercam是美國CNC Software Inc.公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。 具有CAD/CAM功能,但CAD功能較弱,而CAM功能強大,可看成專用的CAM軟件; 可生成加工軌跡,進行刀具加工軌跡的動態(tài)模擬顯示; 提供多種后處理程序。 Mastercam對系統(tǒng)運行環(huán)境要求較低,使用戶無論是在造型設(shè)計、CNC銑床、CNC車床或CNC線切割等加工操作中,都能獲得最佳效果 。9. MasterCAM目前國內(nèi)國外流行的CAD/CAM軟件771.高華CAD 高華CAD是由北京高華計算
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