1第一章 機(jī)械CAD-CAM技術(shù)概述

1、機(jī)械CAD/CAM技術(shù)機(jī)械專業(yè)本科課程 何 鋼機(jī)電工程學(xué)院河海大學(xué)課程概況 計算機(jī)輔助設(shè)計與制造(Computer Aided Design & Computer Aided Manufacture,簡稱CAD/CAM)技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性應(yīng)用技術(shù)，是現(xiàn)代設(shè)計制造方法及手段的綜合體現(xiàn)。 CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建 筑、土木工程、航天、紡織等領(lǐng)域，并已成為提高產(chǎn)品與工程設(shè)計水平、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強(qiáng)產(chǎn)品市場競爭力、提高勞動生產(chǎn)率的重要手段,已成為衡量國家科技與工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。課程的主要內(nèi)容 機(jī)械CAD/CAM技術(shù)概述 CAD/CAM支撐技術(shù) 設(shè)計數(shù)據(jù)的處理技術(shù)

2、計算機(jī)的圖形處理技術(shù) 機(jī)械CAD/CAM建模技術(shù) 機(jī)械CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā) 計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計 數(shù)控加工編程 CAD/CAM集成技術(shù) 課程概況 教材 王隆太等編.機(jī)械CAD/CAM技術(shù)(第版)，機(jī)械工業(yè)出版社 參考書目 1.孫家廣.計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社 2.童秉樞.機(jī)械CAD技術(shù)基礎(chǔ)(第版)，清華大學(xué)出版社 3.唐榮錫.CAD/CAM技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社 4.嚴(yán)蔚敏.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，清華大學(xué)出版社 5.施法中. 計算機(jī)輔助幾何設(shè)計與非均勻有理B樣條,高等教育出版社 課時安排： 40學(xué)時 考核方式： 平時成績(30%) + 考試成績(70%)主要內(nèi)容 機(jī)械設(shè)計概述

3、CAD/CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程 CAD/CAM系統(tǒng)的基本概念 CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用第一章 機(jī)械CAD/CAM技術(shù)概述 機(jī)械設(shè)計的概念 機(jī)械設(shè)計就是根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應(yīng)該具備的功能，構(gòu)想出產(chǎn)品的工作原理、結(jié)構(gòu)形狀、運(yùn)動方式、力和能量的傳遞、以及所用材料等事項，并轉(zhuǎn)化為具體的描述，例如圖紙和設(shè)計文件等，以此作為制造的依據(jù)。設(shè)計的結(jié)果通過制造轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品。 機(jī)械設(shè)計是產(chǎn)品從需求分析、設(shè)計、制造、銷售、使用和回收整個產(chǎn)品全生命周期中的一個重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品成本的影響占80。 1.機(jī)械設(shè)計概述 機(jī)械設(shè)計的重要地位1）產(chǎn)品設(shè)計成本約占產(chǎn)品成本的10，卻決定了產(chǎn)品

4、制造成本的70%一80%，在產(chǎn)品質(zhì)量事故中，約有50%是由于不良設(shè)計所造成的，所以設(shè)計技術(shù)在制造技術(shù)中的作用和地位是舉足輕重的。2）機(jī)械設(shè)計對產(chǎn)品的先進(jìn)性和競爭能力起著決定性的影響。設(shè)計是現(xiàn)代社會工業(yè)文明的重要支柱，是工業(yè)創(chuàng)新的核心環(huán)節(jié)。3）設(shè)計是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展和企業(yè)良性循環(huán)的基本條件，是知識經(jīng)濟(jì)在制造業(yè)的重要體現(xiàn)。1.機(jī)械設(shè)計概述1. 機(jī)械設(shè)計概述 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計過程市場調(diào)研與需求功能設(shè)計概念設(shè)計初步設(shè)計與詳細(xì)設(shè)計繪圖、描圖、曬圖分析計算加工工藝制定產(chǎn)品制造與裝配產(chǎn)品銷售0102030405060產(chǎn)品定義產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃制造檢驗(yàn)應(yīng)用發(fā)生錯誤修改錯誤75%成本 %80%設(shè)計修改工作 7

5、5%的修改工作由產(chǎn)品設(shè)計階段引起 80%的修改工作在產(chǎn)品制造階段或后續(xù)階段完成1. 機(jī)械設(shè)計概述傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計過程的特點(diǎn)繪圖等環(huán)節(jié)靠手工完成，效率較低設(shè)計方案靠經(jīng)驗(yàn)，方案較少且難以充分優(yōu)化不能進(jìn)行復(fù)雜的力學(xué)分析，難以按動態(tài)的、精確的方法計算，容易出錯設(shè)計與制造過程是串行的，周期長，成本高1. 機(jī)械設(shè)計概述計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)的產(chǎn)生詳細(xì)設(shè)計的終結(jié)并不意味著最終獲得了一個好的設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品在經(jīng)歷了制造加工、樣機(jī)測試、批量生產(chǎn)、以及銷售使用后，會返回大量信息，需要對產(chǎn)品進(jìn)行不斷修改機(jī)械設(shè)計是一個“設(shè)計評價再設(shè)計”的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程 在人工設(shè)計情況下，存在許多的缺點(diǎn)，因此實(shí)現(xiàn)某種程度的設(shè)計自動

6、化，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，提高設(shè)計質(zhì)量，就成為機(jī)械設(shè)計發(fā)展的迫切要求，正是在這樣的背景下產(chǎn)生了計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design)1. 機(jī)械設(shè)計概述2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程機(jī)械CAD/CAM系統(tǒng)的主要功能機(jī)械CAD/CAM系統(tǒng)工作流程機(jī)械CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn) 目前CAD/CAM 系統(tǒng)的主要功能1.產(chǎn)品幾何建模 產(chǎn)品幾何建模是CAD/CAM系統(tǒng)的核心功能，它為產(chǎn)品的設(shè)計和制造提供基本數(shù)據(jù)，是后續(xù)工作的基礎(chǔ)。具備完善的實(shí)體造型和曲面造型、參數(shù)化特征造型功能，能夠構(gòu)造出各種規(guī)則形狀和自由曲面。 2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程UG造型

7、功能顯示功能實(shí)體造型曲面造型特征造型裝配建模2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程UG產(chǎn)品設(shè)計實(shí)例2.產(chǎn)品模型的工程分析處理 運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析-對機(jī)構(gòu)位移、速度、加速度及受力狀況進(jìn)行分析，并直觀地進(jìn)行運(yùn)動仿真。 有限元分析-對產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變分析，進(jìn)行振動、熱變形、溫度場分析，生成應(yīng)力分布圖、溫度場分布圖、位移變形曲線等圖形和文件； 優(yōu)化設(shè)計包括方案優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝優(yōu)化 2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程運(yùn)動仿真(Adams)2、機(jī)械CAD /

8、CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程運(yùn)動仿真(Adams)2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程運(yùn)動仿真(Adams)2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程模流分析2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程3.圖檔與設(shè)計文檔的生成自動生成和修改二維圖形，包括基本圖元的生成、尺寸的標(biāo)注、圖形的編輯、顯示控制、技術(shù)條件標(biāo)注等功能，生成滿足實(shí)際生產(chǎn)需要、符合國家標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械工程圖。 2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程4輔助制定工藝規(guī)程（CAPP） CAPP是連接CAD與CAM的橋梁, 能根據(jù)產(chǎn)品信息和制造工藝要求，自動進(jìn)行加工方法、工藝路線、工藝參數(shù)和加工設(shè)備、刀具、卡具等規(guī)劃，生成工藝

9、規(guī)程和工藝卡片，并被CAM系統(tǒng)接收后自動生成NC控制代碼。5NC自動編程 根據(jù)CAD所建幾何模型，以及CAPP所制定的加工規(guī)程，選擇所需要的刀具和工藝參數(shù)，確定走刀方式，自動生成刀具軌跡，經(jīng)后置處理，生成具體機(jī)床的NC控制代碼。目前，CAD/CAM系統(tǒng)具備了3至5軸的聯(lián)動加工的數(shù)控編程能力。 2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程6加工過程仿真模擬 虛擬數(shù)控加工過程，檢查NC代碼的正確性，檢查幾何干涉和物理碰撞，分析產(chǎn)品的可制造性，并預(yù)測產(chǎn)品的性能。2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程7工程數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)種類多、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，

10、因而CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)能提供有效的工程數(shù)據(jù)管理手段，支持產(chǎn)品設(shè)計與制造全過程的數(shù)據(jù)信息的流動和處理。2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程CAD/CAM系統(tǒng)的工作流程圖產(chǎn)品設(shè)計要求功能與方案設(shè)計建立產(chǎn)品模型工程分析不滿足要求修改滿足要求詳細(xì)設(shè)計制訂加工工藝數(shù)控編程N(yùn)C后處理方案設(shè)計專家系統(tǒng)造型軟件系統(tǒng)有限元分析軟件優(yōu)化分析軟件可制造性分析軟件參數(shù)化建模CAPPNC自動編程，仿真軟件，評價評價不滿足要求滿足要求工程數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)件庫加工工藝參數(shù)庫工裝設(shè)備庫NC代碼庫二維零件圖庫其它CAM軟件2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程管路設(shè)計強(qiáng)度分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)字預(yù)裝配CAM裝配過程仿真裝配過

11、程仿真計算流體力學(xué)虛擬風(fēng)洞實(shí)物或模型數(shù)據(jù)的采集CAD模型重構(gòu)仿制改制產(chǎn)品系統(tǒng)制作系統(tǒng)CAM模具新產(chǎn)品二維圖樣技術(shù)文檔仿制改制產(chǎn)品快速原形RP產(chǎn)品樣件逆向工程CAD/CAM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1) 提高了設(shè)計質(zhì)量. 多種分析和優(yōu)化設(shè)計工具，為產(chǎn)品設(shè)計提供了科學(xué)的基礎(chǔ)。 (2) 提高了設(shè)計生產(chǎn)率. 促進(jìn)了設(shè)計的規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化，便于編輯、修改和設(shè)計文檔的自動生成?？焖贆z索及圖樣繪制的自動化和參數(shù)化，提高了設(shè)計的效率。 (3) 可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本 簡化了產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)節(jié)，各種分析和模擬工具的應(yīng)用，減少了廢品和次品率，有效地降低生產(chǎn)成本。 (4)將技術(shù)人員從繁重的工作中解放出來 集中投人到具有創(chuàng)造性的話動

12、中。 (5)CAD和CAPP/CAM的結(jié)合 將進(jìn)一步精簡產(chǎn)品生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。2、機(jī)械CAD /CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程 CAD (Computer Aided Design) CAM (Computer Aided Manufacturing) 計算機(jī)輔助設(shè)計是技術(shù)人員在計算機(jī)和軟件的幫助下，對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。 CAD是綜合性技術(shù)，集設(shè)計方法學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等計算機(jī)及其他領(lǐng)域知識于一體的高新技術(shù)；是提高設(shè)計水平、 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強(qiáng)行業(yè)競爭能力的一項關(guān)鍵技術(shù)。 狹義CAM：3、CAD /CAM系統(tǒng)的基本概念 通常

13、指數(shù)控程序的編制，包括刀具路線的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及后置處理和NC代碼生成 3、CAD /CAM系統(tǒng)的基本概念 利用計算機(jī)輔助完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種活動，包括： 工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計劃、物流過程的運(yùn)行控制、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等方面.其中工藝準(zhǔn)備包括: 計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計、計算機(jī)輔助工裝設(shè)計與制造、NC編程、計算機(jī)輔助工時定額和材料定額的編制等內(nèi)容；物流過程的運(yùn)行控制包括： 物料的加工、裝配、檢驗(yàn)、輸送、儲存等生產(chǎn)活動。 廣義CAM：3、CAD /CAM系統(tǒng)的基本概念工藝設(shè)計：根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品的加工方法和制造過程的設(shè)計 按設(shè)計藍(lán)圖、零件清單編制

14、工藝規(guī)程，選擇加工方法，毛坯、排出加工工序過程，選擇各工序的加工余量、參數(shù)、刀具、工藝裝備，繪制必要的工序簡圖，編制工藝卡片，計算工時定額，材料定額，編制工裝匯總、工藝關(guān)鍵件明細(xì)表、外協(xié)件明細(xì)表、焊接件明細(xì)表、鍛件明細(xì)表、熱處理明細(xì)表等工藝文件。 計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃 CAPP-Computer Aided Process Planning 1）加工小端面2）對小端面鉆中心孔3）加工大端面4）對大端面鉆中心孔5）車大端面外圓6）對大端面倒角7）車小端面外圓8）對小端面倒角9）銑鍵槽10）去毛刺工藝實(shí)例3、CAD/CAM系統(tǒng)的基本概念工藝過程卡（小批量）3、CAD/CAM系統(tǒng)的基本概念CAPP系統(tǒng)

15、的功能加工方法選擇工序設(shè)計毛坯選擇；加工設(shè)備和工裝的選用；加工余量的分配、切削用量選擇；機(jī)床、刀具的選擇；必要的工序圖生成，編制工藝卡片工藝路線制定和工時定額計算等，包括：材料定額，編制工裝匯總、工藝關(guān)鍵件明細(xì)表、外協(xié)件明細(xì)表、焊接件明細(xì)表、鍛件明細(xì)表、熱處理明細(xì)表等工藝文件3、CAD/CAM系統(tǒng)的基本概念4、 CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件 硬件軟件計算機(jī)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器生產(chǎn)裝備數(shù)控設(shè)備、檢測設(shè)備、搬運(yùn)設(shè)備、機(jī)器人快速成型設(shè)備 鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)顯示器、繪圖機(jī)、打印機(jī)人在CAD/CAM中起主導(dǎo)作用，設(shè)計策略，邏輯控制，創(chuàng)造性MIPS, MFOLPS, 主頻

16、，字長，多CPU磁帶、磁盤、光盤CAD/CAM系統(tǒng)組成系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用型軟件數(shù)字化儀4、 CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件 數(shù)字化儀掃描儀、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件 軟件支撐軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件單一功能型支撐軟件只提供CAD/CAM系統(tǒng)中某些典型過程的功能。交互式繪圖軟件三維設(shè)計CAD系統(tǒng)工程分析計算數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)綜合集成型CAD/CAM支撐軟件提供了設(shè)計、分析、造型、數(shù)控編程及加工控制等多種模塊，功能比較完備。CAD部分： 幾何造型、工程繪圖、裝配規(guī)劃CAE部分：有限元分析、運(yùn)動分析、優(yōu)化CAM部分：NC編程模塊、測量規(guī)劃專用軟件（可以由用戶自行開發(fā)）軟件、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和

17、軟件 常用CAD/CAM軟件 Autodesk公司的AutoCAD PTC公司的Pro/Engineer Siemens公司: UG NX I-DEAS NX SolidEdge Dassault公司的CAITIA Solidworks公司的 Solidworks 北航海爾的CAXAPRO-EI-DEASCATIAUGCADAM通用軟件研發(fā)單位美國洛克西德飛機(jī)公 司麥道公司法國 Dassault飛機(jī)公司美 國NASA- SDRCPTC公司研發(fā)時間1965198420世紀(jì)70年代1979 1988 主要功能工程制圖、修改圖紙、幾何分析、構(gòu)造模型、生成NC指令工程制圖、自由曲面造型、特征建模、工程

18、分析、二次開發(fā)、 NC編程實(shí)體建模、鈑金件設(shè)計、自由曲面物體設(shè)計、仿真優(yōu)化、應(yīng)力分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換復(fù)雜曲面建立功能、產(chǎn)品修改工具功能，機(jī)床仿真功能、有限元模型構(gòu)造功能參數(shù)化設(shè)計和特征的功能；具有單一的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用對象飛機(jī)制造汽車船舶航空航天航空航天航空航天汽車電子工業(yè)設(shè)備機(jī)械制造Pro/ENGINEER的基本功能 CAD/CAM系統(tǒng)的支撐技術(shù) 計算機(jī)及圖形學(xué)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成組技術(shù)能夠在計算機(jī)之間快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞；共享網(wǎng)內(nèi)計算機(jī)資源，包括如大容量磁盤存儲設(shè)備、繪圖機(jī)等硬件資源，如支撐軟件、數(shù)據(jù)庫等軟件資源；網(wǎng)內(nèi)各計算機(jī)站點(diǎn)可互為后備，提高計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性若干臺計算機(jī)可以完成一項CAD/CAM任務(wù)，進(jìn)行

19、協(xié)同作業(yè)。 軟件工程技術(shù)、產(chǎn)品建模方法、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、信息集成等利用產(chǎn)品零件之間的相似形，將零件分類成組，然后根據(jù)每組零件所擁有的相似特征，為其同組零件找出相對統(tǒng)一的最佳方案，從而節(jié)約時間和精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益 、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件 工程分析 技術(shù)仿真技術(shù)有限元分析，機(jī)構(gòu)分析，可制造性分析，可回收性分析運(yùn)動、裝配、加工仿真，虛擬現(xiàn)實(shí)，快速成型設(shè)計(類比法），制造（CAPP)應(yīng)用領(lǐng)域：相關(guān)問題：編碼，存儲，搜索，相似度確定、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件 、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用一、 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展 1952 MIT試制成功世界第一臺數(shù)控銑床，隨后又研制開發(fā)了

20、自動編程語言1963 MIT成功研制第一套實(shí)時交互的計算機(jī)圖形系統(tǒng)SKETCHPAD 單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段(20世紀(jì)60年代-70年代) 計算機(jī)圖形處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展 三維線框造型和曲面造型得到應(yīng)用 實(shí)體造型技術(shù)出現(xiàn) 數(shù)控加工編程系統(tǒng) 成組技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 CAD/CAM集成階段(20世紀(jì)80年代) 實(shí)體造型技術(shù)已經(jīng)成熟并發(fā)展了特征建模技術(shù)； 人工智能和專家系統(tǒng)開始運(yùn)用于CAD和CAPP; 工程數(shù)據(jù)庫得到發(fā)展 計算機(jī)硬件發(fā)展迅速 面向并行設(shè)計的CAD/CAM階段(20世紀(jì)90年代) 面向產(chǎn)品全生命周期的建模技術(shù) 基于工程數(shù)據(jù)庫的企業(yè)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作平臺

21、2D繪圖3D設(shè)計工程分析虛擬樣機(jī)集成平臺、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用二、 CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用 虛擬樣機(jī)的概念： 由分布的、不同工具開發(fā)的、甚至異構(gòu)的子模型組成的模型聯(lián)合體（CAx、DFx、外觀、仿真），這些數(shù)字模型聯(lián)合體即虛擬樣機(jī)（virtual prototype），能從視覺、聽覺、觸覺以及功能、性能和行為上模擬真實(shí)產(chǎn)品。 虛擬樣機(jī)技術(shù)是以并行工程思想為指導(dǎo)，建模仿真理論為核心，以各領(lǐng)域CAx（如CAD、CAM、CAE等）/ DFx（如DFA、DFM等）/仿真為工具的一種綜合應(yīng)用技術(shù)。、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用多CAD 模型集成裝配 動態(tài)干涉檢查 動態(tài)剖面檢查 接近度陣列、C

22、AD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用以虛擬樣機(jī)（Virtual Prototype）為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)虛擬驗(yàn)證、虛擬測試、虛擬試驗(yàn)與仿真，減少物理試驗(yàn)次數(shù)，縮短試驗(yàn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量控制設(shè)計師共享模型虛擬樣機(jī)概念物理樣機(jī)驗(yàn)證與測試設(shè)計設(shè)計機(jī)械設(shè)計師、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用鐵路機(jī)車車輛虛擬樣機(jī)系統(tǒng)三、 CAD/CAM技術(shù)的研究熱點(diǎn) 1計算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化2CAD/CAM集成技術(shù)3智能CAD/CAM技術(shù)智能化專家系統(tǒng)4與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成-可視化5. 并行工程6. 快速原型技術(shù)7計算機(jī)安全 、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 1計算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計-網(wǎng)絡(luò)化 用于支持設(shè)計群體成員交流設(shè)計思想、討論設(shè)計

23、結(jié)果、發(fā)現(xiàn)成員間接口的矛盾和沖突，及時地加以協(xié)調(diào)和解決，減少以至避免設(shè)計的反復(fù)，從而進(jìn)一步提高設(shè)計工作的效率和質(zhì)量。 協(xié)同設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)：圖形、多媒體信息的實(shí)時、可靠地交換 協(xié)同建模和拓?fù)湓孛?、增量傳輸如何保證協(xié)同系統(tǒng)在異構(gòu)環(huán)境下的可靠性協(xié)同過程管理和協(xié)同沖突管理 一致性維護(hù)與并發(fā)控制、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用計算機(jī)支持企業(yè)群體協(xié)同設(shè)計平臺、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用2 發(fā)展方向BuxtehudeLaupheimHamburgBremenNordheimVarelMeaulteSt. NazaireNantesBrougltonFiltonToulo

24、useGetateIllescasPuerto RealStadeHamburg德國法國英國西班牙空客A380在4國進(jìn)行協(xié)同研制CADCAECAMCADCAECAM研制ERPSCMSCMERP數(shù)據(jù)/BOM表項目需求CPC平臺機(jī)艙內(nèi)裝飾前后機(jī)身駕駛艙和中段機(jī)翼發(fā)動機(jī)機(jī)架垂直尾翼水平尾翼、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用計算機(jī)輔助技術(shù)目標(biāo)：*.轉(zhuǎn)換中間文件問題？現(xiàn)有的商品化CAD、CAPP、CAM系統(tǒng)相互獨(dú)立一個企業(yè)購買多個軟件公司的產(chǎn)品。各系統(tǒng)難以溝通，交流困難工藝規(guī)劃NC代碼CAD系統(tǒng)（廠家A）CAM系統(tǒng)（廠家C）2. 集成技術(shù)-信息集成、過程集成、企業(yè)集成CAPP系統(tǒng)（廠家B）、CAD/CAM

25、技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用如何集成？建立轉(zhuǎn)換規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)“STANDARD”由誰來建？如何維護(hù)？系統(tǒng)A系統(tǒng)A系統(tǒng)ACAPPCAMCAFDCAT標(biāo)準(zhǔn)文件“STANDARD”Solver ANSYSLS-DYNAABAQUSNASTRANCAE前后置處理專用接口CAD模型Pro/EUGCATIAI-DEASMDT零件/裝配參數(shù)參數(shù)FEM 結(jié)果FEM 模型CAE與CAD系統(tǒng)的集成（一）信息集成 CIMS技術(shù)的核心-針對設(shè)計、加工、制造及管理中的大量信息孤島，解決信息正確、高效的共享和交換。設(shè)計系統(tǒng)信息集成：CAD/CAPP/CAM/加工制造/管理信息集成。關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品建模 特征建模、STEP、面向全生命周期的數(shù)據(jù)

26、交換問題工程數(shù)據(jù)管理問題 邏輯上集中、物理上分布、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫訪問、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用（二）過程集成 CE的核心-信息集成+過程集成串行過程-并行過程,設(shè)計時就考慮可裝配性、可制造性、可靠性和成本等因數(shù)。關(guān)鍵： 支持開發(fā)過程的重構(gòu)和建模； 實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計環(huán)境； 提供功能集成、信息集成支持并行設(shè)計的CAX和DFX工具。（三）企業(yè)集成 企業(yè)級信息集成+過程集成 針對某一產(chǎn)品-選擇合作伙伴，組建動態(tài)聯(lián)盟-聯(lián)盟內(nèi)信息集成+過程集成、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)平臺、企業(yè)建模、應(yīng)用服務(wù)器PDM數(shù)字化設(shè)計與制造系統(tǒng)ERP企業(yè)管理與電子商務(wù)系統(tǒng)MES過程自動化系統(tǒng)重點(diǎn)行業(yè)現(xiàn)代集成制

27、造系統(tǒng)（航空、航天、鋁業(yè)、鎂合金）典型區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)/ASP(成德綿、關(guān)中、浙江、重慶）制造資源優(yōu)化配置CAPP3DCADEBSCMCRM計劃調(diào)度實(shí)時數(shù)據(jù)庫EPA軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件軟構(gòu)件、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用企業(yè)集成系統(tǒng)框架3. 智能CAD/CAM技術(shù)-智能化專家系統(tǒng)設(shè)計分類1）數(shù)值計算-計算、分析、繪圖-數(shù)學(xué)模 型，數(shù)值處理；2）符號推理-方案設(shè)計、評價、決策、結(jié)構(gòu)設(shè)計等-創(chuàng)造性活動,思考+推理。 如概念設(shè)計(初始條件，設(shè)計需求、目標(biāo)和各種約束往往是不精確的、近似的、模糊的或未知的。)、CAD/

28、CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用模糊信息處理與決策 創(chuàng)造性思維研究與設(shè)計方法學(xué)研究 基于知識的輔助設(shè)計技術(shù) 研究內(nèi)容、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)的技術(shù)，與傳統(tǒng)CAD技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化CAD系統(tǒng)是機(jī)械CAD發(fā)展的必然趨勢。人 機(jī) 接 口數(shù)據(jù)庫推理機(jī)知識獲取用戶知識庫領(lǐng)域?qū)＜褹I專家解釋模塊 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)先進(jìn)專家系統(tǒng)的特性(1)并行分布式處理功能(2)多專家協(xié)同工作(3)更強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力(4)更新的推理機(jī)制(5)自糾錯和自完善能力(6)先進(jìn)的智能接口(7)更多的先進(jìn)技術(shù)被引入和融合4與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成-可視化虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality-VR)技術(shù)

29、是利用計算機(jī)生成的一種模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的技術(shù)，通過數(shù)據(jù)頭盔(Head Mounted Display)、數(shù)據(jù)手套(DataGlove)、數(shù)據(jù)衣(Data Suit)等多種傳感設(shè)備構(gòu)造虛擬環(huán)境，向設(shè)計者提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然實(shí)時的感知。、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用多感知性(Multi-Sensory)所謂多感知是指除了一般計算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。 沉浸感(Immersion)指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。 交互性(Interactivity)指用戶

30、對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時性)。 構(gòu)想性(Imagination)強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：CAD技術(shù)與VR技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可顯示設(shè)計內(nèi)容、顯示設(shè)計對象性能特征以及設(shè)汁對象與周圍環(huán)境的關(guān)系，設(shè)計者可與虛擬設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行自然的交互，靈活地修改設(shè)計。目前，VR技術(shù)所需的軟硬件價格還相當(dāng)昂貴，技術(shù)開發(fā)的復(fù)雜性和難度還較大，VR/CAD 集成還有待進(jìn)一步研究。、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程的方法，它需要在設(shè)計中全面地考慮到相關(guān)過程的各種問題，但并非包括制造過程等其它過程。它要求所有設(shè)計工作要在生產(chǎn)開始前完成，并不是要求在設(shè)計產(chǎn)品的同時就進(jìn)行生產(chǎn)。并行工程不是指同時或交錯地完成設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)，而是指對產(chǎn)品及其下游過程進(jìn)行并行設(shè)計，不能隨意消除一個完整工程過程中現(xiàn)存的、順序的、向前傳遞信息的任一必要階段。并行工程是對設(shè)計過程的集成，是企業(yè)集成的一個側(cè)面，它企圖做到的是優(yōu)化設(shè)計，依靠集成各學(xué)科專業(yè)人員的智慧做到設(shè)計一次成功。5