机械CADCAM技术第1章

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课程导引
课程性质: 《机械CAD/CAM技术》是工科机械制造类专业的 主要专业课程,也是工科学生学习和掌握计算机辅助 设计与制造、计算机集成制造系统知识的主要课程。
课程目的、任务: 使学生掌握机械CAD/CAM的基本理论,掌握常用 的机械CAD/CAM软件的使用方法。如何以计算机为 辅助工具完成产品的设计、工艺规划及加工制造过程 等工作。初步具有二次开发的能力,为从事 CAD/CAM技术的研究和应用打下坚实的基础。

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课程导引
主要内容: ➢介 绍 机 械 CAD/CAM 基 本 概 念 、 基 本 原 理 , CAD/CAM系统的软硬件组成、功能和配置; ➢数据在计算机内的存储结构以及图形处理方法; ➢介绍几何建模和特征建模的基本原理; ➢介绍计算机辅助工程设计和辅助工艺分析、辅助工 艺规划的相关知识;
➢对数控编程和仿真、计算机辅助制造、生产、管理 和控制等相关内容作了简要介绍; ➢介绍当前几种先进的制造模式和先进的制造技术。
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二.CAD/CAM的基本概念
3. CAPP(Computer Aided Process Planning) 借助计算机来完成毛坯设计,工艺规程设计,工装设 计等任务,称为CAPP。
4.CAD/CAM集成技术 CAD产生的图纸直接被CAPP、CAM以及以后的CIMS 所利用,这就是CAD/CAM集成。 CAD/CAM 系 统 的 集 成 就 是 把 CAD 、 CAM 、 CAE 、 CAPP、NCP(数控编程)以及PPC(生产计划与控制) 等各种不同功能的软件有机的结合起来,用统一的执 行机制来组织各种信息的提取、交换、共享和处理, 以保证系统内的信息畅通。
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五、CAD/CAM的集成方法
CAD/CAM 系 统 集 成 包 括 三 个 方 面 : 硬 件 集 成 、 信息集成、功能集成。
一 般 的 CAD/CAM 系 统 集 成 是 把 CAD 、 CAE 、 CAPP、CAFD(计算机辅助夹具设计)、CAM等各种功能 软件有机地结合在一起,用统一的执行程序来控制和 组织各功能软件信息的提取、转换和共享,从而达到 系统内信息的畅通和系统协调运行的目的。
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2.软件组成
2)支撑软件
➢ 绘图软件
例如 Auto CAD绘图软件
➢ 几何建模软件 例如 Pro-E UG 软件
➢ 有限元分析软件 例如 SAP软件
➢ 优化方法软件 例如 OPB软件
➢ 数据库系统软件 例如 ORACLE SQL Server 数
据库系统软件、FOXBASE、FOXPRO等
➢ 系统运动学/动力学仿真软件 例如 ADAMS机械 动力学自动分析软件
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课程导引
计划: 总学时32:面授28学时,实验4学时。(4-12周)
成绩考核方式: 考试课,成绩以百分计:考勤及作业成绩30% ,实 验成绩10%,考试成绩60%。
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课程导引
教材:
本课程选用教材为《机械CAD/CAM技术》蔡汉明等主编 机械工业出版社。
参考教材:
➢ 《计算机辅助设计与制造》 李佳 主编 天津大学出版社
➢ 网络系统软件 NOVELL公司的NET WARE
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2.软件组成
3)应用软件 应用软件是用户为了解决某个实际问题在支撑软
件的基础上经过二次开发出来的软件。
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3.CAD/CAM系统的选型和配置
随着软件及硬件的发展,特别是计算机网络技术 的出现,CAD/CAM系统正在向集成化、智能化、 标准化和网络化发展。
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三.CAD/CAM的组成
CAD/CAM 系统由硬件和软件两部分组成。
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1.硬件组成
硬件组成主要是指计算机及各种配件设备,如各 种档次的计算机、打印机、绘图机、数控机床等。 1)对硬件的主要要求是: ➢具备强大的人机交互功能 ➢需要有相当大的外存储容量 ➢良好的联网通信功能
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1.硬件组成
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第二节、CAD/CAM技术发展历程
CAD/CAM技术随着计算机及其外围设备、图形输 入输出设备、软件技术的发展而发展。 1、准备和诞生时期(20世纪50~60年代)
电子管计算机 1950 MIT 能够显示简单图形的图形显示器 1958 Calcomp 滚筒式绘图机 20世纪50年代末 SAGE战术防空系统 1952年:第一台数控机床在麻省理工学院研制成 功。
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第二节、CAD/CAM技术发展历程
1959,DAC-1(Design Automated by Computer ), 第 一个commercial CAD 系统,由IBM为General Motors 开发
41ຫໍສະໝຸດ Baidu
第二节、CAD/CAM技术发展历程
2、 蓬勃发展和进入应用的时期( 20世纪60年代) 计算机及图形设备价格昂贵,技术复杂。 计算机图形学的发展,如Coons曲面 。
由于CAD/CAM系统投资相对较大,如何科学、 合理的选择适合本企业的系统,应经过详细的考查 与分析。一般要进行如下考虑:
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3.CAD/CAM系统的选型和配置
1)根据企业的特点、规模、追求目标及发展趋势等 因素,确定应具有的系统功能。 2)从整个产品设计、制造周期中各个阶段的工作要 求出发,考核拟选用的系统各模块的功能,包括其 开放性和集成性等特点。然后,根据性能价格比选 择合适的硬件与软件环境。 3)考虑如何有效使用管理系统,并使其发挥应有的 作用,为企业创造良好的效益。
2)CAD/CAM硬件的类型 根据系统总体配置、组织方式及所用计算机的
不同,有不同的分类方法。
(1)按系统总体配置分类 ➢ 主机系统 ➢ 成套系统 ➢ 超级微型工作站 ➢ 个人计算机系统
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1.硬件组成
(2)按系统的组织方式分类 ➢ 单机系统:由一台计算机加上输入和输出设 备提供给单一用户使用的系统。 ➢ 联机系统:由一组连接成网络的多台计算机 组成,网络内的计算机可以各司其职。
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课程导引
总的要求: 必须了解和掌握CAD/CAM技术有关的各种基础知 识,学会CAD/CAM软件的基本操作。 前导课程: 计算机基础,机械制图,机械设计,机械制造基 础,机械制造工艺学,数控机床,C语言程序设计, 数据结构与数据库、计算机图形学等课程。 学习方法:
通过理论教学讲述课程的主要知识点,要求学生 掌握先进的CAD/CAM一体化技术。通过实验实训教 学学会使用常用的CAD、CAPP软件,并能进行数控 机床的加工操作。
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第一节 CAD/CAM的基本概念
一.产品的生产过程
如图为产品生产过程与CAD/CAM的应用过程
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二.CAD/CAM的基本概念
1.CAD (Computer Aided Design) 是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程; 广义的CAD包括设计和分析两个方面。 2.CAM ( Computer Aided Manufacturing) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系,进行规 划、设计、管理和控制产品的生产制造过程。主要包 括使用计算机来完成数控编程、加工过程仿真、数控 加工、质量检验、产品装配、调试这些工作。
➢ 《计算机辅助设计技术基础》 迟毅林 主编 重庆大学出版社
➢ 《CAD/CAM技术概论》
冯辛安 主编 机械工业出版社
➢ 《现代CAD技术》
童秉枢 主编 清华大学出版社
➢ 《CAD/CAM集成技术》
刘文剑等 编著 哈尔滨工业大学出版

➢ 《机械CAD/CAM技术、应用和开发》 王贤坤等 主编 机械工业出版
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第二节、CAD/CAM技术发展历程
1965年:洛克希德飞机公司推出CAD/CAM系统, 贝尔电话公司宣布GRAPHIC-1。
In 1969 Computervision成立,第一个商用 CAD system 卖给了 Xerox 公司 (施乐)。 CAM:
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四.CAD/CAM功能与任务
1.CAD/CAM系统的基本功能 ➢ 图形显示功能 ➢ 输入输出功能 ➢ 存储功能 ➢ 交互功能 (即人机接口)
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第一款鼠标
• 数字化仪
•3DSS三维扫描系统
1) 扫描速度极快, 数秒内可得到 100 多万点,彩 色标准型尤其适 合扫活体
2) 一次得到一个面, 测量点分布非常 规则
快速成形机是利用计算机辅助设计(CAD)、激光、CNC数控、新 型材料等先进技术,无须任何刀具、夹具,在很短的时间内直接 制造出三维复杂形状的产品实物样品。
四.CAD/CAM功能与任务
2. CAD/CAM系统的主要任务 ➢ 几何造型 ➢ 计算分析 ➢ 工程绘图 ➢ 结构分析 ➢ 优化设计 ➢ 计算机辅助工艺规程设计 (CAPP) ➢ NC自动编程 ➢ 模拟仿真 ➢ 工程数据管理 ➢ 特征造型
CAD:交互式二维绘图和三维线框模型 In 1960 McDonnell Douglas Automation Company (McAuto) 的CADD 是最早的 CAD程序。
1962 年 : 美 国 学 者 Ivan sutherland 研 究 出 Sketchpad 交互式图形系统 。
1964年:美通用汽车公司宣布了他们的DAC-1。
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五、CAD/CAM的集成方法
根据信息交换方式和共享程度的不同,CAD/CAM 系统集成方案主要有以下几种:
1)通过专用数据接口实现集成
系统A
系统B
模型 A
专用接口程序
模型 B
专用数据接口
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五、CAD/CAM的集成方法
2)常用的CAD/CAM的集成—标准格式接口文件
为实现CAD、CAPP、CAM的集成,必须解决它们 之间的数据的自动传递和转换。其基本工作步骤如下:
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第一章 概述
引言:
随着人们生活水平的提高,消费者的价值观正在 发生结构性的变化,呈现出多样化与个性化,用 户对各类产品的质量,产品的更新换代的速度, 以及产品从设计、制造到投放到市场的周期都提 出了越来越高的要求。为了适应这种变化,工厂 的产品也向着多品种、中小批量方向发展。要适 应这种瞬息万变的市场要求,则要求生产更具有 柔性。计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造 (CAM)就是满足这种新的要求而产生的一种新的 制造方法。
3) 精度可达0.03mm 4) 单次测量范围大 5) 便携 6) 可对无法放到工
作台上的较重、 大型工件进行测 量 7) 大型物体分块测 量、自动拼合 8) 大景深,3DSS 的扫描深度可达 300~500mm 9) 可以得到逼真的 彩色纹理
三 维 扫 描 实 例
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• 滚筒式绘图仪
• 大型平板绘图仪
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世界上第一台电子计算机ENIAC 重达30吨,由18800个电子管组成
第二节、CAD/CAM技术发展历程
MIT 伺服机构实验室完成数控铣床研究
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第二节、CAD/CAM技术发展历程
50年代中期最早使用光笔:奥地利人Gerber 根据数控的原理研制出世界上由计算机控制的 第一台平板绘图机,开拓了计算机绘图的最初 阶段。
系统A 前置处理器 标准数据交换格式文件 后置处理器 系统B
标准格式数据接口
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五、CAD/CAM的集成方法
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五、CAD/CAM的集成方法
3)基于统一产品模型和数据库的集成
基于统一产品模型和数据库集成框架图
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五、CAD/CAM的集成方法
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五、CAD/CAM的集成方法
4)基于产品数据管理(PDM)的系统集成
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2.软件组成
软件组成一般包括系统软件、支撑软件和应用软件。
1)系统软件 主要负责管理硬件资源和各种软件资源,它面向所
有用户,是计算机的公共性底层管理软件,即系统开 发平台,系统软件主要包括三个部分:管理和操作程 序、维护程序和用户服务程序。
CAD/CAM系统中比较流行的操作系统有:小型工 作站上用的VMS;超级小型机用UNIX和XENIX,微 机 上 用 的 为 MS-DOS 、 PC-DOS 、 OS/2 、 UNIX 、 WINDOWS和XENIX。
1、 CAD设计产品结构、绘制产品图样 2、经数据转换接口将产品数据转换为中性文件, 如IGES、STEP等。
系统A 前置处理器 标准数据交换格式文件 后置处理器 系统B
标准格式数据接口
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五、CAD/CAM的集成方法
3、CAPP读入中性文件,将其转换为系统所需要的 格式后生成零件工艺过程。 4、CAD、CAPP系统生成数控编程所需数据,按一 定标准转换为相应的中性文件。 5、CAM系统读入中性文件,将其转换为本系统所 需要的格式后生成数控程序。
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