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1、CADCAM概论技术,CAD/CAM概论, CAD/CAM ,CADCAM概论技术,CAD/CAM技术是随着计算机和数字化信息技术发展而形成的新技术，被美国工程科学院评为当代做出最杰出贡献的十大工程技术之一。CAD/CAM技术具有知识密集、学科交叉、综合性强的特点。CAX是指CAD、CAM、CAE、CAPP、 CAT、 CIM、CIMS等各项技术的综合统称，因为缩写都以CA开头，X表示所有。CAD/CAM技术广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、纺织、轻工及建筑等各个领域，是数字化、信息化制造技术的基础。,CADCAM概论技术,课程学习内容,CAD/CAM概论计算机图形学基础知识建模技
2、术基础知识CAE、CAM基础知识,特征建模草图特征建模装配（自底向上）工程图处理,理论教学,实践教学,CAD设计应用（可变形组件、自顶向下装配建模、工程图模板、渲染表达）CAM应用（数控自动编程、数据传送、三坐标测量）,综合实验,BJ0901 / BJ0903,BJ0903,CADCAM概论技术,数字化技术综合训练内容另行告知,双人课程学习小组学习理论知识及完成驱动项目,CADCAM概论技术,课程学习内容,CAD/CAM概论计算机图形学基础知识建模技术基础知识CAE、CAM基础知识,特征建模草图特征建模装配（自底向上）工程图处理,理论教学,实践教学,CAD设计应用（可变形组件、自顶向下装配建模
3、、工程图模板、渲染表达）CAM应用（数控自动编程、数据传送、三坐标测量）,综合实验,BJ0901 / BJ0903,CADCAM概论技术,课程学习成绩评定,CADCAM概论技术,CADCAM概论技术,产品生产过程：产品从需求分析开始，经过产品设计、工艺设计和制造等环节，最终形成用户所需要的产品。,产品生产过程与CAD/CAM过程链,CADCAM概论技术,CADCAM概论技术,CAD基本功能,CADCAM概论技术,计算机辅助设计 （Computer Aided Design，CAD)指工程技术人员在人和计算机组成的系统中以计算机为工具，辅助人类完成产品的设计、分析、绘图等工作，并达到提高产品设计
4、质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的的这一过程的各项工作。包括设计、工程分析、仿真、绘图、编撰技术文档,完备的CAD系统包括: 图形系统、科学计算、工程数据库,CADCAM概论技术,CAD技术可实现的功能而言：,CAD作业过程而言：,狭义的CAD系统是指创建三维模型,CADCAM概论技术,CAD 系统组成,CADCAM概论技术,CAPP功能,CADCAM概论技术,计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning, CAPP),指工艺人员借助计算机，根据产品设计结果和产品制造工艺要求，人机交互或自动地完成产品加工方法选择和工艺过程的设计。包括毛坯选择、
5、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定。,CADCAM概论技术,计算机辅助工艺过程设计 （Computer Aided Process Planning, CAPP),效率低，工艺方案因人而异，难以取得最佳的工艺方案,迅速编制出详尽优化的工艺方案和各种工艺文件，提高效率，加快产品投放市场的速度，给出合理的工时定额和材料消耗，为企业科学管理提供可靠的数据,CADCAM概论技术,CAPP组成,CADCAM概论技术,计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM),广义CAM 指借助计算机完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，包括工艺过程设计（CAPP)、工
6、装设计、计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量检测与分析。 狭义CAM 通常指NC（Numerical Control数控）程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、后置处理及NC代码生成。,CADCAM概论技术,非集成3C系统输入输出信息流,CADCAM概论技术,20世纪50年代以来，CAD与CAM技术各自独立发展，出现一批性能优良的相互独立的商品化CAD、CAPP、CAM系统。相互独立的系统无法实现系统间信息的自动传递和交换，影响了设计效率，且文件转换可能造成错误。CAD/CAM集成概念出现，首先致力于CAD、CAPP和CAM系统之间数据自动传递和转换研究，
7、将已存在和使用的CAD、CAPP、CAM系统集成起来。这一技术现已达到实用化水平。,CADCAM概论技术,CAD/CAPP/CAM集成信息流,CADCAM概论技术,CAD/CAPP/CAM集成：运用现代数字信息化技术将CAD/CAM各组成部分以及制造系统中与CAD/CAM有关的其它子系统有机地组织和管理起来，实现系统信息共享、资源共享，提高系统管理水平和运行效率。,I-DEAS,CADCAM概论技术,CAD/CAPP/CAM集成基本步骤,CADCAM概论技术,CAD/CAM的主要任务,几何造型特征造型 工程绘图 计算分析 结构分析优化设计 计算机辅助工艺规程设计 数控编程 模拟仿真 计算机辅助
8、测试技术 工程数据管理,CADCAM概论技术,几何造型,描述基本几何实体（如大小）及实体间的关系（如几何信息），进行图形图像的技术处理。,几何建模技术是CAD/CAM系统的核心，为产品设计、制造提供基本数据和原始信息,CADCAM概论技术,特征造型,面向设计与制造过程的造型系统，含有产品的几何形状信息，同时将孔、槽、公差、粗糙度等工艺信息包括其中，有利于CAD/CAPP集成。,CADCAM概论技术,工程绘图,CAD/CAM系统有处理二维图形的能力，包括基本图元的生成，标注尺寸，图形编辑（比例变换、平移、拷贝、删除等）,CAD系统的重要环节，产品最终结果的表达方式,系统还应具备从几何造型的三维图
9、形直接向二维图形转换的功能,CADCAM概论技术,计算分析,计算分析对象包括几何特征（如体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量）和物理特征（如应力、 温度、位移）,低压冷涡轮叶片结构分析,要求CAD/CAM系统对各类计算分析的算法正确、全面，且有较高的计算精度,油井压缩机头部封盖失效的原因分析,CADCAM概论技术,优化设计,CAD/CAM系统应具有优化求解的功能，也就是在某些条件的限制下，使产品或工程设计中的预定指标达到最优。,优化设计包括： 总体方案的优化 产品零件结构的优化 工艺参数的优化 ,CADCAM概论技术,结构分析,常用的结构分析中方法是有限元法，这是一种数值近似解方法，用来解决
10、结构形状比较复杂零件的静态、动态特性计算，强度、振动、热变形、磁场、温度场强度、应力分布状态等计算分析。,CADCAM概论技术,计算机辅助工艺规程设计,设计的目的是为了加工制造，而工艺设计是为产品的加工制造提供指导性的文件，是CAD与CAM的中间环节。,CAPP根据建模生成的产品信息及制造要求，人机交互或自动决策出加工该产品所采用的加工方法、加工步骤、加工设备及加工参数。,CADCAM概论技术,自动数控编程,分析零件图和制订出零件的数控加工方案后，采用专门的数控加工语言（例如APT语言），提供数控机床各种运动和操作的全部信息。,自动数控编程基本步骤通常包括： 编程 计算机辅助编程，生成源程序
11、前处理 编译源程序，求出刀位文件 后处理 将刀位文件转换成零件的数控加工程序,CADCAM概论技术,动态仿真,模拟：根据设计要求，建立工程设计的实际系统模型。,仿真：通过对系统模型的试验运行，研究一个存在（或设计中）的系统，通常有加工轨迹仿真、机构运动学仿真、机器人仿真、数控加工仿真等。,目的：预测产品性能，模拟产品制造过程、可制造性，避免损坏，减少制造成本。,CADCAM概论技术,计算机辅助测试技术,计算机辅助测试技术结合计算机技术、测量技术、信号处理及现代控制理论形成了一门新兴综合性学科。,模具检测,逆向工程,管件测量,CADCAM概论技术,工程数据管理,CAD/CAM系统数据量大、种类繁
12、多，因此CAD/CAM系统应提供有效的管理手段，支持工程设计与制造全过程的信息传输与交换。 并行作业方式的应用中，设计者或工作小组之间的信息交换需要CAD/CAM 系统应具备良好的信息传输管理功能和信息交换功能。,CADCAM概论技术,1946年，ENIAC,CADCAM概论技术,1950年美国麻省理工学院采用阴极射线管（CRT）研制成功图形显示终端，实现了图形的动态显示，从此结束了计算机只能处理字符数据的历史。,形成期,研制出类似于示波器的图形设备“旋风I号”（Whirlwind I），用它可以显示简单图形。,CADCAM概论技术,1958年，美国Calcomp公司研制出滚筒式绘图仪；Ger
13、ber公司研制出平板绘图仪。,形成期,整个50年代，人们大多采用电子管计算机，用机器语言编程。计算机主要用于科学计算，为之配置的图形设备仅具有输出功能，CAD技术处于被动式的图形处理阶段。,CADCAM概论技术,20世纪50年代后期出现了光笔，从而开始了交互式绘图。20世纪60年代初，开发了屏幕菜单点击、功能键操作、光笔定位、图形动态修改等交互绘图技术。1963年美国学者Ivan Suthcrland开发出第一个交互式图形系统Skechpad。,发展期,1963年，SKETCHPAD（交互式图形系统）,光笔,CADCAM概论技术,1964年美国IBM公司推出了商品化的计算机绘图设备；美国通用汽
14、车公司的多路分时图形控制台，可实现各阶段的汽车设计；1973年诞生了第一个实体造型（Solid Modeling）试验系统；1978年推出了第一代实体造型软件；70年代末，美国CAD工作站安装数量超过12000台，使用者超过25000人。,成熟期,CADCAM概论技术,图形系统和CAD/CAM工作站的销售量与日俱增。,集成期,在这个时期由于微机加Windows 95/98/NT操作系统与工作站加Unix操作系统在以太网的环境下构成了CAD系统的主流工作平台，出现了集成化的CAD/CAM系统。,CADCAM概论技术,1952年首次研制成功数控（Numerical control，NC）机床，该机
15、床只需通过改变数控程序即可完成不同零件的加工，奠定了CAM的硬件基础；1955年研制成功在通用计算机上运行的自动编程工具（APT）语言，实现了NC程序编制的自动化；20世纪70年代后期，几何造型技术、图形显示技术和数控编程后置处理技术有很大的发展和应用，出现了加工过程仿真和加工程序检验系统。,CAM技术发展,CADCAM概论技术,挪威工业公司于1969年开发的AUTOPROS系统，这是最早的CAPP系统。为克服派生式CAPP系统的缺点，创成式CAPP系统问世，如美国普渡大学在1977年开发的APPAS系统、美国普渡大学和宾州大学在1983年联合开发的TIPPS系统、德国阿亨大学在1980年开发
16、的AUTAP系统等。工艺过程涉及因素太多，全自动创成工艺规程通用系统仍在研究阶段。从20世纪80年代中期起，创成式CAPP系统的研究转向具有人工智能的专家系统方面。,CAPP技术发展,CADCAM概论技术,20世纪70年代后期、80年代初提出了CAD/CAM集成的概念；20世纪80年代，出现工程化CAD/CAM商品化软件：CADAM、CADIA、UG、IDEAS、ProE等；20世纪90年代，CAD/CAM系统的集成度不断增加，特征造型技术的成熟应用，为CAD/CAM数据流无缝传递奠定基础，达到了真正意义上的集成。,CAD/CAM集成,CADCAM概论技术,CAD/CAM技术的新发展,并行工程
17、CADCAM技术集成化、智能化虚拟制造技术,虚拟制造（Virtual Manufacturing,VM）就是“在计算机中完成产品的制造任务”,要求产品开发人员在设计阶段就考虑产品整个生命周期的所有要求,CADCAM概论技术,CAD/CAM系统的分类,CADCAM概论技术,CADCAM概论技术,CADCAM概论技术,CADCAM概论技术,系统软件主要包括操作系统、编程语言、网络通信及管理等三大类软件；,CADCAM概论技术,支撑软件是CAD/CAM软件系统的重要组成，也是各类应用软件的基础主要包括：（1）绘图软件 ；（2）几何建模软件；（3）工程计算与分析软件；（4）仿真与模拟；（5）工艺过程设计；（6）专用设备控制程序生成；（7）集成与管理；应用软件可分为：检索与查询软件、专用图形生成软件、专用数据库、专用计算与算法软件、专用设备接口与控制程序（含专用设备驱动程序）、专用工具软件等。,CADCAM概论技术,系统功能配置；系统软件性价比；硬件匹配度；二次开发能力与环境；系统的开放性。,CAD/CAM系统选用原则,CADCAM概论技术,集成化；智能化；网络化；并行工程。,CAD/CAM系统发展趋势,CADCAM概论技术,UG NX功能模块 & 安装, CAD/CAM ,CADCAM概论技术,UG NX功能模块,建模片体运动仿真有限元分析数控加工,