《機械CADCAM技術(shù)》自學指導書

1、機械 CAD/CAM技術(shù)自學指導書一、課程編碼及適用專業(yè)課程編碼：適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化（函授本科）二、課程性質(zhì)機械 CAD/CAM技術(shù)是機械制造與自動化專業(yè)的一門專業(yè)必修課，該課程是為了培養(yǎng)學生進行計算機輔助設(shè)計、制造及工藝分析等能力而開設(shè)的。本課程介紹計算機輔助設(shè)計與制造的基本理論，使用典型CAD與 CAM軟件進行機械類典型零部件的設(shè)計與制造。它也是先進制造技術(shù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。三、本課程的地位和作用CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計與制造）技術(shù)是隨著計算機和數(shù)字化信息技術(shù)發(fā)展而形成的新技術(shù)，是20 世紀最杰出的工程成就之一，也是數(shù)字化、信息化制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其發(fā)展和應用對制造業(yè)產(chǎn)生了

2、巨大的影響和推動作用?，F(xiàn)今不僅CAD/CAM本身已形成規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)，而且為制造業(yè)帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。進入二十一世紀，我國逐步成為世界的制造業(yè)中心，需要大批制造技術(shù)應用人才，幫助學習和掌握CAD/CAM的原理、方法與技術(shù)，提高機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應形勢的發(fā)展和社會需要，是實現(xiàn)機械類應用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。本課程主要面向機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，同時也適合機械電子工程專業(yè)和金屬材料成形與控制專業(yè)相關(guān)課程教學。對于提高產(chǎn)品性能、改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)計效率，都是具有重要作用的。四、學習目的和要求本課程的教學目的是：使學生具備高等職業(yè)技術(shù)人員所必須的思想認識水平、思維方式、職業(yè)

3、道德， 掌握 CAD/CAM的基本知識和基本技能。要求在知識方面：建立 CAD/CAM的基本概念；掌握基本的CAD建模方法；掌握基本的CAM流程、處理操作流程等主要內(nèi)容。在能力方面：能熟練地運用CAD類軟件完成一般復雜程度的機械零部件三維CAD實體建模、虛擬裝配及工程圖；能熟練地運用CAM類軟件完成一般復雜程度的機械零部件的CAM編程及加工仿真；能掌握不同的軟件系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法。在德育方面：初步具備辨證思維的能力；具有愛崗敬業(yè)的思想，實事求是的工作作風和創(chuàng)新意識；增強職業(yè)道德的意識；增強密切聯(lián)系工程實踐的能力。1五、本課程的學習方法為了學好本課程，首先要具有正確的學習目的和態(tài)度。在學習中

4、要刻苦鉆研、踏踏實實、虛心求教、持之以恒。在學習時要抓住基本原理，常用方法，基本步驟這一主線；要理解問題是如何提出和引申的，又是怎樣解決和應用的；要注意各部分內(nèi)容之間的聯(lián)系，前后是如何呼應的。通過習題可以鞏固和加深對所學理論的理解，并培養(yǎng)分析能力和運算能力，所以應按要求完成布置的作業(yè)題。除學習規(guī)定教材外，應參閱相關(guān)的參考書。六、自學內(nèi)容與指導第一章概述（一）本章重點1. CAD/ CAM 基本定義和包含的內(nèi)容2. 研究內(nèi)容和發(fā)展概況3. 采用 CAD/CAM技術(shù)的意義4.CAD/CAM系統(tǒng)功能、任務(wù)和工作過程（二）本章考點1. CAD 、CAM 、 CAE 的定義、包含的內(nèi)容2. 為什么要使用

5、 CAD/CAM 技術(shù)3. CAD/CAM 系統(tǒng)功能（三）自學指導1.通過舉例分析，引入產(chǎn)品周期的概念（例如機床或其他產(chǎn)品）2 結(jié)合產(chǎn)品周期圖分析產(chǎn)品周期中的設(shè)計和制造的各個部分的功能3. 分析產(chǎn)品周期的設(shè)計和制造的各個部分利用計算機的可能性，從而引出CAD 、 CAM 、CAE的概念4介紹 CAD 、 CAM 、 CAE 的定義、包含的內(nèi)容5通過 CAD CAM信息的共享，引入集成的概念6通過分析一個設(shè)計和制造集成系統(tǒng)（通過一個共用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)集成）的工作過程使學生了解CAD/CAM系統(tǒng)的工作過程和功能（A SCENARIO ）27介紹一個用PRO/Engineering軟件實現(xiàn)手機外殼的設(shè)計

6、和制造的過程包括：三維造型、有限元分析、快速原型制作技術(shù)、 及外殼模具的設(shè)計和加工仿真過程，使學生不僅了解CAD/CAM系統(tǒng)的工作過程也了解其發(fā)展現(xiàn)狀。8總結(jié)以下問題，為今后講解CAD/CAM相關(guān)技術(shù)做準備什么是 CAD/CAM ？為什么要使用CAD/CAM技術(shù)？如何實現(xiàn)CAD/CAM ？ (how) 。（四）習題1、CAD/CAM由和兩部分組成。2、CAD/CAM系統(tǒng)集成包括、與三方面。3、解釋 :CAD/ CAM ：CAPP ：4、CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)？5、闡述 CAD /CAM的發(fā)展趨勢？第二章機械 CAD/CAM常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（一）本章重點1. 軟件工程的基本概念2. 軟件開發(fā)

7、的一般步驟3. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)）4. 數(shù)據(jù)庫原理5. 和 DBMS系統(tǒng)（二）本章考點1軟件開發(fā)的一般步驟2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)3樹結(jié)構(gòu)（三）自學指導1. 首先從軟件開發(fā)的演化過程（個人編程時代、軟件作坊時代、軟件工程時代）分析入手，引出軟件危機的概念；2. 再討論解決危機的軟件工程的思維方法和軟件開發(fā)的一般步驟；3.舉例說明現(xiàn)實世界中數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系, 并分析計算機中的數(shù)據(jù)存儲特點, 引出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念；4. 講解數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)；5. 舉例說明數(shù)據(jù)管理的作用和意義, 分析數(shù)據(jù)管理的不同方法和特點 , 引出數(shù)據(jù)庫的概念；36. 講解數(shù)據(jù)庫的原理和 DBMS系統(tǒng)。

8、（四）習題1、一切描述客觀事物并能被計算機接受和處理的符號集合叫。2、鏈表的存儲單元可以連續(xù)也可以不連續(xù)，其機構(gòu)形式主要有、和三種。3、以下結(jié)構(gòu)形式和電話連接類似的是。A.總線型拓撲B. 星型拓撲C. 環(huán)型拓撲D. 網(wǎng)狀拓撲4、CAD/CAM系統(tǒng)集成方案的種類？第三章計算機輔助圖形處理（一）本章重點1. 圖形軟件的類型和功能2. 繪圖程序的基本設(shè)計方法3. 圖形軟件標準4. 圖形變換 ( 窗視變換、二維圖形和三維圖形的幾何變換)（二）本章難點1. 繪圖程序的基本設(shè)計方法，2. 圖形軟件標準和意義、圖形變換的原理和方法（三）本章考點1. 二維圖形和三維圖形的幾何變換2. 隱藏線與隱藏面的處理3.

9、 圖形生成方法（四）自學指導1. 從學生較熟悉的軟件 AUTOCAD 和高級語言入手 ,分析計算機繪圖方法，引出基本繪圖指令軟件、圖形支持軟件和專用圖形軟件的概念，2. 講解基本繪圖指令軟件、圖形支持軟件和專用圖形軟件繪圖過程；3. 舉例講解繪圖程序的基本設(shè)計方法（參數(shù)化法繪圖程序設(shè)計、圖元拼合法、和尺寸驅(qū)動法的設(shè)計原理）4. 通過分析現(xiàn)實世界當中三維物體的形狀、計算機中的顯示方法、和繪圖的過程要求，引出窗口、視區(qū)的概念；5. 講解窗視變換的意義和方法46. 通過對繪圖系統(tǒng)的要求分析引出圖形變換的概念；7. 介紹二維圖形和三維圖形的幾何變換的方法8. 分析市場上 CAD軟件產(chǎn)品的多樣性、與 C

10、APP的聯(lián)系，引出圖形數(shù)據(jù)交換標準的概念；9. 介紹圖形數(shù)據(jù)交換標準（ IGES、 PDES STEP）（五）習題1、在機械 CAD/CAM研究對象中用，來表達面與面、頂點與頂點等之間的連接關(guān)系。2、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中把描述一個對象的數(shù)據(jù)稱為。A.數(shù)據(jù)項B. 數(shù)據(jù)文件C.記錄D.線性結(jié)構(gòu)3、開窗口定義？第四章幾何建模及特征建模（一）本章重點1. 建模概念與幾何建模2. 線框建模、曲面建模、3. 實體建模、特征建模（二）本章難點1. CAD/CAM 集成對建模的基本要求2. 線框建模、曲面建模原理3. 特征建模特點和作用（三）本章考點1. CAD/CAM集成對建模的基本要求2. 實體建模原理（四）自學

11、指導1分析現(xiàn)實世界中三維物體的形狀幾何信息和拓撲信息；2分析數(shù)據(jù)在計算機中的存儲方式，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模型的對應關(guān)系；3介紹線框建模的定義原理和方法；4線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；線框建模適用的范圍；5. 通過分析線框建模的特點和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指出這種方法對面的信息描述的不足；6. 介紹表面建模的定義原理和方法，表面建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作比較；57. 強調(diào)表面建模適用的范圍；8. 講述實體的生成方法（體素法、掃描法等），基本體素的定義基本體素間的集合運算，舉例說明利用基本體素拼和實體的過程，通過舉例說明某些物體的表面形狀難以用基本體素拼和實體, 引出掃描的概念，舉例說明用掃描法生成實體的過程（五）

12、習題1 、對于現(xiàn)實世界中的物體，從人們的想象出發(fā)，到完成它的計算機內(nèi)部表示這一過程稱為。2、CAD/CAM的建模技術(shù)主要包括和技術(shù)。3、用于存放非線性具有分支結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫。A.樹B.對列C.數(shù)組D.支4、CAD/CAM集成對建模的基本要求？第五章計算機輔助設(shè)計（一）本章重點1. 計算機輔助設(shè)計特點和含義2. 設(shè)計資料的程序處理3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介4. 參數(shù)化繪圖與尺寸驅(qū)動開發(fā)技術(shù)5. 機械 CAN應用軟件的開發(fā)方法（二）本章難點1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2. 參數(shù)設(shè)計的幾種方法3. 機械 CAD的開發(fā)方法（三）本章考點1. 數(shù)據(jù)模型種類2. 工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別和

13、特點3. 常用的 CAD 軟件（四）自學指導1. 在傳統(tǒng)的機械設(shè)計特點入手認識計算機輔助設(shè)計的含義，可以快速方便、高效高質(zhì)、低成本的完成整個產(chǎn)品人物的現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)，它彌補了傳統(tǒng)設(shè)計的不足，把常規(guī)的設(shè)計原理、計算機技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計方法等有機的結(jié)合在一起。62. CAD技術(shù)要求計算機在設(shè)計時把一些規(guī)范、標準自動的檢索出，這是需要將數(shù)表、線圖、公式等形式進行程序處理。3. CAD就是計算機對各類設(shè)計數(shù)據(jù)處理的過程，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)應用程序及支持數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)組成。4. 目前參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)都在不斷的豐富和完善自身，對于機構(gòu)形式基本固定而結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的產(chǎn)品，利用

14、參數(shù)化設(shè)計可以提高產(chǎn)品的設(shè)計效率，減少重復勞動。5. CAD 的應用軟件是在系統(tǒng)軟件、 支持軟件的基礎(chǔ)上， 針對某一專一的產(chǎn)品或行業(yè)的用途研制的軟件，要保證應用軟件的先進性和開發(fā)的高效性，一般都是在這次支撐軟件的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)。（五）習題1、產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型主要包括、等。2、CSG 建模方法其實是按一定的實體進行。3、以下變換矩陣在二維空間沒有的是。A 比例變換B. 鏡像變換C. 錯切變換D. 復合變換4、利用顯示屏幕按人們的意愿選取和放大一部分畫面的方法稱為。A.開窗口B. 剪取C. 裁剪D. 縮放第六章計算機輔助工程分析（一）本章重點1. 有限元分析法2. 優(yōu)化設(shè)計3. 計算機仿真（二）本

15、章難點1. 有限元法的基本思想和解法2. 常用優(yōu)化設(shè)計方法和設(shè)計步驟3. 計算機仿真類型，步驟，及在 CAD/CAM系統(tǒng)中的應用（三）本章考點1. 有限元法的基本思想2. 常用優(yōu)化設(shè)計方法3. 計算機仿真類型（四）自學指導71. 工程分析是 CAD技術(shù)的基本任務(wù)之一， 主要是通過計算機利用數(shù)值分析方法進行輔助工程分析，是 CAD中應用最早、卓有成效的領(lǐng)域之一。2. 將一般自動編程系統(tǒng)中對幾何形狀描述、加工工藝過程等的定義，用宏指令來代替，用字符串表示宏指令名，表示上述定義的若干內(nèi)容。3. 在 CAD/CAM 集成系統(tǒng)中， NC 加工程序的生成不能用一般零件程序的形式，即將幾何形狀的描述、工藝過

16、程的陳述機輔助功能等用相關(guān)的語句逐一定義。4. 通過以 CDGTNCO 系統(tǒng)為例了解圖形圖素的描述與輸入（五）習題1、零件信息模型可分為為、和三層。2、以下軟件系統(tǒng)具有很強的設(shè)計制造功能。A.I-DEASB.UGC.Pro/EngineerD.AutoCAD3、有限元法的基本思想？第七章計算機輔助工藝設(shè)計（一）本章重點1. 成組技術(shù)2. CAPP 系統(tǒng)零件信息的描述、輸出和輸入3. 派生式 CAPP系統(tǒng)和創(chuàng)成式 CAPP系統(tǒng)4. CAPP 專家系統(tǒng)（二）本章難點1. 成組技術(shù)的基本原理2. CAPP 系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)3. CAPP 專家系統(tǒng)得工作原理（三）本章考點1. 成組技術(shù)的基本原

17、理與應用2. CAPP系統(tǒng)的工作原理類型（四）自學指導1分析傳統(tǒng)工藝設(shè)計的方法，使學生明確工藝設(shè)計的內(nèi)容；并了解情況手工工藝設(shè)計的方法存在的問題，進一步分析計算機輔助工藝設(shè)計的可能性和意義；82. 介紹成組技術(shù)極其在 CAPP中的應用 介紹開發(fā)派生式 CAPP系統(tǒng)的步驟和方法， 零件編碼的方法和意義不同的編碼系統(tǒng)介紹（LJBM、OPITZ、 KK-3 等零件分類成組方法標準工藝規(guī)程設(shè)計3 通過學習CAPP 的發(fā)展概況，引出派生式CAPP系統(tǒng)的方法，開發(fā)派生式CAPP系統(tǒng)的步驟和方法，介紹基于上述方法開發(fā)的CAPP 實例，使學生全面了解系統(tǒng)的原理和功能。4. 首先分析派生式 CAPP系統(tǒng)局限性和

18、存在的問題； 再分析開發(fā)創(chuàng)成式 CAPP系統(tǒng)的必要性和意義，引出創(chuàng)成式 CAPP的概念和原理，分析開發(fā)創(chuàng)成式 CAPP的幾個難點問題所在：零件信息的描述、建立工藝決策邏輯、工藝設(shè)計過程難以用數(shù)學模型描述的問題5.通過實例詳細講述上述問題的涉及到的方法，零件信息的描述: 柔性編碼法、型面描述法、體元素描述法和特征描法、從CAD數(shù)據(jù)庫中直接獲得零件信息等方法，工藝決策邏輯形式：決策表、決策樹，逆向編程原理和工序設(shè)計。6. 首先分析工藝設(shè)計的特點，和引入人工智能中專家系統(tǒng)技術(shù)的必要性；引入專家系統(tǒng)的概念。介紹專家系統(tǒng)的工作原理，各部分的功能，并與傳統(tǒng)程序的工作過程做比較，強調(diào)專家系統(tǒng)中知識庫和推理機

19、的相互獨立性。介紹開發(fā)CAPP專家系統(tǒng)涉及的方法。零件信息的描述、工藝知識庫的建立（例如加工方選擇、工藝路線的確定、毛坯的選擇知識庫的建立）、推理機的控制策略（正向推理、反向推理方法）7. 學習 CAPP專家系統(tǒng)的工作過程（五）習題1、CAPP 系統(tǒng)工作原理類型有、和四類。2、計算機輔助工程分析不包括。A. 幾何模型分析B. 幾何模型計算C. 應力分析D. 出圖3、解釋： FMS： NC： IMS ：4、優(yōu)化設(shè)計的步驟？第八章數(shù)控編成和仿真（一）本章重點1. 數(shù)控編程2. 數(shù)控語言自動編程3. 圖形交互式自動編程4. 應用 Madter CAM 系統(tǒng)進行數(shù)控加工編程5. 數(shù)控加工仿真9（二）本

20、章難點1. 數(shù)控加工的特點2. 數(shù)控編程的指令代碼3. APT 自動編程語言4. Madter CAM 的幾何建模功能（三）本章考點1. 數(shù)字控制定義2. 數(shù)控編程的步驟3. 圖形交互式自動編程的基本步驟4. 加工仿真的主要內(nèi)容（四）自學指導1.數(shù)字控制是指在數(shù)控機床上使用數(shù)字編碼指令對機床部件進行控制的一種方法，被廣泛應用在金屬切削、磨削、板料成型、管料彎曲、焊接、裝配及檢查等操作中。2. 圖形交互編程技術(shù)通過專門的計算機軟件來實現(xiàn)，這種編程方法具有速度快、精度高、直觀性好、使用簡便、便于檢查等優(yōu)點，目前已成為國內(nèi)外先進的CAD/CAM軟件普遍采用的數(shù)控編程方法。3. 數(shù)控語言是一套規(guī)定好的

21、基本符號和由基本符號描述零件加工程序的規(guī)則。4. Madter CAM 是一套適用性相當廣泛的CAD/CAM系統(tǒng)，為了適用各種數(shù)控系統(tǒng)的機床加工，Madter CAM系統(tǒng)本身提供了百余種后置處理PST程序，即將通用的刀具軌跡文件NCI 轉(zhuǎn)換成特定的數(shù)控系統(tǒng)編程指令格式的NC程序。（五）習題1、數(shù)控系統(tǒng)主要由和兩種類型。2、柔性制造系統(tǒng)有、和組成。3、以下仿真類型是根據(jù)適用模型不同分的是。A. 模擬仿真B. 數(shù)字仿真C. 數(shù)學仿真D. 混合仿真4、闡述一下你對計算機集成制造系統(tǒng)CIMS的理解10七、自學進度及各章節(jié)學時安排自學周數(shù)8 周，每周保證不少于16 20 學時，總計140 學時。在自學過

22、程中， 除了保證時間外一定要做練習，獨立完成布置的作業(yè)分兩次寄回學校。最好將各章后面的有關(guān)習題及所介紹參考書上的有關(guān)習題也做一下。只有通過練習才能達到對所學內(nèi)容理解、消化的目的，進而掌握它。習題參考答案第一章概述1、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)2、硬件集成、 CAD 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與CAD 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、信息集成3、CAD/ CAM ：計算機輔助設(shè)計/制造CAPP： 計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計4、1） .幾何造型； 2）計算機分析；3）工程分析； 4）結(jié)構(gòu)分析；5）優(yōu)化設(shè)計； 6）計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計；7）NC 自動編程；8）模擬仿真； 9）工程數(shù)據(jù)管理；10）特征造型5、1）向 CAD/CAM系統(tǒng)的集成化方向發(fā)展

23、包括：人員集成、信息集成、功能集成、技術(shù)集成、2） 向 CAD/CAM智能化方向發(fā)展3）向 CAD/CAM網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展4）并行工程5）面向先進制造技術(shù)的CAD技術(shù)的發(fā)展6）虛擬設(shè)計技術(shù)第二章機械 CAD/CAM常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、數(shù)據(jù)2、單項鏈表、雙向鏈表、循環(huán)鏈表3、B. 星型拓撲4、1）通過專用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)集成2）利用標準格式接口文件實現(xiàn)集成3）基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成4）基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)集成5）基于特征方法的系統(tǒng)集成6）面向并行工程的系統(tǒng)集成第三章計算機輔助圖形處理1、拓撲2、 C.記錄113、利用顯示屏幕按人們的遺愿選擇取和放大一部分畫面的方法稱為開窗口。第四章幾何建模及特征建模1、建模2、幾何建模、特征建模3、A.樹4、 1）建模系統(tǒng)應具備信息描述的完整性2）建模技術(shù)