機(jī)械CADCAM第1章

1、機(jī)械CAD/CAM技術(shù)桂林電子科技大學(xué)桂林電子科技大學(xué) 2012.11.20 目 錄第一章 CAD/CAM技術(shù)概述第二章 CAD/CAM的支撐技術(shù)第三章 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的處理技術(shù)第四章 計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù) 第五章 機(jī)械CAD/CAM建模技術(shù)第六章 機(jī)械CAD/CAM應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)第七章 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)第八章 數(shù)控加工編程第九章 CAD/CAM集成技術(shù)第一章 CAD/CAM技術(shù)概述1.1 CAD/CAM技術(shù)基本概念1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過(guò)程1.3 CAD/CAM技術(shù)的硬件和軟件1.4 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 1.1 CAD/CAM技術(shù)基本概念 1 1、CADCAD技術(shù)技術(shù)

2、 CAD含義：以計(jì)算機(jī)為工具，通過(guò)人機(jī)交互，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的一門(mén)綜合技術(shù)。CAD基本功能基本功能幾何造型工程分析仿真模擬圖形處理CAD基本功能基本功能幾何造型幾何造型工程分析工程分析仿真模擬仿真模擬圖形處理圖形處理CAD 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序庫(kù)交互圖形庫(kù)硬件軟件2 CAPP2 CAPP技術(shù)技術(shù)CAPP含義：含義： CAPPComputer Aided Process Planning 是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果,進(jìn)行產(chǎn)品加工工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。CAPP功能功能毛坯設(shè)計(jì)工藝路線(xiàn)工序設(shè)計(jì)工藝文件工裝設(shè)計(jì)余量分配切削

3、用量工時(shí)定額機(jī)床刀具選用工序圖繪制某零件機(jī)械加工某零件機(jī)械加工工藝流程工藝流程工藝過(guò)程卡工藝過(guò)程卡常用格式常用格式CAPP組成組成 人機(jī)交互模塊零件信息描述獲取工藝工序決策工藝文件生成與管理零件對(duì)象零件信息庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)庫(kù)工藝文件庫(kù)3 3、CAMCAM技術(shù)技術(shù)CAMCAM含義：含義： CAM- Computer Aided Manufacturing廣義廣義CAMCAM：利用計(jì)算機(jī)完成從毛坯到產(chǎn)品制造過(guò)程中的直接和間接的各種生產(chǎn)活動(dòng)，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、物流控制、質(zhì)量保證等。狹義狹義CAMCAM：數(shù)控加工編程。4 4、CAD/CAMCAD/CAM集成技術(shù)集成技術(shù) 利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

4、、數(shù)據(jù)交換和接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM各模塊之間信息自動(dòng)傳遞、轉(zhuǎn)換和共享的相關(guān)技術(shù)。CADCAPPCAM工程圖樣工藝文檔NC代碼CAD/CAPP/CAM非集成系統(tǒng)的信息流CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)的信息流CADCAPPCAM概念設(shè)計(jì)幾何造型工程分析圖形處理毛坯設(shè)計(jì)工藝流程工序設(shè)計(jì)工時(shí)定額數(shù)控編程作業(yè)計(jì)劃物流控制質(zhì)量保證CAD/CAM集成系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)用戶(hù)界面應(yīng)用系統(tǒng)CADCAPPCAM數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換接口操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件CAD/CAM作業(yè)過(guò)程特征設(shè)計(jì)對(duì)象數(shù)字化設(shè)計(jì)對(duì)象數(shù)字化 所設(shè)計(jì)產(chǎn)品以數(shù)據(jù)形式保存，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)是對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、處理和轉(zhuǎn)換的過(guò)程。設(shè)計(jì)環(huán)境的網(wǎng)

5、絡(luò)化設(shè)計(jì)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將不同設(shè)計(jì)人員、部門(mén)和設(shè)計(jì)地點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，做到及時(shí)溝通和響應(yīng)，避免信息延誤和錯(cuò)誤傳遞，避免扯皮和責(zé)任推諉現(xiàn)象。設(shè)計(jì)過(guò)程的并行化設(shè)計(jì)過(guò)程的并行化 建立上下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)的關(guān)聯(lián)和反饋，上游活動(dòng)可對(duì)下游活動(dòng)預(yù)先分析，確保整體性；若下游發(fā)現(xiàn)上游的缺陷，可及時(shí)修改，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)不斷完善和優(yōu)化。新型開(kāi)發(fā)工具和手段新型開(kāi)發(fā)工具和手段 應(yīng)用如快速原型技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、動(dòng)靜態(tài)分析等多種技術(shù)，保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次成功率。 1.3 CAD/CAM系統(tǒng)硬件和軟件 1、CAD/CAM系統(tǒng)組成軟件核心人關(guān)鍵硬件基礎(chǔ)CAD/CAM系統(tǒng)組成人：人：有著不可替代有著不

6、可替代主導(dǎo)主導(dǎo)作用作用硬件：硬件：是是基礎(chǔ)基礎(chǔ)，包括主機(jī)、計(jì)算機(jī)，包括主機(jī)、計(jì)算機(jī) 外部設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等外部設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等軟件：軟件：是是核心核心，決定系統(tǒng)性能的優(yōu)，決定系統(tǒng)性能的優(yōu) 劣，包括操作系統(tǒng)、支撐軟件、劣，包括操作系統(tǒng)、支撐軟件、 應(yīng)用軟件等。應(yīng)用軟件等。2、CAD/CAM系統(tǒng)硬件CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件組成存貯器計(jì)算機(jī)主機(jī)輸入裝置生產(chǎn)裝備輸出裝置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件組成計(jì)算機(jī)主機(jī)：計(jì)算機(jī)主機(jī)： 中小型計(jì)算機(jī)中小型計(jì)算機(jī)：由于大型復(fù)雜設(shè)計(jì)計(jì)算和分析； 工程工作站工程工作站：具有強(qiáng)大的圖形處理、高速計(jì)算 和網(wǎng)絡(luò)通信能力； 微型計(jì)算機(jī)：微型

7、計(jì)算機(jī)：性能價(jià)格比高，軟件豐富，操作 容易，是CAD/CAM主流機(jī)型。輸入裝置：輸入裝置： 鍵盤(pán)鼠標(biāo)鍵盤(pán)鼠標(biāo)：最典型常用的輸入裝置； 數(shù)字化儀：數(shù)字化儀：通過(guò)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行圖形坐標(biāo)點(diǎn)輸入； 圖形掃描儀：圖形掃描儀：能快速完成圖形信息的輸入，生成位圖信息， 經(jīng)矢量化處理矢量化處理將位圖轉(zhuǎn)換為矢量化圖形； 三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備: :包括三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、激光三維掃描儀等 數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)：將光學(xué)真實(shí)圖象轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖象； 其他輸入裝置：其他輸入裝置：如觸摸屏、聲響交互輸入、數(shù)據(jù)手套等。 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x激光三維掃描儀激光三維掃描儀數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套數(shù)字化儀數(shù)字化儀鍵盤(pán)鍵盤(pán)鼠標(biāo)鼠標(biāo)輸出裝置

8、：輸出裝置： 圖形顯示器：圖形顯示器：最基本的輸出裝置，由圖形卡支持； 打印機(jī)：打印機(jī)：有針式、噴墨、激光打印機(jī)之分； 自動(dòng)繪圖儀：自動(dòng)繪圖儀：有筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀， 有滾筒繪圖儀、平板繪圖儀之分。 立體顯示器：立體顯示器：頭盔顯示器頭盔顯示器、立體眼鏡、3D立體投影儀 三維打印機(jī)三維打印機(jī)：采用材料累加成型原理，由CAD數(shù)據(jù)直接控 制打印機(jī)x、y、z三軸運(yùn)動(dòng)。 升降工作臺(tái)成形頭光敏樹(shù)脂支撐材料紫外光頭盔顯示器頭盔顯示器光敏材料三維打印光敏材料三維打印原理圖原理圖存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器： 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)當(dāng)前所需的數(shù)據(jù)和程序，半導(dǎo)體材 料， 訪(fǎng)問(wèn)速度快，成本高，存儲(chǔ)量有限，存儲(chǔ)信息掉 電丟失

9、； 外存儲(chǔ)器：外存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)CPU暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)和程序，存儲(chǔ)量 大，能長(zhǎng)期保存。 外存儲(chǔ)器有軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、USB之分。 3、CAD/CAM系統(tǒng)的軟件CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)的軟件組成系統(tǒng)的軟件組成系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件： 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)軟件核心，有CPU管理、內(nèi)存 管理、I/O管理、文件管理等功能，常用操 作系統(tǒng)有DOS、Windows、Unix、Linux等。 語(yǔ)言編譯系統(tǒng)：語(yǔ)言編譯系統(tǒng)：如 Basic、C/C+、LISP等編譯系統(tǒng)， 是將高級(jí)語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)機(jī)器語(yǔ)言。 圖形接口標(biāo)準(zhǔn)：圖形接口標(biāo)準(zhǔn)：如 GKS、PHIGS、GL/OpenGL等圖 形接口標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于硬件設(shè)備和各

10、種不同的 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。支撐軟件支撐軟件： 交互式二維繪圖軟件：交互式二維繪圖軟件：主要完成二維工程圖樣的繪制， 如AutoCAD、PICAD、高華CAD、開(kāi)目CAD、CAXA等。 三維造型軟件：三維造型軟件：如 MDT、Solidworks、Solidedge等。 數(shù)控編程軟件數(shù)控編程軟件：如 MasterCAM、SurfCAM等。 工程分析軟件工程分析軟件：有限元分析軟件，如 SAP、NASTRAN、ANSYS等； 動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，如Adams等。 虛擬現(xiàn)實(shí)軟件工具虛擬現(xiàn)實(shí)軟件工具：Creator、VEGA、WTK（WorldToolKit）等。 綜合集成支撐軟件綜合集成支撐軟件：如 I

11、-DEAS、UGII、PRO/E、CATIA等,具有CAD、 CAE、CAM等綜合功能。應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件： 在系統(tǒng)軟件和支撐軟件基礎(chǔ)上，針對(duì)某一具體應(yīng)用具體應(yīng)用開(kāi)發(fā)的軟件，如機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)等CAD或CAE軟件系統(tǒng)。1.4 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展50年代萌芽期萌芽期：圖形顯示器(50),NC機(jī)床(52),繪圖儀(58)60年代成長(zhǎng)期成長(zhǎng)期: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI等大型 CAD/CAM系統(tǒng)問(wèn)世70年代發(fā)展期發(fā)展期：CAD/CAM軟硬件系統(tǒng)商品化80年代普及期普及期：PC微

12、機(jī)和工作站系統(tǒng)廣泛使用，從大型 企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展，從發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家擴(kuò)展90年代集成期集成期：CAD/CAM集成，CIMS集成單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段 6070年代 如圖形軟件、數(shù)控編程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等 CAD/CAM系統(tǒng)；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系統(tǒng)。 特征：特征：各功能模塊基本形成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，不具備集成性。CAD/CAM的集成階段的集成階段 20世紀(jì)80年代 實(shí)體造型成熟，特征建模、工程數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展；超級(jí)微機(jī)、工作站占領(lǐng)市場(chǎng)。 特征特征: CAD/CAE/CAM集成性好，應(yīng)用向三維、集成化

13、發(fā)展。面向并行協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的面向并行協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的CAD/CAM階段階段 自20世紀(jì)90年代 由面向零件集成向面向產(chǎn)品并行協(xié)同設(shè)計(jì)發(fā)展，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功。 特征：特征：面向產(chǎn)品全生命周期建模、企業(yè)PDM、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同工作模式。CAD/CAM目前研究熱點(diǎn)目前研究熱點(diǎn) 計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì) 需解決建模和推理兩大技術(shù)難題。 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì) 須解決： 群體成員間實(shí)時(shí)、可靠、廉價(jià)的信息交換； 保證異地、異構(gòu)環(huán)境下協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行； 群體成員沖突協(xié)調(diào)解決機(jī)制。 智能智能CAD/CAM技術(shù)技術(shù) CAD/CAM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成 計(jì)算機(jī)安全計(jì)算機(jī)安全CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1 1、集成化、集成化 單一功能各模塊CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM的集成 CAD/CAM與ERP集成，即技術(shù)與管理信息的集成2 2、網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)化 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將不同地點(diǎn)的CAD/CAM系統(tǒng)連接起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息交換，共享網(wǎng)絡(luò)資源，降低設(shè)計(jì)成本，加速了產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程。3