計(jì)算機(jī)輔助制造 概 述課件

第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述1第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述1.1CAD/CAM的基本概念1.2CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)1.3CAD/CAM技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史與應(yīng)用現(xiàn)狀1.4CAD與CAM之間的聯(lián)系1.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述1.1CAD/CAM的基本概念21.1CAD/CAM的基本概念1.1.1CAD/CAM的概念1.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程與CAD/CAM1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)的工作過(guò)程1.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義1.1CAD/CAM的基本概念1.1.1CAD/CAM的31.1.1CAD/CAM的概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign,簡(jiǎn)稱CAD）是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思和論證，產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)，有關(guān)零件的強(qiáng)度、剛度、熱、電、磁的分析計(jì)算和產(chǎn)品圖繪制等工作。一般認(rèn)為CAD系統(tǒng)應(yīng)包括如下功能：草圖設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、工程分析、裝配設(shè)計(jì)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換等。

1.1.1CAD/CAM的概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Compu4CADCAD系統(tǒng)功能模型新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃產(chǎn)品要求性能規(guī)定（輸入）設(shè)計(jì)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)CAD軟件計(jì)算機(jī)硬件（軟硬件環(huán)境）零件圖、裝配圖產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件零件信息文件（輸出）CADCAD系統(tǒng)功能模型新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃產(chǎn)品要求性能規(guī)定（輸入51.1.1CAD/CAM的概念狹義CAM通常是指計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工程序的編制，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真、NC代碼生成以及與數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置的軟件接口等

廣義CAM一般是指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，包括工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。

1.1.1CAD/CAM的概念狹義CAM通常是指計(jì)算機(jī)6CAM工藝路線文件工藝內(nèi)容文件零件信息（輸入）加工設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)CAM軟件計(jì)算機(jī)硬件（軟硬件環(huán)境）NC加工程序NC監(jiān)測(cè)程序（輸出）狹義CAM系統(tǒng)功能模型CAM工藝路線文件工藝內(nèi)容文件零件信息（輸入）加工設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)71.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程與CAD/CAM下圖給出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程所包括的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和產(chǎn)品制造四個(gè)階段。這是一個(gè)串行的過(guò)程鏈，但在實(shí)際生產(chǎn)中，有些過(guò)程是并行進(jìn)行的。如：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮產(chǎn)品的可制造性；產(chǎn)品制造過(guò)程中，則始終有生產(chǎn)管理的要求。1.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程與CAD/CAM下圖給出了產(chǎn)品8方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)工程分析與計(jì)算零件設(shè)計(jì)圖紙繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)毛坯設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)作業(yè)計(jì)劃編制物料管理制造資源管理生產(chǎn)管理數(shù)控編程及仿真數(shù)控加工常規(guī)加工質(zhì)量控制產(chǎn)品裝配產(chǎn)品制造產(chǎn)品調(diào)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)工程分析與計(jì)算零件設(shè)計(jì)圖紙繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝過(guò)9計(jì)算機(jī)輔助繪圖，簡(jiǎn)稱CAG計(jì)算機(jī)輔助工程分析，簡(jiǎn)稱CAE計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱CAPP計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，簡(jiǎn)稱NCP制造資源計(jì)劃，簡(jiǎn)稱MRPII企業(yè)資源計(jì)劃，簡(jiǎn)稱ERP計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制，簡(jiǎn)稱CAQ產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，簡(jiǎn)稱PDM虛擬設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱VR-CAD虛擬制造，簡(jiǎn)稱VM有代表意義的

CAD/CAM單項(xiàng)技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助繪圖，簡(jiǎn)稱CAG有代表意義的CAD/CAM單項(xiàng)技101.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程

CAD／CAM系統(tǒng)是設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的信息處理系統(tǒng)，它充分利用了計(jì)算機(jī)高效準(zhǔn)確的計(jì)算功能、圖形處理功能以及復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的存貯、傳遞、加工功能，在運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)及創(chuàng)造性，形成一個(gè)人機(jī)交互、各盡所長(zhǎng)、緊密配合的系統(tǒng)。CAD/CAM系統(tǒng)輸入的是設(shè)計(jì)要求，輸出的是制造加工信息。1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程CAD／CAM系統(tǒng)是11應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行空間凸輪設(shè)計(jì)與制造的基本工作過(guò)程

根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線及三維模型CAD（DESIGN）由凸輪三維模型自動(dòng)生成二維工程圖CAD（DRAWING）編制凸輪數(shù)控加工程序并進(jìn)行加工仿真CAM（NC）將加工程序輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行凸輪加工數(shù)控加工應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行空間凸輪設(shè)計(jì)與制造的基本工作過(guò)程12凸輪三維模型凸輪三維模型13凸輪二維工程圖凸輪二維工程圖14凸輪數(shù)控加工程序編制及加工仿真凸輪數(shù)控加工程序編制及加工仿真15凸輪加工實(shí)況凸輪加工實(shí)況16輸入設(shè)計(jì)要求選擇設(shè)計(jì)方案三維幾何造型及幾何模型最優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析裝配仿真運(yùn)動(dòng)仿真物性分析滿足產(chǎn)品要求否輸出圖樣、文件CAPP加工模擬滿足設(shè)計(jì)工藝要求否加工制造NC自動(dòng)編程修改設(shè)計(jì)程序庫(kù)圖形庫(kù)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)刀具切削用量庫(kù)NC代碼庫(kù)工藝庫(kù)CADCAMNNYYCAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程輸入設(shè)計(jì)要求選擇設(shè)計(jì)方案三維幾何造型及幾何模型最優(yōu)化設(shè)計(jì)有限171.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程

通過(guò)市場(chǎng)需求調(diào)查以及用戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求，向CAD系統(tǒng)輸入設(shè)計(jì)要求，利用幾何建模功能，構(gòu)造出產(chǎn)品的幾何模型，計(jì)算機(jī)將此模型轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，存貯在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

調(diào)用CAD/CAM系統(tǒng)程序庫(kù)中的各種應(yīng)用程序?qū)Ξa(chǎn)品模型進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化分析，以確定產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)方案及零部件的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)，同時(shí)，調(diào)用CAD/CAM系統(tǒng)中的圖形庫(kù)，將設(shè)計(jì)的初步結(jié)果以圖形的方式輸出在顯示器上。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程通過(guò)市場(chǎng)需求調(diào)查以及181.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程當(dāng)把設(shè)計(jì)對(duì)象描述為計(jì)算機(jī)內(nèi)部模型后，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助工程分析計(jì)算功能對(duì)產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)、結(jié)構(gòu)分析和仿真。即通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值分析的求解速度快、效率高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)進(jìn)行必要的工程分析和仿真計(jì)算。

根據(jù)計(jì)算機(jī)顯示的結(jié)果，設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)的初步結(jié)果作出判斷，如果不滿意，可以通過(guò)人機(jī)交互的方式進(jìn)行修改，直至滿意為止，修改后的數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程當(dāng)把設(shè)計(jì)對(duì)象描述為計(jì)算191.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程CAD/CAM系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造信息，在分析其零件幾何形狀特點(diǎn)及有關(guān)技術(shù)要求后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)在屏幕上顯示輸出。

工藝設(shè)計(jì)人員可以對(duì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，并允許以人機(jī)交互的方式進(jìn)行修改。最終的結(jié)果可以是生產(chǎn)中需要的工藝卡片或以數(shù)據(jù)接口文件的形式存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以供后續(xù)模塊讀取。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程CAD/CAM系統(tǒng)從數(shù)201.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程在打印機(jī)上輸出工藝卡片，成為車(chē)間生產(chǎn)加工的指導(dǎo)性文件。CAM子系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取零件幾何信息和加工工藝規(guī)程，生成NC加工程序。

有些

CAD／CAM系統(tǒng)在生成了產(chǎn)品加工的工藝規(guī)程之后，對(duì)其進(jìn)行仿真、模擬，驗(yàn)證其是否合理、可行。同時(shí)，還可以進(jìn)行刀具、夾具、工件之間的干涉、碰撞檢驗(yàn)。

在普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床上按照工藝規(guī)程和NC加工程序加工制造出有關(guān)產(chǎn)品。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程在打印機(jī)上輸出工藝卡片211.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期

提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量

降低生產(chǎn)成本

提高管理水平

1.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期221.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義

1.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義231.2CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)

1.零件造型2.裝配造型5.工程分析3.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)4.工程繪圖6.優(yōu)化設(shè)計(jì)11.應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)10.工程數(shù)據(jù)管理9.模擬仿真8.計(jì)算機(jī)輔助NC編程7.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.2CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)1.零件造型2.裝241.零件造型

零件造型是指在計(jì)算機(jī)中建立零件的三維實(shí)體模型。設(shè)計(jì)人員在三維CAD軟件的支持下可以根據(jù)自己的設(shè)想將零件從計(jì)算機(jī)中逐步“制作”出來(lái)。在制作過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以從各個(gè)角度觀察具有真實(shí)感的零件造型。如果對(duì)模型不滿意，可以立即修改零件造型。零件造型能夠準(zhǔn)確表達(dá)零件的形狀、尺寸、色澤、體積、重心、表面信息、材料信息等。對(duì)已有的零件造型提供方便的管理，以便存儲(chǔ)、歸檔或與其他系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)都提供參數(shù)化的基于特征的實(shí)體造型方法。1.零件造型零件造型是指在計(jì)算機(jī)中建立零件的三維實(shí)體模型。251.零件造型對(duì)于復(fù)雜表面的造型，系統(tǒng)可采用曲面造型或雕塑曲面造型的方法，根據(jù)給定的離散數(shù)據(jù)或有關(guān)具體工程問(wèn)題的邊界條件來(lái)定義、生成、控制和處理過(guò)渡曲面，或用掃描的方法得到掃描體、建立曲面的模型。零件造型技術(shù)是CAD／CAM系統(tǒng)的核心，它為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造提供基本數(shù)據(jù)，同時(shí)，也為其它模塊提供原始的信息，例如，所定義的幾何模型的信息可供給有限元分析、繪圖、仿真、加工等模塊調(diào)用。1.零件造型對(duì)于復(fù)雜表面的造型，系統(tǒng)可采用曲面造型或雕塑曲面26零件造型舉例-機(jī)械零件齒輪凸輪動(dòng)畫(huà)演示零件造型舉例-機(jī)械零件齒輪凸輪動(dòng)畫(huà)演示27凸輪運(yùn)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)28零件造型舉例－塑料橡膠件洗滌劑瓶顯示器外殼橡膠輪胎零件造型舉例－塑料橡膠件洗滌劑瓶顯示器外殼橡膠輪胎29零件造型舉例－葉輪零件風(fēng)扇葉輪離心葉輪動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示零件造型舉例－葉輪零件風(fēng)扇葉輪離心葉輪動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示30風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)31離心葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)離心葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)32零件造型舉例－轎車(chē)外形零件造型舉例－轎車(chē)外形332.裝配造型

裝配造型能夠模仿實(shí)際的裝配過(guò)程，生成產(chǎn)品的裝配。通過(guò)裝配造型可以發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)不當(dāng)在實(shí)際裝配時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如間隙過(guò)小或過(guò)大、零件之間的干涉等。裝配造型還能夠提供產(chǎn)品的外觀效果圖和反映裝配關(guān)系的零件散開(kāi)分布的爆炸圖。對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品，裝配造型可提供多樣的方法提高造型的效率。裝配造型還提供了完善的系列化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，如通過(guò)更換部分零件來(lái)改變一種產(chǎn)品類(lèi)型。

2.裝配造型裝配造型能夠模仿實(shí)際的裝配過(guò)程，生成產(chǎn)品的裝34球閥體裝配模型球閥體裝配模型35球閥體裝配模型分解圖球閥體裝配模型分解圖36公用電話裝配模型公用電話裝配模型37釘書(shū)器裝配模型釘書(shū)器裝配模型38剎車(chē)盤(pán)裝配動(dòng)畫(huà)剎車(chē)盤(pán)裝配動(dòng)畫(huà)39電風(fēng)扇裝配動(dòng)畫(huà)電風(fēng)扇裝配動(dòng)畫(huà)40福特發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配及工作過(guò)程演示福特發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配及工作過(guò)程演示413.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)

大多數(shù)CAD系統(tǒng)均提供通用標(biāo)準(zhǔn)零件和特征的擴(kuò)展庫(kù)。用戶可以很方便地選取標(biāo)準(zhǔn)特征或零件，并將它們組合進(jìn)零件或部件的設(shè)計(jì)中。常用的標(biāo)準(zhǔn)零件有方形和六角形螺母、螺栓、普通墊圈、彈簧墊圈、半月銷(xiāo)、內(nèi)六角螺釘、鉚釘、開(kāi)口銷(xiāo)等等。標(biāo)準(zhǔn)特征包括孔、槽、軸、頸、法蘭、加強(qiáng)筋、殼、耳、螺紋、通風(fēng)格柵、管狀特征等等。3.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)大多數(shù)CAD系統(tǒng)均提供通用標(biāo)準(zhǔn)零件和特征的擴(kuò)42三維CAD系統(tǒng)MDT的螺栓庫(kù)三維CAD系統(tǒng)MDT的螺栓庫(kù)43三維CAD系統(tǒng)MDT的螺母庫(kù)三維CAD系統(tǒng)MDT的螺母庫(kù)444.工程繪圖

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)果往往是工程圖的形式，CAD／CAM中的某些中間結(jié)果也是通過(guò)圖形表達(dá)的。一般的CAD軟件都具有人機(jī)交互輸入和處理二維圖形的能力，包括基本圖元的生成，標(biāo)注尺寸，圖形的編輯（比例變換、平移、圖形拷貝、圖形刪除等）以及顯示控制、附加技術(shù)條件等功能，保證生成符合生產(chǎn)實(shí)際要求，也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的工程圖。4.工程繪圖產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)果往往是工程圖的形式，CAD／CA454.工程繪圖先進(jìn)的CAD軟件已具備根據(jù)零件的三維零件圖和裝配造型自動(dòng)生成投影圖、輔助圖、剖面圖和局部視圖的功能，并能自動(dòng)標(biāo)注尺寸，其工程圖樣與零件造型密切相關(guān)。如果改變了圖紙中的尺寸，相關(guān)零件的造型尺寸也將隨之改變，圖紙中的線條長(zhǎng)度和位置也將反映這種變化，從而保證能夠?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行快速、一致的修改。4.工程繪圖先進(jìn)的CAD軟件已具備根據(jù)零件的三維零件圖和裝配46三維零件圖二維工程圖CAD自動(dòng)生成三維零件圖二維工程圖CAD自動(dòng)生成475.工程分析

CAD／CAM系統(tǒng)構(gòu)造了產(chǎn)品的幾何模型之后，能夠根據(jù)產(chǎn)品幾何形狀，計(jì)算出相應(yīng)的體積、表面積、質(zhì)量、重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等幾何特性和物理特性、為系統(tǒng)進(jìn)行工程分析和數(shù)值計(jì)算提供必要的基本參數(shù)。另一方面，CAD／CAM中的結(jié)構(gòu)分析中需進(jìn)行大量的應(yīng)力、溫度、位移等分析計(jì)算。因此，要求CAD／CAM系統(tǒng)完成各類(lèi)分析計(jì)算的算法正確、全面，能處理大量的數(shù)據(jù)，還要有較高的計(jì)算精度。5.工程分析CAD／CAM系統(tǒng)構(gòu)造了產(chǎn)品的幾何模型之后，485.工程分析CAD／CAM系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)分析常用的方法是有限元法，這是一種數(shù)值近似解方法，用來(lái)求解結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜工程構(gòu)件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，以及構(gòu)件的強(qiáng)度、振動(dòng)、熱變形、磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力分布狀態(tài)等的計(jì)算分析。在進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析計(jì)算之前，系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，劃分網(wǎng)格、標(biāo)出單元號(hào)、節(jié)點(diǎn)號(hào)、并將劃分的結(jié)果顯示在屏幕上；進(jìn)行分析計(jì)算之后，將計(jì)算結(jié)果以圖形、文件的形式輸出，例如應(yīng)力分布圖、溫度場(chǎng)分布圖、位移變形曲線等，使用戶方便、直觀地看到分析的結(jié)果。5.工程分析CAD／CAM系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)分析常用的方法是有限元49

有限元分析步驟幾何建模網(wǎng)格劃分施加約束、分析計(jì)算、查看計(jì)算結(jié)果有限元分析步驟幾何建模網(wǎng)格劃分施加約束、分析計(jì)算、查看計(jì)算50有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬

軋制是旋轉(zhuǎn)的軋輥將材料帶入輥縫之間并使之產(chǎn)生變形的過(guò)程。軋制生產(chǎn)中，材料的塑性變形規(guī)律、軋輥和軋件之間的摩擦現(xiàn)象、材料中的溫度和微觀組織的變化、軋制過(guò)程中的壓下率、寬厚比等及其對(duì)軋件質(zhì)量的影響，都是非常復(fù)雜的問(wèn)題。有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬軋制是旋轉(zhuǎn)的軋輥將51有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬

影響軋制的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的原因很多，從現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)中得到的規(guī)律和理論很難覆蓋所有方面，而且耗費(fèi)巨大。采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)理論研究中的趨勢(shì)，將有限元方法應(yīng)用于軋制過(guò)程的理論研究不但可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，而且因其高速性和可靠性可以對(duì)軋制過(guò)程中不易進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的課題進(jìn)行深入地探討。

有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬影響軋制的生產(chǎn)效率52平板軋制過(guò)程（應(yīng)力及變形模擬）為簡(jiǎn)化計(jì)算，將三維軋制過(guò)程簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，軋輥看成彈性體。平板軋制過(guò)程（應(yīng)力及變形模擬）為簡(jiǎn)化計(jì)算，將三維軋制過(guò)程簡(jiǎn)化536.優(yōu)化設(shè)計(jì)

CAD／CAM系統(tǒng)根據(jù)需要還可配置優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，也就是在某些條件的限制下，使產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)中的預(yù)定指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化包括總體方案的優(yōu)化、產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、工藝參數(shù)的優(yōu)化等。優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)中的一個(gè)重要的組成部分。

6.優(yōu)化設(shè)計(jì)CAD／CAM系統(tǒng)根據(jù)需要還可配置優(yōu)化設(shè)計(jì)功547.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的后續(xù)過(guò)程是加工制造，而工藝設(shè)計(jì)是為產(chǎn)品的加工制造提供指導(dǎo)性的文件。因此，計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）是CAD與CAM的中間環(huán)節(jié)。CAPP系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)建模后生成的產(chǎn)品信息及制造要求，自動(dòng)決策出加工該產(chǎn)品所采用的加工方法、加工步驟、加工設(shè)備及加工參數(shù)。CAPP的設(shè)計(jì)結(jié)果一方面能被生產(chǎn)實(shí)際所用，生成工藝卡片文件，另一方面能直接輸出一些信息，為CAM中的NC自動(dòng)編程系統(tǒng)接收、識(shí)別，直接轉(zhuǎn)換為刀位文件。

7.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的后續(xù)過(guò)程是加工制造，而工55CAPP零件幾何信息零件工藝信息（輸入）工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)圖形系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件（軟硬件環(huán)境）CAPP系統(tǒng)功能模型（輸出）工藝路線文件工時(shí)定額文件工藝內(nèi)容文件毛坯圖、工序圖CAPP零件幾何信息零件工藝信息（輸入）工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)圖形系568.計(jì)算機(jī)輔助NC編程

目前的CAM軟件大部分采用圖形交互式自動(dòng)編程，即以CAD生成的零件幾何信息為基礎(chǔ)，采用人機(jī)交互對(duì)話方式，在計(jì)算機(jī)屏幕上指定被加工件的幾何特征、定義相關(guān)的加工參數(shù)后，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，直接產(chǎn)生NC加工程序。仿真功能則能在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)顯示加工路徑，模擬實(shí)際切削加工。8.計(jì)算機(jī)輔助NC編程目前的CAM軟件大部分采用圖形交互57模具數(shù)控編程與加工仿真模具數(shù)控編程與加工仿真588.計(jì)算機(jī)輔助NC編程通過(guò)各自接口可將計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床連接起來(lái)，利用CAM軟件中的通信模塊，能將計(jì)算機(jī)上的NC加工程序直接送至數(shù)控機(jī)床上的CNC系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)）中控制數(shù)控加工，這個(gè)過(guò)程稱為直接數(shù)字控制（DNC）。8.計(jì)算機(jī)輔助NC編程通過(guò)各自接口可將計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床連接59立式加工中心數(shù)控車(chē)床五面立式加工中心直接數(shù)字控制（DNC）立式加工中心數(shù)控車(chē)床五面立式加工中心直接數(shù)字控制（DNC）609.模擬仿真

在CAD／CAM系統(tǒng)內(nèi)部，建立一個(gè)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際系統(tǒng)模型，例如機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、機(jī)器人等。通過(guò)運(yùn)行仿真軟件，代替、模擬真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行，用以預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造過(guò)程和產(chǎn)品的可制造性。如數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，從軟件上實(shí)現(xiàn)零件試切的加工模擬，避免了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)的人力、物力的投入以及加工設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，減少了制造費(fèi)用，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。通常有加工軌跡仿真，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬，機(jī)器人仿真，工件、刀具、機(jī)床的碰撞、干涉檢驗(yàn)等。

9.模擬仿真在CAD／CAM系統(tǒng)內(nèi)部，建立一個(gè)工程設(shè)計(jì)的61數(shù)控加工切削仿真數(shù)控加工切削仿真62公園游樂(lè)機(jī)運(yùn)行仿真公園游樂(lè)機(jī)運(yùn)行仿真63電風(fēng)扇運(yùn)行仿真電風(fēng)扇運(yùn)行仿真64裝載機(jī)運(yùn)行仿真裝載機(jī)運(yùn)行仿真6510.工程數(shù)據(jù)管理

由于

CAD／CAM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量大、種類(lèi)繁多，既有幾何圖形數(shù)據(jù)，又有屬性語(yǔ)義數(shù)據(jù)；既有產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)，又有生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)；既有靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，又有動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)還相當(dāng)復(fù)雜，因此，CAD／CAM系統(tǒng)應(yīng)能提供有效的管理手段，支持工程設(shè)計(jì)與制造全過(guò)程的信息流動(dòng)與交換。目前，CAD／CAM系統(tǒng)中多采用PDM（ProductDataManagement）系統(tǒng)或工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)各種工程數(shù)據(jù)的管理。10.工程數(shù)據(jù)管理由于CAD／CAM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量大、種6611.應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)

由于機(jī)械產(chǎn)品的用途多種多樣，任何強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)都不可能向用戶提供各種具體產(chǎn)品的完善的CAD/CAM解決方案。大多數(shù)商品化CAD系統(tǒng)都提供了基于C、C++、VisualC++、VisualBasic的二次開(kāi)發(fā)工具，為用戶將自己或者第三方在其基礎(chǔ)上編寫(xiě)應(yīng)用軟件提供了很大的方便。二次開(kāi)發(fā)工具中提供的函數(shù)和方法可以調(diào)用CAD系統(tǒng)內(nèi)部命令，直接存取CAD內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)。

11.應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)由于機(jī)械產(chǎn)品的用途多種多樣，任何強(qiáng)671.3CAD/CAM技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史與應(yīng)用現(xiàn)狀

CAD最初概念的產(chǎn)生；二維繪圖系統(tǒng)SKETCHPAD；“交鑰匙”系統(tǒng)（TurnkeySystem)；80年代超大規(guī)模集成電路；集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、并行化、標(biāo)準(zhǔn)化；反映時(shí)代潮流的商品化CAD/CAM軟件在我國(guó)應(yīng)用日益廣泛。1.3CAD/CAM技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史與應(yīng)用現(xiàn)狀CAD最初概念681.4CAD與CAM之間的聯(lián)系

CAD/CAM技術(shù)是圍繞產(chǎn)品（工程）的設(shè)計(jì)和制造相對(duì)獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的。在應(yīng)用時(shí)，常常也是以獨(dú)立的形式出現(xiàn)，并在各自的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。然而，正如產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造是兩個(gè)密切關(guān)聯(lián)的環(huán)節(jié)一樣，CAD與CAM是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)自動(dòng)化的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，兩者之間存在密切的信息聯(lián)系。如CAD系統(tǒng)的輸出是產(chǎn)品圖樣、技術(shù)文檔和其他文件。在進(jìn)入CAPP系統(tǒng)之前需要從圖樣中提取幾何信息、技術(shù)要求等，以符合CAPP系統(tǒng)所要求的格式輸入。在進(jìn)行NC加工程序編制時(shí)，也需提取大量的零件幾何形狀信息和公差信息才能由CAM系統(tǒng)生成合適的零件NC加工程序。1.4CAD與CAM之間的聯(lián)系CAD/CAM技術(shù)是圍繞產(chǎn)69CAD設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品樣圖、技術(shù)文檔人工轉(zhuǎn)換零件幾何形狀、精度、材料CAPP工藝過(guò)程、工序圖人工轉(zhuǎn)換待加工面形狀以及精度CAMNC程序獨(dú)立的CAD和CAPP、CAM系統(tǒng)之間的信息傳遞CAD設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品樣圖、人工轉(zhuǎn)換零件幾何形狀、CAPP工藝過(guò)701.4CAD與CAM之間的聯(lián)系

集成化的CAD/CAM系統(tǒng)則由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)完成上圖所示的零件信息傳輸與交換。一般的CAD/CAM集成指的是把CAD、CAE、CAPP、CAPM、CAM等各種功能軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)一的信息管理和控制軟件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的提取、轉(zhuǎn)換和共享，從而達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)信息的暢通和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的目的。1.4CAD與CAM之間的聯(lián)系集成化的CAD/CAM系統(tǒng)71執(zhí)行控制工程應(yīng)用系統(tǒng)(CAD、CAE、CAM)數(shù)據(jù)庫(kù)、檔案庫(kù)、數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件計(jì)算機(jī)硬件圖形系統(tǒng)軟件工具CAD/CAM集成系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)CAD/CAM集成系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)之上，在操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下運(yùn)行的一種計(jì)算機(jī)軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)、各種軟件工具直接依賴于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件，形成CAD/CAM軟件系統(tǒng)的支撐環(huán)境。

執(zhí)行控制工程應(yīng)用系統(tǒng)(CAD、CAE、CAM)數(shù)據(jù)庫(kù)、721.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展向高效化、敏捷化、清潔化方向發(fā)展向精密化、多樣化、復(fù)合化方向發(fā)展向柔性化、集成化、智能化、全球化方向發(fā)展1.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展向高效化、敏捷化、清潔化方向發(fā)732022/11/6741.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展集成化從當(dāng)前企業(yè)內(nèi)部的信息集成和功能集成，發(fā)展到過(guò)程集成，并正在步入實(shí)現(xiàn)企業(yè)間集成的階段。數(shù)字化／虛擬化從產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)開(kāi)始，發(fā)展到產(chǎn)品全生命周期中各類(lèi)活動(dòng)、設(shè)備及實(shí)體的數(shù)字化。在數(shù)字化基礎(chǔ)上，虛擬化技術(shù)正在迅速發(fā)展，主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和虛擬制造。網(wǎng)絡(luò)化從基于局域網(wǎng)發(fā)展到基于Intranet/Extranet/Internet的分布式網(wǎng)絡(luò)制造，以支持全球制造策略的實(shí)現(xiàn)。

2022/11/2741.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展集成化2022/11/6751.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展柔性化正積極研究發(fā)展企業(yè)間動(dòng)態(tài)聯(lián)盟技術(shù)、敏捷設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)、可重組技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)敏捷制造。智能化是制造系統(tǒng)在柔性化和集成化基礎(chǔ)上進(jìn)一步的發(fā)展與延伸，引入各類(lèi)人工智能和智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有自律、分布、智能、敏捷等特點(diǎn)的新一代制造系統(tǒng)。綠色化包括綠色制造、環(huán)境意識(shí)的設(shè)計(jì)與制造、生態(tài)工廠、清潔化生產(chǎn)等，它是全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)，是擺在現(xiàn)代制造業(yè)面前的一個(gè)嶄新課題。

2022/11/2751.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展柔性化2022/11/6761.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展1.5.1敏捷制造1.5.2綠色制造1.5.3計(jì)算機(jī)集成制造1.5.4網(wǎng)絡(luò)制造1.5.5虛擬制造2022/11/2761.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展1.5.1.5.1敏捷制造敏捷制造起源虛擬企業(yè)1.5.1敏捷制造敏捷制造起源77敏捷制造起源美國(guó)國(guó)防部撰寫(xiě)《21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告》，首次提出敏捷制造（AgileManufacturing,AM）的概念。AM的基本思想是充分利用信息時(shí)代的通信工具和通信環(huán)境，為某一產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)，在一些制造企業(yè)之間建立一個(gè)動(dòng)態(tài)的企業(yè)聯(lián)盟（即虛擬企業(yè)），各虛擬企業(yè)之間加強(qiáng)合作和知識(shí)、信息、技術(shù)資源共享，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)造能力，在最短的時(shí)間內(nèi)以最小的投資完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過(guò)程，并快速把產(chǎn)品推向市場(chǎng)。AM是一種提高企業(yè)群體競(jìng)爭(zhēng)能力的全新的制造組織模式。敏捷性使企業(yè)能以更快的速度、更好的質(zhì)量、更低的成本和更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)來(lái)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。敏捷制造起源美國(guó)國(guó)防部撰寫(xiě)《21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告》，首78虛擬企業(yè)敏捷制造的核心思想是建立虛擬企業(yè)（VE）以快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)。VE是敏捷制造的基本動(dòng)態(tài)組織形態(tài)，是指為了贏得某一機(jī)遇性市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，圍繞某種新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，通過(guò)利用不同組織或企業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，組建為靠網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)系的階段性經(jīng)營(yíng)實(shí)體。VE實(shí)質(zhì)上是不同組織或企業(yè)間的動(dòng)態(tài)集成，隨市場(chǎng)機(jī)遇的存亡而聚散。在具體表現(xiàn)上，結(jié)盟的可以是同一個(gè)大公司的不同組織部門(mén)，也可以是不同國(guó)家的不同公司。虛擬企業(yè)敏捷制造的核心思想是建立虛擬企業(yè)（VE）以快速應(yīng)對(duì)市79虛擬企業(yè)的本質(zhì)特征

虛擬企業(yè)是以整個(gè)社會(huì)制造資源為基礎(chǔ)的，在組建前不受制造資源的制約，完全以社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的需要為導(dǎo)向。企業(yè)要被虛擬企業(yè)的組織者選中，就必需形成自己的核心能力。虛擬企業(yè)的本質(zhì)特征為企業(yè)制造資源及企業(yè)最終產(chǎn)品關(guān)系的動(dòng)態(tài)化與模糊化。虛擬企業(yè)不一定非得利用成員企業(yè)的全部制造資源，而是可以利用成員企業(yè)的部分制造資源，甚至一個(gè)生產(chǎn)單元、一臺(tái)設(shè)備，而且一家企業(yè)可以同時(shí)參與不同的虛擬企業(yè)。

虛擬企業(yè)的本質(zhì)特征虛擬企業(yè)是以整個(gè)社會(huì)制造資源為基礎(chǔ)的，在80虛擬企業(yè)的組織模式

虛擬企業(yè)的組織基礎(chǔ)

指構(gòu)成虛擬企業(yè)中的獨(dú)立企業(yè)的制造資源特征，按企業(yè)內(nèi)部效率及企業(yè)間交易成本因素考慮。三種基本類(lèi)型：

新產(chǎn)品研制與開(kāi)發(fā)企業(yè)

專用零、部件生產(chǎn)及總裝企業(yè)

通用標(biāo)準(zhǔn)零部件生產(chǎn)企業(yè)

虛擬企業(yè)的組織模式虛擬企業(yè)的組織基礎(chǔ)指構(gòu)成虛擬企業(yè)中的81虛擬企業(yè)的組織模式虛擬企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)

根據(jù)虛擬企業(yè)隨市場(chǎng)變化的敏捷特征，設(shè)計(jì)虛擬企業(yè)的結(jié)構(gòu)：

核心層由新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)企業(yè)構(gòu)成。核心層企業(yè)之間的關(guān)系是共同分擔(dān)成本與風(fēng)險(xiǎn)，分享利潤(rùn)。

緊密層由專用零部件生產(chǎn)及總裝企業(yè)構(gòu)成，這一層企業(yè)按照合同要求相互配合，合同與核心層代表簽訂，負(fù)責(zé)按合同要求生產(chǎn)與裝配。

松散層由通用標(biāo)準(zhǔn)零部件生產(chǎn)企業(yè)組成，以市場(chǎng)形式提供標(biāo)準(zhǔn)化、通用化零部件或按合同進(jìn)行生產(chǎn)。

虛擬企業(yè)的組織模式虛擬企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)根據(jù)虛擬企業(yè)隨市場(chǎng)變821.5.2綠色制造綠色制造起源綠色制造的內(nèi)涵綠色設(shè)計(jì)綠色加工綠色制造的發(fā)展趨勢(shì)1.5.2綠色制造綠色制造起源83綠色制造起源最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物，是當(dāng)前世界上環(huán)境問(wèn)題的治本之道。制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類(lèi)財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時(shí)又是當(dāng)前環(huán)境污染的主要源頭。制造資源（原材料能源等）制造過(guò)程產(chǎn)品（使用和處理）廢棄資源環(huán)境污染綠色制造起源最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物，是當(dāng)前世84綠色制造的內(nèi)涵綠色制造定義綠色制造特點(diǎn)綠色制造體系結(jié)構(gòu)綠色制造的內(nèi)涵綠色制造定義85綠色制造定義綠色制造又稱環(huán)境意識(shí)制造、面向環(huán)境的制造等。綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響（負(fù)作用）最小，資源效率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造定義綠色制造又稱環(huán)境意識(shí)制造、面向環(huán)境的制造等。86綠色制造特點(diǎn)多領(lǐng)域綠色制造涉及的問(wèn)題領(lǐng)域包括三部分：制造問(wèn)題，包括產(chǎn)品生命周期全過(guò)程；環(huán)境影響問(wèn)題；資源優(yōu)化問(wèn)題。綠色制造就是這三部分內(nèi)容的交叉和集成。大制造綠色制造涉及現(xiàn)代制造觀的變革、可持續(xù)制造理論、21世紀(jì)制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及大制造、大過(guò)程和學(xué)科交叉等一系列制造科學(xué)問(wèn)題。綠色制造特點(diǎn)多領(lǐng)域綠色制造涉及的問(wèn)題領(lǐng)域包括三部分：制造問(wèn)87綠色制造特點(diǎn)廣內(nèi)涵圍繞制造過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題提出了許多與綠色制造相關(guān)或相類(lèi)似的制造概念。綠色制造環(huán)境意識(shí)制造生態(tài)意識(shí)制造綠色設(shè)計(jì)環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)生態(tài)意識(shí)設(shè)計(jì)綠色工藝規(guī)劃綠色加工技術(shù)清潔技術(shù)綠色包裝綠色材料選擇面向拆卸設(shè)計(jì)可回收性設(shè)計(jì)面向制造與裝配設(shè)計(jì)長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)綠色制造特點(diǎn)廣內(nèi)涵圍繞制造過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題提出了許多與綠色88綠色制造特點(diǎn)物流閉環(huán)傳統(tǒng)制造的物流是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，物流的終端是產(chǎn)品使用到報(bào)廢為止。綠色制造的物流則是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，其中開(kāi)環(huán)物流和產(chǎn)品報(bào)廢后的反饋形成大閉環(huán)系統(tǒng)。在此過(guò)程中，又可能形成若干個(gè)小閉環(huán)系統(tǒng)，如圖中的產(chǎn)品綠色包裝，加上包裝件的回收就形成了一個(gè)小閉環(huán)系統(tǒng)。綠色制造特點(diǎn)物流閉環(huán)傳統(tǒng)制造的物流是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，物流的終89綠色制造特點(diǎn)—物流閉環(huán)特性原材料開(kāi)采原材料生產(chǎn)產(chǎn)品加工產(chǎn)品裝配產(chǎn)品綠色包裝用戶產(chǎn)品使用維護(hù)產(chǎn)品報(bào)廢材料可再生的零部件可修改或改制的零部件材料可再生可重用零部件不可再生的廢棄物無(wú)害化處理可回收材料分類(lèi)包裝回收回收拆卸綠色制造特點(diǎn)—物流閉環(huán)特性原材料開(kāi)采原材料生產(chǎn)產(chǎn)品加工產(chǎn)品裝90綠色制造體系結(jié)構(gòu)綠色制造的理論體系GM體系結(jié)構(gòu)和多生命周期工程綠色制造系統(tǒng)綠色能源系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)技術(shù)綠色加工技術(shù)綠色包裝技術(shù)綠色生產(chǎn)設(shè)備綠色制造工藝綠色制造的數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)綠色原材料綠色生產(chǎn)環(huán)境綠色管理模式和綠色供應(yīng)鏈綠色制造的實(shí)施工具盒產(chǎn)品綠色制造的理論體系和總體技術(shù)綠色制造的專題技術(shù)綠色制造的支撐技術(shù)綠色制造的關(guān)鍵技術(shù)體系綠色制造體系結(jié)構(gòu)綠色制造的理論體系GM體系結(jié)構(gòu)和多生命周期工91綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)別綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)別92產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)別產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程僅僅考慮產(chǎn)品的基本屬性，而不考慮環(huán)境屬性。綠色設(shè)計(jì)則在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性，然后再考慮產(chǎn)品應(yīng)有的基本屬性。減少?gòu)U物排放降低資源消耗減少影響安全健康的風(fēng)險(xiǎn)生態(tài)降解適用性可靠性成本低利潤(rùn)大綜合消費(fèi)者的審美觀提高品位環(huán)境原則性能原則收益原則美學(xué)原則綠色設(shè)計(jì)原則產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)別產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程僅僅考慮產(chǎn)品的93綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容產(chǎn)品的綠色材料選擇產(chǎn)品的面向拆卸設(shè)計(jì)產(chǎn)品的回收性設(shè)計(jì)產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容產(chǎn)品的綠色材料選擇94綠色加工技術(shù)綠色鑄造工藝綠色熔煉技術(shù)綠色砂型技術(shù)精密鑄造技術(shù)綠色鍛造工藝精密鍛壓技術(shù)激光彎曲成形技術(shù)冷擠壓、軋制等綠色焊接工藝激光焊接技術(shù)超聲波焊接技術(shù)電子束焊接綠色切削工藝干切削技術(shù)干磨削技術(shù)激光加工粉末冶金工藝快速成形技術(shù)綠色熱處理技術(shù)綠色加工技術(shù)綠色加工技術(shù)綠色熔煉技術(shù)綠色砂型技術(shù)精密鑄造技術(shù)精密鍛壓技術(shù)952022/11/6961.5.3計(jì)算機(jī)集成制造1974年，美國(guó)JosephHarrington博士首次提出了CIM(ComputerintegrationManufacturing)理念。本質(zhì)在于以計(jì)算機(jī)為工具來(lái)輔助制造系統(tǒng)的集成，即以充分的信息交流或信息共享，促進(jìn)制造系統(tǒng)或制造企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與運(yùn)行優(yōu)化，其目的在于提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力和生存能力。

2022/11/2961.5.3計(jì)算機(jī)集成制造1974年，2022/11/697計(jì)算機(jī)集成制造理念CIM將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期各階段活動(dòng)中有關(guān)的人／組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素及其信息流、物流和價(jià)值流三流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，以達(dá)到產(chǎn)品（P)上市快（T)、高質(zhì)（Q)、低耗（C)、服務(wù)好（S)、環(huán)境清潔（E)，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

2022/11/297計(jì)算機(jī)集成制造理念CIM將傳統(tǒng)的制造技2022/11/698CIMS的特征數(shù)字化、信息化、智能化、集成化、綠色化。信息集成、過(guò)程集成和企業(yè)間集成。CIMS技術(shù)是基于傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)的一門(mén)發(fā)展中的綜合性技術(shù)。2022/11/298CIMS的特征數(shù)字化、信息化、智能化、2022/11/6CIMS的構(gòu)成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支撐子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)支撐子系統(tǒng)管理信息子系統(tǒng)質(zhì)量保證子系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化子系統(tǒng)制造自動(dòng)化子系統(tǒng)市場(chǎng)信息原材料產(chǎn)品銷(xiāo)售服務(wù)信息技術(shù)信息2022/11/2CIMS的構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支撐子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)992022/11/6100CIMS的四個(gè)功能子系統(tǒng)管理信息子系統(tǒng)

包括預(yù)測(cè)、經(jīng)營(yíng)決策、各級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、銷(xiāo)售、供應(yīng)、財(cái)務(wù)、成本、設(shè)備、人力資源的管理信息功能。工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化子系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備以及產(chǎn)品測(cè)試，即CAD/CAPP/CAM階段。

2022/11/2100CIMS的四個(gè)功能子系統(tǒng)管理信息子系2022/11/6101CIMS的四個(gè)功能子系統(tǒng)制造自動(dòng)化子系統(tǒng)是CIMS信息流和物流的結(jié)合點(diǎn)，是CIMS最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地，由數(shù)控機(jī)床、加工中心、清洗機(jī)、測(cè)量機(jī)、運(yùn)輸小車(chē)、立體倉(cāng)庫(kù)、多級(jí)分布式控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備及相應(yīng)的支持軟件組成。根據(jù)產(chǎn)品工程技術(shù)信息、車(chē)間層加工指令，完成對(duì)零件毛坯的作業(yè)調(diào)度及制造。

2022/11/2101CIMS的四個(gè)功能子系統(tǒng)制造自動(dòng)化子2022/11/6102CIMS的四個(gè)功能子系統(tǒng)質(zhì)量保證子系統(tǒng)包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的采集、質(zhì)量評(píng)價(jià)、生產(chǎn)加工過(guò)程中的質(zhì)量控制與跟蹤功能。系統(tǒng)保證從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品檢測(cè)到售后服務(wù)全過(guò)程的質(zhì)量。

2022/11/2102CIMS的四個(gè)功能子系統(tǒng)質(zhì)量保證子系2022/11/6103CIMS的兩個(gè)支撐子系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支撐子系統(tǒng)

即企業(yè)外部的廣域網(wǎng)、內(nèi)部的局域網(wǎng)及支持CIMS各子系統(tǒng)的開(kāi)放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)異機(jī)互聯(lián)、異構(gòu)局域網(wǎng)和多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。系統(tǒng)滿足不同子系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出的不同需求，支持資源共享、分布處理、分布數(shù)據(jù)庫(kù)和適時(shí)控制2022/11/2103CIMS的兩個(gè)支撐子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2022/11/6104CIMS的兩個(gè)支撐子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐子系統(tǒng)

支持CIMS各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和信息集成，覆蓋了企業(yè)全部數(shù)據(jù)信息，在邏輯上是統(tǒng)一的，在物理上是分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

2022/11/2104CIMS的兩個(gè)支撐子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐子2022/11/6105CIMS的體系結(jié)構(gòu)

工廠層車(chē)間層單元層工作站層設(shè)備層工廠加工車(chē)間虛擬單元1虛擬單元2虛擬單元n切削工作站檢驗(yàn)工作站物料儲(chǔ)運(yùn)工作站機(jī)器人機(jī)床零件倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人檢驗(yàn)設(shè)備零件倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人自動(dòng)小車(chē)傳送器………………2022/11/2105CIMS的體系結(jié)構(gòu)工廠層車(chē)間層單元2022/11/6106工廠層控制系統(tǒng)工廠層控制系統(tǒng)為CIMS的最高一級(jí)控制，進(jìn)行生產(chǎn)管理，履行“工廠”或“總公司”的職能。它的規(guī)劃時(shí)間范圍（指任何控制層完成任務(wù)的時(shí)間長(zhǎng)度）可以從幾個(gè)月到幾年。該層按主要功能又可分為三個(gè)模塊：生產(chǎn)管理模塊、信息管理模塊和制造工程模塊。2022/11/2106工廠層控制系統(tǒng)工廠層控制系統(tǒng)為CIM2022/11/6107工廠層控制系統(tǒng)生產(chǎn)管理模塊

跟蹤主要項(xiàng)目，制定長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃，明確生產(chǎn)資源需求，確定所需的追加投資，計(jì)算出剩余生產(chǎn)能力，匯總質(zhì)量性能數(shù)據(jù)。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)確定交給下一級(jí)的生產(chǎn)指令。信息管理模塊

通過(guò)用戶---數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)必要的行政或經(jīng)營(yíng)的管理功能，如成本估算、庫(kù)存估計(jì)、用戶訂單處理、采購(gòu)、人事管理以及工資單處理等。

2022/11/2107工廠層控制系統(tǒng)生產(chǎn)管理模塊跟蹤2022/11/6108工廠層控制系統(tǒng)制造工程模塊其功能一般都是通過(guò)用戶——數(shù)據(jù)接口，在人的干預(yù)下實(shí)現(xiàn)的。該模塊包括兩個(gè)子模塊：CAD子模塊和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)子模塊。CAD子模塊用于設(shè)計(jì)幾何尺寸規(guī)格和提出部件、零件、刀具和夾具的材料表（BillofMaterial,BOM)；工藝過(guò)程設(shè)計(jì)子模塊則用于編制每個(gè)零件從原材料到成品的全部工藝規(guī)程。

2022/11/2108工廠層控制系統(tǒng)制造工程模塊其功能2022/11/6109車(chē)間層控制系統(tǒng)

任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)安排生產(chǎn)能力計(jì)劃，對(duì)定單進(jìn)行分批，把任務(wù)及資源分配給各單元，跟蹤訂單直到完成，跟蹤設(shè)備利用情況，安排所有切削刀具、夾具、機(jī)器人、機(jī)床及物料運(yùn)輸設(shè)備的預(yù)防性維修，以及其他輔助性工作。資源分配模塊負(fù)責(zé)分配單元層控制系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)目具體加工時(shí)所需的工作站、儲(chǔ)存區(qū)、托盤(pán)、刀具及材料等。它還根據(jù)“按需分配”原則，把一些工作站分配給特定的“虛擬”單元，動(dòng)態(tài)地改變其組織結(jié)構(gòu)。

2022/11/2109車(chē)間層控制系統(tǒng)任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)2022/11/6110單元層控制系統(tǒng)

單元層控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)相似零件分批通過(guò)工作站的順序和管理（諸如物料儲(chǔ)運(yùn)、檢驗(yàn)）及其他有關(guān)輔助工作。它的規(guī)劃時(shí)間范圍可從幾個(gè)小時(shí)到幾周。具體的工作內(nèi)容是完成任務(wù)分解，資源需求分析，向車(chē)間層控制系統(tǒng)報(bào)告作業(yè)進(jìn)展和系統(tǒng)狀態(tài)，決定分批零件的動(dòng)態(tài)加工路線，安排工作站的工序，給工作站分配任務(wù)以及監(jiān)控任務(wù)的進(jìn)展情況。

2022/11/2110單元層控制系統(tǒng)單元層控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)相2022/11/6111工作站層控制系統(tǒng)工作站層控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)和協(xié)調(diào)車(chē)間中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng)。它的規(guī)劃時(shí)間范圍可從幾分鐘到幾小時(shí)。一個(gè)典型的加工工作站由一臺(tái)機(jī)器人、一臺(tái)機(jī)床、一個(gè)物料儲(chǔ)存器和一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)組成。2022/11/2111工作站層控制系統(tǒng)工作站層控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)2022/11/6112設(shè)備層控制系統(tǒng)設(shè)備層控制系統(tǒng)是機(jī)器人、各種加工機(jī)床、測(cè)量?jī)x器、小車(chē)、傳送裝置等各種設(shè)備的控制器。采用這種控制是為了加工過(guò)程中的改善修正、質(zhì)量檢測(cè)等方面的自動(dòng)計(jì)量和自動(dòng)在線檢測(cè)、監(jiān)控。該層控制系統(tǒng)向上與工作站控制系統(tǒng)接口連接，向下與廠家供應(yīng)的各單元設(shè)備控制器連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù)，并通過(guò)各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。

2022/11/2112設(shè)備層控制系統(tǒng)設(shè)備層控制系統(tǒng)是機(jī)器人2022/11/6113CIMS開(kāi)發(fā)步驟CIMS應(yīng)用工程的開(kāi)發(fā)過(guò)程主要分為四個(gè)階段：可行性論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)。CIMS工程的設(shè)計(jì)是自頂向下逐步分解、不斷細(xì)化的過(guò)程，而實(shí)施則是自底向上、逐步集成的過(guò)程。2022/11/2113CIMS開(kāi)發(fā)步驟CIMS應(yīng)用工程的開(kāi)2022/11/6114CIMS開(kāi)發(fā)步驟可行性論證階段了解企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)，分析系統(tǒng)需求，確定系統(tǒng)目標(biāo)，提出實(shí)現(xiàn)方案，指出關(guān)鍵技術(shù)和解決途徑，制定開(kāi)發(fā)計(jì)劃，分析投資效益等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段細(xì)化需求分析，確定系統(tǒng)功能模型、信息模型及運(yùn)行模型，提出系統(tǒng)集成的內(nèi)外部接口要求，運(yùn)行環(huán)境和限制條件等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)又分為初步設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。

2022/11/2114CIMS開(kāi)發(fā)步驟可行性論證階段了2022/11/6115CIMS開(kāi)發(fā)步驟分步實(shí)施階段按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，完成系統(tǒng)軟硬件的購(gòu)買(mǎi)、安裝、開(kāi)發(fā)、調(diào)試。

運(yùn)行和維護(hù)階段在應(yīng)用中完善系統(tǒng)。

2022/11/2115CIMS開(kāi)發(fā)步驟分步實(shí)施階段按系統(tǒng)2022/11/6116CIMS的實(shí)施要點(diǎn)要改造原有的經(jīng)營(yíng)模式、體制和組織，以適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。因?yàn)镃IMS是多技術(shù)支持條件下的一種新的經(jīng)營(yíng)模式。在企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式、體制和組織的改造過(guò)程中，對(duì)于人的因素要給予充分的重視，并妥善處理。因?yàn)槿俗鳛槠髽I(yè)的第一資源，其知識(shí)水平、技能和觀念等具有極大的能動(dòng)性。

CIMS的實(shí)施是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整個(gè)的實(shí)施過(guò)程必須有正確的方法論指導(dǎo)和規(guī)范化的實(shí)施步驟，以減少盲目性和不必要的疏漏。

2022/11/2116CIMS的實(shí)施要點(diǎn)要改造原有的經(jīng)營(yíng)模2022/11/6117CIMS成功應(yīng)用的案例

成都飛機(jī)工業(yè)公司沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠波音777飛機(jī)2022/11/2117CIMS成功應(yīng)用的案例成都飛機(jī)工業(yè)2022/11/61181.5.4網(wǎng)絡(luò)制造網(wǎng)絡(luò)制造2022/11/21181.5.4網(wǎng)絡(luò)制造網(wǎng)絡(luò)制造2022/11/61191.5.5虛擬制造虛擬制造2022/11/21191.5.5虛擬制造虛擬制造思考題

簡(jiǎn)述CAD/CAM系統(tǒng)的工作過(guò)程。簡(jiǎn)述CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的歷程及其各發(fā)展階段的特點(diǎn)。簡(jiǎn)述CAD/CAM技術(shù)可以應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的哪些方面？解決哪些問(wèn)題？思考題簡(jiǎn)述CAD/CAM系統(tǒng)的工作過(guò)程。120第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述121第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述1.1CAD/CAM的基本概念1.2CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)1.3CAD/CAM技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史與應(yīng)用現(xiàn)狀1.4CAD與CAM之間的聯(lián)系1.5計(jì)算機(jī)輔助制造內(nèi)涵擴(kuò)展第1章計(jì)算機(jī)輔助制造概述1.1CAD/CAM的基本概念1221.1CAD/CAM的基本概念1.1.1CAD/CAM的概念1.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程與CAD/CAM1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)的工作過(guò)程1.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義1.1CAD/CAM的基本概念1.1.1CAD/CAM的1231.1.1CAD/CAM的概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign,簡(jiǎn)稱CAD）是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思和論證，產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)，有關(guān)零件的強(qiáng)度、剛度、熱、電、磁的分析計(jì)算和產(chǎn)品圖繪制等工作。一般認(rèn)為CAD系統(tǒng)應(yīng)包括如下功能：草圖設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、工程分析、裝配設(shè)計(jì)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換等。

1.1.1CAD/CAM的概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Compu124CADCAD系統(tǒng)功能模型新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃產(chǎn)品要求性能規(guī)定（輸入）設(shè)計(jì)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)CAD軟件計(jì)算機(jī)硬件（軟硬件環(huán)境）零件圖、裝配圖產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件零件信息文件（輸出）CADCAD系統(tǒng)功能模型新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃產(chǎn)品要求性能規(guī)定（輸入1251.1.1CAD/CAM的概念狹義CAM通常是指計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工程序的編制，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真、NC代碼生成以及與數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置的軟件接口等

廣義CAM一般是指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，包括工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。

1.1.1CAD/CAM的概念狹義CAM通常是指計(jì)算機(jī)126CAM工藝路線文件工藝內(nèi)容文件零件信息（輸入）加工設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)CAM軟件計(jì)算機(jī)硬件（軟硬件環(huán)境）NC加工程序NC監(jiān)測(cè)程序（輸出）狹義CAM系統(tǒng)功能模型CAM工藝路線文件工藝內(nèi)容文件零件信息（輸入）加工設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)1271.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程與CAD/CAM下圖給出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程所包括的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和產(chǎn)品制造四個(gè)階段。這是一個(gè)串行的過(guò)程鏈，但在實(shí)際生產(chǎn)中，有些過(guò)程是并行進(jìn)行的。如：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮產(chǎn)品的可制造性；產(chǎn)品制造過(guò)程中，則始終有生產(chǎn)管理的要求。1.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程與CAD/CAM下圖給出了產(chǎn)品128方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)工程分析與計(jì)算零件設(shè)計(jì)圖紙繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)毛坯設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)作業(yè)計(jì)劃編制物料管理制造資源管理生產(chǎn)管理數(shù)控編程及仿真數(shù)控加工常規(guī)加工質(zhì)量控制產(chǎn)品裝配產(chǎn)品制造產(chǎn)品調(diào)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)工程分析與計(jì)算零件設(shè)計(jì)圖紙繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝過(guò)129計(jì)算機(jī)輔助繪圖，簡(jiǎn)稱CAG計(jì)算機(jī)輔助工程分析，簡(jiǎn)稱CAE計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱CAPP計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，簡(jiǎn)稱NCP制造資源計(jì)劃，簡(jiǎn)稱MRPII企業(yè)資源計(jì)劃，簡(jiǎn)稱ERP計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制，簡(jiǎn)稱CAQ產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，簡(jiǎn)稱PDM虛擬設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱VR-CAD虛擬制造，簡(jiǎn)稱VM有代表意義的

CAD/CAM單項(xiàng)技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助繪圖，簡(jiǎn)稱CAG有代表意義的CAD/CAM單項(xiàng)技1301.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程

CAD／CAM系統(tǒng)是設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的信息處理系統(tǒng)，它充分利用了計(jì)算機(jī)高效準(zhǔn)確的計(jì)算功能、圖形處理功能以及復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的存貯、傳遞、加工功能，在運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)及創(chuàng)造性，形成一個(gè)人機(jī)交互、各盡所長(zhǎng)、緊密配合的系統(tǒng)。CAD/CAM系統(tǒng)輸入的是設(shè)計(jì)要求，輸出的是制造加工信息。1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程CAD／CAM系統(tǒng)是131應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行空間凸輪設(shè)計(jì)與制造的基本工作過(guò)程

根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線及三維模型CAD（DESIGN）由凸輪三維模型自動(dòng)生成二維工程圖CAD（DRAWING）編制凸輪數(shù)控加工程序并進(jìn)行加工仿真CAM（NC）將加工程序輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行凸輪加工數(shù)控加工應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行空間凸輪設(shè)計(jì)與制造的基本工作過(guò)程132凸輪三維模型凸輪三維模型133凸輪二維工程圖凸輪二維工程圖134凸輪數(shù)控加工程序編制及加工仿真凸輪數(shù)控加工程序編制及加工仿真135凸輪加工實(shí)況凸輪加工實(shí)況136輸入設(shè)計(jì)要求選擇設(shè)計(jì)方案三維幾何造型及幾何模型最優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析裝配仿真運(yùn)動(dòng)仿真物性分析滿足產(chǎn)品要求否輸出圖樣、文件CAPP加工模擬滿足設(shè)計(jì)工藝要求否加工制造NC自動(dòng)編程修改設(shè)計(jì)程序庫(kù)圖形庫(kù)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)刀具切削用量庫(kù)NC代碼庫(kù)工藝庫(kù)CADCAMNNYYCAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程輸入設(shè)計(jì)要求選擇設(shè)計(jì)方案三維幾何造型及幾何模型最優(yōu)化設(shè)計(jì)有限1371.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程

通過(guò)市場(chǎng)需求調(diào)查以及用戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求，向CAD系統(tǒng)輸入設(shè)計(jì)要求，利用幾何建模功能，構(gòu)造出產(chǎn)品的幾何模型，計(jì)算機(jī)將此模型轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，存貯在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

調(diào)用CAD/CAM系統(tǒng)程序庫(kù)中的各種應(yīng)用程序?qū)Ξa(chǎn)品模型進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化分析，以確定產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)方案及零部件的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)，同時(shí)，調(diào)用CAD/CAM系統(tǒng)中的圖形庫(kù)，將設(shè)計(jì)的初步結(jié)果以圖形的方式輸出在顯示器上。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程通過(guò)市場(chǎng)需求調(diào)查以及1381.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程當(dāng)把設(shè)計(jì)對(duì)象描述為計(jì)算機(jī)內(nèi)部模型后，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助工程分析計(jì)算功能對(duì)產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)、結(jié)構(gòu)分析和仿真。即通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值分析的求解速度快、效率高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)進(jìn)行必要的工程分析和仿真計(jì)算。

根據(jù)計(jì)算機(jī)顯示的結(jié)果，設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)的初步結(jié)果作出判斷，如果不滿意，可以通過(guò)人機(jī)交互的方式進(jìn)行修改，直至滿意為止，修改后的數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程當(dāng)把設(shè)計(jì)對(duì)象描述為計(jì)算1391.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程CAD/CAM系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造信息，在分析其零件幾何形狀特點(diǎn)及有關(guān)技術(shù)要求后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)在屏幕上顯示輸出。

工藝設(shè)計(jì)人員可以對(duì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，并允許以人機(jī)交互的方式進(jìn)行修改。最終的結(jié)果可以是生產(chǎn)中需要的工藝卡片或以數(shù)據(jù)接口文件的形式存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以供后續(xù)模塊讀取。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程CAD/CAM系統(tǒng)從數(shù)1401.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程在打印機(jī)上輸出工藝卡片，成為車(chē)間生產(chǎn)加工的指導(dǎo)性文件。CAM子系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取零件幾何信息和加工工藝規(guī)程，生成NC加工程序。

有些

CAD／CAM系統(tǒng)在生成了產(chǎn)品加工的工藝規(guī)程之后，對(duì)其進(jìn)行仿真、模擬，驗(yàn)證其是否合理、可行。同時(shí)，還可以進(jìn)行刀具、夾具、工件之間的干涉、碰撞檢驗(yàn)。

在普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床上按照工藝規(guī)程和NC加工程序加工制造出有關(guān)產(chǎn)品。

1.1.3CAD/CAM系統(tǒng)工作過(guò)程在打印機(jī)上輸出工藝卡片1411.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期

提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量

降低生產(chǎn)成本

提高管理水平

1.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期1421.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義

1.1.4CAD/CAM的應(yīng)用意義1431.2CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)

1.零件造型2.裝配造型5.工程分析3.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)4.工程繪圖6.優(yōu)化設(shè)計(jì)11.應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)10.工程數(shù)據(jù)管理9.模擬仿真8.計(jì)算機(jī)輔助NC編程7.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.2CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)1.零件造型2.裝1441.零件造型

零件造型是指在計(jì)算機(jī)中建立零件的三維實(shí)體模型。設(shè)計(jì)人員在三維CAD軟件的支持下可以根據(jù)自己的設(shè)想將零件從計(jì)算機(jī)中逐步“制作”出來(lái)。在制作過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以從各個(gè)角度觀察具有真實(shí)感的零件造型。如果對(duì)模型不滿意，可以立即修改零件造型。零件造型能夠準(zhǔn)確表達(dá)零件的形狀、尺寸、色澤、體積、重心、表面信息、材料信息等。對(duì)已有的零件造型提供方便的管理，以便存儲(chǔ)、歸檔或與其他系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)都提供參數(shù)化的基于特征的實(shí)體造型方法。1.零件造型零件造型是指在計(jì)算機(jī)中建立零件的三維實(shí)體模型。1451.零件造型對(duì)于復(fù)雜表面的造型，系統(tǒng)可采用曲面造型或雕塑曲面造型的方法，根據(jù)給定的離散數(shù)據(jù)或有關(guān)具體工程問(wèn)題的邊界條件來(lái)定義、生成、控制和處理過(guò)渡曲面，或用掃描的方法得到掃描體、建立曲面的模型。零件造型技術(shù)是CAD／CAM系統(tǒng)的核心，它為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造提供基本數(shù)據(jù)，同時(shí)，也為其它模塊提供原始的信息，例如，所定義的幾何模型的信息可供給有限元分析、繪圖、仿真、加工等模塊調(diào)用。1.零件造型對(duì)于復(fù)雜表面的造型，系統(tǒng)可采用曲面造型或雕塑曲面146零件造型舉例-機(jī)械零件齒輪凸輪動(dòng)畫(huà)演示零件造型舉例-機(jī)械零件齒輪凸輪動(dòng)畫(huà)演示147凸輪運(yùn)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)148零件造型舉例－塑料橡膠件洗滌劑瓶顯示器外殼橡膠輪胎零件造型舉例－塑料橡膠件洗滌劑瓶顯示器外殼橡膠輪胎149零件造型舉例－葉輪零件風(fēng)扇葉輪離心葉輪動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示零件造型舉例－葉輪零件風(fēng)扇葉輪離心葉輪動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示150風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)151離心葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)離心葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)152零件造型舉例－轎車(chē)外形零件造型舉例－轎車(chē)外形1532.裝配造型

裝配造型能夠模仿實(shí)際的裝配過(guò)程，生成產(chǎn)品的裝配。通過(guò)裝配造型可以發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)不當(dāng)在實(shí)際裝配時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如間隙過(guò)小或過(guò)大、零件之間的干涉等。裝配造型還能夠提供產(chǎn)品的外觀效果圖和反映裝配關(guān)系的零件散開(kāi)分布的爆炸圖。對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品，裝配造型可提供多樣的方法提高造型的效率。裝配造型還提供了完善的系列化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，如通過(guò)更換部分零件來(lái)改變一種產(chǎn)品類(lèi)型。

2.裝配造型裝配造型能夠模仿實(shí)際的裝配過(guò)程，生成產(chǎn)品的裝154球閥體裝配模型球閥體裝配模型155球閥體裝配模型分解圖球閥體裝配模型分解圖156公用電話裝配模型公用電話裝配模型157釘書(shū)器裝配模型釘書(shū)器裝配模型158剎車(chē)盤(pán)裝配動(dòng)畫(huà)剎車(chē)盤(pán)裝配動(dòng)畫(huà)159電風(fēng)扇裝配動(dòng)畫(huà)電風(fēng)扇裝配動(dòng)畫(huà)160福特發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配及工作過(guò)程演示福特發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配及工作過(guò)程演示1613.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)

大多數(shù)CAD系統(tǒng)均提供通用標(biāo)準(zhǔn)零件和特征的擴(kuò)展庫(kù)。用戶可以很方便地選取標(biāo)準(zhǔn)特征或零件，并將它們組合進(jìn)零件或部件的設(shè)計(jì)中。常用的標(biāo)準(zhǔn)零件有方形和六角形螺母、螺栓、普通墊圈、彈簧墊圈、半月銷(xiāo)、內(nèi)六角螺釘、鉚釘、開(kāi)口銷(xiāo)等等。標(biāo)準(zhǔn)特征包括孔、槽、軸、頸、法蘭、加強(qiáng)筋、殼、耳、螺紋、通風(fēng)格柵、管狀特征等等。3.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)大多數(shù)CAD系統(tǒng)均提供通用標(biāo)準(zhǔn)零件和特征的擴(kuò)162三維CAD系統(tǒng)MDT的螺栓庫(kù)三維CAD系統(tǒng)MDT的螺栓庫(kù)163三維CAD系統(tǒng)MDT的螺母庫(kù)三維CAD系統(tǒng)MDT的螺母庫(kù)1644.工程繪圖

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)果往往是工程圖的形式，CAD／CAM中的某些中間結(jié)果也是通過(guò)圖形表達(dá)的。一般的CAD軟件都具有人機(jī)交互輸入和處理二維圖形的能力，包括基本圖元的生成，標(biāo)注尺寸，圖形的編輯（比例變換、平移、圖形拷貝、圖形刪除等）以及顯示控制、附加技術(shù)條件等功能，保證生成符合生產(chǎn)實(shí)際要求，也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的工程圖。4.工程繪圖產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)果往往是工程圖的形式，CAD／CA1654.工程繪圖先進(jìn)的CAD軟件已具備根據(jù)零件的三維零件圖和裝配造型自動(dòng)生成投影圖、輔助圖、剖面圖和局部視圖的功能，并能自動(dòng)標(biāo)注尺寸，其工程圖樣與零件造型密切相關(guān)。如果改變了圖紙中的尺寸，相關(guān)零件的造型尺寸也將隨之改變，圖紙中的線條長(zhǎng)度和位置也將反映這種變化，從而保證能夠?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行快速、一致的修改。4.工程繪圖先進(jìn)的CAD軟件已具備根據(jù)零件的三維零件圖和裝配166三維零件圖二維工程圖CAD自動(dòng)生成三維零件圖二維工程圖CAD自動(dòng)生成1675.工程分析

CAD／CAM系統(tǒng)構(gòu)造了產(chǎn)品的幾何模型之后，能夠根據(jù)產(chǎn)品幾何形狀，計(jì)算出相應(yīng)的體積、表面積、質(zhì)量、重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等幾何特性和物理特性、為系統(tǒng)進(jìn)行工程分析和數(shù)值計(jì)算提供必要的基本參數(shù)。另一方面，CAD／CAM中的結(jié)構(gòu)分析中需進(jìn)行大量的應(yīng)力、溫度、位移等分析計(jì)算。因此，要求CAD／CAM系統(tǒng)完成各類(lèi)分析計(jì)算的算法正確、全面，能處理大量的數(shù)據(jù)，還要有較高的計(jì)算精度。5.工程分析CAD／CAM系統(tǒng)構(gòu)造了產(chǎn)品的幾何模型之后，1685.工程分析CAD／CAM系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)分析常用的方法是有限元法，這是一種數(shù)值近似解方法，用來(lái)求解結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜工程構(gòu)件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，以及構(gòu)件的強(qiáng)度、振動(dòng)、熱變形、磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力分布狀態(tài)等的計(jì)算分析。在進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析計(jì)算之前，系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，劃分網(wǎng)格、標(biāo)出單元號(hào)、節(jié)點(diǎn)號(hào)、并將劃分的結(jié)果顯示在屏幕上；進(jìn)行分析計(jì)算之后，將計(jì)算結(jié)果以圖形、文件的形式輸出，例如應(yīng)力分布圖、溫度場(chǎng)分布圖、位移變形曲線等，使用戶方便、直觀地看到分析的結(jié)果。5.工程分析CAD／CAM系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)分析常用的方法是有限元169

有限元分析步驟幾何建模網(wǎng)格劃分施加約束、分析計(jì)算、查看計(jì)算結(jié)果有限元分析步驟幾何建模網(wǎng)格劃分施加約束、分析計(jì)算、查看計(jì)算170有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬

軋制是旋轉(zhuǎn)的軋輥將材料帶入輥縫之間并使之產(chǎn)生變形的過(guò)程。軋制生產(chǎn)中，材料的塑性變形規(guī)律、軋輥和軋件之間的摩擦現(xiàn)象、材料中的溫度和微觀組織的變化、軋制過(guò)程中的壓下率、寬厚比等及其對(duì)軋件質(zhì)量的影響，都是非常復(fù)雜的問(wèn)題。有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬軋制是旋轉(zhuǎn)的軋輥將171有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬

影響軋制的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的原因很多，從現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)中得到的規(guī)律和理論很難覆蓋所有方面，而且耗費(fèi)巨大。采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)理論研究中的趨勢(shì)，將有限元方法應(yīng)用于軋制過(guò)程的理論研究不但可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，而且因其高速性和可靠性可以對(duì)軋制過(guò)程中不易進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的課題進(jìn)行深入地探討。

有限元分析實(shí)例—平板軋制過(guò)程的有限元模擬影響軋制的生產(chǎn)效率172平板軋制過(guò)程（應(yīng)力及變形模擬）為簡(jiǎn)化計(jì)算，將三維軋制過(guò)程簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，軋輥看成彈性體。平板軋制過(guò)程（應(yīng)力及變形模擬）為簡(jiǎn)化計(jì)算，將三維軋制過(guò)程簡(jiǎn)化1736.優(yōu)化設(shè)計(jì)

CAD／CAM系統(tǒng)根據(jù)需要還可配置優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，也就是在某些條件的限制下，使產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)中的預(yù)定指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化包括總體方案的優(yōu)化、產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、工藝參數(shù)的優(yōu)化等。優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)中的一個(gè)重要的組成部分。

6.優(yōu)化設(shè)計(jì)CAD／CAM系統(tǒng)根據(jù)需要還可配置優(yōu)化設(shè)計(jì)功1747.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的后續(xù)過(guò)程是加工制造，而工藝設(shè)計(jì)是為產(chǎn)品的加工制造提供指導(dǎo)性的文件。因此，計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）是CAD與CAM的中間環(huán)節(jié)。CAPP系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)建模后生成的產(chǎn)品信息及制造要求，自動(dòng)決策出加工該產(chǎn)品所采用的加工方法、加工步驟、加工設(shè)備及加工參數(shù)。CAPP的設(shè)計(jì)結(jié)果一方面能被生產(chǎn)實(shí)際所用，生成工藝卡片文件，另一方面能直接輸出一些信息，為CAM中的NC自動(dòng)編程系統(tǒng)接收、識(shí)別，直接轉(zhuǎn)換為刀位文件。

7.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的后續(xù)過(guò)程是加工制造，而工175CAPP零件幾何信息零件工藝信息（輸入）工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)圖形系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件（軟硬件環(huán)境）CAPP系統(tǒng)功能模型（輸出）工藝路線文件工時(shí)定額文件工藝內(nèi)容文件毛坯圖、工序圖CAPP零件幾何信息零件工藝信息（輸入）工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)圖形系1768.計(jì)算機(jī)輔助NC編程

目前的CAM軟件大部分采用圖形交互式自動(dòng)編程，即以CAD生成的零件幾何信息為基礎(chǔ)，采用人機(jī)交互對(duì)話方式，在計(jì)算機(jī)屏幕上指定被加工件的幾何特征、定義相關(guān)的加工參數(shù)后，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，直接產(chǎn)生NC加工程序。仿真功能則能在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)顯示加工路徑，模擬實(shí)際切削加工。8.計(jì)算機(jī)輔助NC編程目前的CAM軟件大部分采用圖形交互177模具數(shù)控編程與加工仿真模具數(shù)控編程與加工仿真1788.計(jì)算機(jī)輔助NC編程通過(guò)各自接口可將計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床連接起來(lái)，利用CAM軟件中的通信模塊，能將計(jì)算機(jī)上的NC加工程序直接送至數(shù)控機(jī)床上的CNC系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)）中控制數(shù)控加工，這個(gè)過(guò)程稱為直接數(shù)字控制（DNC）。8.計(jì)算機(jī)輔助NC編程通過(guò)各自接口可將計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床連接179立式加工中心數(shù)控車(chē)床五面立式加工中心直接數(shù)字控制（DNC）立式加工中心數(shù)控車(chē)床五面立式加工中心直接數(shù)字控制（DNC）1809.模擬仿真

在CAD／CAM系統(tǒng)內(nèi)部，建立一個(gè)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際系統(tǒng)模型，例如機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、機(jī)器人等。通過(guò)運(yùn)行仿真軟件，代替、模擬真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行，用以預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造過(guò)程和產(chǎn)品的可制造性。如數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，從軟件上實(shí)現(xiàn)零件試切的加工模擬，避免了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)的人力、物力的投入以及加工設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，減少了制造費(fèi)用，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。通常有加工軌跡仿真，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬，機(jī)器人仿真，工件、刀具、機(jī)床的碰撞、干涉檢驗(yàn)等。

9.模擬仿真在CAD／CAM系統(tǒng)內(nèi)部，建立一個(gè)工程設(shè)計(jì)的181數(shù)控加工切削仿真數(shù)控加工切削仿真182公園游樂(lè)機(jī)運(yùn)行仿真公園游樂(lè)機(jī)運(yùn)行仿真183電風(fēng)扇運(yùn)行仿真電風(fēng)扇運(yùn)行仿真184裝載機(jī)運(yùn)行仿真裝載機(jī)運(yùn)行仿真18510.工程數(shù)據(jù)管理

由于

CAD／CAM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量大、種類(lèi)繁多，既有幾何圖形數(shù)據(jù)，又有屬性語(yǔ)義數(shù)據(jù)；既有產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)，又有生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)；既有靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，又有動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)還相當(dāng)復(fù)雜，因此，CAD／CAM系統(tǒng)應(yīng)能提供有效的管理手段，支持工程設(shè)計(jì)與制造全過(guò)程的信息流動(dòng)與交換。目前，CAD／CAM系統(tǒng)中多采用PDM（ProductDataManagement）系統(tǒng)或工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)各種工程數(shù)據(jù)的管理。10.工程數(shù)據(jù)管理由于CAD／CAM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量大、種18611.應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)

由于機(jī)械產(chǎn)品的用途多種多樣，任何強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)都不可能向用戶提供各種具體產(chǎn)品的完善的CAD/CAM解決方案。大多數(shù)商品化CAD系統(tǒng)都提供了基于C、C++、VisualC++、VisualBasic的二次開(kāi)發(fā)工具，為用戶將自己或者第三方在其基礎(chǔ)上編寫(xiě)應(yīng)用軟件提供了很大的方便。二次開(kāi)發(fā)工具中提供的函數(shù)和方法可以調(diào)用CAD系統(tǒng)內(nèi)部命令，直接存取CAD內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)。

11.應(yīng)用軟件二次開(kāi)發(fā)由于機(jī)械產(chǎn)品的用途多種多樣，任何強(qiáng)1871.3CAD/CAM技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史與應(yīng)用現(xiàn)狀

CAD最初概念的產(chǎn)生；二維繪圖系統(tǒng)SKETCHPAD；“交鑰匙”系統(tǒng)（TurnkeySystem)；80年代超大規(guī)模集成電路；集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、并行化、標(biāo)準(zhǔn)化；反映時(shí)代潮流的商品化CAD/CAM軟件在我國(guó)應(yīng)用日益廣泛。1.3CAD/CAM技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史與應(yīng)用現(xiàn)狀CAD最初概念1881.4CAD與CAM之間的聯(lián)系

CAD/CAM技術(shù)是圍繞產(chǎn)品（工程）的設(shè)計(jì)和制造相對(duì)獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的。在應(yīng)用時(shí)，常常也是以獨(dú)立的形式出現(xiàn)，并在各自的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。然而，正如產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造是兩個(gè)密切關(guān)聯(lián)的環(huán)節(jié)一樣，CAD與CAM是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)自動(dòng)化的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，兩者之間存在密切的信息聯(lián)系。如CAD系統(tǒng)的輸出是產(chǎn)品圖樣、技術(shù)文檔和其他文件。在進(jìn)入CAPP系統(tǒng)之前需要從圖樣中提取幾何信息、技術(shù)要求等，以符合CAPP系統(tǒng)所要求的格式輸入。在進(jìn)行NC加工程序編制時(shí)，也需提取大量的零件幾何形狀信息和公差信息才能由CAM系統(tǒng)生成合適的零件NC加工程序。1.4CAD與CAM之間的聯(lián)系CAD/CAM技術(shù)是圍繞產(chǎn)189CAD設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品樣圖、技術(shù)文檔人工轉(zhuǎn)換零件幾何形狀、精度、材料CAPP工藝過(guò)程、工序圖人工轉(zhuǎn)換待加工面形狀以及精度CAMNC程序獨(dú)立的CAD和CAPP、CAM系統(tǒng)之間的信息傳遞CAD設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品樣圖、人工轉(zhuǎn)換零件幾何形狀、CAPP工藝過(guò)1901.4CAD與CAM之間的聯(lián)系

集成化的CAD/CAM系統(tǒng)則由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)完成上圖所示的零件信息傳輸與交換。一般的CAD/CAM集成指的是把CAD、CAE、CAPP、CAPM、CAM等各種功能軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)一的信息管理和控制軟件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的提取、轉(zhuǎn)換和共享，從而達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)信息的暢通和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的目的。1.4CAD與CAM之間的聯(lián)系集成化的CAD/CAM系統(tǒng)191執(zhí)行控制工程應(yīng)用系統(tǒng)(CAD、CAE、CAM)數(shù)據(jù)庫(kù)、檔案庫(kù)、數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)