CADCAM第一章

1、第一章第一章 概概 述述第一章第一章 概概述述1.1 CAD/CAM的基本概念的基本概念1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.3 CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展第一章第一章 概概 述述 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握掌握CAD/CAM的基本概念；理解的基本概念；理解CAD/CAM系統(tǒng)的系統(tǒng)的組成、工作過程組成、工作過程以及以及CAD/CAM系統(tǒng)的集成方案；了解系統(tǒng)的集成方案；了解CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展前景。技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展前景。 學(xué)習(xí)重點：學(xué)習(xí)重點：CAD/CAM的概念的概念。第一章第一章 概概 述述CAD/CAM應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例AutoCAD軟件繪制的二維圖2第一章第

2、一章 概概 述述AutoCAD軟件繪制的三維模型第一章第一章 概概 述述AutoCAD軟件繪制的三維模型第一章第一章 概概 述述UG軟件建立的三維模型NC6110G-22型柴油機(jī)背面NC6110G-22型柴油機(jī)正面（南昌凱馬柴油機(jī)有限公司）第一章第一章 概概 述述東方汽輪機(jī)廠2020兆瓦機(jī)組高壓內(nèi)缸溫度場模擬兆瓦機(jī)組高壓內(nèi)缸溫度場模擬第一章第一章 概概 述述Pro/E模擬裝配（蝴蝶閥）模擬裝配（蝴蝶閥）第一章第一章 概概 述述仿真加工的轉(zhuǎn)子（ Vericut切削仿真系統(tǒng)）實際加工的轉(zhuǎn)子VERICUT是美國是美國CGTech公司推出的一款數(shù)控加工公司推出的一款數(shù)控加工仿真軟件，該軟件應(yīng)用范圍很廣

3、，既可作為獨立軟仿真軟件，該軟件應(yīng)用范圍很廣，既可作為獨立軟件使用，又可與其他件使用，又可與其他CAM軟件集成。軟件集成。Pro/ENGINEER軟件也內(nèi)部集成有軟件也內(nèi)部集成有VERICUT模塊。模塊。 第一章第一章 概概 述述VERICUT機(jī)床模擬機(jī)床模擬第一章第一章 概概 述述VERICUT機(jī)床運動仿真視頻機(jī)床運動仿真視頻BROTHER機(jī)床機(jī)床第一章第一章 概概 述述1.1 CAD/CAM1.1 CAD/CAM的基本概念的基本概念 計算機(jī)輔助設(shè)計計算機(jī)輔助設(shè)計 （ComputerAidedDesign，CAD) 是指工程技術(shù)人員在人和計算機(jī)組成的系統(tǒng)指工程技術(shù)人員在人和計算機(jī)組成的系統(tǒng)中

4、以計算機(jī)為工具，輔助人類完成產(chǎn)品的中以計算機(jī)為工具，輔助人類完成產(chǎn)品的設(shè)計、設(shè)計、分析、繪圖分析、繪圖等工作，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、等工作，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的?？s短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的。第一章第一章 概概 述述計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計（ComputerAidedProcessPlanning,CAPP) 是指在人和計算機(jī)組成的系統(tǒng)中，根據(jù)是指在人和計算機(jī)組成的系統(tǒng)中，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計階段給出的信息，人機(jī)交互地產(chǎn)品設(shè)計階段給出的信息，人機(jī)交互地或自動地完成或自動地完成產(chǎn)品加工方法的選擇產(chǎn)品加工方法的選擇和和工工藝過程的設(shè)計藝

5、過程的設(shè)計。第一章第一章 概概 述述計算機(jī)輔助制造計算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM) 計算機(jī)輔助制造有廣義和狹義兩種定義。計算機(jī)輔助制造有廣義和狹義兩種定義。 廣義廣義CAMCAM是指利用計算機(jī)輔助完成從是指利用計算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)準(zhǔn)備到到產(chǎn)品制造產(chǎn)品制造整個過程的活動，包括工藝過程設(shè)整個過程的活動，包括工藝過程設(shè)計、工裝設(shè)計、計、工裝設(shè)計、NCNC自動編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、自動編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。 狹義狹義CAMCAM通常是指通常是指NCNC程序編制程序編制，包括刀具路徑，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件

6、生成、刀具軌跡仿真及規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真及NCNC代碼代碼生成等。生成等。 本書采用狹義定義方法。本書采用狹義定義方法。第一章第一章 概概 述述CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況技術(shù)的發(fā)展概況CAD/CAM技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了形成、發(fā)展、提高和集成等階段。 第一章第一章 概概 述述 1946年世界上第一臺電子計算機(jī) 在50年代，首次研制成功數(shù)控機(jī)床，通過不同的數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)對不同零件的加工。 60年代，麻省理工學(xué)院的研究生I.E.Sutherland在他的論文人機(jī)對話圖形通信系統(tǒng)中首次提出了計算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)等思想，對CAD技術(shù)的應(yīng)用起到了重要的推動作用。 1952年，數(shù)控（Num

7、erical control ，NC）機(jī)床首次研究成功，奠定了CAM的硬件基礎(chǔ)。 1955年，研制成功在通用計算機(jī)上運行的自動編程工具（APT）語言，實現(xiàn)了NC編程自動化。 1962年，第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生，實現(xiàn)了物流搬運自動化； 第一臺通用計算機(jī)集中控制多臺數(shù)控機(jī)床的實現(xiàn)。 準(zhǔn)備和醞釀時期（準(zhǔn)備和醞釀時期（20世紀(jì)世紀(jì)50-60年代初）年代初）第一章第一章 概概 述述蓬勃發(fā)展和進(jìn)入應(yīng)用時期（蓬勃發(fā)展和進(jìn)入應(yīng)用時期（20世紀(jì)世紀(jì)60-70年年代）代） 60年代末期到70年代中期，是CAD技術(shù)趨于成熟的階段。計算機(jī)硬件的發(fā)展；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等軟件陸續(xù)開發(fā)；以小型和超級小型計算機(jī)為主機(jī)的CAD系統(tǒng)

8、進(jìn)入市場并形成主流。針對特定問題的專用CAD系統(tǒng)蓬勃發(fā)展。CAD技術(shù)還是以二維繪圖和三維線框圖形系統(tǒng)為主。 70年代美國辛辛那提公司研制出一條柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System ，F(xiàn)MS）。將CAD/CAM技術(shù)推向了一個新階段。 20世紀(jì)70年代后期，幾何造型技術(shù)、圖形顯示技術(shù)和數(shù)控編程后置處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了交互式圖形編程系統(tǒng)，為CAD/CAM集成奠定了基礎(chǔ)。第一章第一章 概概 述述突飛猛進(jìn)的時期突飛猛進(jìn)的時期(20世紀(jì)世紀(jì)80年代年代) 超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使計算機(jī)硬件成本大幅度下降；計算機(jī)外圍設(shè)備（例如彩色高分辨率圖形顯示器、大型數(shù)字化儀

9、、自動繪圖機(jī)等品種齊全的輸入輸出裝置）已成系列產(chǎn)品； 相應(yīng)的軟件技術(shù)如數(shù)據(jù)管理技術(shù)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)也迅速提高；商品化軟件的出現(xiàn)，促進(jìn)了CAD技術(shù)的推廣和應(yīng)用 。實體造型技術(shù)成為主流并走向成熟。 出現(xiàn)和發(fā)展了與產(chǎn)品設(shè)計制造過程相關(guān)的計算機(jī)輔助技術(shù)； 如計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計CAPP，計算機(jī)輔助質(zhì)量控制CAQ等。第一章第一章 概概 述述標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期(20世紀(jì)世紀(jì)90年代以后年代以后) 第一章第一章 概概 述述1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品生產(chǎn)過程和CAD/CAM過程鏈?zhǔn)袌鲂枨笫袌鲂枨螽a(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計施工設(shè)計施工設(shè)計結(jié)

10、構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計概念設(shè)計概念設(shè)計任務(wù)計劃任務(wù)計劃工藝設(shè)計工藝設(shè)計刀夾量具設(shè)計刀夾量具設(shè)計工序設(shè)計工序設(shè)計工藝路線設(shè)計工藝路線設(shè)計毛坯設(shè)計毛坯設(shè)計加工、裝配加工、裝配調(diào)試調(diào)試裝配裝配檢測檢測NC加工加工加工仿真加工仿真編程編程產(chǎn)品產(chǎn)品 CAD CAPP CAM 生產(chǎn)的觀點NC第一章第一章 概概 述述產(chǎn)品生命周期 產(chǎn)品生命周期是指某一個產(chǎn)品從完成試制、投放市場開始，直到最后被淘汰退出市場為止的過程所經(jīng)歷的時間。 從市場變化的觀點看，產(chǎn)品又可以分為投入期、生長期、飽和期和淘汰期。 產(chǎn)品的生命周期可分為產(chǎn)品研究、產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品試制、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品使用及產(chǎn)品報廢、回收等階段。 計算機(jī)的

11、應(yīng)用，面對產(chǎn)品的整個生命周期。市場變化的觀點第一章第一章 概概 述述CAD/CAM系統(tǒng)的組成數(shù)控機(jī)床1950年1955年1960年1965年1970年1975年1980年1985年1990年1995年曲面造型技術(shù)實體造型技術(shù)線框造型技術(shù)參數(shù)化造型技術(shù)變量化造型技術(shù)有限元法APT-旋風(fēng)號APT- MRPAPT-MRPCADCAD/CAM第一臺機(jī)器人自適應(yīng)控制1945年第一代電子計算機(jī)：電子管計算機(jī)第三代電子計算機(jī)：集成電路計算機(jī)第二代電子計算機(jī)：晶體管計算機(jī)第四代電子計算機(jī)：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機(jī)柔性制造系統(tǒng)DNC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫CAPPAPT-STEP敏捷制造CECIMS精良生產(chǎn)虛擬制造特征

12、建模支持系統(tǒng)圖1-1 CAD/CAM相關(guān)技術(shù)的發(fā)展圖1-3 CAD/CAM系統(tǒng)的組成產(chǎn)品總體設(shè)計產(chǎn)品需求分析產(chǎn)品產(chǎn)品裝配產(chǎn)品加工裝配數(shù)控程序編制零件檢測數(shù)控加工仿真數(shù)控加工刀具夾具設(shè)計產(chǎn)品毛坯設(shè)計工藝路線設(shè)計加工工序設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備產(chǎn)品施工設(shè)計二維工程制圖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計產(chǎn)品模型分析產(chǎn)品概念設(shè)計設(shè)計任務(wù)規(guī)劃圖1-2 產(chǎn)品開發(fā)過程及CAD、CAE、CAM的范圍廣義CAD/CAM廣義CADCADCAE廣義CAMCAPPCAM調(diào)試產(chǎn)品規(guī)劃方案設(shè)計詳細(xì)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)構(gòu)運動仿真裝配系統(tǒng)規(guī)劃裝配過程仿真裝配工藝規(guī)劃裝 配 模 型 管 理 器設(shè) 計 進(jìn) 程 型 管 理 器知識存儲管理器裝配資源模 型

13、運動機(jī)構(gòu)模 型裝配工藝模 型功能結(jié)構(gòu)模 型CAD/CAPP/CAM(CAD/CAM)圖1- 功能集成的現(xiàn)代CAD系統(tǒng)集 成 化 產(chǎn) 品 裝 配 模 型產(chǎn) 品數(shù)據(jù)庫評 價知識庫設(shè) 計知識庫廣義設(shè)計工具集CAD/CAM系統(tǒng)CAD/CAM硬件系統(tǒng)CAD/CAM軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件專業(yè)軟件計算機(jī)外部設(shè)備 人支撐軟件應(yīng)用軟件CAD/CAM硬件CAD/CAM軟件外圍設(shè)備第一章第一章 概概 述述CAD/CAM系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)用戶界面應(yīng)用系統(tǒng)CADCAPPCAM數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計算機(jī)硬件第一章第一章 概概 述述CAD/CAM系統(tǒng)的集成方案 CAD/CAM系統(tǒng)的集成有信息集成、過程集成、功能集成。 目

14、前的CAD/CAM系統(tǒng)大多是在信息集成基礎(chǔ)上。 一般的CAD/CAM集成指的是把CAD、CAE、CAPP、CAFD、CAM等各種功能軟件有機(jī)結(jié)合在一起，用統(tǒng)一的執(zhí)行程序來控制和組織各功能軟件信息的提取、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)運行的目的。 CAD/CAM系統(tǒng)集成的關(guān)鍵是信息的交換和共享。第一章第一章 概概 述述集成方案主要有以下四種： 1、通過專用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)集成。 2、利用標(biāo)準(zhǔn)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（PDM）的系統(tǒng)集成。集成方案第一章第一章 概概 述述1、通過專用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)集成、通過專用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)集成模型A

15、 系統(tǒng)A模型B 系統(tǒng)B專用接口程序第一章第一章 概概 述述2、利用標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實現(xiàn)集成、利用標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實現(xiàn)集成系統(tǒng)A系統(tǒng)B前置處理器后置處理器標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式文件前置處理器后置處理器第一章第一章 概概 述述3、基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成、基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成CAFD（ComputerAidedFixtureDesign）計算機(jī)輔助夾具設(shè)計計算機(jī)輔助夾具設(shè)計界第一章第一章 概概 述述4、基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（、基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的系統(tǒng)集成）的系統(tǒng)集成異構(gòu)硬件異構(gòu)硬件平臺網(wǎng)絡(luò)平臺網(wǎng)絡(luò)分布異構(gòu)分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用應(yīng)用工具工具網(wǎng)絡(luò)通網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)信服務(wù)權(quán)限權(quán)限控制控制用戶

16、用戶管理管理項目項目管理管理工作流工作流程管理程管理應(yīng)用工應(yīng)用工具集成具集成CADCAPPCAM統(tǒng)一用戶界面統(tǒng)一用戶界面用戶用戶1用戶用戶2用戶用戶n用戶層用戶層應(yīng)用系統(tǒng)層應(yīng)用系統(tǒng)層PDM系統(tǒng)集成層系統(tǒng)集成層異構(gòu)環(huán)境處理層異構(gòu)環(huán)境處理層第一章第一章 概概 述述1.3 CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展 商品化的商品化的CAD/CAMCAD/CAM軟件軟件大量投入市場大量投入市場 UG UG 、I-DEASI-DEAS、 Pro/EngineerPro/Engineer、OracleOracle 廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、航天、船舶、汽廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、航天、船舶、汽車、

17、紡織、建筑等行業(yè)。車、紡織、建筑等行業(yè)。 我國的我國的CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)取得了可喜成績：高華技術(shù)取得了可喜成績：高華CADCAD軟軟件、開目件、開目CADCAD軟件等。軟件等。CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用第一章第一章 概概 述述CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢v集成化集成化計算機(jī)集成制造計算機(jī)集成制造（ComputerIntegratedManufacturing，CIM） CIM的最終目標(biāo)是以企業(yè)為對象，借助于計算機(jī)和信息技術(shù)，使生產(chǎn)中各部分從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備到生產(chǎn)實施及銷售過程中，有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其形成的信息流、物流和價值流有機(jī)集成并優(yōu)化運行，從而達(dá)到產(chǎn)品上

18、市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，使企業(yè)贏得市場競爭的目的。 CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計算機(jī)化、信息化、智能化、集成化的制造系統(tǒng)。第一章第一章 概概 述述并行化并行化并行工程（并行工程（ConcurrentEngineering，CE） 并行工程的思路是并行的集成的設(shè)計產(chǎn)品開發(fā)過程。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計的階段就考慮產(chǎn)品整個生命周期的所有需要，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度、用戶要求等，以便最大限度地提高產(chǎn)品開發(fā)效率及一次成功率。第一章第一章 概概 述述需求分析需求分析開發(fā)計劃開發(fā)計劃加工計劃加工計劃控控制制銷銷售售產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計計加加工工裝裝配配市市場場顧顧客客產(chǎn)品使用產(chǎn)品使用回收報廢回

19、收報廢項項目目小小組組并行開發(fā)方法第一章第一章 概概 述述智能化智能化CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng) 將人工智能、專家系統(tǒng)應(yīng)用于系統(tǒng)中，形成智能的CAD/CAM系統(tǒng)。第一章第一章 概概 述述虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VirtualProductDevelopment,VPD）虛擬現(xiàn)實技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)有機(jī)結(jié)合基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的新概念。 波音777飛機(jī)的設(shè)計是虛擬原型機(jī)的應(yīng)用典型實例，這是飛機(jī)設(shè)計史上第一次在設(shè)計過程中沒有采用實物模型。波音777由300萬個零件組成，所有的設(shè)計在一個由數(shù)百臺工作站組成的虛擬環(huán)境中進(jìn)行。設(shè)計師戴上頭盔顯示器后，可以穿行于設(shè)計中的虛擬“飛機(jī)”，審視“飛機(jī)”的各項設(shè)計指標(biāo)。 泰坦尼克號，借助頭盔式顯示器和可遠(yuǎn)程操作的機(jī)械手打撈遺留在沉船上物品的場景。第一章第一章 概概 述述 目前，英國方面正在運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，幫助皮劃艇運動員更快更好地提升成績。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)通常是利用電腦生成模擬環(huán)境，并通過多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與環(huán)境之間的互動。對于這套訓(xùn)練系統(tǒng)來說，它上