CADCAM 概述- 歡迎光臨南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、CAD/CAM概述一、基本概念CAD:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)Computer-aided DesignCAD/CAM概念CAM:計(jì)算機(jī)輔助制造Computer-aided ManufacturingCAD/CAM概念CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程 二、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程 1準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期(20世紀(jì)50年代60年代初) 1955年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的DTRoss研制了在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的自動(dòng)編程工具APT(Automatically Programmed Tools)NC語(yǔ)言系統(tǒng)，應(yīng)用這種語(yǔ)言通過(guò)對(duì)刀具軌跡的描述，就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助編制NC加工程序。 1958年，人們成功研制了自動(dòng)換刀鏜銑

2、加工中心(Machining Center，簡(jiǎn)稱(chēng)MC)，使得在一次裝夾中能完成多工序的集中加工，提高了NC機(jī)床的加工效率和加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程 1962年，第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生，實(shí)現(xiàn)了物流搬運(yùn)柔性自動(dòng)化；第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)集中控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的實(shí)現(xiàn)，降低了數(shù)控裝置的制造成本，提高了工作可靠性。 1963年，第一個(gè)正式的CAD系統(tǒng)DAC-1 (DAC是Design Augmented by Computers的簡(jiǎn)稱(chēng))在美國(guó)通用汽車(chē)公司問(wèn)世，IBM公司也發(fā)展了2250系統(tǒng)圖形顯示終端。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程 2蓬勃發(fā)展及進(jìn)入應(yīng)用時(shí)期(20世紀(jì)60年代70年代) 1967年，

3、英國(guó)莫林公司建造了第一條計(jì)算機(jī)集中控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，包括6臺(tái)加工中心和一條自動(dòng)運(yùn)輸線(xiàn)，用計(jì)算機(jī)編制程序、作業(yè)計(jì)劃和報(bào)表。 美國(guó)辛辛那提公司研制出了類(lèi)似系統(tǒng)，于20世紀(jì)70年代初期定名為柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，簡(jiǎn)稱(chēng)FMS)。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程 20世紀(jì)70年代中期，由于微處理機(jī)(大規(guī)模集成電路)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)的性能成倍提高，體積及成本大大下降，從而促進(jìn)了柔性制造技術(shù)迅猛發(fā)展，各種微機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Control，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC)技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程3突飛猛進(jìn)及集成化

4、、智能化發(fā)展時(shí)期(20世紀(jì)80年代90年代) CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)） CE（并行工程 ）CAD/CAM系統(tǒng) 三、CAD/CAM系統(tǒng) 1、系統(tǒng)的基本組成一個(gè)完整的CAD/CAM系統(tǒng)必須具備硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。 CAD/CAM系統(tǒng) 2、 CAD/CAM的硬件系統(tǒng) 硬件是一切可以觸摸到的物理設(shè)備。硬件系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，它由計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、顯示設(shè)備、人機(jī)交互設(shè)備、輸出設(shè)備及附加生產(chǎn)設(shè)備（CAM加工設(shè)備）等組成。 主要輸入設(shè)備： 光筆、數(shù)字化儀、掃描儀、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、手寫(xiě)板、定位指輪、操縱桿、跟蹤球。 主要輸出設(shè)備： 繪圖機(jī)、打印機(jī)、立體顯示器、 三維聽(tīng)覺(jué)環(huán)境系統(tǒng)、 生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備

5、。 3、 CAD/CAM的軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)是按照程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行工作的，相對(duì)于計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備而言，這些程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)的文檔就是軟件。軟件水平的高低直接影響到CAD/CAM系統(tǒng)的功能，工作效率以及方便程度。根據(jù)系統(tǒng)中執(zhí)行的任務(wù)及服務(wù)對(duì)象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為三個(gè)層次:系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。 CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)軟件 定義 系統(tǒng)軟件指使用、管理、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的操作系統(tǒng)及語(yǔ)言處理程序等的集合，是用戶(hù)與計(jì)算機(jī)硬件的連接紐帶。 功能 為用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)提供一個(gè)清晰，簡(jiǎn)潔，易于使用的友好界面； 盡可能使計(jì)算系統(tǒng)中的各種資源得到充分而合理的應(yīng)用。 特點(diǎn) 通用性，不同領(lǐng)域的用戶(hù)都可以和需要使用

6、它，即多機(jī)通用和多用戶(hù)通用； 基礎(chǔ)性，系統(tǒng)軟件是支撐軟件和應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。 系統(tǒng)組成 操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)，圖形接口及接口標(biāo)準(zhǔn)。其中，操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，主要功能是處理機(jī)管理，存貯管理，設(shè)備管理，文件管理和作業(yè)管理。 發(fā)展趨勢(shì) 開(kāi)放性好和標(biāo)準(zhǔn)化程度高 流行軟件 工作站的RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）體系結(jié)構(gòu)，UNIX操作系統(tǒng)，GKS和PHIGS圖形軟件，X Window、Windows/NT和Windows2000窗口系統(tǒng)等。 CAD/CAM系統(tǒng) 支撐軟件定義 是目前市場(chǎng)上供應(yīng)的各種商品化CADCAM系統(tǒng)。是在系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的滿(mǎn)足CAD用戶(hù)一些需要的通用軟件或工具軟件，是CAD/C

7、AM系統(tǒng)的核心。 主要功能 CAD（二維繪圖，三維線(xiàn)框、曲面、實(shí)體造型，真實(shí)感顯示，特征設(shè)計(jì)）； CAE（有限元前、后置處理，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)造型，幾何特性計(jì)算，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、熱特性分析）； CAM（數(shù)控加工和測(cè)量編程，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)）； 裝配設(shè)計(jì)，鈑金件展開(kāi)和排樣，加工尺寸精度控制，過(guò)程仿真和干涉檢查，工程數(shù)據(jù)管理和技術(shù)文件簽發(fā)系統(tǒng)等。 引進(jìn)軟件 Computer Vision，Intergraph，CATIA，SDRC-IDEAS，Unigraphics，Euclid，Applicon，ProEngineer，DUCT，Medusa，CDC/ICEM，CADAM，Mastercam，Calma，Aut

8、o-trol，Gerber 國(guó)內(nèi)軟件 北航CAXA、華中開(kāi)目CAD等 三、CAD/CAM系統(tǒng) 應(yīng)用軟件定義 是用戶(hù)解決實(shí)際總是而自行開(kāi)發(fā)或委托開(kāi)發(fā)的程序系統(tǒng)。它是在系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上，或用高級(jí)語(yǔ)言編程，或基于某種支撐軟件，針對(duì)特定的問(wèn)題設(shè)計(jì)研制，既可為一個(gè)用戶(hù)使用，也可為多個(gè)用戶(hù)使用的軟件。 分類(lèi) 對(duì)CAD而言，按系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)設(shè)計(jì)人員介入的程度，以及系統(tǒng)的工作方式，可分為檢索型，自動(dòng)型，交互型，智能型。 開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件應(yīng)遵循的原則 使用方便、記憶最少原則、可以容忍的響應(yīng)時(shí)間、靈活的提示信息、良好的工作方式、良好的出錯(cuò)處理 三、CAD/CAM系統(tǒng)4、CAD/CAM系統(tǒng)軟、硬件的選擇 （1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總

9、體原則 在CAD/CAM系統(tǒng)選型中應(yīng)把握趨勢(shì)、區(qū)分差異、合理配置、兼顧發(fā)展。掌握如下基本原則： 實(shí)用化原則 適度先進(jìn)性原則 系統(tǒng)性原則 整體設(shè)計(jì)與分步實(shí)施原則 CAD/CAM系統(tǒng) （2）硬件選用原則 系統(tǒng)功能 、系統(tǒng)的開(kāi)放性和可移植性、系統(tǒng)的升級(jí)擴(kuò)展能力、系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性與服務(wù)質(zhì)量 、良好的性能價(jià)格比 （3）軟件選用原則 系統(tǒng)功能與能力配置 、軟件性能價(jià)格比、與硬件匹配性、二次開(kāi)發(fā)能力與環(huán)境 、開(kāi)放性 、可靠性CAD/CAM系統(tǒng)CAD/CAM的功能 四、CAD/CAM的功能 1圖形顯示功能 2輸入輸出功能 3存儲(chǔ)功能 4交互功能(即人機(jī)接口) 在CAD/CAM系統(tǒng)中，人機(jī)接口是用戶(hù)與系統(tǒng)

10、連接的橋梁。友好的用戶(hù)界面是保證用戶(hù)直接而有效地完成復(fù)雜設(shè)計(jì)任務(wù)的必要條件，除軟件的界面外，還必須有交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的不斷通信。 CAD/CAM的功能 5造型功能 CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)能夠進(jìn)行實(shí)體造型(Solid Modeling)和曲面造型(Surface Modeling)。系統(tǒng)應(yīng)具有定義和生成基本體素(如立方體、圓柱體、球體、錐體、環(huán)狀體等)的能力，系統(tǒng)應(yīng)可以動(dòng)態(tài)顯示三維模型，具有消隱、彩色濃淡處理三維模型的能力，以便設(shè)計(jì)人員能直接觀(guān)察、構(gòu)思和檢驗(yàn)產(chǎn)品三維模型，完成機(jī)械部件的復(fù)雜空間布局。造型技術(shù)是CAD/CAM系統(tǒng)的核心，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造提供各種基本數(shù)據(jù)和原始信息，是后續(xù)處

11、理的基礎(chǔ)。CAD/CAM的功能 6計(jì)算分析功能 7工程繪圖功能 工程繪圖功能是CAD/CAM系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品最終結(jié)果的表達(dá)方式。CAD/CAM系統(tǒng)有處理二維圖形的能力，包括基本圖元的生成、標(biāo)注尺寸和圖形編輯(比例變換、平移、拷貝、刪除等)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)反復(fù)修改的過(guò)程，產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)需要三維圖形，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要使用二維圖形，系統(tǒng)還應(yīng)具備二維圖形與三維圖形之間相互轉(zhuǎn)換的功能。CAD/CAM的功能8結(jié)構(gòu)分析功能 CAD/CAM系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)分析用來(lái)對(duì)產(chǎn)品三維模型，尤其是結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的零件進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性計(jì)算9優(yōu)化設(shè)計(jì)功能 CAD/CAM系統(tǒng)具有優(yōu)化求解的功能，也就是在某些條件的限制下，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的預(yù)定指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。CAD/CAM的功能 10NC自動(dòng)編程功能 CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)能根