計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述

機(jī)械CAD/CAM原理及應(yīng)用主編：邊培瑩副主編：趙文忠劉建養(yǎng)黨會(huì)學(xué)西安文理學(xué)院第1章CAD/CAM概述第2章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）第3章計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）目錄第4章計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）第5章計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）第6章CAD/CAM技術(shù)的集成與發(fā)展CAD/CAM概述第1章計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)融合傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造機(jī)械CAD/CAM1.1CAD/CAM基本知識(shí)西安文理學(xué)院傳統(tǒng)的制造過程：產(chǎn)品從市場需求分析開始，經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、工藝設(shè)計(jì)、加工裝配、

產(chǎn)品物流等環(huán)節(jié)，最后形成用戶所需要的產(chǎn)品。CAD/CAM環(huán)境下：計(jì)算機(jī)為工具，輔助進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工程分析、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等各階段工作。1.1.1CAD/CAM基本概念1.CAD(ComputerAidedDesign,CAD)狹義：計(jì)算機(jī)為工具輔助人們完成產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、工程繪圖、技術(shù)要求等操作。廣義：廣義的CAD包括設(shè)計(jì)與分析兩個(gè)方面。2.CAE（ComputerAidedEngineering,CAE）是以計(jì)算機(jī)為輔助工具，進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、傳熱、工作場等力學(xué)分析及結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的一種數(shù)值分析方法。3.CAPP（ComputerAidedProcessPlanning,CAPP）利用計(jì)算機(jī)輔助確定產(chǎn)品加工方法的選擇和工藝過程的設(shè)計(jì)，輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝性文件。4.CAM（ComputerAidedManufacturing,CAM）的定義有狹義的和廣義之分。狹義：指計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，包括刀具路徑規(guī)劃、刀具軌跡仿真、NC代碼生成等。廣義：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)過程的活動(dòng)。

CAD/CAPP/CAE/CAM“4C”技術(shù)CIMS注意：CAD/CAM是一項(xiàng)發(fā)展中的技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助訂貨（ComputerAidedOrder,CAO）；計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝設(shè)計(jì)（ComputerAidedAssemblyPlanning,CAAPP）；計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（ComputerAidedQualitySystem，CAQ）等。1.1.2CAD/CAM的功能與任務(wù)1.CAD/CAM系統(tǒng)的基本功能（1）圖形顯示功能

（2）輸入輸出功能

（3）存儲(chǔ)功能

（4）人機(jī)交互功能

2.CAD/CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)幾何造型計(jì)算分析工程繪圖特征造型結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)NC自動(dòng)編程模擬仿真工程數(shù)據(jù)管理1.1.2CAD/CAM的功能與任務(wù)1.2CAD/CAM的發(fā)展歷史1.2.1CAD/CAM技術(shù)的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代1946年美國11962年美國351952年美國2“人機(jī)對話圖形通訊系統(tǒng)”小型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)”20世紀(jì)60年代4“CAD/CAM技術(shù)出現(xiàn)”20世紀(jì)80年代6“第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生”20世紀(jì)80年代7“第一臺(tái)數(shù)控銑床”“提出DNC系統(tǒng)”“CAD軟件問世”1.2.2CAD/CAM技術(shù)步入發(fā)展輸入輸出設(shè)備出現(xiàn)圖形編輯功能完善數(shù)據(jù)接口支持CAD/CAM初步集成1.2.3我國CAD/CAM的發(fā)展現(xiàn)狀第一汽車制造廠和第二汽車制造廠、天津內(nèi)燃機(jī)研究所完成的“建立汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造系統(tǒng)”；洛陽拖拉機(jī)廠開發(fā)的輪式拖拉機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)；杭州汽輪機(jī)廠著力打通推廣CAD/CAM系統(tǒng)。典型自主版權(quán)軟件：設(shè)計(jì)類有華中科技大學(xué)的開目CAD、KMCAPP，凱圖CAD；北京航空航天大學(xué)的CAXA軟件、PANDA軟件；清華大學(xué)和華中理工大學(xué)共同研制的CADMIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化特征造型、曲面造型、數(shù)控加工、有限元分析的集成。在數(shù)控方面，南京航空航天大學(xué)的超人CAD/CAM和華中理工大學(xué)的GHNC均實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜曲面的造型和數(shù)控代碼的自動(dòng)生成。工程數(shù)據(jù)庫方面有華中科技大學(xué)的GHEDBMS和浙江大學(xué)的OSCAR。1.3CAD/CAM的支撐環(huán)境CAD/CAM主要組成：人+硬件+軟件1.3.1CAD/CAM的硬件1.CAD/CAM對硬件的主要要求：①強(qiáng)大的人機(jī)交互功能②強(qiáng)大的外存儲(chǔ)容量③良好的聯(lián)網(wǎng)通訊功能2.系統(tǒng)造型及配置應(yīng)考慮：①企業(yè)特點(diǎn)、規(guī)模、目標(biāo)、發(fā)展趨勢等確定配置②從整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期中各階段要求出發(fā)③還應(yīng)考慮有效使用管理并使其發(fā)揮作用（1）主機(jī)組成：CPU+內(nèi)存+主板（2）內(nèi)存儲(chǔ)器分類：RAM、ROM、Cache（3）外存儲(chǔ)器類別：硬盤、軟盤、閃盤、光盤、磁盤（4）輸入設(shè)備類別：鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、觸摸屏、語音輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)手套等（5）輸出設(shè)備類別：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等（6）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類別：服務(wù)器、電纜、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器、集線器、中繼器、路由器、網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)等3.CAD/CAM主要硬件設(shè)備：1.3.1CAD/CAM的硬件常用硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1總線型2星型3環(huán)形結(jié)構(gòu)4網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)5混合型1.3.2CAD/CAM的軟件軟件：各種程序及其相關(guān)資料和數(shù)據(jù)程序：指揮硬件工作的指令集合軟件分類：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件常用操作系統(tǒng)：DOS、Unix、Linux常用窗口系統(tǒng)：Windows計(jì)算機(jī)編程語言：VisualC++、VisualBasic、Java等網(wǎng)絡(luò)通訊及其管理軟件：MAP、TOP、TCP／IP等協(xié)議1.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)/窗口系統(tǒng)、編程語言、網(wǎng)絡(luò)通訊及其管理三大部分。操作系統(tǒng)任務(wù)：①管理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)和指令②執(zhí)行對作業(yè)和進(jìn)程的控制，完成運(yùn)算和操作③管理外存設(shè)備上的文件系統(tǒng)④管理外圍設(shè)備，進(jìn)行設(shè)備間的信息交換1.3.2CAD/CAM的軟件2.支撐軟件①支撐軟件是支撐用戶進(jìn)行CAD/CAM工作的通用性軟件。②支撐軟件劃分為基本圖形資源與自動(dòng)繪圖、幾何造型、工程分析與計(jì)算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等6大部分。常用CAD/CAM支撐軟件：AutoCAD/Inventor、CREO(Pro/E)、UGⅡ、SolidWorks、SolidEdge、MasterCAMetc.1.3.2CAD/CAM的軟件3.應(yīng)用軟件①應(yīng)用軟件是用用戶為解決策類實(shí)際問題而自行開發(fā)或委托開發(fā)的程序系統(tǒng)