機械CADCAM1課件

1、機械CAD/CAM講稿第 1 講n隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)在各技術(shù)在各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。CAD/CAM技術(shù)是一技術(shù)是一項綜合性的高技術(shù)，它的應(yīng)用和不斷發(fā)展正在引起項綜合性的高技術(shù)，它的應(yīng)用和不斷發(fā)展正在引起一場深刻的產(chǎn)品設(shè)計與制造的技術(shù)革命。一場深刻的產(chǎn)品設(shè)計與制造的技術(shù)革命。nCAD/CAM技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、組織模式，對組織模式，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)、管理模式、生產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)、管理模式、生產(chǎn)方式以及人才知識結(jié)構(gòu)產(chǎn)方式以及人才知識結(jié)構(gòu)等都產(chǎn)生了重大影響。在

2、等都產(chǎn)生了重大影響。在當前經(jīng)濟發(fā)展的新形勢下，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，促當前經(jīng)濟發(fā)展的新形勢下，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，促進世界上許多國家把發(fā)展進世界上許多國家把發(fā)展CAD/CAM技術(shù)作為本國技術(shù)作為本國制造業(yè)的發(fā)展策略。我國也非常重視制造業(yè)的發(fā)展策略。我國也非常重視CAD/CAM技技術(shù)的研究與發(fā)展，并將它列為我國高技術(shù)發(fā)展計劃術(shù)的研究與發(fā)展，并將它列為我國高技術(shù)發(fā)展計劃CIMS主題中的一項關(guān)鍵技術(shù)。因此，主題中的一項關(guān)鍵技術(shù)。因此，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個企業(yè)乃至一個國家科技進步技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個企業(yè)乃至一個國家科技進步和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。 機械C

3、AD/CAM講稿n機械機械CAD/CAMCAD/CAM是機械設(shè)計制造及其是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（本科）必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程。自動化專業(yè)（本科）必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程任務(wù)是使學生獲得機械本課程任務(wù)是使學生獲得機械CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能。技術(shù)的基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能。n對學生的對學生的基本要求基本要求是了解是了解CADCAD技術(shù)知識，技術(shù)知識，能夠具備能夠具備CADCAD產(chǎn)品開發(fā)方面的基本技能，產(chǎn)品開發(fā)方面的基本技能，在未來的工作中能夠通過進一步學習，較快在未來的工作中能夠通過進一步學習，較快地在地在CADCAD技術(shù)應(yīng)用的主要方面進入角色。技術(shù)

4、應(yīng)用的主要方面進入角色。n為此，需要對為此，需要對CAD/CAMCAD/CAM的基本知識、系的基本知識、系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、相關(guān)應(yīng)用技術(shù)幾個方面認真學統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、相關(guān)應(yīng)用技術(shù)幾個方面認真學習，掌握基本概念、基本方法。習，掌握基本概念、基本方法。 機械CAD/CAM講稿n本課程綜合了本課程綜合了CAD和和CAM技術(shù)中的多分支的知識，內(nèi)容多、知識技術(shù)中的多分支的知識，內(nèi)容多、知識新。主要內(nèi)容包括機械新。主要內(nèi)容包括機械CAD/CAM中的基本概念和基礎(chǔ)知識、軟件中的基本概念和基礎(chǔ)知識、軟件的構(gòu)成、基礎(chǔ)語法和應(yīng)用軟件的基本編程方法。課程的核心及難點的構(gòu)成、基礎(chǔ)語法和應(yīng)用軟件的基本編程方法。課程的核心及難點在

5、在2、 3、4、7章。章。n學員是學習的主體，應(yīng)發(fā)揮自己的主觀能動性，掌握正確的學習方學員是學習的主體，應(yīng)發(fā)揮自己的主觀能動性，掌握正確的學習方法。以自學為主，認真、仔細地閱讀和理解教材中的內(nèi)容。以面授、法。以自學為主，認真、仔細地閱讀和理解教材中的內(nèi)容。以面授、輔導(dǎo)、練習、上機實驗等相結(jié)合的方式，完成教學目標。輔導(dǎo)、練習、上機實驗等相結(jié)合的方式，完成教學目標。n學員應(yīng)特別注意對基本概念、基本方法的理解和對重點內(nèi)容的掌握。學員應(yīng)特別注意對基本概念、基本方法的理解和對重點內(nèi)容的掌握。本課程教學目標要求掌握機械本課程教學目標要求掌握機械CAD/CAM的基礎(chǔ)知識、的基礎(chǔ)知識、CAD/CAM的基本編程

6、方法和基本上機實驗技能。的基本編程方法和基本上機實驗技能。n認真、獨立、按時完成每章的習題，進行必要的自測。認真、獨立、按時完成每章的習題，進行必要的自測。n強調(diào)實驗（上機）環(huán)節(jié)和編程作業(yè)的重要性，強調(diào)實驗（上機）環(huán)節(jié)和編程作業(yè)的重要性，CAD基礎(chǔ)中軟件編程基礎(chǔ)中軟件編程和上機調(diào)試運行對于理解和上機調(diào)試運行對于理解CAD概念和方法起著其它教學方式不可替概念和方法起著其它教學方式不可替代的作用，便于理解教學內(nèi)容，提高獨立工作能力。因此編程作業(yè)代的作用，便于理解教學內(nèi)容，提高獨立工作能力。因此編程作業(yè)和上機實驗作為評定本課程成績的主要依據(jù)之一。和上機實驗作為評定本課程成績的主要依據(jù)之一。具體學習要

7、求：機械CAD/CAM講稿CA功能預(yù)覽Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAD）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAD）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAD）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAD）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAM）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAM）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAM）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAM）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAM）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAE）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAE）Pro/Engineer功能預(yù)覽（CAE）第第1章章 概述概述1.1 CAD/CAM的基本概念的基本

8、概念n計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design,簡稱CAD）和計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing,簡稱CAM）,常稱為CAD/CAM。CAD/CAM技術(shù)是產(chǎn)品設(shè)計人員和組織產(chǎn)品制造的工藝設(shè)計人員在CAD和CAM系統(tǒng)的輔助之下，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計和制造程序進行設(shè)計和制造的一項新技術(shù)，是人的智慧和創(chuàng)造力與計算機系統(tǒng)功能的巧妙組合。n設(shè)計人員通過人機交互操作的方式進行產(chǎn)品設(shè)計構(gòu)思和論證，產(chǎn)品的總體設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、零部件設(shè)計，有關(guān)零件的強度、剛度、熱、電、磁的分析計算和零件加工信息(工程圖紙或數(shù)控加工信息等)的輸出，以及技術(shù)文檔和有關(guān)技術(shù)報告的編制。

9、n工藝設(shè)計人員則可根據(jù)CAD過程提供的信息和CAM系統(tǒng)的功能，進行零件加工工藝路線的控制和加工狀況的預(yù)顯，以及生成控制零件加工過程的信息，這種過程稱為計算機輔助工藝過程設(shè)計(Computer Aided Process Planning,簡稱CAPP)。n然而應(yīng)該指出，CADCAM技術(shù)不能代替人的設(shè)計和制造行為，而只是實現(xiàn)這些行為的先進手段。人的設(shè)計制造行為，則由專業(yè)技術(shù)人員的創(chuàng)造能力和工作經(jīng)驗以及現(xiàn)代設(shè)計方法等所提供的科學思維方法和實施辦法來確定。1.2 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢 1.2.1 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況1. CAD/CAM技術(shù)的興起n1946年第一臺電子計算機

10、在第一臺電子計算機在美國問世，不斷引入機械設(shè)計、制造領(lǐng)域。n19521952年年美國麻省理工學院伺服機構(gòu)研究室 試試制成功第一臺三坐標數(shù)控銑床制成功第一臺三坐標數(shù)控銑床，揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。機械CAD/CAM講稿2. CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展 計算機、自動繪圖機、光筆、圖形顯示器等、圖形數(shù)據(jù)處理方法1. 第一代數(shù)控系統(tǒng)第一代數(shù)控系統(tǒng)：采用采用電子管、繼電器和模擬電路電子管、繼電器和模擬電路組成，體積龐大，組成，體積龐大，價格昂貴。價格昂貴。2. 第二代數(shù)控系統(tǒng)第二代數(shù)控系統(tǒng)：1959年制成了年制成了晶體管和印刷電路晶體管和印刷電路的，體積縮小，的，體積縮小，成本有所下降。成本有所下降。3

11、. 第三代數(shù)控系統(tǒng)第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年出現(xiàn)了年出現(xiàn)了集成電路集成電路，不僅體積小、功率消耗，不僅體積小、功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。的發(fā)展。4.第四代數(shù)控系統(tǒng)第四代數(shù)控系統(tǒng)： 20世紀世紀60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡稱簡稱DNC，又稱群控系統(tǒng)，又稱群控系統(tǒng))，及采用，及采用小型計算機控制的計算機數(shù)控小型計算機控制的計算機數(shù)控(簡稱簡稱CNC)系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)以小型以小型計

12、算機化為特征計算機化為特征。5. 第五代數(shù)控系統(tǒng)第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，以年，以微處理器微處理器為基礎(chǔ)的為基礎(chǔ)的CNC（MNC）系統(tǒng)系統(tǒng)問世，標志著數(shù)控系統(tǒng)進入第五代。問世，標志著數(shù)控系統(tǒng)進入第五代。 9090年代向著年代向著標準化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化標準化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。發(fā)展。機械CAD/CAM講稿1.2.2CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢 1.CAD/CAM系統(tǒng)的集成化所謂集成化，一般包含下述內(nèi)容：n提高CAD系統(tǒng)的集成度，即要求在整個產(chǎn)品設(shè)計過程中的各個階段和每一設(shè)計步驟都能有效地使用CAD技術(shù)。nCAD和CAM的集成，即要求設(shè)計信息能自動地轉(zhuǎn)換成CAM系統(tǒng)的信息。n逐

13、步形成一個以工廠生產(chǎn)自動化為目標的CIMS（Computer Integrated Manufacturing System,計算機集成制造系統(tǒng)）。 機械CAD/CAM講稿CAD/CAM集成系統(tǒng)模式 表示集成化為了真正地實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)的集成，目前正在開展以工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等為主要技術(shù)內(nèi)容的集成化技術(shù)的研究，以便把散布在各種獨立設(shè)備中的CAD/CAM資源和計算機設(shè)備集成起來，達到共享硬件和軟件資源，使集成系統(tǒng)內(nèi)部的信息按需要自動地流動。 機械CAD/CAM講稿2CAD/CAM系統(tǒng)的智能化專家系統(tǒng)（Expert System）是一個智能的程序系統(tǒng)；在系統(tǒng)內(nèi)部具有大量的專家水平領(lǐng)

14、域知識和經(jīng)驗；它能使用人類專家可用的知識、解決問題的方法來解決某領(lǐng)域的問題。專家系統(tǒng)是具有大量專家知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。組成：知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋系統(tǒng)、知識獲取系統(tǒng)機械CAD/CAM講稿機械CAD專家系統(tǒng)在機電產(chǎn)品設(shè)計中需要反復(fù)決策，決策一般分為概念決策、技術(shù)決策、目標決策3種類型。決策過程中除運用專家的經(jīng)驗性知識和啟發(fā)性知識外，還需要各種支撐性資源的支持。機械CAD/CAM講稿在建立一個用于機械設(shè)計CAD 專家系統(tǒng)時，必須采用一種適合于這種過程的求解策略，以便更好地運用專家經(jīng)驗和支撐資源進行決策。常見的形式：3CAD/CAM軟件的標準化是指圖形軟件的標準化。圖形標準是一組由基本圖素

15、(點、線和面)與圖形屬性(線型和顏色等)構(gòu)成的通用標準圖形系統(tǒng)。當應(yīng)用程序調(diào)用這些圖形標準子程序時即可生成圖形和圖像，并通過交互顯示設(shè)備實現(xiàn)圖形的輸入和輸出。 (1)圖形核心系統(tǒng)GKS 圖形核心系統(tǒng)GKS(Graphical Kernel System)是1979年由德國標準化組織(DIN)提出草案的，1985年被國際標準化組織采用。它提供了應(yīng)用程序和一組圖形輸入、輸出設(shè)備之間的功能性接口，包括在各式各樣的圖形設(shè)備上為交互或非交互的二維作圖所需的全部基本功能，即輸出功能、輸入功能、控制功能、交換功能、圖段功能、元文件功能、詢問功能和出錯處理功能。這是一個二維圖形軟件標準。這是一個二維圖形軟件標

16、準。 為了滿足三維圖形的需要，DIN與ISO合作制作了三維圖形核心系統(tǒng)GKS-3D圖形國際標準作為GKS的擴充，GKS-3D與GKS完全兼容。機械CAD/CAM講稿 (2)初始圖形交換規(guī)范IGES 由美國國家標準和技術(shù)研究所(NIST)主持，波音公司和通用電氣公司參加編制的，后經(jīng)ANSI批準于1980年發(fā)布的美國國家標準。的美國國家標準。它建立了用于產(chǎn)品定義的數(shù)據(jù)表示方法與通信信息結(jié)構(gòu)，作用是在不同的CADCAM系統(tǒng)間交換產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)。其原理是，通過前處理器把發(fā)送系統(tǒng)的內(nèi)部產(chǎn)品定義文件翻譯成符合IGES規(guī)范的“中性格式”文件，再通過后處理器將中性格式文件翻譯成接受系統(tǒng)的內(nèi)部文件。IGES定義了

17、文件結(jié)構(gòu)格式、格式語言以及幾何、拓撲及非幾何產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)在這些格式中的表示方法，其表示方法是可擴展的，并且獨立于幾何造型方法。目前，絕大多數(shù)圖形支撐軟件都提供讀、寫IGES文件的接口，使不同軟件系統(tǒng)之間交換圖形成為現(xiàn)實。機械CAD/CAM講稿(3)產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準STEP是由ISO制定并于1992年公布的國際標準。它是一套系列標準，其目標是在產(chǎn)品生存周期內(nèi)為產(chǎn)品數(shù)據(jù)的表示與通信提供一種中性數(shù)字形式，這種數(shù)字形式完整地表達產(chǎn)品信息并獨立于應(yīng)用軟件，也就是建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)描述。它包括為進行設(shè)計、制造、檢驗和產(chǎn)品支持等活動而全面定義的產(chǎn)品零件及其與幾何尺寸、性能參數(shù)及處理要求等相關(guān)的各種屬

18、性數(shù)據(jù)。STEP標準為CADCAM集成、CIMS提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)，是當前被廣泛關(guān)注、 依據(jù)的計算機集成應(yīng)用領(lǐng)域的熱門標準。 CADCAM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從單個局部的小范圍迅速全局化，甚至走向社會化和國際化。因此，新的CADCAM軟件的開發(fā)，需要一個適應(yīng)集成、開放、標準化和并行工程的支持環(huán)境，這就要遵循STEP等國際標準，依托面向?qū)ο蠊こ虜?shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)，建立好為產(chǎn)品整個生存周期服務(wù)的統(tǒng)一的全局信息模型。而在該模型中，統(tǒng)一的幾何建模方法、圖形軟件標準往往起著決定性作用。機械CAD/CAM講稿4CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化利用通信系統(tǒng)將各種計算機以及有關(guān)的外設(shè)聯(lián)結(jié)在一起即成一個

19、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如果這個系統(tǒng)是用于計算機輔助設(shè)計和制造的，則稱它為CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。計算機聯(lián)網(wǎng)改變了計算機系統(tǒng)的組成方式和使用模式。過去由單獨一臺計算機完成的任務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可由各自獨立而相互聯(lián)結(jié)在一起的多臺計算機協(xié)作完成。這樣就能充分發(fā)揮系統(tǒng)內(nèi)各臺計算機的能力，而且計算資源可直接送到各用戶面前。這種使用模式極大地提高了對信息采集、處理和分配的能力，促進了計算機的應(yīng)用。機械CAD/CAM講稿一般地講，計算機聯(lián)網(wǎng)的目的是： 共享網(wǎng)絡(luò)資源。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各臺計算機可以共享程序和數(shù)據(jù)及其它資源。 平衡負載。當在網(wǎng)絡(luò)上的某臺計算機工作特別繁重時，可把一部分工作分配到其它計算機去完成，特別是處理復(fù)雜計算

20、或圖形時，可把任務(wù)交給具有高速計算能力和圖形處理能力強的計算機。 提高系統(tǒng)的性能價格比。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可用一些小型機、工作站和微機來代替價格昂貴的大型計算機，它們共同完成要在大型機上處理的工作任務(wù)。 提供遠距離的數(shù)據(jù)通信介質(zhì)。機械CAD/CAM講稿1.3 CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用n機械制造工業(yè)中的應(yīng)用航天航空、造船、機床制造、工模具n電子工業(yè)中的應(yīng)用電子印刷板、集成電路、電子產(chǎn)品等n其他方面的應(yīng)用建筑工程、紡織服裝機械CAD/CAM講稿CAD/CAM過程機電產(chǎn)品生產(chǎn)的CAD/CAM過程機械CAD/CAM講稿1.4 CAD/CAM系統(tǒng)組成及其軟硬件n學習目標：CAD/CAM系統(tǒng)是由工作人員、硬件和

21、軟件組成的。硬件、軟件和人有機結(jié)合在一起，實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)的功能。硬件系統(tǒng)的核心是計算機，還包括其它外圍設(shè)備。軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和產(chǎn)品設(shè)計軟件，系統(tǒng)軟件又包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。本章要求熟悉CAD/CAM系統(tǒng)的組成，了解CAD/CAM系統(tǒng)硬件的選擇、配置方法，熟悉軟件的種類及選擇原則以及常用的CAD/CAM應(yīng)用軟件。 機械CAD/CAM講稿1.4.1 CAD/CAM系統(tǒng)組成及工作方式n系統(tǒng)的基本功能：快速計算和生成圖形的能力；存貯大量程序、信息及快速檢索的能力；人機交互通訊的操作功能；輸入、輸出圖形及信息的能力。n系統(tǒng)的組成n工作方式工作人員在CA

22、DCAM系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，他們通過人機對話的方式或批處理的方式控制和操縱CADCAM過程，從而完成諸如計算、繪圖、模擬、數(shù)控編程等一系列任務(wù)。只有把軟件、硬件及工作人員融為一體，才能更有效地發(fā)揮CADCAM系統(tǒng)的功能。 為了將人的創(chuàng)造性和計算機的優(yōu)勢有機地結(jié)合起來，人機對話式的CADCAM系統(tǒng)廣為應(yīng)用。機械CAD/CAM講稿1.4.2 CAD/CAM系統(tǒng)中硬件配置及選型原則 CADCAM系統(tǒng)中的硬件是指應(yīng)用的計算機及其所屬的外圍設(shè)備，它由計算機圖形終端、字符終端、繪圖機、打印機及一些交互裝置組成。 計算機及其外圍設(shè)備的布局，大致有3種類型：單計算機系統(tǒng)，中央計算機一衛(wèi)星機系統(tǒng)，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

23、 單計算機系統(tǒng)是由一臺計算機加上輸入、輸出設(shè)備組成的。大多數(shù)早期的CADCAM系統(tǒng)屬于這種類型。單機系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，用戶有較大的可見性，使用時反應(yīng)時間短。缺點是如果CPU失效，將會影響全部用戶。此外它要求用戶具備一定的數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)使用的基本知識。 中央計算機一衛(wèi)星機系統(tǒng)是為方便多用戶使用而由單計算機加上前、后置處理器組成的。它提供必要的計算能力并可自由編程。 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由一組聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)的多個計算機組成的。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機各有分工，一部分用于面向用戶的數(shù)據(jù)處理，一部分用于控制整個網(wǎng)絡(luò)的通訊。各計算機之間信息的傳遞可通過局域網(wǎng)或Internet設(shè)備來實現(xiàn)。這些對CADCAM系統(tǒng)具有重大意

24、義，因為它可不局限在一座工廠或一座建筑物之內(nèi)，將邏輯上相關(guān)的組元都聯(lián)接到同一網(wǎng)絡(luò)上。機械CAD/CAM講稿CAD/CAM系統(tǒng)硬件選型原則從應(yīng)用的觀點出發(fā)，在選擇硬件系統(tǒng)時應(yīng)特別考慮下述幾點：工作能力 經(jīng)濟性使用方便性 工作可靠性維修方便性標準化程度及可擴充性工作環(huán)境響應(yīng)時間及處理速度采用的語言磁盤容量等機械CAD/CAM講稿 根據(jù)當前計算機市場的情況，CADCAM硬件系統(tǒng)的配置大致有4種類型：主機系統(tǒng)(Main Frame System)成套系統(tǒng)(Turnkey system)超級微型機CAD工作站(stand Alone CAD W/S)個人計算機CAD工作站(PC CAD)。這4種CADC

25、AM硬件系統(tǒng)配置，僅在規(guī)模大小上存在一定差別，其中主機系統(tǒng)主要用于分析計算、數(shù)據(jù)處理，而超級微型機CAD工作站和PC CAD則具有較好的交互功能，且價格低廉。機械CAD/CAM講稿機械CAD/CAM講稿第 2 講1.4.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件CADCAM系統(tǒng)是一個綜合的、集成了各種技術(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)，它將信息技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)緊密集成在一起，涉及的信息技術(shù)主要有計算機技術(shù)、圖形學、數(shù)據(jù)管理、數(shù)值分析、智能技術(shù)、人機界面、數(shù)據(jù)交換、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)。從CADCAM系統(tǒng)的任務(wù)和計算機正常運行的角度出發(fā)，一般需要3個基本軟件：控制計算機系統(tǒng)正常運行的系統(tǒng)軟件(Operating system Sof

26、tware)；應(yīng)用軟件(Application Software)，有時也稱為基礎(chǔ)軟件；具體產(chǎn)品設(shè)計制造軟件(Design and Manufacture Software of Product)。機械CAD/CAM講稿第2講(1)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)對中央處理器(CPU)、主存貯器、各種輸入輸出設(shè)備、文件和作業(yè)等進行管理。根據(jù)處理問題的方式的不同，操作系統(tǒng)常分為批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)等。但這些系統(tǒng)并不是孤立的，根據(jù)需要可以把上述系統(tǒng)組合起來使用，形成通用的操作系統(tǒng)。程序設(shè)計語言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：(Data Base Management system，簡稱DBMS)，它是對數(shù)據(jù)和數(shù)

27、據(jù)庫進行各種管理的軟件。主要功能是描述數(shù)據(jù)庫，管理數(shù)據(jù)庫，維護數(shù)據(jù)庫和實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。圖形用戶接口與標準（Graphics User Interface,簡稱GUI），暫無統(tǒng)一標準。機械CAD/CAM講稿第2講(2) 應(yīng)用軟件可以實現(xiàn)CADCAM作業(yè)過程中的某一特定任務(wù)，即這類軟件是以系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，用來完成各種產(chǎn)品設(shè)計的支撐軟件，包括：n圖形處理軟件n幾何造型軟件 方法有線框、表面、實體、特征等n有限元分析計算軟件 機電產(chǎn)品中機械零部件的強度和振動計算、熱傳導(dǎo)和電磁場的分析計算、流體動力學分析計算等。機械CAD/CAM講稿第2講(3) 產(chǎn)品設(shè)計軟件這類軟件是為某一特定產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)而開發(fā)的CAD

28、/CAM軟件，或稱為專業(yè)軟件，如設(shè)計和制造雷達天線反射體的CAD/CAM軟件，或者是設(shè)計和制造某種型號飛機用的CAD/CAM軟件等。一般CAD/CAM軟件廠商是不研究開發(fā)這類軟件的。通常，專業(yè)軟件是由用戶(設(shè)計師)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的需要，在系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)得到的，它的特點是只能為某一產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看，不管是屬于哪個領(lǐng)域的軟件，都應(yīng)包括產(chǎn)品方案設(shè)計、總體設(shè)計、各子系統(tǒng)設(shè)計及部件和零件設(shè)計4個層次的軟件。另外，還應(yīng)有一個與該產(chǎn)品密切相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖形庫。機械CAD/CAM講稿第2講(4) CAD/CAM應(yīng)用軟件的選擇原則應(yīng)考慮以下幾個因素：n軟件的功能根據(jù)CAD/C

29、AM系統(tǒng)總的要求，應(yīng)考慮各種產(chǎn)品設(shè)計過程對CAD/CAM應(yīng)用軟件的功能要求，即需考慮在完成各項設(shè)計工作內(nèi)容時，應(yīng)用軟件的圖形處理和分析計算的支持能力。n軟件與硬件的匹配不同的應(yīng)用軟件往往要求不同的硬件環(huán)境支持，如內(nèi)存空間的大小和操作系統(tǒng)等。n軟件的二次開發(fā)性n用戶界面n售后服務(wù)n軟件廠商的發(fā)展能力n性能價格比機械CAD/CAM講稿第2講2.3.5 常用的CAD/CAM軟件nI-DEAS與UG合并為EDS公司的UG NX產(chǎn)品nCATIAnPro/EngineernMasterCAMnCimatronnCAXA機械CAD/CAM講稿第2講第3章 CAD/CAM數(shù)據(jù)處理n學習目標：CAD/CAM軟件

30、是技術(shù)是設(shè)計和制造領(lǐng)域的具體應(yīng)用，因此有關(guān)的CAD/CAM軟件基礎(chǔ)也不外乎涉及數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、工程數(shù)據(jù)庫、軟件工程和開發(fā)過程等方面的知識。本章要求了解工程數(shù)據(jù)庫的概念及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，掌握數(shù)據(jù)庫的建立與使用方法，通過上機實驗熟悉FoxPro關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，了解軟件工程的基本概念。 機械CAD/CAM講稿第2講3.1 數(shù)據(jù)的有關(guān)概念n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的基本概念是學習CAD的基礎(chǔ)，教材中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)類型是最基本概念，是學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是描述客觀事物的數(shù)字、字符及所有能輸入到計算機中并可被計算機接受和處理的各種符號的集合。如“ABC”、” 名稱”、“123”等。n數(shù)據(jù)元素數(shù)據(jù)

31、元素是數(shù)據(jù)的基本單元，只是一個相對獨立的個體。 n數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的差異在于前者描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，是工程軟件，也是我們學習本課程所關(guān)心的，而數(shù)據(jù)存儲在介質(zhì)上就形成數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)不是本課程的學習要點。n數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型是程序設(shè)計語言確定變量所具有的種類。不同的數(shù)據(jù)類型確定了數(shù)據(jù)元素在計算機中所占有位串的大小，也決定了可表示的數(shù)值范圍。機械CAD/CAM講稿第2講3.2.1線性表n線性表的邏輯結(jié)構(gòu)是n(n0)個數(shù)據(jù)元素的有限序列：），（nniiiaaaaaaaa111321ai可以是一個數(shù)、一個符號，也可以是一個線性表，甚至是更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但同

32、一表中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型必須是相同的。機械CAD/CAM講稿第2講n線性表順序存儲結(jié)構(gòu)用一組連續(xù)的存儲單元依次存放各個數(shù)據(jù)元素。假設(shè)每個數(shù)據(jù)元素占有j個存儲單元，第1個數(shù)據(jù)元素占有第1個存儲單元的地址為Loc(ai)，則第i個數(shù)據(jù)元素的存儲位置為 Loc(ai)= Loc(a1)+（i-1）j（1）從線性表中刪除一個數(shù)據(jù)元素。（2）將一個新的數(shù)據(jù)元素插入到線性表。將一個新的數(shù)據(jù)元素（它的數(shù)據(jù)類型必須與線性表中其它數(shù)據(jù)類型相同）插入到線性表的第i個位置，即第i-1個與第i個元素之間。為了保證線性表的均勻性和有序性，要將第i個數(shù)據(jù)元素及其后所有數(shù)據(jù)元素均向后移動一個數(shù)據(jù)元素所占長度，然后將這個新的數(shù)

33、據(jù)元素存放在第i個位置。特點：均勻性有序性一維數(shù)組機械CAD/CAM講稿第2講機械CAD/CAM講稿第 3 講復(fù)習熟悉軟件的種類及選擇原則以及常用的CAD/CAM應(yīng)用軟件。 n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是描述客觀事物的數(shù)字、字符及所有能輸入到計算機中并可被計算機接受和處理的各種符號的集合。如“ABC”、” 名稱”、“123”等。n數(shù)據(jù)元素數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的基本單元，只是一個相對獨立的個體。 n數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型是程序設(shè)計語言確定變量所具有的種類。不同的數(shù)據(jù)類型確定了數(shù)據(jù)元素在計算機中所占有位串的大小，也決定了可表示的數(shù)值范圍。n線性表順序存儲結(jié)構(gòu)n線性表的鏈式存儲結(jié)

34、構(gòu)（1）鏈式存儲結(jié)構(gòu)的特點：數(shù)據(jù)域、指針域。（2）單向鏈表（通常與鏈結(jié)點的結(jié)構(gòu)相同，有一個指針域）。運算主要包括建表、刪除和插入，過程如下：1）建立單向鏈表長度不需要事先指定，可根據(jù)需要動態(tài)申請存儲單元，這是順序存儲無法做到的。2）刪除單向鏈表的一個數(shù)據(jù)元素；3）向單向鏈表插入一個數(shù)據(jù)元素。機械CAD/CAM講稿第3講3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n雙向鏈表通過單向鏈表結(jié)點直接后繼的指針，可以方便地找到其直接后繼的結(jié)點。但要查找它的直接前趨就要麻煩得多。 1）雙向鏈表的建立2）雙向鏈表的刪除3）雙向鏈表的插入 機械CAD/CAM講稿第3講n循環(huán)鏈表鏈表與線性表相比，其特點：（1）刪除或插入運算，數(shù)據(jù)元素不需

35、要移動；（2）不需要事先分配存儲空間；（3）表的容量根據(jù)需要動態(tài)申請和動態(tài)釋放。鏈表較適合用于表容量大小不定、且增刪操作頻繁的場合。機械CAD/CAM講稿第3講例題：簡述在單向鏈表的第10個元素前插入一個數(shù)據(jù)的過程。解：1.若在第10個元素位置前插入一個數(shù)據(jù)元素，需先為這個數(shù)據(jù)元素申請一個存儲空間；2.得到一個新結(jié)點；3.然后找到第9個結(jié)點；4.將第9個結(jié)點的指針指向這個新結(jié)點的地址；5.再將這個新結(jié)點的指針指向第10個結(jié)點的地址。機械CAD/CAM講稿第3講3.2.2 樹和二叉樹 樹是一類非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，元素之間存在明顯的層次關(guān)系。n樹（1）樹中至少有一個根結(jié)點；（2）樹中各棵子樹是相對獨立

36、、互不相交的集合。 深度或高度度、度數(shù)機械CAD/CAM講稿第3講n二叉樹每個結(jié)點至多有2棵子樹n特點：（1）一般樹至少有一個結(jié)點，二叉樹可以是空的，沒有結(jié)點；（2）每個結(jié)點的子樹數(shù)不能超過2；（3）子樹有左右之分，其次序不能顛倒。 機械CAD/CAM講稿第3講n遍歷二叉樹實際應(yīng)用中常需按一定順序?qū)渲忻恳粋€結(jié)點逐個訪問一次，查找具有某一特點的結(jié)點，而后對這些滿足條件的結(jié)點進行處理，這種操作就是樹的遍歷。n所謂訪問某結(jié)點可以理解為打印該結(jié)點的數(shù)據(jù)信息。實際處理過程中，訪問某個結(jié)點并不一定就是如此。例如，修改結(jié)點的數(shù)據(jù)，或者判斷結(jié)點是不是滿足某一條件的結(jié)點等。n若以D、L、R 分別表示訪問根結(jié)點

37、、遍歷根結(jié)點的左子樹、遍歷根結(jié)點的右子樹，則二叉樹的遍歷有6種方式： DLR、LDR、LRD、DRL、RDL和RLD。機械CAD/CAM講稿第3講若限定先左后右，有3種方式：n前序遍歷（DLR）訪問根結(jié)點；以前序遍歷方式遍歷根結(jié)點的左子樹；以前序遍歷方式遍歷根結(jié)點的右子樹。n中序遍歷（LDR）以中序遍歷方式遍歷根結(jié)點的左子樹；訪問根結(jié)點；以中序遍歷方式遍歷根結(jié)點的右子樹。n后序遍歷（LRD）以后序遍歷方式遍歷根結(jié)點的左子樹；以后序遍歷方式遍歷根結(jié)點的右子樹；訪問根結(jié)點。 機械CAD/CAM講稿第3講n二叉排序樹可用于排序，也可用于檢索。n左子樹中所有結(jié)點的值均小于根結(jié)點的值；右子樹中所有結(jié)點的

38、值均大于或者等于根結(jié)點的值。例：設(shè)K3，4，2，8，7，1，5，6，9，則二叉排序樹如圖所示。對該二叉排序樹進行中序遍歷，得到數(shù)據(jù)元素由大到小的順序排列：K=1，2，3，4，5，6，7，8，9。 機械CAD/CAM講稿第3講3.3 工程數(shù)據(jù)庫工程數(shù)據(jù)庫3.3.1工程數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n工程數(shù)據(jù)的特點工程數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)量大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動態(tài)并支持整個生產(chǎn)過數(shù)據(jù)量大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動態(tài)并支持整個生產(chǎn)過程程n工程數(shù)據(jù)的管理工程數(shù)據(jù)的管理程序直接管理程序直接管理文件系統(tǒng)管理文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理，可實現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)的共享，保證數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理，可實現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)的

39、共享，保證數(shù)據(jù)的一致性，還可使用戶邏輯地、抽象地使用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的一致性，還可使用戶邏輯地、抽象地使用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的存儲和維護不受任何用戶的影響。的存儲和維護不受任何用戶的影響。機械CAD/CAM講稿第3講n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型層次型（一對多）、網(wǎng)絡(luò)型（多對多）、關(guān)系型（二維表）存儲、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的集合提供對數(shù)據(jù)的定義、建立、檢索、修改等操作，以及對數(shù)據(jù)的安全性、完整性、保密性的統(tǒng)一控制，是應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間的接口。機械CAD/CAM講稿第3講3.3.2 FoxPro關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)這部分內(nèi)容在上機實驗課上重點介紹注意幾點：n常用的5種數(shù)據(jù)類型：字符型C、

40、數(shù)字型N、日期型D、邏輯型L、備注型Mn建立： CREATE 定義數(shù)據(jù)庫文件的基本類型；送入每一條記錄的內(nèi)容nFoxPro系統(tǒng)文本格式文件的建立與接收n建立文本格式文件 COPY TO TYPE 文件類型：SDF標準數(shù)據(jù)格式文件 DELIMITED通用數(shù)據(jù)格式文件n接收文本格式文件 APPEND FROM TYPE 機械CAD/CAM講稿第3講機械CAD/CAM講稿第 4 講3.4 軟件工程方法和開發(fā)過程軟件開發(fā)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，基本要求：滿足用戶提出的應(yīng)用需求，能夠為用戶解決實際問題；具有完整的軟件文檔資料，提綱培訓(xùn)服務(wù)，使用戶能熟練掌握和正確使用軟件；具有可靠的質(zhì)量，確保軟件運行能正常發(fā)揮功效；具有可維護性和可擴充性，能糾正各種軟件錯誤和擴充軟件功能。軟件從開發(fā)立項、分析、設(shè)計、編程到運行維護，都需要在正確的決策、合理的組織以及科學的方法指導(dǎo)下進行軟件工程方法。機械CAD/CAM講稿第4講軟件工程概念n軟件工程側(cè)重于軟件產(chǎn)品在開發(fā)過程中的方法與技術(shù)研究，其目的在于利用科學的工程原