第1章機(jī)械CADCAM技術(shù)概述

1、CAD/CAM技術(shù)適用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院第第01章章 機(jī)械機(jī)械CAD/CAM技術(shù)概述技術(shù)概述第第02章章 CAD/CAM的支撐技術(shù)的支撐技術(shù) 第第03章章 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的處理技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的處理技術(shù) 第第04章章 計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù) 第第05章章 機(jī)械機(jī)械CAD/CAM建模技術(shù)建模技術(shù) 第第06章章 計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì) 第第07章章 數(shù)控加工編程數(shù)控加工編程 教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 本課程是一門專業(yè)課。本課程是一門專業(yè)課。 本課程的任務(wù)主要是討論本課程的任務(wù)主要是討論CA

2、D/CAM的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，如技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，如CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)的軟硬件支撐環(huán)境和支撐技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、的軟硬件支撐環(huán)境和支撐技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)、建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程圖形處理技術(shù)、建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程、設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程、CAD/CAM集成技術(shù)等。集成技術(shù)等。使學(xué)生能從發(fā)展的觀點(diǎn)、集成化、智能化的角度使學(xué)生能從發(fā)展的觀點(diǎn)、集成化、智能化的角度來學(xué)習(xí)和研究來學(xué)習(xí)和研究CAD/CAM技術(shù)，并為以后的學(xué)習(xí)技術(shù)，并為以后的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。奠定良好的基礎(chǔ)。 一、課程性質(zhì)、任務(wù)一、課程性質(zhì)、任務(wù) CAD/CAM技技術(shù)

3、術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院特點(diǎn)特點(diǎn): 1.知識密集，學(xué)科交叉，綜合性強(qiáng)；知識密集，學(xué)科交叉，綜合性強(qiáng)； 2.高效率，高效益的高新技術(shù)；高效率，高效益的高新技術(shù)； 3.當(dāng)前世界科技領(lǐng)域的前沿技術(shù)。當(dāng)前世界科技領(lǐng)域的前沿技術(shù)。二、課程特點(diǎn)二、課程特點(diǎn) 份量份量: 該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，是衡量一國家科該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，是衡量一國家科技現(xiàn)代化與工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。技現(xiàn)代化與工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。評價(jià)評價(jià): 當(dāng)代最杰出貢獻(xiàn)十大工程技術(shù)之一當(dāng)代最杰出貢獻(xiàn)十大工程技術(shù)之一-美美國工程科學(xué)院。國工程科學(xué)院。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)（ENI

4、AC-埃尼阿克）埃尼阿克）第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國軍方為了解決計(jì)算大量軍用數(shù)據(jù)的難題，開始研制世軍方為了解決計(jì)算大量軍用數(shù)據(jù)的難題，開始研制世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)。界上第一臺電子計(jì)算機(jī)。第一臺電子計(jì)算機(jī)在第一臺電子計(jì)算機(jī)在1946年年2 月月14日日問世。問世。它由它由17468個(gè)電子管、個(gè)電子管、6萬個(gè)電阻器、萬個(gè)電阻器、1萬個(gè)電容萬個(gè)電容器和器和6千個(gè)開關(guān)組成，重千個(gè)開關(guān)組成，重達(dá)達(dá)30噸，占地噸，占地160平方平方米，耗電米，耗電174千瓦小時(shí)，千瓦小時(shí)，耗資耗資48萬美元。這臺計(jì)萬美元。這臺計(jì)算機(jī)每秒只能運(yùn)行算機(jī)每秒只

5、能運(yùn)行5千次千次加法運(yùn)算加法運(yùn)算。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院ENIAC每次一開機(jī)，整個(gè)費(fèi)城西區(qū)的電燈都每次一開機(jī)，整個(gè)費(fèi)城西區(qū)的電燈都為之黯然失色。另外，真空管的損耗率相當(dāng)為之黯然失色。另外，真空管的損耗率相當(dāng)高，高，幾乎每幾乎每15分鐘就可能燒掉一支電子管，分鐘就可能燒掉一支電子管，操作人員須花操作人員須花15分鐘以上的時(shí)間才能找出壞分鐘以上的時(shí)間才能找出壞掉的管子。掉的管子。然而，然而，“埃尼阿克埃尼阿克”的的計(jì)算速度計(jì)算速度卻是手工計(jì)算的卻是手工計(jì)算的20萬倍、繼電器計(jì)算機(jī)的萬倍、繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍倍。美國軍方從中嘗到了甜頭，因?yàn)椤?/p>

6、美國軍方從中嘗到了甜頭，因?yàn)樗?jì)算炮彈彈道只需要它計(jì)算炮彈彈道只需要3秒鐘秒鐘，而在此之前，而在此之前，則需要?jiǎng)t需要200人手工計(jì)算兩個(gè)月人手工計(jì)算兩個(gè)月。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院2004年，德國研制的大型計(jì)算機(jī)每秒能年，德國研制的大型計(jì)算機(jī)每秒能進(jìn)行進(jìn)行90000億次運(yùn)算。億次運(yùn)算。 2011年，推出基于年，推出基于“龍芯四號龍芯四號”處理器的處理器的千萬億次高性能服務(wù)器千萬億次高性能服務(wù)器“曙光曙光6000”。2014年年開始研發(fā)“曙光曙光7000” ，“十億億次”超級計(jì)算機(jī)。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院曙光曙光4000A超級計(jì)算機(jī)超級計(jì)算機(jī)我校物理與光電工程學(xué)院我

7、校物理與光電工程學(xué)院曙光曙光4000A超級計(jì)算機(jī)建成于超級計(jì)算機(jī)建成于2004年，造年，造價(jià)價(jià)323萬元。使用萬元。使用64位位AMD Opteron處理處理器，總數(shù)為器，總數(shù)為128顆，共顆，共32個(gè)節(jié)點(diǎn)，總裝機(jī)為個(gè)節(jié)點(diǎn)，總裝機(jī)為3個(gè)服務(wù)器機(jī)柜。該機(jī)計(jì)算速度峰值為個(gè)服務(wù)器機(jī)柜。該機(jī)計(jì)算速度峰值為4608億次億次/秒。秒。 CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院第一章第一章 CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)概述技術(shù)概述1.1 CAD/CAM1.1 CAD/CAM技術(shù)基本概念技術(shù)基本概念1.2 CAD/CAM1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程系統(tǒng)的功能和作業(yè)過程1.3 CAD/CAM1.

8、3 CAD/CAM技術(shù)的硬件和軟件技術(shù)的硬件和軟件1.4 CAD/CAM1.4 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.1 CAD/CAM技術(shù)基本概念CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 1.1.1 CAD技術(shù) 以計(jì)算機(jī)為工具，通過人機(jī)交互，處以計(jì)算機(jī)為工具，通過人機(jī)交互，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的一門綜輔助完成整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的一門綜合技術(shù)。合技術(shù)。CAD含義：含義：（ CAD-Computer Aided Design）建模過程：建模過程：數(shù)字模型數(shù)字模型物理模型物理模型

9、CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院.1 CAD CAD技術(shù)技術(shù)CAD基本功能基本功能幾何幾何造型造型工程工程分析分析仿真仿真模擬模擬圖形圖形處理處理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接口接口http:/ CAD技術(shù)CAD 系統(tǒng)組成CAD系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序庫應(yīng)用程序庫交互圖形庫交互圖形庫硬件硬件軟件軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序庫應(yīng)用程序庫交互圖形庫交互圖形庫硬件硬件軟件軟件CAD系統(tǒng)系統(tǒng)CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.1.2 CAPP技術(shù)CAPP含義：CAPPCAPPComputer Aided Computer Aided Process PlanningPr

10、ocess Planning 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果品設(shè)計(jì)結(jié)果, ,進(jìn)行產(chǎn)品的加工進(jìn)行產(chǎn)品的加工工藝過程工藝過程的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.1.2 CAPP技術(shù)CAPP功能毛坯毛坯設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工藝工藝路線路線工序工序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工時(shí)工時(shí)定額定額工裝工裝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)余量余量分配分配切削切削用量用量機(jī)床刀機(jī)床刀具選用具選用工序圖工序圖繪制繪制毛坯毛坯設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工藝工藝路線路線工序工序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工時(shí)工時(shí)定額定額CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.1.2 CAPP技術(shù)CAPP組成組成 人機(jī)交

11、互模塊人機(jī)交互模塊零件信息零件信息描述獲取描述獲取工藝工序工藝工序決策決策工藝文件工藝文件生成與管理生成與管理零件零件對象對象零件零件信息庫信息庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫知識庫知識庫工藝工藝文件庫文件庫CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院裝配工藝裝配工藝過程過程1）工藝過程）工藝過程工藝過程工藝過程機(jī)械加工機(jī)械加工工藝過程工藝過程在生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相在生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程。如毛坯的制造、機(jī)械加工、程，稱為工藝過程。如毛坯的制造、機(jī)械加工、熱處理熱處理、裝配等均為工藝過程。

12、、裝配等均為工藝過程。若用機(jī)械加工的方法直接改變生產(chǎn)若用機(jī)械加工的方法直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使對象的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為合格零件的工藝過程，稱為之成為合格零件的工藝過程，稱為機(jī)械加工工藝過程。機(jī)械加工工藝過程。將加工好的零件裝配成機(jī)器將加工好的零件裝配成機(jī)器使之達(dá)到所要求的裝配精度使之達(dá)到所要求的裝配精度并獲得預(yù)定技術(shù)性能的工藝并獲得預(yù)定技術(shù)性能的工藝過程，稱為裝配工藝過程。過程，稱為裝配工藝過程。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院2）工序）工序一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地或一臺機(jī)床一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地或一臺機(jī)床上對一個(gè)或同時(shí)對幾個(gè)工件連續(xù)完成的那一上對

13、一個(gè)或同時(shí)對幾個(gè)工件連續(xù)完成的那一部分部分工藝過程工藝過程稱為稱為工序工序。劃分工序的依據(jù)是。劃分工序的依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變化和工作過程是否連續(xù)工作地點(diǎn)是否變化和工作過程是否連續(xù)。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院在第一種情形下，加工只包括在第一種情形下，加工只包括一個(gè)工序一個(gè)工序；而；而在第二種情形下，由于加工過程的連續(xù)性中在第二種情形下，由于加工過程的連續(xù)性中斷，雖然加工是在同一臺機(jī)床上進(jìn)行的，但斷，雖然加工是在同一臺機(jī)床上進(jìn)行的，但卻成為卻成為兩個(gè)工序兩個(gè)工序。如在車床上加工一批軸，既可以對每一根軸連如在車床上加工一批軸，既可以對每一根軸連續(xù)地進(jìn)行粗加工和精加工，也可以續(xù)地進(jìn)行粗加工

14、和精加工，也可以先對整批軸先對整批軸進(jìn)行粗加工，然后再依次對它們進(jìn)行精加工進(jìn)行粗加工，然后再依次對它們進(jìn)行精加工。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院3）工步）工步是指加工表面（或裝配時(shí)的連接表面）和加是指加工表面（或裝配時(shí)的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下所連續(xù)完成工（或裝配）工具不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分的那一部分工序工序。一個(gè)工序可以包括幾個(gè)工。一個(gè)工序可以包括幾個(gè)工步，也可以只有一個(gè)工步。步，也可以只有一個(gè)工步。圓盤零件成批機(jī)械加工工藝過程圓盤零件成批機(jī)械加工工藝過程 CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.1.3 CAM技術(shù)CAMCAM含義：含義： CAM- Co

15、mputer Aided ManufacturingCAM- Computer Aided Manufacturing廣義廣義CAMCAM：利用計(jì)算機(jī)完成從毛坯到產(chǎn)品制利用計(jì)算機(jī)完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種生產(chǎn)活動，造過程中的直接和間接的各種生產(chǎn)活動，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、物流控包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、物流控制、質(zhì)量保證等。制、質(zhì)量保證等。狹義狹義CAMCAM：數(shù)控加工程序編制。：數(shù)控加工程序編制。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院.4 CAD/CAM CAD/CAM集成技術(shù)集成技術(shù)CAD/CAM集成技術(shù)：集成技術(shù)：利用利用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)、技術(shù)、

16、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)、技術(shù)、數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換和和接口接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)3C3C各各模塊之間模塊之間信息自動信息自動傳傳遞遞、轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換和和共享共享的相的相關(guān)技術(shù)。關(guān)技術(shù)。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院19631963年年，美美MITMIT學(xué)者學(xué)者年僅年僅2424歲的歲的I.E.I.E.SutherlandSutherland博士博士發(fā)表發(fā)表”人機(jī)對話圖形通信系統(tǒng)人機(jī)對話圖形通信系統(tǒng)”，研制人研制人機(jī)交互二維機(jī)交互二維SKETCHPADSKETCHPAD系統(tǒng)系統(tǒng)。特點(diǎn)特點(diǎn)：操作光筆鍵操作光筆鍵盤盤, ,顯示圖形顯示圖形CADCAD誕生誕生。隨后出現(xiàn)的商品化系統(tǒng)隨后出現(xiàn)的商品化系統(tǒng)如如美美IB

17、MIBM公司公司的的CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)-大型機(jī)為基礎(chǔ)大型機(jī)為基礎(chǔ)、通用汽車公司通用汽車公司的的DAC-1DAC-1系統(tǒng)系統(tǒng)-汽車設(shè)計(jì)汽車設(shè)計(jì)、洛克洛克希德公司希德公司的的CADAMCADAM系統(tǒng)系統(tǒng)相繼問世。相繼問世。（1 1）起源）起源第一臺頭盔式顯示器第一臺頭盔式顯示器 CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CADCAPPCAM工程工程圖樣圖樣工藝工藝文檔文檔NC代碼代碼（2）非）非集成集成3C3C系統(tǒng)輸入輸出信息流系統(tǒng)輸入輸出信息流CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CADCAPPCAM中間數(shù)據(jù)接口中間數(shù)據(jù)接口STEP IGES1.1.4 CAD/CAM1.1.4 C

18、AD/CAM集成技術(shù)集成技術(shù)CAD/CAM軟件CAD/CAM軟件接口標(biāo)準(zhǔn)IGESSTEP內(nèi)核ACIS內(nèi)核Parasolid專用數(shù)據(jù)接口專用數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院把企業(yè)內(nèi)所有的分散系統(tǒng)集成。這一設(shè)想不把企業(yè)內(nèi)所有的分散系統(tǒng)集成。這一設(shè)想不僅包括生產(chǎn)信息，也包括生產(chǎn)管理過程所需僅包括生產(chǎn)信息，也包括生產(chǎn)管理過程所需全部信息，從而構(gòu)成一個(gè)算機(jī)集成的制造系全部信息，從而構(gòu)成一個(gè)算機(jī)集成的制造系統(tǒng)。統(tǒng)。（3）CIMS Computer Integrated Manufacturing SystemCAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院信息集成信息集成過程集

19、成過程集成功能集成功能集成CAD/CAM系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成信息集成信息集成1.1.4 CAD/CAM1.1.4 CAD/CAM集成技術(shù)集成技術(shù)集成集成CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CAD/CAPP/CAM集成信息流集成信息流CADCAPPCAM概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)幾何造型幾何造型工程分析工程分析圖形處理圖形處理毛坯設(shè)計(jì)毛坯設(shè)計(jì)工藝準(zhǔn)備工藝準(zhǔn)備工序設(shè)計(jì)工序設(shè)計(jì)工時(shí)定額工時(shí)定額工藝準(zhǔn)備工藝準(zhǔn)備作業(yè)計(jì)劃作業(yè)計(jì)劃物流控制物流控制質(zhì)量保證質(zhì)量保證CADCAM1.1.4 CAD/CAM1.1.4 CAD/CAM集成技術(shù)集成技術(shù)CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院程CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院

20、1.1.4 CAD/CAM集成技術(shù)CAD/CAM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院從生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看，產(chǎn)品是從從生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看，產(chǎn)品是從需求分析需求分析開始，開始，經(jīng)過經(jīng)過設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程、制造過程制造過程最后變成可供用戶使最后變成可供用戶使用的成品，這一總過程也稱為用的成品，這一總過程也稱為產(chǎn)品生產(chǎn)過程產(chǎn)品生產(chǎn)過程。產(chǎn)品生產(chǎn)過程產(chǎn)品生產(chǎn)過程CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院產(chǎn)品生命周期是指一個(gè)產(chǎn)品從產(chǎn)品生命周期是指一個(gè)產(chǎn)品從誕生誕生進(jìn)入市場，進(jìn)入市場，直至直至衰亡衰亡，最終，最終退出退出

21、市場所延續(xù)的時(shí)間。市場所延續(xù)的時(shí)間。產(chǎn)品生命周期產(chǎn)品生命周期CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院對產(chǎn)品從對產(chǎn)品從創(chuàng)建到使用創(chuàng)建到使用，到，到最終報(bào)廢最終報(bào)廢等全生命周等全生命周期的期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息進(jìn)行進(jìn)行管理管理的理念。的理念。 產(chǎn)品生命周期管理產(chǎn)品生命周期管理 PLMproduct lifecycle managementCAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 快速原型技術(shù)的具體工藝不下快速原型技術(shù)的具體工藝不下3030余種，根余種，根據(jù)采用材料及對材料處理方式的區(qū)別，可據(jù)采用材料及對材料處理方式的區(qū)別，可歸納為歸納為5 5類方法。類方法。

22、快速原型技術(shù)快速原型技術(shù)CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院切片處理CAD模型模型第一層切片輪廓第一層切片輪廓第第20層切片輪廓層切片輪廓第第90層切片輪廓層切片輪廓CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 選擇性層片粘接采用激光或刀具對選擇性層片粘接采用激光或刀具對箔材箔材進(jìn)行切割。首先進(jìn)行切割。首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線，而后將不屬于原切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線，而后將不屬于原型的材料切割成網(wǎng)格狀。通過升降平臺的移動和箔材的型的材料切割成網(wǎng)格狀。通過升降平臺的移動和箔材的送給可以切割出新的層片并將其與先前的層片粘接在一送給可以切割出新的層片并將其與先前的層片粘接在一起，這樣

23、層層迭加后得到下一個(gè)塊狀物，最后將不屬于起，這樣層層迭加后得到下一個(gè)塊狀物，最后將不屬于原型的材料小塊剝除，就獲得所需的三維實(shí)體。層片添原型的材料小塊剝除，就獲得所需的三維實(shí)體。層片添加的典型工藝是分層實(shí)體制造，如圖所示。加的典型工藝是分層實(shí)體制造，如圖所示。快速原型技術(shù)快速原型技術(shù)選擇性層片粘接選擇性層片粘接（ LOM ）CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 將激光聚集到液態(tài)光固化材料（如將激光聚集到液態(tài)光固化材料（如光固化樹脂光固化樹脂）表面，令其有規(guī)律地固化，由點(diǎn)到線到面，完表面，令其有規(guī)律地固化，由點(diǎn)到線到面，完成一個(gè)層面的建造，而后升降移動一個(gè)層片厚成一個(gè)層面的建造，而后升降移動一

24、個(gè)層片厚度的距離，重新覆蓋一層液態(tài)材料，再建造一度的距離，重新覆蓋一層液態(tài)材料，再建造一個(gè)層面，由此層層迭加成為一個(gè)三維實(shí)體。該個(gè)層面，由此層層迭加成為一個(gè)三維實(shí)體。該方法的典型實(shí)現(xiàn)工藝有立體光刻方法的典型實(shí)現(xiàn)工藝有立體光刻，如圖所示，如圖所示，實(shí)體磨固化，激光光刻實(shí)體磨固化，激光光刻?？焖僭图夹g(shù)快速原型技術(shù)選擇性液體固化選擇性液體固化（SLA）CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 對于由粉末鋪成的有好密實(shí)度和平整度的層面，有選擇對于由粉末鋪成的有好密實(shí)度和平整度的層面，有選擇地直接或間接將粉末熔化或粘接，形成一個(gè)層面，鋪粉地直接或間接將粉末熔化或粘接，形成一個(gè)層面，鋪粉壓實(shí)，再熔結(jié)或粘接

25、成另一個(gè)層面并與原層面熔結(jié)或粘壓實(shí)，再熔結(jié)或粘接成另一個(gè)層面并與原層面熔結(jié)或粘接，如此層層疊加為一個(gè)三維實(shí)體。所謂直接熔結(jié)是將接，如此層層疊加為一個(gè)三維實(shí)體。所謂直接熔結(jié)是將粉末直接熔化而連接；間接熔結(jié)是指僅熔化粉末表面的粉末直接熔化而連接；間接熔結(jié)是指僅熔化粉末表面的粘結(jié)涂層，以達(dá)到互相粘結(jié)的目的。粘接則是指將粉末粘結(jié)涂層，以達(dá)到互相粘結(jié)的目的。粘接則是指將粉末采用粘接劑粘接。其典型工藝有選擇性激光燒結(jié)采用粘接劑粘接。其典型工藝有選擇性激光燒結(jié)，如圖如圖所示和三維印刷等。無木模鑄型工藝也屬于這類方法。所示和三維印刷等。無木模鑄型工藝也屬于這類方法?？焖僭图夹g(shù)快速原型技術(shù)選擇性粉末熔結(jié)選擇性

26、粉末熔結(jié)/粘接（粘接（SLS ）CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 指將熱熔性材料（指將熱熔性材料（ABS、尼龍、尼龍或蠟）或蠟）通過加熱器熔化，擠壓噴出并堆積一通過加熱器熔化，擠壓噴出并堆積一個(gè)層面，然后將第二個(gè)層面用同樣的個(gè)層面，然后將第二個(gè)層面用同樣的方法建造出來，并與前一個(gè)層面熔結(jié)方法建造出來，并與前一個(gè)層面熔結(jié)在一起，如些層層堆積而獲得一個(gè)三在一起，如些層層堆積而獲得一個(gè)三維實(shí)體。采用熔融擠壓成形的典型工維實(shí)體。采用熔融擠壓成形的典型工藝為熔融沉積成型，如圖所示。藝為熔融沉積成型，如圖所示?？焖僭图夹g(shù)快速原型技術(shù)擠壓成形擠壓成形（ FDM ）CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院

27、院 指將固體材料熔融，采用噴墨打印原理指將固體材料熔融，采用噴墨打印原理（汽泡法和晶體振蕩法）將其有序地噴出，（汽泡法和晶體振蕩法）將其有序地噴出，一個(gè)層面又一個(gè)層面地堆積建造而形成一一個(gè)層面又一個(gè)層面地堆積建造而形成一個(gè)三維實(shí)體，如圖所示。個(gè)三維實(shí)體，如圖所示?？焖僭图夹g(shù)快速原型技術(shù)噴墨印刷噴墨印刷（ 3D Printer ）CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 一家名為Carbon3D的新公司展示了一種全新的革命性3D打印技術(shù)，該技術(shù)比當(dāng)下市場上任意一種3D打印技術(shù)都要快25100倍?？焖僭图夹g(shù)快速原型技術(shù)CLIP技術(shù)（連續(xù)光敏樹脂技術(shù)（連續(xù)光敏樹脂 ）連續(xù)液面制造（Continuo

28、us Liquid Interface Production，CLIP）技術(shù)，該技術(shù)利用光線和氧氣的作用來固化光敏樹脂。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 CLIP技術(shù)（連續(xù)光敏樹脂技術(shù)（連續(xù)光敏樹脂 ）連續(xù)液面制造（Continuous Liquid Interface Production，CLIP）技術(shù)，該技術(shù)利用光線和氧氣的作用來固化光敏樹脂。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院應(yīng)應(yīng) 用用CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3 CAD/CAM系統(tǒng)硬件和軟件CAD/CAM系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成CAD/CAM系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件CAD/CAM系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的軟件CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和

29、應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 1.3.1 CAD/CAM系統(tǒng)組成軟件軟件核心核心人人關(guān)鍵關(guān)鍵硬件硬件基礎(chǔ)基礎(chǔ)CAD/CAM系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成人：人：有著不可替代有著不可替代主導(dǎo)主導(dǎo)作用作用硬件：硬件：是是基礎(chǔ)基礎(chǔ)，包括主，包括主機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備以及機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等軟件：軟件：是是核心核心，決定系，決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，包括操作統(tǒng)性能的優(yōu)劣，包括操作系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟件等；件等；CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 1.3.2 CAD/CAM系統(tǒng)硬件CAD/CAM系統(tǒng)硬件功能強(qiáng)大的圖形處理功能強(qiáng)大的圖形處理

30、功能大的外存儲容量大的外存儲容量方便的人機(jī)交互功能方便的人機(jī)交互功能良好的通信聯(lián)網(wǎng)功能良好的通信聯(lián)網(wǎng)功能CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院 1.3.2 CAD/CAM系統(tǒng)硬件存貯器存貯器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)主機(jī)主機(jī)輸入裝置輸入裝置生產(chǎn)裝備生產(chǎn)裝備輸出裝置輸出裝置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)CAD/CAM系統(tǒng)硬件組成CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3.2 CAD/CAM系統(tǒng)硬件CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3.2 CAD/CAM系統(tǒng)硬件小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī) 中型計(jì)算機(jī)中型計(jì)算機(jī) 工作站工作站曙光曙光5000CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件 應(yīng)

31、件 用 軟 支 件 撐 軟系統(tǒng)軟件CAD/CAM系統(tǒng)的軟件組成CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件： 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)軟件核心，有計(jì)算機(jī)軟件核心，有CPUCPU管理、內(nèi)存管理、內(nèi)存 管理、管理、I/OI/O管理、文件管理等功能，常用管理、文件管理等功能，常用操操 作系統(tǒng)有作系統(tǒng)有DOSDOS、WindowsWindows、UnixUnix、OS/2OS/2等。等。 語言編譯系統(tǒng)語言編譯系統(tǒng)：如如 BasicBasic、C/C+C/C+、LISPLISP等編譯等編譯系統(tǒng)，是將高級語言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)機(jī)器語言。系統(tǒng)，是將高級語言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)

32、機(jī)器語言。 圖形接口標(biāo)準(zhǔn)圖形接口標(biāo)準(zhǔn)：如如 GKSGKS、PHIGSPHIGS、GL/OpenGLGL/OpenGL等等圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于硬件設(shè)備和各種不同的圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于硬件設(shè)備和各種不同的 計(jì)算機(jī)語言。計(jì)算機(jī)語言。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件支撐軟件支撐軟件： 交互繪圖軟件交互繪圖軟件：主要完成二維工程圖樣的繪制，：主要完成二維工程圖樣的繪制， 如如AutoCADAutoCAD、PICAD PICAD 高華高華CAD CAD 開目開目CADCAD等。等。 三維造型軟件三維造型軟件：如：如 MDTMDT、SolidworksSolidwo

33、rks、SolidedgeSolidedge等。等。 數(shù)控編程軟件數(shù)控編程軟件：如：如 MasterCAMMasterCAM、SurfCAMSurfCAM等。等。 工程分析軟件工程分析軟件：如：如 SAPSAP、ADINAADINA、NASTRANNASTRAN、ANSYSANSYS等。等。 綜合集成支撐軟件綜合集成支撐軟件：如：如 UGUG、Creo 、 CATIACATIA等等, ,具有具有 CADCAD、CAECAE、CAMCAM等綜合功能。等綜合功能。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院常用的計(jì)算機(jī)繪圖軟件常用的計(jì)算機(jī)繪圖軟件（1）CATIA （2）UG（3）Creo （Pro/E）

34、（4）Cimatron （5）SolidWorks（6）Inventor （7）AutoCAD（8）CAXA（9） CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.3.3 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件： 在系統(tǒng)軟件和支撐軟件基礎(chǔ)上，針對某一在系統(tǒng)軟件和支撐軟件基礎(chǔ)上，針對某一具體應(yīng)具體應(yīng)用用開發(fā)的軟件，如機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、汽車車身開發(fā)的軟件，如機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、汽車車身設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)等CADCAD或或CAECAE軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1.4 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用1、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展5050年代年代萌芽期萌芽期

35、：圖形顯示器：圖形顯示器(50),NC(50),NC機(jī)床機(jī)床(52),(52),繪圖儀繪圖儀(58)(58)6060年代年代成長期成長期: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI: CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI等大型等大型 CAD/CAMCAD/CAM系統(tǒng)問世系統(tǒng)問世7070年代年代發(fā)展期發(fā)展期：CAD/CAMCAD/CAM軟硬件系統(tǒng)商品化軟硬件系統(tǒng)商品化8080年代年代普及期普及期：PCPC微機(jī)和工作站系統(tǒng)廣泛使用微機(jī)和工作站系統(tǒng)廣泛使用，從大型從大型 企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展，從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展，從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展9

36、090年代年代集成期集成期：CAD/CAMCAD/CAM集成，集成，CIMSCIMS集成集成CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院1、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段 6070年代年代 如圖形軟件、數(shù)控編程、如圖形軟件、數(shù)控編程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等等 CAD/CAM系統(tǒng)；系統(tǒng)；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系統(tǒng)。工程分析系統(tǒng)。 階段特征：各功能模塊基本形成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，不具備集成性階段特征：各功能模塊基本形成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，不具備集成性。CAD/CAM的集成階段的集成階段 20世

37、紀(jì)世紀(jì)80年代年代 實(shí)體造型成熟，特征建模、工程數(shù)據(jù)庫發(fā)展；超級微機(jī)、工作站占領(lǐng)實(shí)體造型成熟，特征建模、工程數(shù)據(jù)庫發(fā)展；超級微機(jī)、工作站占領(lǐng)市場。市場。 階段特征階段特征: CAD/CAE/CAM集成性好，應(yīng)用向三維、集成化發(fā)展集成性好，應(yīng)用向三維、集成化發(fā)展。面向并行設(shè)計(jì)制造環(huán)境的面向并行設(shè)計(jì)制造環(huán)境的CAD/CAM階段階段 自自20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代 由面向零件集成向面向產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)發(fā)展，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功。由面向零件集成向面向產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)發(fā)展，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功。 階段特征：面向產(chǎn)品全生命周期建模、企業(yè)階段特征：面向產(chǎn)品全生命周期建模、企業(yè)PDM、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 協(xié)同工作

38、模式協(xié)同工作模式。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院2、CAD/CAM目前研究熱點(diǎn)目前研究熱點(diǎn) 計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì) 需解決建模和推理兩大技術(shù)難題需解決建模和推理兩大技術(shù)難題。 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì) 須解決須解決： 群體成員間實(shí)時(shí)、可靠、廉價(jià)的信息交換；群體成員間實(shí)時(shí)、可靠、廉價(jià)的信息交換； 保證異地、異構(gòu)環(huán)境下協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行；保證異地、異構(gòu)環(huán)境下協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行； 群體成員沖突協(xié)調(diào)解決機(jī)制。群體成員沖突協(xié)調(diào)解決機(jī)制。 海量信息的存儲、管理和檢索技術(shù)海量信息的存儲、管理和檢索技術(shù) 智能智能CAD/CAM技術(shù)技術(shù) CAD/CAM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集

39、成與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集成 計(jì)算機(jī)安全計(jì)算機(jī)安全概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品是由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動，它表現(xiàn)為一個(gè)活動，它表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清由粗到精、由模糊到清晰、由具體到抽象的不斷進(jìn)化的過程晰、由具體到抽象的不斷進(jìn)化的過程。 CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院波音波音777是采用數(shù)字化設(shè)是采用數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的典范，縮短研計(jì)與制造的典范，縮短研發(fā)周期發(fā)周期40%，減少返工，減少返工量量50%。波音波音上的各類部上的各類部件達(dá)到件達(dá)到萬個(gè)。萬個(gè)。CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)

40、院院（1）計(jì)算機(jī)集成制造（）計(jì)算機(jī)集成制造（CIMComputer Integrated Manufacturing）CIM是信息時(shí)代組織、管理企業(yè)生產(chǎn)的一種是信息時(shí)代組織、管理企業(yè)生產(chǎn)的一種哲理，是信息時(shí)代新型企業(yè)的一種生產(chǎn)模式。哲理，是信息時(shí)代新型企業(yè)的一種生產(chǎn)模式。按照這一哲理和技術(shù)構(gòu)成的具體實(shí)現(xiàn)便是計(jì)按照這一哲理和技術(shù)構(gòu)成的具體實(shí)現(xiàn)便是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMSComputer Integrated Manufacturing Systems)。3、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的發(fā)展趨勢 CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院3、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的

41、發(fā)展趨勢 1987年，我國年，我國863計(jì)劃計(jì)劃CIMS主題專家組認(rèn)主題專家組認(rèn)為：為：“CIMS是未來工廠自動化的一種模式。是未來工廠自動化的一種模式。它把以往企業(yè)內(nèi)相互分離的技術(shù)它把以往企業(yè)內(nèi)相互分離的技術(shù)(如如CAD、CAM、FMC、MRPII等等)和人員，通過計(jì)算和人員，通過計(jì)算機(jī)有機(jī)地綜合起來，使企業(yè)內(nèi)部各種活動高機(jī)有機(jī)地綜合起來，使企業(yè)內(nèi)部各種活動高速度、有節(jié)奏、靈活和相互協(xié)調(diào)地進(jìn)行，以速度、有節(jié)奏、靈活和相互協(xié)調(diào)地進(jìn)行，以提高企業(yè)對多變競爭環(huán)境的適應(yīng)能力，使企提高企業(yè)對多變競爭環(huán)境的適應(yīng)能力，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步地增長。業(yè)經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步地增長?！盋AD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通

42、學(xué)學(xué)院院（2）并行工程（）并行工程（CEConcurrent Engineering）要求要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)的階段就考慮產(chǎn)品產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)的階段就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期的所有需要整個(gè)生命周期的所有需要，包括質(zhì)量、成本、，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)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。品開發(fā)效率及一次成功率。并行工程的關(guān)鍵是并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)并行工程的關(guān)鍵是并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法。計(jì)方法。3、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的發(fā)展趨勢 CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院（2）并行工程（）并行工程（CEConcurrent Engineering）CAD/CAM技技術(shù)術(shù)交交通通學(xué)學(xué)院院3、CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展