CAD_CAM技術(shù)_第一章.概述

1、2技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字化信息技術(shù)發(fā)展而形成的新技術(shù)。 目前世界科技領(lǐng)域的前沿課題，被美國(guó)工程目前世界科技領(lǐng)域的前沿課題，被美國(guó)工程科學(xué)院評(píng)為當(dāng)代做出科學(xué)院評(píng)為當(dāng)代做出的十大工程技術(shù)的十大工程技術(shù)之一。之一。 3 CAD/CAM技術(shù)的推廣應(yīng)用不僅為制造業(yè)帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且已逐漸從一門(mén)新興技術(shù)發(fā)展成為規(guī)模龐大的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。4 CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用人才需求正不斷增加，學(xué)習(xí)和掌握CAD/CAM的原理、方法與技術(shù)，適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展和社會(huì)的需要是現(xiàn)代技術(shù)人員的基本要求。561.CAD/CAM1.CAD/CAM的基本概念的基本概念 2.CAD/CAM2.CAD/CAM的基本功能的基本

2、功能3.CAD/CAM3.CAD/CAM的主要任務(wù)的主要任務(wù)4.CAD/CAM4.CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展5.CAD/CAM5.CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 6.CAD/CAM6.CAD/CAM技術(shù)的新發(fā)展技術(shù)的新發(fā)展 71. CAD/CAM的基本概念8計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) （Computer Aided Design，)完備的CAD系統(tǒng)包括: 和 9判斷計(jì)算結(jié)果判斷計(jì)算結(jié)果CAD技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能而言：技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能而言：CAD作業(yè)過(guò)程而言：作業(yè)過(guò)程而言：物理模型物理模型數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型建模技術(shù)建模技術(shù)10KMCAPPKMCAPP 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì) （Computer Aid

3、ed Process Planning, ) 指工藝人員借助計(jì)算機(jī)，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果和產(chǎn)品制造工藝要求，人機(jī)交互或自動(dòng)地完成產(chǎn)品加工方法選擇和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。包括毛坯選擇、加工方法選擇、工序設(shè)計(jì)、工藝路線制定 InteCAPPInteCAPP 11計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì) （Computer Aided Process Planning, )手工方式進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)手工方式進(jìn)行工藝設(shè)計(jì) 效率低、工藝方案因人而異、效率低、工藝方案因人而異、難以取得最佳的工藝方案難以取得最佳的工藝方案CAPP進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì) 能夠迅速編制出完整、詳盡、優(yōu)化的工藝方案能夠迅速編制出完整、詳盡、優(yōu)化的工藝方案和各種

4、工藝文件，可極大地提高工藝人員的工作和各種工藝文件，可極大地提高工藝人員的工作效率，縮短準(zhǔn)備時(shí)間，加快產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度效率，縮短準(zhǔn)備時(shí)間，加快產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度 可以獲得符合企業(yè)實(shí)際條件的優(yōu)化的工藝方案、可以獲得符合企業(yè)實(shí)際條件的優(yōu)化的工藝方案、給出合理的工時(shí)定額和材料消耗，為企業(yè)科學(xué)管給出合理的工時(shí)定額和材料消耗，為企業(yè)科學(xué)管理提供可靠的數(shù)據(jù)理提供可靠的數(shù)據(jù)12計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，) 計(jì)算機(jī)輔助制造有和兩種定義: v 指借助計(jì)算機(jī)完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造出來(lái)的過(guò)程中的各項(xiàng)活動(dòng)，包括工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP)、工裝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工編

5、程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、制造過(guò)程控制、質(zhì)量檢測(cè)與分析 v 通常指NC（Numerical Control數(shù)控）程序編制，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真、后置處理及NC代碼生成131415I-DEAS概念：是運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字信息化技術(shù)將是運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字信息化技術(shù)將CAD/CAMCAD/CAM各組成部分各組成部分以及制造系統(tǒng)中與以及制造系統(tǒng)中與CAD/CAMCAD/CAM有關(guān)的其它子系統(tǒng)有關(guān)的其它子系統(tǒng)有機(jī)地組織和管有機(jī)地組織和管理起來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息共享、資源共享理起來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息共享、資源共享，提高系統(tǒng)管理水平和，提高系統(tǒng)管理水平和運(yùn)行效率。運(yùn)行效率。CAD/CAPP/CAM集成16CAD/

6、CAPP/CAM集成 v 專用數(shù)據(jù)接口v 標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件v 統(tǒng)一的產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫(kù)v 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)17通過(guò)專用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成u 被集成的系統(tǒng)之間沒(méi)有任何聯(lián)系，必須專門(mén)開(kāi)發(fā)接口使兩個(gè)被集成的系統(tǒng)之間沒(méi)有任何聯(lián)系，必須專門(mén)開(kāi)發(fā)接口使兩個(gè)不同的系統(tǒng)間接地進(jìn)行溝通；不同的系統(tǒng)間接地進(jìn)行溝通； u 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商自行開(kāi)發(fā)的專用接口，專為解決自家系列產(chǎn)品之系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商自行開(kāi)發(fā)的專用接口，專為解決自家系列產(chǎn)品之間的信息交換間的信息交換 早期早期CADCAD單元系統(tǒng)的獨(dú)立性非常強(qiáng)，往往是提供一種專門(mén)的單元系統(tǒng)的獨(dú)立性非常強(qiáng)，往往是提供一種專門(mén)的數(shù)據(jù)格式，應(yīng)用非常不便數(shù)據(jù)格式，應(yīng)用非常不便CAD/CAPP/C

7、AM集成18利用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式接口實(shí)現(xiàn)集成 作為系統(tǒng)集成的接口，應(yīng)用最多的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）主持開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)交換規(guī)范（Initial Graphics Exchange Specification） 為克服專用數(shù)據(jù)接口集成模式的弊端，有些系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商為克服專用數(shù)據(jù)接口集成模式的弊端，有些系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商提出用通用數(shù)據(jù)格式作為系統(tǒng)集成的接口提出用通用數(shù)據(jù)格式作為系統(tǒng)集成的接口 應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)格式輸入應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)格式輸入/ /輸出，就可集成到一起輸出，就可集成到一起 比較典型的公用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)：比較典型的公用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)：IGESIGES、STEPSTEP、GKSGKS、VD

8、IVDI CAD/CAPP/CAM集成19CAD/CAPP/CAM集成集成 基本工作步驟基本工作步驟CAD設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，繪制圖樣，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性文件 iges、igs、step等格式CAPP讀入中性文件，轉(zhuǎn)換為可識(shí)別格式生成零件工藝過(guò)程CAD、CAPP系統(tǒng)生成數(shù)控編程所需數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為中性文件CAM系統(tǒng)讀入中性文件，轉(zhuǎn)換格式后生成數(shù)控程序20v計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIM） “制造”的概念所涉及的范圍擴(kuò)大到了從訂單處理、原材料采購(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、調(diào)度與加工、產(chǎn)品裝配、質(zhì)量控制直至產(chǎn)品銷售與售后服務(wù)、倉(cāng)儲(chǔ)管理、財(cái)務(wù)管理、人事管理等企業(yè)的各項(xiàng)活動(dòng)，形成了大“制造”的

9、概念，如圖所示。從這個(gè)意義上理解，在圖中所示的各個(gè)環(huán)節(jié)中，采用計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助人們完成各項(xiàng)任務(wù)都可以稱為CAD/CAM。21產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程：產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程：產(chǎn)品從需求分析開(kāi)始，經(jīng)過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工產(chǎn)品從需求分析開(kāi)始，經(jīng)過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和制造等環(huán)節(jié)，最終形成用戶所需要的產(chǎn)品。藝設(shè)計(jì)和制造等環(huán)節(jié)，最終形成用戶所需要的產(chǎn)品。 產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程與產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程與CAD/CAMCAD/CAM過(guò)程鏈過(guò)程鏈在各階段、各環(huán)節(jié)內(nèi)，計(jì)算機(jī)都得到了不同程度的應(yīng)用。在各階段、各環(huán)節(jié)內(nèi)，計(jì)算機(jī)都得到了不同程度的應(yīng)用。22 借助借助公共的工程數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)公共的工程數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)格式中性文件絡(luò)通信技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)格式中性文件接口接口

10、等應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息集成技術(shù)，等應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息集成技術(shù)，為為CAD/CAM提供了一個(gè)集成工提供了一個(gè)集成工作環(huán)境，將作環(huán)境，將CAD、CAPP、CAM有機(jī)的聯(lián)系了起來(lái)。有機(jī)的聯(lián)系了起來(lái)。CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)技術(shù)23 CADCAM系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)硬件、軟件為支持環(huán)境，通過(guò)各個(gè)功能模塊（分系統(tǒng)）完成對(duì)產(chǎn)品的描述、計(jì)算、分析、優(yōu)化、繪圖、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、NC加工仿真、生產(chǎn)規(guī)劃、管理、質(zhì)量控制等方面的任務(wù)。CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)技術(shù)242. CAD/CAM的基本功能v交互功能交互功能 v圖形顯示功能圖形顯示功能 v存儲(chǔ)功能存儲(chǔ)功能 v輸入輸出功能輸入輸出功能 在CADCAM系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)主

11、要幫助人們完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)描述、工程信息表達(dá)、工程信息傳輸與轉(zhuǎn)化、結(jié)構(gòu)及過(guò)程的分析與優(yōu)化、信息管理與過(guò)程管理等工作。因此，作為CADCAM系統(tǒng)，應(yīng)具備圖形圖像處理、產(chǎn)品與過(guò)程建模、信息存儲(chǔ)與管理、工程計(jì)算分析與優(yōu)化、工程信息傳輸與交換、模擬與仿真、人機(jī)交互、信息的輸入和輸出等基本功能。25交互功能友好的用戶界面，是用戶直接而有效地完成復(fù)雜設(shè)計(jì)任務(wù)的必要條件除軟件中界面設(shè)計(jì)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26圖形顯示功能 CAD/CAM是一個(gè)人機(jī)交互的過(guò)程，從產(chǎn)品的造型、構(gòu)思、方案的確定，結(jié)構(gòu)分析到加工過(guò)程的仿真，系統(tǒng)隨時(shí)保證用戶能夠觀察、修改中間結(jié)果，實(shí)時(shí)編輯處理 用戶的每一次操作

12、都要能從顯示器上及時(shí)得到反饋，直到取得最佳的設(shè)計(jì)結(jié)果。 圖形顯示功能不僅能夠?qū)ΧS平面圖形進(jìn)行顯示控制，還應(yīng)當(dāng)包含三維實(shí)體的處理27存儲(chǔ)功能 為了保證系統(tǒng)正常的運(yùn)行，CAD/CAM系統(tǒng)必須配置容量較大的存儲(chǔ)設(shè)備，支持?jǐn)?shù)據(jù)在模塊運(yùn)行時(shí)的正確流通； 其次，工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行也必須有存貯空間的保障 CAD/CAM CAD/CAM系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)量很大，有很多算法往往據(jù)量很大，有很多算法往往生成大量的中間數(shù)據(jù)，尤其生成大量的中間數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)圖形的操作、交互式的是對(duì)圖形的操作、交互式的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)分析中的網(wǎng)格設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)分析中的網(wǎng)格劃分等。劃分等。IBM737 Magnetic cor

13、e storage unit28輸入輸出功能 CAD/CAM系統(tǒng)運(yùn)行中，用戶需不斷地將有關(guān)設(shè)計(jì)的要求、各步驟的具體數(shù)據(jù)等輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的處理，能夠輸出系統(tǒng)處理的結(jié)果輸入輸出的信輸入輸出的信息既可以是數(shù)息既可以是數(shù)值的，也可以值的，也可以是非數(shù)值的，是非數(shù)值的，如圖形數(shù)據(jù)、如圖形數(shù)據(jù)、文本文本 輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備都有哪些？都有哪些？293. CAD/CAM的主要任務(wù)v幾何建模幾何建模 v工程繪圖工程繪圖 v計(jì)算分析計(jì)算分析 v優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) v有限元分析有限元分析 v計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì) v數(shù)控編程數(shù)控編程 v動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真 v計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)

14、輔助測(cè)試技術(shù) v工程數(shù)據(jù)管理工程數(shù)據(jù)管理 30幾何建模。幾何建模技術(shù)幾何建模技術(shù)是CAD/CAM系統(tǒng)的核心，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造提供基本數(shù)據(jù)和原始信息 31工程繪圖 CAD/CAM系統(tǒng)有處理二處理二維圖形維圖形的能力，包括基本圖元的生成，標(biāo)注尺寸，圖形編輯（比例變換、平移、拷貝、刪除等）CAD系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品最終結(jié)果的表達(dá)方式 系統(tǒng)還應(yīng)具備從幾何造型的系統(tǒng)還應(yīng)具備從幾何造型的三維圖形直接向二維圖形三維圖形直接向二維圖形的功能的功能32計(jì)算分析 計(jì)算分析對(duì)象包括幾何特征幾何特征（如體積、表面積、質(zhì)量、重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）和物理特征物理特征（如應(yīng)力、 溫度、位移）低壓冷渦輪葉片結(jié)構(gòu)分析 要求CAD

15、/CAM系統(tǒng)對(duì)各類計(jì)算分析的算法正確、全面，且有較高的計(jì)算精度油井壓縮機(jī)頭部封蓋失效的原因分析33優(yōu)化設(shè)計(jì) CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)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)品或工程設(shè)計(jì)中的預(yù)定指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化設(shè)計(jì)包括： 總體方案的優(yōu)化 產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 工藝參數(shù)的優(yōu)化 優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)中的重要的組成部分 34有限元分析 CAD/CAM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析中的常用方法是有限元法有限元法，這是一種數(shù)值近似解方法，用來(lái)解決結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜零件的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性計(jì)算，強(qiáng)度、振動(dòng)、熱變形、磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)強(qiáng)度、應(yīng)力分布狀態(tài)等計(jì)算分析。 35計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì) CAPP根據(jù)建模生成的產(chǎn)品信息及制

16、造要求，人機(jī)交互或自動(dòng)決策出加工該產(chǎn)品所采用的加工方法、加工步驟、加工設(shè)備及加工參數(shù) CAPP設(shè)計(jì)結(jié)果一方面生成工藝卡片文件被生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用 一方面直接輸出信息，為CAM中的接收、識(shí)別，直接轉(zhuǎn)換為刀位文件36數(shù)控編程 分析零件圖和制訂出零件的數(shù)控加工方案后，采用專門(mén)的數(shù)控加工語(yǔ)言（例如APT語(yǔ)言），提供數(shù)控機(jī)床各種運(yùn)動(dòng)和操作的全部信息數(shù)控編程基本步驟通常包括： 手工或計(jì)算機(jī)輔助編程，生成源程序 編譯源程序，求出刀位文件 將刀位文件轉(zhuǎn)換成零件的數(shù)控加工程序37動(dòng)態(tài)仿真：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，建立一個(gè)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際系統(tǒng)模型，例：機(jī)構(gòu)、機(jī)械手：通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的試驗(yàn)運(yùn)行，研究一個(gè)存在（或設(shè)計(jì)中）的系統(tǒng)，通常有加

17、工軌跡仿真，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，機(jī)器人仿真，工件、機(jī)床、刀具、夾具的碰撞、干涉檢驗(yàn)?zāi)康模侯A(yù)測(cè)產(chǎn)品性能，模擬產(chǎn)品制造過(guò)程、可制造性，避免損壞，減少制造投資38計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、信號(hào)處理及現(xiàn)代控制理論形成了一門(mén)新興綜合性學(xué)科模具檢測(cè) 逆向工程 管件測(cè)量 39工程數(shù)據(jù)管理 CAD/CAM系統(tǒng)數(shù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、種類繁多，因據(jù)量大、種類繁多，因此此CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)提系統(tǒng)應(yīng)提供有效的管理手段，支供有效的管理手段，支持工程設(shè)計(jì)與制造全過(guò)持工程設(shè)計(jì)與制造全過(guò)程的信息傳輸與交換程的信息傳輸與交換 隨著并行作業(yè)方式隨著并行作業(yè)方式的推廣應(yīng)用，還存在著的推廣應(yīng)用，還存在著

18、幾個(gè)設(shè)計(jì)者或工作小組幾個(gè)設(shè)計(jì)者或工作小組之間的信息交換問(wèn)題，之間的信息交換問(wèn)題，因此因此CAD/CAM 系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)具備良好的應(yīng)具備良好的信息傳輸信息傳輸管理功能管理功能和和信息交換功信息交換功能能40 在上述基本功能和主要任務(wù)的基礎(chǔ)上，分別構(gòu)成CAD、CAPP、CAM中各項(xiàng)任務(wù)的具體功能，如圖1.3所示。 41vCAD/CAM是輔助人們完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造各個(gè)環(huán)節(jié)的信息處理和輔助決策的技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)和信息處理的許多缺陷，充分利用計(jì)算機(jī)的信息處理與存儲(chǔ)管理能力，結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)及創(chuàng)造性，形成一個(gè)人機(jī)交互、緊密配合的系統(tǒng)。v主要研究對(duì)象的描述、系統(tǒng)的分析、方案的優(yōu)化、計(jì)算分析、工藝設(shè)計(jì)

19、、仿真模擬、NC編程以及圖形處理等理論和工程方法。v輸入的是設(shè)計(jì)要求，輸出的是制造加工信息。42CAD/CAM工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面：43（1）通過(guò)市場(chǎng)需）通過(guò)市場(chǎng)需求調(diào)查以及用戶求調(diào)查以及用戶對(duì)產(chǎn)品性能的要對(duì)產(chǎn)品性能的要求，向求，向CAD系統(tǒng)系統(tǒng)輸入設(shè)計(jì)要求，輸入設(shè)計(jì)要求，利用幾何建模功利用幾何建模功能構(gòu)造出產(chǎn)品的能構(gòu)造出產(chǎn)品的幾何模型，計(jì)算幾何模型，計(jì)算機(jī)將此模型轉(zhuǎn)換機(jī)將此模型轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的數(shù)據(jù)信為內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在系統(tǒng)的息存儲(chǔ)在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)中。 44（2）調(diào)用系統(tǒng)程）調(diào)用系統(tǒng)程序庫(kù)中的各種應(yīng)用序庫(kù)中的各種應(yīng)用程序?qū)Ξa(chǎn)品模型進(jìn)程序?qū)Ξa(chǎn)品模型進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算及行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)

20、、方案優(yōu)化分結(jié)構(gòu)、方案優(yōu)化分析，確定產(chǎn)品總體析，確定產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)方案及零部件設(shè)計(jì)方案及零部件的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，同時(shí)調(diào)用系統(tǒng)中的同時(shí)調(diào)用系統(tǒng)中的圖形庫(kù)，將設(shè)計(jì)的圖形庫(kù)，將設(shè)計(jì)的初步結(jié)果以圖形的初步結(jié)果以圖形的方式輸出在顯示器方式輸出在顯示器上。上。 45（3）根據(jù)屏幕顯）根據(jù)屏幕顯示的結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)示的結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)的初步結(jié)果作出判的初步結(jié)果作出判斷，如果不滿意，斷，如果不滿意，可以通過(guò)入機(jī)交互可以通過(guò)入機(jī)交互的方式進(jìn)行修改，的方式進(jìn)行修改，直至滿意為止，修直至滿意為止，修改后的數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)改后的數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。 46（4）系統(tǒng)從數(shù)據(jù)）系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取

21、產(chǎn)品的設(shè)庫(kù)中提取產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造信息，在分計(jì)制造信息，在分析其幾何形狀特點(diǎn)析其幾何形狀特點(diǎn)及有關(guān)技術(shù)要求后，及有關(guān)技術(shù)要求后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝規(guī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)果存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)在屏幕上庫(kù)，同時(shí)在屏幕上顯示輸出。顯示輸出。 47（5）用戶可以對(duì)）用戶可以對(duì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，果進(jìn)行分析、判斷，并允許以人機(jī)交互并允許以人機(jī)交互的方式進(jìn)行修改。的方式進(jìn)行修改。最終的結(jié)果可以是最終的結(jié)果可以是生產(chǎn)中需要的工藝生產(chǎn)中需要的工藝卡片或以數(shù)據(jù)接口卡片或以數(shù)據(jù)接口文件的形式存入數(shù)文件的形式存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以供后續(xù)模據(jù)庫(kù)，以供后續(xù)模塊

22、讀取。塊讀取。 48 49（7）CADCAM系統(tǒng)在生成了產(chǎn)品系統(tǒng)在生成了產(chǎn)品加工的工藝規(guī)程之加工的工藝規(guī)程之后，對(duì)其進(jìn)行仿真、后，對(duì)其進(jìn)行仿真、模擬，驗(yàn)證其是否模擬，驗(yàn)證其是否合理、可行，還可合理、可行，還可以進(jìn)行刀具、夾具、以進(jìn)行刀具、夾具、工件之間的干涉、工件之間的干涉、碰撞檢驗(yàn)。碰撞檢驗(yàn)。 50（8）將所生成的）將所生成的工藝文件和數(shù)控加工藝文件和數(shù)控加工程序輸入生產(chǎn)計(jì)工程序輸入生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)劃系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)平衡后制訂相應(yīng)的平衡后制訂相應(yīng)的作業(yè)計(jì)劃（包括物作業(yè)計(jì)劃（包括物料采購(gòu)計(jì)劃、制造料采購(gòu)計(jì)劃、制造資源添置計(jì)劃、生資源添置計(jì)劃、生產(chǎn)加工計(jì)劃、產(chǎn)品產(chǎn)加工計(jì)劃、產(chǎn)品裝配計(jì)劃、質(zhì)量

23、檢裝配計(jì)劃、質(zhì)量檢測(cè)計(jì)劃等）。測(cè)計(jì)劃等）。 51（9）將生成的作）將生成的作業(yè)計(jì)劃輸入運(yùn)行控業(yè)計(jì)劃輸入運(yùn)行控制系統(tǒng)，完成產(chǎn)品制系統(tǒng)，完成產(chǎn)品加工生產(chǎn)任務(wù)在加工生產(chǎn)任務(wù)在付諸實(shí)施的過(guò)程中，付諸實(shí)施的過(guò)程中，進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)控制、進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)控制、進(jìn)度控制、成本控進(jìn)度控制、成本控制等，最后按要求制等，最后按要求生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品。生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品。 52 由上述過(guò)程可以看出，從初始設(shè)計(jì)要求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的中間結(jié)果到最終的產(chǎn)品生產(chǎn)，都是信息不斷產(chǎn)生、修改、交換、存取的過(guò)程。 系統(tǒng)應(yīng)能保證用戶隨時(shí)觀察、修改各個(gè)階段的數(shù)據(jù)，實(shí)施編輯處理，直到獲得最佳結(jié)果。因此，CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備支持上述工作過(guò)程的功能。5

24、3（一）（一）CADCAD技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（二）（二）CAMCAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（三）（三）CAPPCAPP技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（四）（四）CADCADCAMCAM的集成技術(shù)的集成技術(shù)4. CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展541946年，ENIAC 50年代，APT（自動(dòng)編程工具）1963年，SKETCHPAD（交互式圖形系統(tǒng)） 70年代末，以小型和超級(jí)小型計(jì)算機(jī)為主機(jī)的CAD系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)并形成主流，形成CAD產(chǎn)業(yè) 55（一）（一）CADCAD技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（二）（二）CAMCAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（三）（三）CAPPCAPP技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（四）（四）CADCADCAMCAM的

25、集成技術(shù)的集成技術(shù)4. CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展56CAD技術(shù)大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：v（1）形成期）形成期v（2）發(fā)展期）發(fā)展期 v（3）成熟期）成熟期 v（4）集成期）集成期 CAD技術(shù)發(fā)展57 1950年美國(guó)麻省理工學(xué)院v采用陰極射線管（CRT）研制成功圖形顯示終端，實(shí)現(xiàn)了圖形的動(dòng)態(tài)顯示，從此結(jié)束了計(jì)算機(jī)只能處理字符數(shù)據(jù)的歷史。形成期形成期 研制出類似于示波器的圖形設(shè)備“旋風(fēng)I號(hào)”（Whirlwind I），用它可以顯示簡(jiǎn)單圖形。58v1958年，美國(guó)Calcomp公司研制出滾筒式繪圖儀；Gerber公司研制出平板繪圖儀。 形成期形成期 整個(gè)50年代，人們大多采用電子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語(yǔ)言

26、編程。計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，為之配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能，CAD技術(shù)處于被動(dòng)式的圖形處理階段。59v20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn) 了光筆，從而開(kāi)始了交 互式繪圖。v20世紀(jì)60年代初，開(kāi)發(fā)了屏幕菜單點(diǎn)擊、功能鍵操作、光筆定位、圖形動(dòng)態(tài)修改等交互繪圖技術(shù)。v1963年美國(guó)學(xué)者Ivan Suthcrland開(kāi)發(fā)出第一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)Skechpad。發(fā)展期發(fā)展期1963年，SKETCHPAD（交互式圖形系統(tǒng)）光筆60 此后，相繼出現(xiàn)了一大批CAD商品軟件。v1964年美國(guó)IBM公司推出了商品化的計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備v美國(guó)通用汽車公司的多路分時(shí)圖形控制臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)各階段的汽車設(shè)計(jì)。發(fā)展期發(fā)展期61v 19

27、731973年誕生了第一個(gè)實(shí)體造型（年誕生了第一個(gè)實(shí)體造型（Solid ModelingSolid Modeling）試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)v 19781978年推出了第一代實(shí)體造型軟件年推出了第一代實(shí)體造型軟件 此后的二十年中實(shí)體造型技術(shù)成此后的二十年中實(shí)體造型技術(shù)成為為CADCAD技術(shù)發(fā)展的主流，并走向成熟，技術(shù)發(fā)展的主流，并走向成熟，出現(xiàn)了一批以三維實(shí)體造型為核心的出現(xiàn)了一批以三維實(shí)體造型為核心的CADCAD軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)。成熟期成熟期62 實(shí)體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大實(shí)體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大拓寬了大拓寬了CADCAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，出技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的現(xiàn)了面向中小企業(yè)

28、的CAD/CAMCAD/CAM商品商品化系統(tǒng)?；到y(tǒng)。 7070年代末，美國(guó)年代末，美國(guó)CADCAD工作站安工作站安裝數(shù)量超過(guò)裝數(shù)量超過(guò)1200012000臺(tái)，使用者超過(guò)臺(tái)，使用者超過(guò)2500025000人。人。 成熟期成熟期63 在這個(gè)時(shí)期，圖形系統(tǒng)和CAD/CAM工作站的銷售量與日俱增。集成期集成期大中企業(yè)大中企業(yè)小企業(yè)小企業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展中國(guó)家發(fā)展中國(guó)家產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)64 同時(shí)，CAD技術(shù)和系統(tǒng)的開(kāi)放性取決于其所用計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件的開(kāi)放性。 在這個(gè)時(shí)期由于微機(jī)加Windows 95/98/NT操作系統(tǒng)與工作站加Unix操作系統(tǒng)在以太網(wǎng)的環(huán)境下構(gòu)

29、成了CAD系統(tǒng)的主流工作平臺(tái)，因此，出現(xiàn)了集成化的CAD/CAM系統(tǒng)。 集成期集成期65（一）（一）CADCAD技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（二）（二）CAMCAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（三）（三）CAPPCAPP技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（四）（四）CADCADCAMCAM的集成技術(shù)的集成技術(shù)4. CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展66 美國(guó)自美國(guó)自19461946年研制出世界上第一臺(tái)年研制出世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)以后，就不斷地將計(jì)算機(jī)技電子計(jì)算機(jī)以后，就不斷地將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入機(jī)械制造領(lǐng)域。術(shù)引入機(jī)械制造領(lǐng)域。v19521952年首次研制成功數(shù)控（年首次研制成功數(shù)控（Numerical Numerical contr

30、olcontrol，NCNC）機(jī)床）機(jī)床，該機(jī)床只需通過(guò)改，該機(jī)床只需通過(guò)改變數(shù)控程序即可完成不同零件的加工，變數(shù)控程序即可完成不同零件的加工，奠定了奠定了CAMCAM的硬件基礎(chǔ)。的硬件基礎(chǔ)。CAM技術(shù)發(fā)展67v為解決加工編程問(wèn)題，1955年研制成功在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的自動(dòng)編程工具自動(dòng)編程工具（APTAPT）語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了）語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了NCNC程序編制的自程序編制的自動(dòng)化。動(dòng)化。v隨著APT語(yǔ)言編程方法的廣泛應(yīng)用，編編程方法的改進(jìn)和加工程序的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)程方法的改進(jìn)和加工程序的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)成為成為CAMCAM中的關(guān)鍵問(wèn)題中的關(guān)鍵問(wèn)題。CAM技術(shù)發(fā)展68v20世紀(jì)70年代后期，由于幾何造型技術(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)，標(biāo)志著CAM技術(shù)發(fā)展到了成熟階段。v隨后，出現(xiàn)了加工過(guò)程仿真和加工程序檢驗(yàn)系統(tǒng)，也為CAD/CAM集成奠定了基礎(chǔ)。69（一）（一）CADCAD技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（二）（二）CAMCAM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（三）（三）CAPPCAPP技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展（四）（四）CADCADCAMCAM的集成技術(shù)的集成技術(shù)4. CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展70v最早出現(xiàn)的CAPP系統(tǒng)是挪威工業(yè)公司于1969年開(kāi)發(fā)的AUTOPROS系統(tǒng)。v為了克服派生式CAPP系統(tǒng)的缺點(diǎn)，許多學(xué)者進(jìn)行了創(chuàng)成式CA