CADCAM技术概述.ppt
机械CAD/CAM技术,第一章 CAD/CAM技术概述,1.1 CAD/CAM技术基本概念1.2 CAD/CAM系统的功能和作业过程1.3 CAD/CAM技术的硬件和软件,1.1 CAD/CAM技术基本概念 CAD技术,CAD含义：以计算机为工具，通过人机交互，处理产品设计过程中的图形和数据信息，辅助完成整个产品设计过程的一门综合技术。,1.1 CAD/CAM技术基本概念 CAD技术,CAD基本功能,几何造型,工程分析,仿真模拟,图形处理,CAD技术,CAD 系统组成,CAD系统,设计数据库,应用程序库,交互图形库,硬件,软件,CAPP技术,CAPP含义：CAPPComputer Aided Process Planning 是根据产品设计结果,进行产品的加工工艺过程的设计，是一项重要的生产准备工作。,CAPP技术,CAPP功能,毛坯设计,工艺路线,工序设计,工时定额,工装设计,余量分配,切削用量,工时定额,机床刀具选用,工序图绘制,CAPP技术,CAPP组成,人机交互模块,零件信息描述获取,工艺工序决策,工艺文件生成与管理,零件对象,零件信息库,数据库知识库,工艺文件库,CAM技术,CAM含义：CAM-Computer Aided Manufacturing广义CAM：利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种生产活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证等。狭义CAM：数控加工程序编制。,CAD/CAM集成技术,CAD/CAM集成技术：利用数据库技术、网络技术、数据交换和接口技术，实现3C各模块之间信息自动传递、转换和共享的相关技术。,CAD/CAM集成技术,CAD,CAPP,CAM,工程图样,工艺文档,NC代码,非集成3C系统输入输出信息流,CAD/CAM集成技术,CAD/CAPP/CAM集成信息流,CAD,CAPP,CAM,概念设计几何造型工程分析图形处理,毛坯设计工艺准备工序设计工时定额,工艺准备作业计划物流控制质量保证,CAD/CAM集成技术,CAD/CAM系统总体结构,1.2 CAD/CAM系统的功能和作业过程,CAD/CAM系统的功能,CAD/CAM 系统的功能,几何建模 用基本几何实体及其相互关系构造零件或产品三维几何模型，这是后续工作的基础；工程分析 进行运动学、动力学、有限元分析，优化设计等；工艺编程 自动决策生成产品加工所采用的加工方法、工艺路线、工艺参数和加工设备；数控编程 选择所需要刀具和工艺参数，确定走刀方式，生成刀具轨迹，后置处理，生成NC程序。模拟仿真 预测产品工作性能，检查NC代码正确性，检查制造过程几何干涉和物理碰撞，分析产品可制造性；数据管理 提供有效的工程数据管理手段，支持产品设计与制造全过程数据信息流动和处理。,CAD/CAM 作业过程,CAD/CAM 作业过程,创意与构思 即需求分析，并进行功能设计，这一部分目前仍主要由人工完成，在条件具备时也可以采用人工智能和专家系统辅助完成。计算机辅助设计与分析 人机交互完成产品造型、装配设计、详细设计，进行工程分析和优化。快速原型制造 根据产品模型，采用分层堆积原理、以非切削方法，快速廉价的生成与实际产品形状、尺寸一致的产品模型，供分析和评价，进行多方案的比较。计算机辅助工艺规划 提取产品数据模型，分析几何特征、工艺特征，对产品进行工艺规程，生产工艺文件。计算机辅助编程 利用设计结果和相关工艺信息，自动生成NC控制代码，提高数控编程效率和质量。虚拟制造 不消耗资源和能量，也不生产现实世界的产品，借助三维可视的交互环境，对产品从设计、制造到装配的全过程进行全面仿真的技术，保证产品的设计和制造一次成功。,现代产品设计与制造过程特征,设计对象的数字化 设计的产品以数据形式保存，产品开发活动是对产品数据进行操作、处理和转换的过程。设计环境的网络化 通过网络将各设计人员、各设计部门、不同设计地点联系起来，做到及时沟通和响应，避免信息延误和错误传递，避免扯皮和责任推诿现象。设计过程的并行化 建立上下游产品开发活动的关联和反馈，上游开发活动可对下游活动预先分析，确保整体性；在下游若发现上游缺陷，可及时修改，使产品设计不断完善和优化。新型开发工具和手段 应用如快速原型技术、虚拟制造技术、动静态分析等多种技术，保证产品开发质量，缩短产品开发周期，提高产品开发一次成功率。,1.3 CAD/CAM系统硬件和软件 1.3.1 CAD/CAM系统组成,软件核心,人关键,硬件基础,CAD/CAM系统组成,人：有着不可替代主导作用硬件：是基础，包括主机、计算机 外部设备以及网络通讯设备等软件：是核心，决定系统性能的优 劣，包括操作系统、支撑软件、应用软件等；,1.3.2 CAD/CAM系统硬件,CAD/CAM系统硬件组成,1.3.2 CAD/CAM系统硬件,存贮器,计算机主机,输入装置,生产装备,输出装置,计算机网络,CAD/CAM系统硬件组成,1.3.2 CAD/CAM系统硬件,计算机主机：中小型计算机：由于大型复杂设计计算和分析；工程工作站：具有强大的图形处理、高速计算 和网络通信能力；微型计算机：性能价格比高，软件丰富，操作 容易，是CAD/CAM主流机型。,1.3.2 CAD/CAM系统硬件,输入装置：键盘鼠标：最典型常用的输入装置；数字化仪：通过电磁感应原理进行图形坐标点输入；图形扫描仪：能快速完成图形信息的输入，生成位图 信息，经矢量化处理将位图转换为矢量化图形；数码相机：将光学真实图象转换为数字图象；其他输入装置：如触摸屏、声响交互输入等。,1.3.2 CAD/CAM系统硬件,输出装置：图形显示器：最基本的输出装置，由图形卡支持；打印机：有针式、喷墨、激光打印机之分；自动绘图仪：有笔式绘图仪、喷墨绘图仪，有滚筒绘图仪、平板绘图仪之分。,1.3.2 CAD/CAM系统硬件,存储器：内存储器：存储当前所需的数据和程序，半导体材 料，访问速度快，成本高，存储量有限，存储信息掉 电丢失；外存储器：存储CPU暂时不用的数据和程序，存储量 大，能长期保存。有软盘、硬盘、光盘、USB之分。,1.3.3 CAD/CAM系统的软件,应 件 用 软,支 件 撑 软,系统软件,CAD/CAM系统的软件组成,1.3.3 CAD/CAM系统的软件,系统软件：操作系统：计算机软件核心，有CPU管理、内存 管理、I/O管理、文件管理等功能，常用操 作系统有DOS、Windows、Unix、OS/2等。语言编译系统：如 Basic、C/C+、LISP等编译系统，是将高级语言转换为计算机机器语言。图形接口标准：如 GKS、PHIGS、GL/OpenGL等图 形接口标准，独立于硬件设备和各种不同的 计算机语言。,1.3.3 CAD/CAM系统的软件,支撑软件：交互绘图软件：主要完成二维工程图样的绘制，如AutoCAD、PICAD 高华CAD 开目CAD等。三维造型软件：如 MDT、Solidworks、Solidedge等。数控编程软件：如 MasterCAM、SurfCAM等。工程分析软件：如 SAP、ADINA、NASTRAN、ANSYS等。综合集成支撑软件：如 I-DEAS、UGII、PRO/E、CATIA等,具有CAD、CAE、CAM等综合功能。,1.3.3 CAD/CAM系统的软件,应用软件：在系统软件和支撑软件基础上，针对某一具体应用开发的软件，如机床设计、夹具设计、汽车车身设计等CAD或CAE软件系统。,1.4 CAD/CAM技术的发展和应用,CAD/CAM技术的发展50年代萌芽期：图形显示器(50),NC机床(52),绘图仪(58)60年代成长期:CAD(63),FMS(67),CADAM,GRAPHI等大型 CAD/CAM系统问世70年代发展期：CAD/CAM软硬件系统商品化80年代普及期：PC微机和工作站系统广泛使用，从大型 企业向中小企业扩展，从发达国家向发展中国家扩展90年代集成期：CAD/CAM集成，CIMS集成,CAD/CAM技术的发展,单元技术的发展和应用阶段 6070年代 如图形软件、数控编程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等 CAD/CAM系统；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系统。阶段特征：各功能模块基本形成，数据结构尚不统一，不具备集成性。CAD/CAM的集成阶段 20世纪80年代 实体造型成熟，特征建模、工程数据库发展；超级微机、工作站占领市场。阶段特征:CAD/CAE/CAM集成性好，应用向三维、集成化发展。面向并行设计制造环境的CAD/CAM阶段 自20世纪90年代 由面向零件集成向面向产品并行设计发展，要求产品设计一次成功。阶段特征：面向产品全生命周期建模、企业PDM、计算机网络、协同工作模式。,CAD/CAM目前研究热点,计算机辅助概念设计 需解决建模和推理两大技术难题。计算机支持的协同设计 须解决：群体成员间实时、可靠、廉价的信息交换；保证异地、异构环境下协同设计系统可靠运行；群体成员冲突协调解决机制。海量信息的存储、管理和检索技术 智能CAD/CAM技术 CAD/CAM与虚拟现实技术的集成 计算机安全,
