第1章-概述--机械CAD、CAM技术(第4版)PPT推荐.ppt

1、仅为数控编程，包括刀轨计算、刀位生成、加工仿真、后置 处理成等编程作业。,CAM系统功能模型,4、CAD/CAM集成技术 借助于数据库技术、网络技术、产品数据交 换接口技术等，把各个CAX单元系统信息进行集成，实现资源的共享。,CAD,CAPP,CAM,工程图样,工艺文档,NC代码,未集成的CAD/CAPP/CAM系统信息流,CAD/CAPP/CAM集成系统信息流,NC代码,1.2 CAD/CAM系统的作业过程和主要功能,1、CAD/CAM系统专业过程,CAD/CAM系统作业过程：需求分析及概念设计 该过程目前主要仍由设计人员人工来完成。计算机辅助设计（CAD）建立产品数据建模，输出产品工程图

2、 样及设计文档。计算机辅助工程分析（CAE）分析产品性能，模拟工作状态。计算机辅助工艺规划（CAPP）提取CAD模型中几何信息及工艺信息，进行工艺规程设计，输出工艺文档。计算机辅助编程（CAM）依据CAD和CAPP生成的产品模型及加工工艺 文档，进行数控编程，生成特定机床NC指令。虚拟制造 借助三维可视交互环境，对产品的制造过程进行仿真模拟，以保证产品设计和制造过程一次成功。,CAD/CAM系统作业特征：产品设计开发过程数字化 各设计环节的衔接通过产品电子信息流 媒介的正向传递和逆向反馈，替代了传统产品图纸的纸质媒介。设计环境网络化 通过计算机网络将各设计环节进行及时沟通和响 应，避免信息延误

3、和错误传递。设计过程并行化 通过计算机网络建立上下游设计活动的关联和反 馈机制，并行进行设计和分析。新型工具手段的应用 可应用有限元分析、可靠性分析、优化设计、模拟仿真、虚拟制造等先进设计制造技术。,CAD/CAM系统主要功能：几何建模 按一定数据结构对产品进行描述，构建计算机内部产品三维 实体数据模型。工程分析 对产品数据模型进行有限元分析、优化设计、多体动力学分 析等工程分析作业。工艺规程设计 根据产品数据模型和制造工艺要求，生成产品加工工艺 路线和工艺文件，确定加工设备。数控编程 根据CAD和CAPP设计结果，确定走刀方式，生成刀具轨 迹，经后置处理后生成满足加工机床要求的NC指令。加工

4、模拟 产品投入实际加工之前，应用仿真软件进行加工仿真模拟，检查工艺合理性以及NC指令正确性。工程数据管理 提供工程数据管理系统，支持文字、文档、图形、表 格等各类工程数据的管理。设计文档输出 包括工程图样、物料清单、工艺文档等。,1.3 CAD/CAM系统的结构组成 1、CAD/CAM系统的主要组成,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。,2、CAD/CAM系统硬件,CAD/CAM系统硬件组成,对硬件系统的要求：图形处理功能强

5、要求内存容量大、图形分辨率高、图形处理速度快。外存储容量大 满足不同支撑软件、应用软件、图形库和数据库、各类 产品图形和技术文档的存贮。人机交互环境好 提供友好的人机交互环境，快速的交互响应速度。网络通讯速度快 要求快速传递不同地点、不同部门的各类设计信息。,CAD/CAM系统核心硬件,计算机主机：中小型计算机：用于大型复杂设计项目的计算和分析；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系统的主流机型。,存储器：内存储器：存储当前所需的数据和程序，为半导体材 料，访问速 度快，成本高，存储量有限，存储信息掉电丢失。

6、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，软盘、硬盘、光盘、USB不同类型。,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，经矢量化处理后将位图信息转换为矢量化图形信息；三坐标测量设备:包括三坐标测量仪、激光三维扫描仪等 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、声响交互输入设备、数据手套等。,三坐标测量仪,激光三维扫描仪,数据手套,数字化仪,键盘,鼠标,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、激光打印机等各种类型；自动

7、绘图仪：有笔式绘图仪、喷墨绘图仪、滚筒绘图仪、平板绘图仪等类型。立体显示器：头盔显示器、立体眼镜、3D立体投影仪 三维打印机：采用材料叠加成型原理，由CAD数据直接控 制打印机x、y、z三轴运动。,头盔显示器,光敏材料三维打印原理图,3、CAD/CAM系统软件,CAD/CAM系统的软件组成,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、Linux等。硬件驱动系统：是驱动外部设备的特殊软件，是连接主机与硬件 设备的“桥梁”。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

8、机机器语言的工具。,支撑软件：图形接口软件 提供直线、圆弧等图形函数以供应用程序调用，如 标准化图形接口系统GKS、PHIGS、GL等。工程绘图软件 主要完成二维工程图绘制，如AutoCAD、CAXA电子 图板、开目CAD、天河CAD等。几何建模软件 其任务是构建产品三维几何模型，如I-DEAS、UG、CATIA，PRO/E、SolidWorks等。工程分析软件 包括：有限元分析软件：ANSYS、SAP、NATRAN、ADINA等。优化设计软件：通常以功能模块嵌入其它支撑软件系统。仿真模拟软件：Simulink、SimuWork、LabView、Adam等。工艺规程设计软件 开目CAPP系统等

9、。数控编程软件 MasterCAM、DelCAM、CAXA制造工程师等；以及如UG、PRO/E、Cimatron等综合CAD/CAM系统。产品数据管理软件（PDM）：SDRC公司Metaphase、EDS公司IMAN、PTC公司Winchill、IBM公司Product Manager、华中IntePDM等。,应用软件：是在系统软件和支撑软件基础上，针对专门应用领域的需要而研制的CAD/CAM软件系统。如机械零件设计CAD、模具设计CAD、组合机床设计CAD、汽车车身设计CAD等。应用软件与支撑软件没有本质界限，当应用软件成熟并普及使用后，也可称为支撑软件。,1.4 CAD/CAM技术的发展,

10、CAD/CAM技术的发展萌芽期（50年代）：图形显示器（50）,NC机床（52）,绘图仪（58）成长期（60年代）:CAD（63）,FMS（67）,CADAM,GRAPHI等大型 CAD/CAM系统问世发展期（70年代）：CAD/CAM软硬件系统商品化成熟普及期（80年代）：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集成期（90年代）：CAD/CAM集成综合集成期（进入21世纪）：并行设计、协同设计、集成制造。,CAD/CAM技术当前研究热点计算机辅助产品概念设计 需要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

11、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。智能CAD/CAM技术 要求将人工智能技术与CAD技术融为一体的智能 系统，而人类思维模型的建立和表达还有待继续予以研究和完善。基于工程图纸的三维形体重建 从二维工程图纸中提取形体几何信息，重建三维形体模型。基于图像的建模技术 是一种不依赖三维几何造型的建模技术，它利用 照相机采集的离散图像为基础，建立具有真实感自然环境的模型。CAD/CAM与虚拟现实技术集成 可快速显示设计内容以及设计对象与 周围环境关系，可与虚拟设计系统进行自然交互，以提高设计效果。,虚拟现实环境,输入接口,位置跟踪,数据手套,空 间 球,操 纵 杆,话 筒,头 盔,双 筒 镜,立体眼镜,显 示 器,耳 机,输出接口,