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CAD/CAM技术技术 CAD/CAM Technology主讲：齐向阳天津工业大学机电学院机制教研室9/17/20231CAD/CAM 概 述 CAD/CAM：计算机辅助设计与制造。计算机辅助设计与制造。广泛用于广泛用于机械、电子、车辆、船舶、机械、电子、车辆、船舶、建筑、航空航天等领域。建筑、航空航天等领域。20世纪世纪最具杰出的工程成就之一。最具杰出的工程成就之一。CAD/CAM系统系统9/17/20232CAD/CAM 概 述9/17/20233CAD/CAM 概 述计算机辅助制造系统计算机辅助制造系统产品生产过程及产品生产过程及产品生产过程及产品生产过程及CAD/CAMCAD/CAM过程链过程链过程链过程链工艺设计工艺设计工艺设计工艺设计加工装配加工装配加工装配加工装配市市市市场场场场需需需需求求求求产产产产品品品品产品设计产品设计产品设计产品设计概概概概念念念念设设设设计计计计任任任任务务务务规规规规划划划划结结结结构构构构设设设设计计计计施施施施工工工工设设设设计计计计毛毛毛毛坯坯坯坯设设设设计计计计工工工工艺艺艺艺路路路路线线线线设设设设计计计计工工工工序序序序设设设设计计计计刀刀刀刀卡卡卡卡量量量量具具具具设设设设计计计计N NC C编编编编程程程程加加加加工工工工仿仿仿仿真真真真检检检检测测测测N NC C加加加加工工工工装装装装配配配配调调调调试试试试CADCAPPCAM9/17/20234CAD/CAM 概 述目的与要求目的与要求1)了解了解CAD/CAM的基本概念，系统基本构成。的基本概念，系统基本构成。2)掌握计算机绘图的基本方法和理论。掌握计算机绘图的基本方法和理论。3)建建立立工工程程数数据据库库基基本本概概念念，掌掌握握CAD/CAM建建模模基基本本方法方法,了解各建模方法的区别。了解各建模方法的区别。4)掌掌握握数数控控自自动动编编程程方方法法，了了解解各各种种常常用用自自动动变变成成软软件件。学会手工编制数控加工程序。学会手工编制数控加工程序。5)了了解解工工程程分分析析所所用用理理论论和和方方法法，重重点点掌掌握握有有限限元元和和优优化设计方法的使用和常用软件。化设计方法的使用和常用软件。6)了了解解CAPP的的基基本本方方法法和和内内容容，掌掌握握各各种种CAPP系系统统的的基基本本理理论论和和使使用用。了了解解计计算算机机辅辅助助夹夹具具设设计计的的基基本本步步骤、方法、内容。骤、方法、内容。7)了解现代先进制造技术的发展方向和目前水平。了解现代先进制造技术的发展方向和目前水平。主要目的主要目的:9/17/20235CAD/CAM 概 述先修知识：先修知识：1）计算机的基本知识）计算机的基本知识2）计算机辅助绘图（）计算机辅助绘图（AutoCAD）3）机械制造工艺基础）机械制造工艺基础目的与要求目的与要求具体要求具体要求:9/17/20236CAD/CAM 概 述本课程授课方法本课程授课方法课堂讲授、实验课堂讲授、实验编程编程+上机上机平时作业平时作业+结课考试结课考试9/17/20237CAD/CAM 概 述第一篇：第一篇：CAD理论基础及应用理论基础及应用CAD/CAM技术概述技术概述CAD/CAM系统的支撑环境系统的支撑环境计算机辅助产品设计的方法计算机辅助产品设计的方法CAD/CAM建模技术及产品数据模型建模技术及产品数据模型计算机辅助工程分析计算机辅助工程分析9/17/20238CAD/CAM 概 述第二篇：第二篇：CAM 技术及应用技术及应用 CAMCAM技术概述技术概述技术概述技术概述 CAPPCAPP技术技术技术技术 计算机辅助数控加工计算机辅助数控加工计算机辅助数控加工计算机辅助数控加工9/17/20239CAD/CAM 概 述第一章第一章 CAD/CAM 技术概述技术概述1 CAD/CAM1 CAD/CAM的基本概念的基本概念2 CAD/CAM2 CAD/CAM的工作过程的工作过程3 CAD/CAM3 CAD/CAM系统的结构系统的结构4 CAD/CAM4 CAD/CAM系统的技术发展系统的技术发展9/17/202310CAD/CAM 概 述CAD/CAPP/CAM的定义的定义CADCAPPCAM的集成的集成CIMS的定义的定义1.0 CAD/CAM的基本概念的基本概念9/17/202311CAD/CAM 概 述 CAD/CAM：计算机辅助设计与制造：计算机辅助设计与制造(ComputeraideddesignandComputeraidedManufacturing）1989年被美国工程科学院评为1964年以来当代最杰出贡献的十项工程技术之一1.1 CAD/CAM的基本概念的基本概念9/17/202312CAD/CAM 概 述 计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer Aided Design,简称CAD）工程技术人员在人和计算机组成的系统中以计算机为工具，辅助人类完成产品的设计、分析（有限元分析、仿真模拟）、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。1.2 CAD的基本概念的基本概念及及CADCAD系统基本功能系统基本功能9/17/202313CAD/CAM 概 述CAD系统的功能几何建模工程分析模拟仿真自动绘图9/17/202314CAD/CAM 概 述CAD系统的组成科学计算：有限元分析、可靠性分析、动态分析、优化设计、常规计算。图形系统：几何造型、自动绘图（二维工程图、三维实体图）、动态仿真。工程数据库：对数据、图形、文档等进行信息进行存储和管理。9/17/202315CAD/CAM 概 述CADCAD系统的主要功能系统的主要功能 草图设计草图设计 零件设计零件设计 装配设计装配设计 绘制工程图样绘制工程图样 工程分析工程分析 数据交换接口等。数据交换接口等。9/17/202316CAD/CAM 概 述零件造型零件造型9/17/202317CAD/CAM 概 述装配设计装配设计工程分析工程分析9/17/202318CAD/CAM 概 述CAD新产品开发计划新产品开发计划产品要求产品要求性能规格性能规格零件图、装配图零件图、装配图产品设计文件产品设计文件零件信息文件零件信息文件设设计计知知识识数数据据库库CAD软软件件计计算算机机硬硬件件系系统统CAD系统功能模型系统功能模型 9/17/202319CAD/CAM 概 述1.2 计算机辅助工艺规程设计计算机辅助工艺规程设计CAPP（Computer Aided Process Planning）定义：定义：指指人人与与计计算算机机组组成成的的系系统统中中，根根据据产产品品设设计计阶阶段段给给出出的的信信息息，人人机机交交互互地地或或自动地确定产品加工方法和工艺过程。自动地确定产品加工方法和工艺过程。9/17/202320CAD/CAM 概 述1）毛坯设计）毛坯设计2）加工方法选择）加工方法选择3）工艺路线制定）工艺路线制定4）工序设计）工序设计5）刀夹具设计）刀夹具设计其中工序设计又包含机床和刀具选择、其中工序设计又包含机床和刀具选择、切削用量选择及加工余量分配以及工时切削用量选择及加工余量分配以及工时定额计算。定额计算。CAPPCAPP的功能的功能9/17/202321CAD/CAM 概 述 CAPP的功能模型的功能模型 CAPPCAPP工工艺艺知知识识数数据据库库图图形形系系统统零件几何信息零件几何信息工时定额文件工时定额文件工艺路线文件工艺路线文件零件毛坯图、工序图零件毛坯图、工序图零件工艺信息零件工艺信息工艺内容文件工艺内容文件计计算算机机硬硬件件系系统统9/17/202322CAD/CAM 概 述 CAPP的优势的优势 1.将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，转而从事转而从事新产品及新工艺开发等创造性的工作；新产品及新工艺开发等创造性的工作；2.大大地缩短工艺设计周期；大大地缩短工艺设计周期；3.有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行总结和继承；有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行总结和继承；4.有利于工艺设计的最优化和标准化；有利于工艺设计的最优化和标准化；5.为实现为实现CIMS创造条件。创造条件。9/17/202323CAD/CAM 概 述1.3 1.3 计算机辅助制造计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简称简称CAM）狭义狭义CAM:通常是指计算机辅助数控加工程序的编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、NC代码生成以及与数控机床数控装置的软件接口等。广义广义CAM:一般是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，包括工艺过程设计、工装设计、NC自动编程、生产作业计划、生产控制、质量控制等。9/17/202324CAD/CAM 概 述刀具轨迹仿真9/17/202325CAD/CAM 概 述狭义狭义CAMCAM系统功能模型系统功能模型CAM工艺路线文件工艺路线文件工艺内容文件工艺内容文件零件信息零件信息NC加工程序加工程序NC监测程序监测程序加加工工设设备备数数据据库库CAM软软件件计计算算机机硬硬件件系系统统9/17/202326CAD/CAM 概 述1.4 1.4 有代表意义的有代表意义的 CAD/CAM单项技术单项技术 计算机辅助绘图，简称计算机辅助绘图，简称CAG(ComputerAidedGraphics)计算机辅助工程分析，简称计算机辅助工程分析，简称CAE(ComputerAidedEngineering)计算机辅助工艺设计，简称计算机辅助工艺设计，简称CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)计算机辅助数控编程，简称计算机辅助数控编程，简称NCP(NumberControlProgramming)计算机辅助夹具设计，简称计算机辅助夹具设计，简称CAFD(ComputerAidedFixDesign)企业资源计划，简称企业资源计划，简称ERP(EnterpriseResourcePlanning)计算机辅助质量控制，简称计算机辅助质量控制，简称CAQ(ComputerAidedQuality)产品数据管理，简称产品数据管理，简称PDM(ProductDataManagement)虚拟设计，简称虚拟设计，简称VR-CAD(VirtualReality-CAD)虚拟制造，简称虚拟制造，简称VM(VirtualManufacturing)9/17/202327CAD/CAM 概 述1.5 CAD1.5 CADCAPPCAPPCAMCAM的集成的集成 目前系统的局限性：目前系统的局限性：目前CAD、CAPP、CAM系统彼此独立，不能实现系统之间信息的自动传递和交换。含义：含义：指设计与制造过程中的CAD、CAPP和CAM三个环节的软件集成，以实现各模块之间信息的自动传递和交换。优点：优点：发挥最大经济效益。9/17/202328CAD/CAM 概 述产生前提：产生前提：为了使计算机辅助技术给企业带来更大的经济效益，增强市场竞争力。CIMS Computer Integrated Manufacturing System：将生产信息以及生产管理过程所需的全部信息进行集成。实现实现CIMS的核心技术是的核心技术是CAD/CAM集成。集成。1.6 CIMS1.6 CIMS技术技术9/17/202329CAD/CAM 概 述2.0 CAD/CAM系统的工作过程系统的工作过程选择设计方案选择设计方案输入设计要求输入设计要求三维几何造型及产品模型三维几何造型及产品模型满足产品要求满足产品要求?输出图样及文件输出图样及文件CAPPNC自动编程自动编程加工模拟加工模拟满足设计要求满足设计要求?加工制造加工制造最最优化优化设计设计应力应变等应力应变等工程分析工程分析装配仿真装配仿真运动仿真运动仿真物性物性分析分析图形库图形库设计参数设计参数数据库数据库NC代码库代码库工艺库工艺库修改修改设计设计YYNNCADCAM程序库程序库刀具切削刀具切削用量库用量库i acM9/17/202330CAD/CAM 概 述3.0 CAD/CAM系统的结构系统的结构 产品生产过程与产品生产过程与CAD/CAM过程链过程链CAD/CAM系统组成系统组成CAD/CAM系统集成方案系统集成方案9/17/202331CAD/CAM 概 述3.1 产品生产过程与产品生产过程与CAD/CAM过程链过程链工艺设计工艺设计工艺设计工艺设计加工、装配加工、装配加工、装配加工、装配市市市市场场场场需需需需求求求求产产产产品品品品产品设计产品设计产品设计产品设计概概概概念念念念设设设设计计计计任任任任务务务务规规规规划划划划结结结结构构构构设设设设计计计计施施施施工工工工设设设设计计计计毛毛毛毛坯坯坯坯设设设设计计计计工工工工艺艺艺艺路路路路线线线线设设设设计计计计工工工工序序序序设设设设计计计计刀刀刀刀卡卡卡卡量量量量具具具具设设设设计计计计N NC C编编编编程程程程加加加加工工工工仿仿仿仿真真真真检检检检测测测测N NC C加加加加工工工工装装装装配配配配调调调调试试试试CADCAPPCAM9/17/202332CAD/CAM 概 述3.2 CAD/CAM 系统组成系统组成q CAD/CAM系统的功能系统的功能v快速数字计算及图形处理能力快速数字计算及图形处理能力v数据知识的存储及快速检索能力数据知识的存储及快速检索能力v人际交互通信的功能人际交互通信的功能v输入、输出信息及图形的能力输入、输出信息及图形的能力9/17/202333CAD/CAM 概 述3.2 CAD/CAM 系统组成系统组成q CAD/CAM系统由三大部分组成系统由三大部分组成操操操操 作作作作 者者者者硬硬件件软软件件设计者设计者系统软件系统软件支撑软件支撑软件应用软件应用软件9/17/202334CAD/CAM 概 述3.2 CAD/CAM 系统组成系统组成q CAD/CAM系统总体结构系统总体结构用户界面应用系统CADCADCAPPCAPPCAMCAM数据库操作系统、网络系统计算机硬件9/17/202335CAD/CAM 概 述3.3 CAD/CAM系统集成方案系统集成方案CAD/CAM系统集成的关键是信息的交换和共享，系统集成的关键是信息的交换和共享，根据信息交换和共享程度的不同，集成方案主要有：根据信息交换和共享程度的不同，集成方案主要有：v通过通过专用专用数据接口集成数据接口集成v利用利用标准格式标准格式接口文件集成接口文件集成v基于基于统一统一产品模型和数据库的集成产品模型和数据库的集成v基于产品数据管理基于产品数据管理（PDM）的系统集成的系统集成9/17/202336CAD/CAM 概 述用户用户管理管理项目项目管理管理工作流工作流程管理程管理权限权限控制控制应用工应用工具集成具集成异构硬件异构硬件平台网络平台网络分布异构分布异构数据库数据库应用应用工具工具网络通网络通信服务信服务统统 一一 用用 户户 界界 面面CADCAPPCAM用户1用户2用户n用户层用户层应用系统层应用系统层PDM系统系统集成层集成层异构环境异构环境处理层处理层基于基于PDM的系统集成体系结构的系统集成体系结构9/17/202337CAD/CAM 概 述4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展CAD/CAM技术是技术是20世纪最杰出的工程成就之一，世纪最杰出的工程成就之一，其发展和应用对制造业产生了巨大的影响和推动作其发展和应用对制造业产生了巨大的影响和推动作用。为制造业带来了巨大的社会效益和经济效益。用。为制造业带来了巨大的社会效益和经济效益。CAD/CAM软件的应用软件的应用目前目前CAD/CAM技术广泛应用于机械、电子、航空、技术广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、纺织、轻工及建筑等各个领航天、汽车、船舶、纺织、轻工及建筑等各个领域，它的应用水平已成为衡量一个国家技术发展域，它的应用水平已成为衡量一个国家技术发展水平及工业现代化的重要标志。水平及工业现代化的重要标志。9/17/202338CAD/CAM 概 述 I-DEAS 美国美国美国美国SDRCSDRC公司公司公司公司 UGNX美国美国美国美国EDSEDS公司公司公司公司 Pro/E美国美国美国美国PTCPTC SolidWorks美国美国美国美国SolidWorksSolidWorks公司公司公司公司 CATIA法国达索飞机公司法国达索飞机公司法国达索飞机公司法国达索飞机公司AutoCAD，Inventor美国美国美国美国AutodeskAutodesk公司公司公司公司高华高华CAD、天河、天河CAD、开目、开目CAD、CAXA当今流行的商品化当今流行的商品化CAD/CAMCAD/CAM软件软件4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展9/17/202339CAD/CAM 概 述CADCAD技术在我国的发展技术在我国的发展技术是在技术是在80年代中期才有的，年代中期才有的，高速发展高速发展是在是在90年代中期年代中期(几几乎与国际同步乎与国际同步)。目前的目前的CAD/CAM软件有高华软件有高华CAD、开目开目CAD、CAXA等等等等。4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展9/17/202340CAD/CAM 概 述CAD/CAMCAD/CAM系统的新进展系统的新进展 计算机集成制造（计算机集成制造（CIM）并行工程（并行工程（ConcurrentEngineering）智能化智能化CAD/CAM虚拟产品开发虚拟产品开发网络化设计与制造网络化设计与制造4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展9/17/202341CAD/CAM 概 述计算机集成制造（计算机集成制造（CIM）4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展CIMCIM（ComputerIntegratedManufacturingComputerIntegratedManufacturing）是）是）是）是CAD/CAMCAD/CAM技术发展的必然趋势，其最终目标是以技术发展的必然趋势，其最终目标是以技术发展的必然趋势，其最终目标是以技术发展的必然趋势，其最终目标是以企业为对象，借助于计算机和信息技术，使生产中各企业为对象，借助于计算机和信息技术，使生产中各企业为对象，借助于计算机和信息技术，使生产中各企业为对象，借助于计算机和信息技术，使生产中各部分从经营决策、产品开发、生产准备到生产实施及部分从经营决策、产品开发、生产准备到生产实施及部分从经营决策、产品开发、生产准备到生产实施及部分从经营决策、产品开发、生产准备到生产实施及销售过程中，有关人、技术、经营管理三要素及其形销售过程中，有关人、技术、经营管理三要素及其形销售过程中，有关人、技术、经营管理三要素及其形销售过程中，有关人、技术、经营管理三要素及其形成的信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，从成的信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，从成的信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，从成的信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，从而达到产品上市快、高质、低耗、服务好，增强企业而达到产品上市快、高质、低耗、服务好，增强企业而达到产品上市快、高质、低耗、服务好，增强企业而达到产品上市快、高质、低耗、服务好，增强企业竞争力。竞争力。竞争力。竞争力。9/17/202342CAD/CAM 概 述并行工程（并行工程（ConcurrentEngineering）4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展 并行工程就是并行的、集成的设计产并行工程就是并行的、集成的设计产品开发的过程。它要求产品开发人员在品开发的过程。它要求产品开发人员在设计的阶段就考虑产品整个生命周期的设计的阶段就考虑产品整个生命周期的所有需要。包括质量、成本、进度、用所有需要。包括质量、成本、进度、用户要求等，以便最大限度地提高产品开户要求等，以便最大限度地提高产品开发效率。发效率。9/17/202343CAD/CAM 概 述智能化智能化CAD/CAM4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展 将人工智能、专家系统应用于将人工智能、专家系统应用于CAD/CAM系统中，形成智能的系统中，形成智能的CAD/CAM系统，使其系统，使其具有人类专家的经验和知识，具有学习、推具有人类专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断功能及智能化的视觉、听觉、理、联想和判断功能及智能化的视觉、听觉、语言能力。语言能力。9/17/202344CAD/CAM 概 述虚拟产品开发虚拟产品开发虚拟产品开发虚拟产品开发（VirtualProductDevelopmentVirtualProductDevelopment，VPDVPD）4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展 VPD以计算机仿真和产品生命周期建模技以计算机仿真和产品生命周期建模技术为基础，集计算机图形学、人工智能、并行术为基础，集计算机图形学、人工智能、并行工程、网络技术、多媒体技术和虚拟现实等技工程、网络技术、多媒体技术和虚拟现实等技术于一体，在虚拟环境下，对产品进行构思、术于一体，在虚拟环境下，对产品进行构思、设计、制造、测试和分析。设计、制造、测试和分析。特点：特点：以以“数字化数字化”样机代替实物样机样机代替实物样机进行仿真、分析，缩短开发周期、降低进行仿真、分析，缩短开发周期、降低开发成本。开发成本。9/17/202345CAD/CAM 概 述 网络化设计与制造网络化设计与制造4.0 CAD/CAM系统的应用和发展系统的应用和发展 借助于计算机网络技术突破地域的限制，方便、迅速地获取和交换分布在异地的资源信息，可实现资源的取长补短和优化配置。方便、可靠地提高企业的产品竞争力、快速响应能力。9/17/202346CAD/CAM 概 述第 二 章 CAD/CAM 系 统 的支撑环境CAD/CAM系统应具有的功能：交互图形输入及输出功能；产品建模功能；工程分析及仿真功能；4.处理数控加工信息的功能；5.信息管理功能。9/17/202347CAD/CAM 概 述第 二 章 CAD/CAM 系 统 的支撑环境CAD/CAM系统的组成：硬件（系统的基础）软件：系统软件、支撑软件、应用软件 （系统的核心）人：人机交互9/17/202348CAD/CAM 概 述 对硬件的要求1.强大的图形处理和人机交互功能；2.相当大的外存储容量；3.良好的通信联网功能。9/17/202349CAD/CAM 概 述 CAD/CAM系 统 的 硬件计算机主机输入设备输出设备存储器网络互联设备生产装备9/17/202350CAD/CAM 概 述对主机的要求：处理速度快；内存容量大。评价主机处理能力的指标：速度；字长。提高处理速度的措施：多处理器并行运算；配置协处理器协助朱处理器；采用精简指令集。9/17/202351CAD/CAM 概 述计算机分类大中型计算机：一个主机连接多个终端（昂贵）。小型机：性价比优于大中型机，被工作站代替。工程工作站：采用多CPU并行处理，是理想的平台微型计算机：性价比极高，性能已接近工作站。在CAD/CAM系统中已占主流。9/17/202352CAD/CAM 概 述存储器的分类 内存储器内存储器内存储器内存储器RAMRAM（随机存取存储器）随机存取存储器）随机存取存储器）随机存取存储器）ROMROM（只读存储器）只读存储器）只读存储器）只读存储器）磁鼓机磁鼓机磁鼓机磁鼓机磁盘机磁盘机磁盘机磁盘机磁带机磁带机磁带机磁带机硬盘硬盘硬盘硬盘(C(C：、：、：、：、D D：.).)软盘软盘软盘软盘(A:(A:、B:B:）光盘光盘光盘光盘固态盘固态盘固态盘固态盘(U(U盘盘盘盘,SRAM),SRAM)磁带存储器磁带存储器磁带存储器磁带存储器 外存储器外存储器外存储器外存储器存存存存储储储储器器器器9/17/202353CAD/CAM 概 述存储器内部存储器内部存储器内部存储器内部存储器访问速度快访问速度快访问速度快访问速度快暂时性暂时性暂时性暂时性价高价高价高价高存储器存储器存储器存储器是计算机的记忆装置。是计算机的记忆装置。是计算机的记忆装置。是计算机的记忆装置。外部存储器外部存储器外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢访问速度慢访问速度慢永久性永久性永久性永久性价低价低价低价低9/17/202354CAD/CAM 概 述输入设备 输入设备输入设备输入设备输入设备是用来接受操作者输入的原始数据或程序，是用来接受操作者输入的原始数据或程序，是用来接受操作者输入的原始数据或程序，是用来接受操作者输入的原始数据或程序，并将它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。并将它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。并将它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。并将它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。常用的输入设备有常用的输入设备有常用的输入设备有常用的输入设备有 ：键盘键盘键盘键盘 、鼠标、数字化仪、图像、鼠标、数字化仪、图像、鼠标、数字化仪、图像、鼠标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机、其它输入设备（触摸屏）。扫描仪、数码相机、其它输入设备（触摸屏）。扫描仪、数码相机、其它输入设备（触摸屏）。扫描仪、数码相机、其它输入设备（触摸屏）。9/17/202355CAD/CAM 概 述输入设备 鼠标鼠标鼠标鼠标是在图形用户界面下实现是在图形用户界面下实现是在图形用户界面下实现是在图形用户界面下实现指针定位的最常见输入设备，常用指针定位的最常见输入设备，常用指针定位的最常见输入设备，常用指针定位的最常见输入设备，常用的鼠标器有机械式和光电式两种。的鼠标器有机械式和光电式两种。的鼠标器有机械式和光电式两种。的鼠标器有机械式和光电式两种。鼠标常用操作1 1：左键单击：左键单击：左键单击：左键单击/双击双击双击双击2 2：右键单击：右键单击：右键单击：右键单击/双击双击双击双击3 3：转动滚轮：转动滚轮：转动滚轮：转动滚轮9/17/202356CAD/CAM 概 述输出设备输出设备输出设备输出设备输出设备用于将计算用于将计算用于将计算用于将计算机处理的结果以人们机处理的结果以人们机处理的结果以人们机处理的结果以人们或其它机器所能接受或其它机器所能接受或其它机器所能接受或其它机器所能接受的形式输出。的形式输出。的形式输出。的形式输出。常见的输出设备有常见的输出设备有常见的输出设备有常见的输出设备有:显示器显示器显示器显示器打印机打印机打印机打印机绘图仪等。绘图仪等。绘图仪等。绘图仪等。9/17/202357CAD/CAM 概 述输出设备图形显示器：图形显示器：图形显示器：图形显示器：打印机：针式打印机打印机：针式打印机打印机：针式打印机打印机：针式打印机激光打印机激光打印机激光打印机激光打印机喷墨打印机喷墨打印机喷墨打印机喷墨打印机自动绘图机：自动绘图机：自动绘图机：自动绘图机：笔式绘图机（平板式和滚筒式）笔式绘图机（平板式和滚筒式）笔式绘图机（平板式和滚筒式）笔式绘图机（平板式和滚筒式）喷墨绘图机（平板式和滚筒式）喷墨绘图机（平板式和滚筒式）喷墨绘图机（平板式和滚筒式）喷墨绘图机（平板式和滚筒式）9/17/202358CAD/CAM 概 述网络互联设备1.1.网络适配器网络适配器网络适配器网络适配器2.2.传输介质：传输介质：传输介质：传输介质：3.3.有线传输介质：双绞线有线传输介质：双绞线有线传输介质：双绞线有线传输介质：双绞线4.4.同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆5.5.光缆光缆光缆光缆6.6.无线传输介质：无线电波无线传输介质：无线电波无线传输介质：无线电波无线传输介质：无线电波7.7.红外线红外线红外线红外线3.3.调制解调器：利用电话线拨号上网的接口设备调制解调器：利用电话线拨号上网的接口设备调制解调器：利用电话线拨号上网的接口设备调制解调器：利用电话线拨号上网的接口设备4.4.或中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网或中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网或中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网或中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关关关关9/17/202359CAD/CAM 概 述CAD/CAM 系 统 的 软件系统软件支撑软件应用软件9/17/202360CAD/CAM 概 述 系统软件操作系统：CPU管理、内存 管理、输入输出管理、文件管理。（DOS、WINDOWS、Unix等）编译系统与图形接口标准：将高级语言转换成汇编语言。9/17/202361CAD/CAM 概 述支撑软件CAD/CAM系统支撑软件的组成：1.图形支撑软件 2.三维造型软件：几何建模；特征建模 物性计算 真实感图形显示 干涉检验 二维图及二维剖面图生成 3.分析软件及优化设计软件 有限元分析软件 机械运动分析软件 动力学分析软件 优化设计软件 4.工程数据库管理软件 9/17/202362CAD/CAM 概 述支撑软件有专门的软件公司开发。单一功能型系统：只提供某些典型功能 （二维绘图、三维造型设计、工程分析计算、数据库系统）综合集成型系统：提供设计、分析、造型、数控编程、加工控制等多种功能。9/17/202363CAD/CAM 概 述单一功能型支撑软件交互式绘图软件：完成二维工程图样的生成。（AutoCAD、PICAD、开目CAD、高华CAD、华正等）三维设计CAD系统：MDT、Solidworks、Solidedge等。数控编程系统：MasterCAM、SurfCAM、Caxa等。工程分析软件：NASTRAN、ANSYS9/17/202364CAD/CAM 概 述综合集成型支撑软件这类软件功能比较完备，综合提供了设计、造型分析、数控编程等多种功能。如：I-DEAS、UGII、CATIA、PRO-E、CAXA等。9/17/202365CAD/CAM 概 述综合集成软件组成CAD部分：几何造型参数化特征造型模块 工程图绘制模块 装配模块（三维）CAE部分：有限元分析模块 机构运动仿真分析模块 优化设计模块CAM部分：数控加工编程模块 数控加工后置处理模块 切削加工检验模块用户开发工具：如AutoLISP接口等9/17/202366CAD/CAM 概 述应用软件模具设计软件组合机床设计软件电器设计软件机械零件设计软件汽车车身设计软件组合夹具设计软件9/17/202367CAD/CAM 概 述数据管理技术CAD/CAM的数据：产品的物理特性材料性能数学模型零件规格几何形体描述测试数据各种设计标准和规范9/17/202368CAD/CAM 概 述数据管理技术数据形式：数值文字信息几何图形信息9/17/202369CAD/CAM 概 述数据管理技术工程数据管理模式：文件管理系统数据库管理系统工程数据库9/17/202370CAD/CAM 概 述 数据库、数据结构-数据库的产生 50年代后期至60年代中期，计算机采用文件系统进行数据管理，即以数据文件的形式进行数据存取。9/17/202371CAD/CAM 概 述文件管理系统特点：按统一的规则和方法来组织和存取数据。可顺序存取、随机存取和动态存取。优点：实现方便、使用效率高、简单、灵活。缺点：数据的冗余度大（）；缺乏数据的独立性不能实现以记录和数据 为单位的数据共享（修改数据结构就得修 改应用程序）；没有集中的数据管理，难以保证数据的完 整性和安全性。9/17/202372CAD/CAM 概 述数据库管理系统 文件管理方式只适用于简单的工程应用。为此，20世纪60年代末，在文件管理系统的基础上，出现了数据库技术。其核心部分是：数据库的管理系统（DBMS,Data Base Management System）9/17/202373CAD/CAM 概 述 数据库管理系统的作用 应用程序数据库管理系统数据库作用：程序与数据库之间的接口。对数据库定义、建立、检索、编辑修改 用户使用时不必了解数据库的物理结构 9/17/202374CAD/CAM 概 述数据库系统的特点数据库的物理存储独立于应用程序；数据具有独立性，数据可独立于程序之外；数据共享性好，冗余度低；（多个文件共享一个数据库）数据具有安全性、完整性。9/17/202375CAD/CAM 概 述 数据库的结构形式数据库的数据模型 层次型 ：树状结构（一对多）网状型 ：网络结构（多对多）关系型 ：线性结构(一一对应)9/17/202376CAD/CAM 概 述工程数据库：能满足人们在工程活动中对 数据处理要求的数据库。它可支持复杂的数据类型和 工程数据动态定义和管理。工程数据库9/17/202377CAD/CAM 概 述工程数据的类型管理型数据：国家标准、产品目录、技 术资料。设计型数据：产品参数，工艺参数等。加工制造型数据：加工参数、数控指令、检测监控数据。图形数据：二维或三维的零件图和装配图。9/17/202378CAD/CAM 概 述CAD/CAM集成系统的数据管理方法基于文件记录的专用数据管理方法；在商用数据库管理系统上建立软件接口；采用工程数据库管理系统建立数据库的方法。PDM 产品数据管理9/17/202379CAD/CAM 概 述工程手册的数据处理技术以往的不足：费时、费事对策：采用计算机技术9/17/202380CAD/CAM 概 述 数据计算机处理工程手册中的数据种类：常数数表：材料的力学性能、标准件的尺寸 参数；列表函数：三角函数表、实验数据。工程手册中数据的处理方法：常数数表：数组赋值法、数据文件、数据库；列表函数：同上、公式化处理。9/17/202381CAD/CAM 概 述数表的程序化定义数组分别赋值编程查询输出显示适用于数表较小或数表个数较少的情况9/17/202382CAD/CAM 概 述数表的程序化程序化方式 数值程序化 将需要使用的各参数及其函数关系用合理程序存入计算机。用数组形式存储数据 如齿轮模数系列、罗纹尺寸系列等 用数学公式描述数据 如轴的标准系列。D=INT(Dc/10.02)*10+109/17/202383CAD/CAM 概 述数表的程序化数表程序化 屏幕直观输出用于交互选取 数组存储法 键槽各尺寸选择 公式计算法 如蜗轮齿数与齿形系数的关系表 交互式分级描述法 对复杂关系表格的选择9/17/202384CAD/CAM 概 述数表的程序化线图程序化 对能够找出描述曲线的数学公式的线图，可以用这种方法程序化。主要方法：曲线拟合9/17/202385CAD/CAM 概 述数表的文件化适用于数据量较大的情况；方法：编程建立数据文件；编程查询数据9/17/202386CAD/CAM 概 述数表的文件化数据资料文件化 数据程序化的缺点：数据依赖于程序而存在，修改数据，必须修改程序。数据资料文件的类型：文本文件、数据文件。9/17/202387CAD/CAM 概 述 线图的计算机处理工程手册中线图的处理方法：建立线图公式，编程存储；将线图离散化为数表；（查表插值）复杂线图个别处理。9/17/202388CAD/CAM 概 述数表的公式化处理数表离散化不足：占用空间大、检索时间 长、离散误差（两点间 数据取相近值）；解决方法：对数表进行公式化处理。（、曲线拟合）9/17/202389CAD/CAM 概 述函数插值的方法线性插值法：两点插值；抛物线插值法：三点插值；拉格朗日插值法：多点插值。9/17/202390CAD/CAM 概 述函数拟合法插值法的不足：列表节点为经验数据，有误差；节点仍需存储，占用空间。解决方法：曲线拟合法 9/17/202391CAD/CAM 概 述曲线拟合的步骤1.在坐标纸上画出曲线的大致趋势；2.确定近似的拟合函数类型（多项式、对数函 数、指数函数、线性函数）；3.用最小二乘法确定待定系数。此外，还可用Matlab直接进行多项式拟合。9/17/202392CAD/CAM 概 述传统系统 和网络协同系统面对面会议CAD1CAPPCAMCAD2网 络 协同环境CAD1CAPPCAMCAD2计算机网络和协同工作环境9/17/202393CAD/CAM 概 述计算机网络的优点1.能实现信息快速传输处理；2.能实现计算机系统资源的共享；3.提高计算机可靠性，均衡负载 协同工作、分布处理 9/17/202394CAD/CAM 概 述u什么是计算机网络计算机网络是把多台具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，再配有相应的软件，以实现资源共享和相互通信的系统。从用户的角度看，计算机网络是一个透明的数据传输机构。其他外设打印机9/17/202395CAD/CAM 概 述计算机网络和协同工作环境计算机网络广域网局域网局域网网卡与媒体服务器工作站网间连接器网络系统软件9/17/202396CAD/CAM 概 述计算机网络技术网络拓扑结构总线网星形网环形网网状式9/17/202397CAD/CAM 概 述
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