cad技術基礎2013

1、CAD/CAM技術引論,徐雷1 March 2013,徐 雷1306005058785400489 (O)E-MAIL：xulei216@yeah.net,CONTACT WAYS,Topics,主要內容 上課方式課程要求參考書目,“計算機輔助設計與制造”課程體系,參考書目,機械CAD/CAM技術基礎。殷國富。華中科技大學出版社。2010年。Principles of computer-aided design an

2、d manufacturing（第2版），F(xiàn)arid Amirouche.清華大學出版社，2006年。Computer Integrated manufacturing. James A.Regh &Henry W.Kraebber.機械工業(yè)出版社。2007計算機輔助設計與制造技術。殷國富。清華大學出版社。2011年。Manufacturing engineering and technology（第5版）, serope

3、 kalpakjian.,主要內容,CAD/CAM發(fā)展歷程與制造業(yè)信息化產品開發(fā)與CAD/CAM技術CAD/CAM的單元技術與集成CAD/CAM系統(tǒng)工作過程產品數(shù)據(jù)交換發(fā)展概況與趨勢,市場競爭的演變,產品復雜性不斷增加生命周期不斷縮短設計風險和各種不確定因素增加產品設計更多考慮環(huán)境和設計需求,CAD/CAM技術的發(fā)展,20世紀50年代：準備和醞釀階段20世紀60年代：初步應用階段20世紀70年代：CAD/CAM技術廣

4、泛使用20世紀80年代: CAD/CAM技術發(fā)展迅速20世紀90年代：微機化、標準化、集成化發(fā)展,20世紀50年代：準備和醞釀階段,關鍵問題：解決計算機中的圖形顯示、編輯和輸出問題MIT的WhirlwindI圖形顯示器，calcomp的滾筒繪圖儀等CAM：數(shù)字控制進行機械加工的思想John T. Parsons提出用脈沖信號控制坐標鏜床Parsons+MIT: APT, 三坐標銑床的改造定義零件形狀指定刀具的切削加工路

5、徑，生成程序利用介質傳送到機床編譯，控制相對運動，完成加工,20世紀50年代：準備和醞釀階段,第一代數(shù)控系統(tǒng)：三坐標銑床的改造：脈沖乘法器+直線插補+連續(xù)控制缺點：電子管元件和繼電器，體積大、功耗高、價格昂貴、可靠性低1953年， MIT推出APTI，在電子計算機上實現(xiàn)自動編程1958年，我國第一臺三坐標數(shù)控銑床研制成功（清華大學+北京第一機床廠）1958年， Keany & Trecker研制出加工中心。195

6、9年， 數(shù)控機床中采用晶體管和印刷電路板,20世紀60年代：初步應用階段,CAD: 交互設計的思想1962年，Ivan.E.Sutherland 的SketchPad-一個人機通信的圖形系統(tǒng)（交互設計、功能鍵操作、分層存儲）。60年代中期，MIT , GM, BELL- GRAPHICI, LOCKHEED- CADDAM（1965年），商品化軟硬件,20世紀60年代：初步應用階段,CAM: APT技術研究：1962年，APTI

7、IICAPP: 挪威的AUTOPROS我國的數(shù)控技術：電子元件質量差、元器件不配套和制造工藝不成熟1965年，小規(guī)模集成電路-第三代數(shù)控1967年，F(xiàn)MS,20世紀70年代：CAD/CAM技術廣泛使用,CAD: 軟硬件都進入了商品化Turnkey system曲面造型、質量特性計算、有限元建模、NC紙帶生成及檢驗等Intel- 微處理器CAM:1970年，基于小型機的第四代數(shù)控機床（1970）1974年，微處理器為核

8、心的第五代數(shù)控機床-CNC,20世紀70年代：CAD/CAM技術廣泛使用,CIM概念的提出：joseph harrington借助計算機，把企業(yè)中與制造有關的各種技術系統(tǒng)地集成起來，以提高企業(yè)適應市場的能力。企業(yè)各個環(huán)節(jié)密不可分制造過程是信息采集、傳遞、加工過程CAM-I推出CAM-I’S Automated process planning1979 , IGES，定義CAD/CAM系統(tǒng)中常用的幾何和非幾何數(shù)據(jù)的格式和相應的文

9、件結構,20世紀80年代: CAD/CAM技術發(fā)展迅速,CAD：pc和工作站曲面造型與實體造型1982年， Autocad1988年， Pro/E，參數(shù)化+基于特征+統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫CAM:我國數(shù)控產品商業(yè)化研究重點：單元技術集成，提供完整的工程設計、分析和開發(fā)環(huán)境STEP-統(tǒng)一的數(shù)字化定義方法，實現(xiàn)信息共享，支持異構跨平臺環(huán)境,20世紀80年代: CAD/CAM技術發(fā)展迅速,1981年，美國國家標準局建立了AMRF（自動化制

10、造實驗基地）CIMS體系、單向技術、接口、測試技術1985，CASE/SME（美國制造工程師協(xié)會\計算機與自動化專業(yè)協(xié)會）計算機集成制造企業(yè)結構模型日本富士通提出FA (Factory Automation)我國的863計劃87年，RPM,20世紀90年代：微機化、標準化、集成化發(fā)展,CAD: PC+WINDOWS, 工作站+unix，以太網為主的網絡環(huán)境接口標準化CAM:全pc開放式體系結構的數(shù)控平臺機床模塊化、系列

11、化功能部件商品化用戶開放合理組合和調用各種制造資源人工智能技術（自動編程、自適應切削、工藝參數(shù)自動生成、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)龋?20世紀90年代：微機化、標準化、集成化發(fā)展,1993年，CASA/SME推出新的制造企業(yè)結構模型用戶為上帝強調人、組織和協(xié)同工作的重要性系統(tǒng)集成的基礎上，企業(yè)員工實現(xiàn)知識共享產品和工藝設計，產品制造及服務并行交叉進行企業(yè)資源和責任企業(yè)所處外界環(huán)境和制造基礎國內CAD/CAM軟件開發(fā)情況“

12、甩圖版”1994年，國家CIMS工程中心獲SME年度大學領先獎1995年，北京第一機床廠獲SME年度工業(yè)領先獎,20世紀90年代：微機化、標準化、集成化發(fā)展,90年代，Lehigh university – 敏捷制造和虛擬企業(yè)1995年，美國國防部和自然科學基金會，以敏捷制造和虛擬企業(yè)為核心的下一代制造DM：數(shù)字的方式存儲、管理和傳遞制造過程中的所有信息,什么是制造業(yè)信息化？,概念,制造業(yè)信息化是將信息技術、現(xiàn)代管理技術和制造技

13、術相結合并應用到企業(yè)產品生命周期（Life-Cycle）全過程和企業(yè)運行管理的各個環(huán)節(jié)，從而提高企業(yè)市場競爭能力的過程。,特征制造依據(jù)數(shù)字化制造過程數(shù)控化,產品開發(fā)周期,,產品開發(fā)與CAD/CAM技術,產品開發(fā)的主要環(huán)節(jié)產品構思概念表達結構設計性能分析工藝編制設計結果應用CAD/CAM技術的可能性階段性復雜性依存性,,產品設計與CAD技術,,CAD/CAM單元技術,CAD定義,CAD/CAM單元技術與集成,CAE

14、:以計算機強大的數(shù)字計算功能進行產品性能分析計算的學科，是產品設計過程中的重要環(huán)節(jié)。CAE是以計算力學為基礎，以計算機仿真模擬為手段的工程分析技術。人們通常將CAE歸入廣義的CAD功能中，作為實現(xiàn)產品性能分析與優(yōu)化設計的主要支持模型。 有限元法FEM與網格自動生成。。 優(yōu)化設計，即研究用參數(shù)優(yōu)化法進行方案優(yōu)選。三維運動機構的分析和仿真。,CAD/CAM單元技術與集成,CAPP,,CAD/CAM單元技術與集成,CAM,CAD/CA

15、M單元技術與集成,集成的必要性ISLAND TECHNOLOGY信息傳遞和轉換 集成系統(tǒng)：統(tǒng)一界面風格、統(tǒng)一數(shù)據(jù)結構、統(tǒng)一操作方式的工程設計環(huán)境 集成目的集成系統(tǒng)的發(fā)展,CAD/CAM系統(tǒng)的工作過程與主要任務,,CAD/CAM系統(tǒng)的工作過程與主要任務,主要任務幾何造型計算分析工程繪圖優(yōu)化設計工藝規(guī)劃數(shù)控功能模擬仿真機器人MRPII, ERP,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,系統(tǒng)結構工作站服務器：專門為所有

16、工作站提供服務。外設數(shù)控機床和機器人,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,硬件要求計算速度觀察復雜模型打開設計模型更新復雜設計有限元分析機構運動模擬文件交換存儲能力圖形圖像加速能力、信息采集、網絡通信等。,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,軟件操作系統(tǒng)支撐軟件應用軟件,CAD/CAM系統(tǒng)的硬件與軟件,常用軟件繪圖軟件：Autocad, Integraph, 開目CAD，中科院PICAD，GHMDS，華中理工CAD

17、Tool。CAD支撐軟件：Pro/e, I-Dears, UGII, SOLIDWORKS有限元結構分析軟件：NASTRAN, ANSYS, ADAMS.其他應用軟件：MRP-II軟件，工程圖紙設計與管理系統(tǒng)，模具設計，機器人模擬。,產品數(shù)據(jù)交換,必要性根據(jù)操作環(huán)境的不同，數(shù)據(jù)交換類型不同操作系統(tǒng)軟件之間的交換同種操作系統(tǒng)中不同軟件的交換同種軟件之間的數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)性質不同，數(shù)據(jù)交換的類型三維模型數(shù)據(jù)之間的交換二維矢量

18、圖形之間的交換：光柵圖像之間的交換：,產品數(shù)據(jù)交換,不同操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換中性的數(shù)據(jù)交換文件ftp ftp.someftpserverUser:loginnamePassword:******ftp>binftp>cd somedirftp>get somefileftp>bye,產品數(shù)據(jù)交換,三維數(shù)據(jù)模型之間的交換IGESSTEPSETACIS(擴展名SAT), parosolid

19、 x_tVRML,產品數(shù)據(jù)交換,二維矢量圖形之間的交換DWF：能夠在網絡上發(fā)布的二維矢量文件DXFWMF：windows圖元文件PostScript(擴展名EPS)光柵圖像之間的交換：bmp,jpeg,tiff,產品數(shù)據(jù)交換,標準接口IGES數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌陚湫哉Z法結構的二義性交換文件大在產品生命周期的不同階段數(shù)據(jù)的多樣性和復雜性STEP，GB/T 16656,產品數(shù)據(jù)交換,業(yè)界接口DXF不同版本的AUTOC

20、AD之間的圖形轉換與其他二維CAD系統(tǒng)之間的圖形轉換ACIS SAT美國Spatial tech公司的三維幾何造型引擎，autocad,mdt,cadkeyParasolid X_TUG,SOLIDWORKS,SOLIDEDGE,CAD/CAM技術應用成效,對于企業(yè)經濟發(fā)展戰(zhàn)略的作用,● 步入市場經濟大門● 增盈扭虧● 發(fā)展品種、質量、效益的科技生產力● 企業(yè)信息化源頭 . . . . . .,現(xiàn)代企業(yè)經營管理

21、的基本要素,*M市場開拓T時間周期Q質量保證C成本效益S維修服務R企業(yè)再造,推廣CAD/CAM產生的效果,企業(yè)競爭力產品開發(fā)能力生產周期工作質量技術水平節(jié)支增效生產效率標準化,CAD/CAM集成化系統(tǒng),,,,,,CAD產品設計CAE工程分析CAM生產制造CIM集成管理,,,企業(yè)推廣CAD/CAM功效圖,* Market—推動企業(yè)轉向市場經濟；Time—縮短設計周期，提高新產品開發(fā)能力；Qualit