机械cad、cam复习提纲

机械CAD/CAM机械CAD/CAM复习提纲二0一三年十二月机械CAD/CAMCAD/CAM的概述计算机辅助设计（ComputerAidedDesign-CAD）是指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、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。一般CAD的系统功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样绘制、工程分析、数据交换接口等。CAD是综合性技术，集设计方法学、计算机图形学、数据库、网络通讯等计算机及其他领域知识于一体的高新技术；是提高设计水平、缩短产品开发周期、增强行业竞争能力的一项关键技术。机械CAD/CAMCAPP计算机辅助工艺过程设计（ComputerAidedProcessPlanning-CAPP）指在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给出的信息，人机交互或自动地完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计。机械CAD/CAMCAPPCAPP系统的基本功能自动选择毛坯和材料；自动选择加工方法；自动选择机床；自动选择装夹定位方法；自动确定加工顺序；自动选择刀具量具；自动确定切削用量和方差；自动确定工时定额。机械CAD/CAMCAPPCAPP的发展概况世界上最早进行工艺设计自动化研究的国家是挪威。他们从1966年开始研制，到1969年正式发表了Autopos系统。这是世界上第一个CAPP系统，它是根据成组技术原理，利用零件的相似性去检索和修改标准工艺来制定相应零件的工艺规程。（派生式）1976年美国CAM-I公司也研制出了CAPP系统。这是一种可在微型机上运行的结构简单的小型系统。（创成式）CAPP专家系统机械CAD/CAMCAPPCAPP系统分类机械CAD/CAMCAD/CAM的概述计算机辅助制造（CompterAidedManufacturing-CAM）狭义CAM：通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成。广义CAM：利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括：工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等方面.其中工艺准备包括:计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助工装设计与制造、NC编程、计算机辅助工时定额和材料定额的编制等内容；物流过程的运行控制包括：物料的加工、装配、检验、输送、储存等生产活动。机械CAD/CAM机械CAD/CAM系统的主要功能1.产品几何建模产品几何建模是CAD/CAM系统的核心功能，它为产品的设计和制造提供基本数据，是后续工作的基础。具备完善的实体造型和曲面造型、参数化特征造型功能，能够构造出各种规则形状和自由曲面。机械CAD/CAMUG软件的产品建模功能显示功能实体造型曲面造型特征造型装配建模机械CAD/CAM机械CAD/CAM系统的主要功能2.产品模型的工程分析处理运动学、动力学分析-对机构位移、速度、加速度及受力状况进行分析，并直观地进行运动仿真。有限元分析-对产品进行应力、应变分析，进行振动、热变形、温度场分析，生成应力分布图、温度场分布图、位移变形曲线等图形和文件；优化设计-包括方案优化、结构优化和工艺优化机械CAD/CAM机械CAD/CAM系统的主要功能运动仿真（Adams）建模的流体力学分析机械CAD/CAM机械CAD/CAM系统的主要功能3.图档与设计文档的生成自动生成和修改二维图形，包括基本图元的生成、尺寸的标注、图形的编辑、显示控制、技术条件标注等功能，生成满足实际生产需要、符合国家标准的机械工程图。机械CAD/CAM机械CAD/CAM系统的主要功能4．辅助制定工艺规程（CAPP）CAPP是连接CAD与CAM的桥梁,能根据产品信息和制造工艺要求，自动进行加工方法、工艺路线、工艺参数和加工设备、刀具、卡具等规划，生成工艺规程和工艺卡片，并被CAM系统接收后自动生成NC控制代码。5．NC自动编程根据CAD所建几何模型，以及CAPP所制定的加工规程，选择所需要的刀具和工艺参数，确定走刀方式，自动生成刀具轨迹，经后置处理，生成具体机床的NC控制代码。目前，CAD/CAM系统具备了3至5轴的联动加工的数控编程能力。机械CAD/CAM机械CAD/CAM系统的主要功能6．加工过程仿真模拟虚拟数控加工过程，检查NC代码的正确性，检查几何干涉和物理碰撞，分析产品的可制造性，并预测产品的性能。7．工程数据管理数据量大、数据种类多、数据结构复杂，因而CAD/CAM系统应能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的数据信息的流动和处理。机械CAD/CAMCAM模块的工作流程机械CAD/CAMCAD/CAM系统的工作流程图产品设计要求功能与方案设计建立产品模型工程分析不满足要求修改满足要求详细设计制订加工工艺数控编程NC后处理方案设计专家系统造型软件系统•有限元分析软件•优化分析软件•可制造性分析软件参数化建模CAPPNC自动编程，仿真软件，评价评价不满足要求满足要求标准件库加工工艺参数工装设备库NC代码库二维零件图其它CAM软件机械CAD/CAMCAD/CAM系统作业流程装配过程仿真强度分析结构分析管路设计计算流体力学虚拟风洞装配过程仿真CAM机械CAD/CAMCAD/CAM系统的硬件和软件CAD/CAM系统组成硬件软件计算机计算机网络输入设备输出设备存储器生产装备数控设备、检测设备、搬运设备、机器人键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪、数码相机显示器、绘图机、打印机MIPS,MFOLPS,主频，字长，多CPU磁带、磁盘、光盘快速成型设备系统软件、支撑软件、应用型软件机械CAD/CAMCAD/CAM的硬件系统数字化仪扫描仪机械CAD/CAMCAD/CAM的硬件系统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。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；机械CAD/CAMCAD/CAM的硬件系统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。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。机械CAD/CAMCAD/CAM的软件系统软件系统支撑软件系统软件应用软件单一功能型支撑软件只提供CAD/CAM系统中某些典型过程的功能。交互式绘图软件、三维设计CAD系统工程分析计算、数据库系统专用软件（可以由用户自行开发）综合集成型CAD/CAM支撑软件提供了设计、分析、造型、数控编程及加工控制等多种模块，功能比较完备。CAD部分：几何造型、工程绘图、装配规划CAE部分：有限元分析、运动分析、优化CAM部分：NC编程模块、测量规划机械CAD/CAMCAD/CAM的软件系统系统软件与计算机硬件直接关联的软件，具有公用性、基础性的特点。主要包括操作系统与编译系统。操作系统是对外设、内存、中断、文件等管理。编译系统作用是将高级语言编写的程序翻译成计算机能够执行的机器指令。机械CAD/CAMCAD/CAM的软件系统操作系统：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，常用操作统有DOS、Windows、Unix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。机械CAD/CAMCAD/CAM的软件系统支撑软件：用户共同需要开发的软件图形处理软件基本图形资源软件：OpenGL(opengraphicslibrary)二维图形绘制软件：如AutoCAD、PICAD高华CAD开目CAD等。三维造型软件：如MDT、Solidworks、Solidedge等。模拟仿真软件运动仿真、成型仿真、加工仿真。如MasterCAM、SurfCAM等。工程分析与计算软件常用数学方法程序库：微分方程、线代方程、数值分析、差分等有限元分析、优化设计、机构分析、机械系统动态分析如ANSYSADAMS等。计算机网络工程软件：未来的CAD使用环境。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。机械CAD/CAMCAD/CAM的软件系统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。机械CAD/CAM常用的CAD/CAM软件Autodesk公司的AutoCADPTC公司的Pro/EngineerSiemens公司:UGNX（模具、数控、产品设计）I-DEAS（结构、耐力、热力分析）SolidEdge（三维设计）Dassault公司的CAITIA（装配）Solidworks公司的Solidworks北航海尔的CAXAANASY、ADAMS机械CAD/CAMCAD/CAM系统的支撑技术计算机及图形学网络技术成组技术（CAPP）软件工程技术、产品建模方法、数据管理技术、信息集成等①能够在计算机之间快速地实现数据的传递；②共享网内计算机资源，包括如大容量磁盘存储设备、绘图机等硬件资源，如支撑软件、数据库等软件资源；③网内各计算机站点可互为后备，提高计算机系统的可靠性④若干台计算机可以完成一项CAD/CAM任务，进行协同作业。利用产品零件之间的相似形，将零件分类成组，然后根据每组零件所拥有的相似特征，为其同组零件找出相对统一的最佳方案，从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益机械CAD/CAMCAD/CAM系统的支撑技术工程分析技术仿真技术有限元分析，机构分析，可制造性分析，可回收性分析运动、装配、加工仿真，虚拟现实，快速成型机械CAD/CAM21世纪制造业（CAx）的特点产品周期缩短20世纪50年代”规模效益第一“，经过70-80年代的”价格竞争第一“和”质量竞争第一“，发展到现在的”市场速度第一“。提高市场占有率在Time、quality、cost、service、enviroment的目标下加强创新能力。柔性更加提高企业仅要具备技术上的柔性，还要具备管理上、人员组织上的柔性。生命周期内的质量保证所谓产品生命周期（productlifecycle），是指产品从进入市场开始，直到最终退出市场为止所经历的市场生命循环过程。机械CAD/CAM21世纪制造业（CAx）的特点企业的组织形式发生变化组织形式：跨地区、跨国家的虚拟公司或动态联盟。生产过程更加精良人员素质更加提高智能化程度更高更加注重环境问题分布、并行、集成共存21世纪制造业的四个关键词：技术、管理、人和环境机械CAD/CAMCAD/CAM的热点技术及发展趋势1．CAD/CAM集成技术2．计算机支持的协同设计－网络化3．智能CAD/CAM技术－智能化专家系统4．与虚拟现实技术的集成-可视化5.并行工程6.快速原型技术7．计算机安全机械CAD/CAM计算机集成制造系统（CIMS）CIMS的由来的原因：20世纪70年代以来，随着电子信息技术、自动化技术的发展以及各种先进制造技术的进步，制造系统中许多以自动化为特征的单元技术得以广泛应用。如CAD、CAPP、CAM、工业机器人、FMS等单元技术的应用，为企业带来显著效益。然而，人们同时发现，如果局部发展这些自动化单元技术，会产生“自动化孤岛”现象。“