第1章cadcam技术概论(计算机辅助设计与制造)

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1、第1章CAD/CAM技术概论1.1制造业信息化中的计算机辅助技术1.2CAD/CAM技术内涵1.3CAD/CAM系统的工作过程与主要任务1.4CAD/CAM系统的硬件与软件1.5CAD/CAM技术的发展历程与趋势1.1制造业信息化中的计算机辅助技术制造业信息化是当前制造业前沿发展方向制造业信息化是CAD/CAM集成技术发展的必然结果自20世纪70年代中期以来，出现了很多计算机辅助的分散系统，如CAD、CAE、CAPP、CAM等，分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数控编程自动化等方面起到了重要作用。但是这些各自独立的系统不能实现系统之间信息的自动交换和传递。例如，CAD系统的设计结

2、果不能直接为CAPP系统所接受，若进行工艺过程设计，仍需要设计者将CAD输出的图样文档转换成CAPP系统所需要的输入信息。所以，随着计算机辅助技术日益广泛的应用，人们很快认识到，只有当CAD系统一次性输入的信息能为后续环节（如CAE、CAPP、CAM）继续应用时才能获得最大的经济效益。为此，提出了CAD到CAM集成的概念，并首先致力于CAD、CAE、CAPP和CAM系统之间数据自动传递和转换的研究，以便将已存在和使用的CAD、CAE、CAPP、CAM系统集成起来。有人认为：CAD有狭义及广义之分，狭义CAD就是单纯的计算机辅助设计，而广义CAD则是CAD/CAE/CAPP/CAM的高度集

3、成。不论何种计算机辅助软件，其软件功能不同，其市场定位不同，但其发展方向却是一致的，这就是CAD/CAE/CAPP/CAM的高度集成。CAD/CAM集成技术的关键是CAD、CAPP、CAM、CAE各系统之间的信息自动交换与共享。集成化的CAD/CAM系统借助于工程数据库技术、网络通信技术以及标准格式的产品数据接口技术，把分散于机型各异的各个CAD、CAPP、CAM子系统高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内信息的流动畅通无阻。CAD/CAM集成技术是各计算机辅助单元技术发展的必然结果。随着信息技术、网络技术的不断发展和市场全球化进程的加快，出现了以信息集成为基础的更大

4、范围的集成技术，譬如将企业内经营管理信息、工程设计信息、加工制造信息、产品质量信息等融为一体的计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem,简称CIMS）。而CAD/CAM集成技术是计算机集成制造系统、并行工程、敏捷制造等先进制造系统中的一项核心技术。CAD/CAM系统在制造信息化计算机制造系统中的地位和作用1.2CAD/CAM技术内涵CAD/CAM技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点。CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分，使传统的产品

5、设计、制造内容和工作方式等都发生了根本性的变化。成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。1.2.1什么是CADCAD是一个过程：设计人员进行产品概念设计，完成产品几何模型的建立，抽取模型中的有关数据进行工程分析、计算和修改，最后编辑全部设计文档，输出工程图。CAD是一项产品建模技术：CAD技术把产品的物理模型转化为产品数据模型，并把产品的数据模型存储在计算机内供后续的计算机辅助技术所共享，驱动产品生命周期的全过程。CAD系统应包括:产品的概念设计、产品的三维建模、产品性能分析和仿真（称为CAE）对设计结果进行判断和反复修改产品结构，直到获得产品的优化设计，并以图纸形式和

6、文本文件输出结果，把产品的数据模型存入数据库供后续的CAX共享。1.2.2什么是CAE技术CAE（ComputerAidedEngineering）从字面上理解是计算机辅助工程分析，准确地讲，就是指工程设计中的分析计算、分析仿真和结构优化。CAE是从CAD中分支出来的，起步稍晚，其理论和算法经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程。随着计算机技术的不断发展，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为工程和产品结构分析、校核及结构优化中必不可少的数值计算工具；CAE技术和CAD技术的结合越来越紧密，在产品设计中，设计人员如能将CAD与CAE技术良好融

7、合，就可以实现互动设计，从而保证企业从生产设计环节上达到最优效益。分析是设计的基础，设计与分析集成是必然趋势。CAE技术应用:目前CAE技术已被广泛应用于国防、航空航天、机械制造、汽车制造等各个工业领域。CAE技术作用:能够对创新的设计方案快速实施性能与可靠性分析；进行虚拟运行模拟，及早发现设计缺陷，实现优化设计；在创新的同时，提高设计质量，降低研究开发成本，缩短研发周期。1.2.3什么是计算机辅助工艺设计（CAPP）CAPP定义：