机械CAD-CAM 第1章

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1、第1章　绪论1.1CAD/CAM技术的基本概念1.2现代产品的CAD/CAM过程与CAD/CAM的功能1.3CAD/CAM技术的发展和应用1.4CAD/CAM技术的发展趋势习题与思考题1.1CAD/CAM技术的基本概念1.1.1CAD/CAM技术的定义产品的生产从市场需求分析开始，需经过产品设计和制造等过程，才能将产品从抽象的概念变成具体的最终产品。这一过程具体包括产品设计、工艺设计、数控编程、加工、装配、检测等阶段。计算机辅助设计与制造(ComputerAidedDesign&ComputerAidedManufacturing)简称CAD/CAM，是指以计算机作为主

2、要技术手段，帮助人们处理各种信息，进行产品设计与制造等活动的总称。CAD/CAM能够将传统的设计与制造这两项彼此相对独立的工作作为一个整体来考虑，实现信息处理的高度一体化。CAD/CAM的定义范畴如图1.1所示。图1.1CAD/CAM的定义范畴由图可知，CAD的概念涉及设计构思、初步设计和详细设计；CAPP的概念涉及生产计划和工艺设计；CAM的概念涉及数控编程、加工过程、装配和检测等。CAD(ComputerAidedDesign，计算机辅助设计)是指工程技术人员以计算机为工具，用各自的专业知识，对产品进行的总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。一般认为，

3、CAD的功能包括草图设计、零件设计、装配设计、工程分析、自动绘图、真实感显示及渲染等。CAPP(ComputerAidedProcessPlanning，计算机辅助工艺设计)是指工程技术人员以计算机为工具，根据产品设计所给出的信息，对产品的加工方法和制造过程进行的工艺设计。一般认为，CAPP的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计和工时定额计算等。其中，工序设计又包含装夹设备的选择或设计，加工余量分配，切削用量选择，机床、刀具和夹具的选择，必要的工序图生成等。CAM(ComputerAidedManufacturing，计算机辅助制造)目前尚无统一的定义

4、，一般而言，是指计算机在产品制造过程中有关应用的总称。CAM有广义和狭义之分。狭义CAM通常仅指数控程序的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。广义CAM一般是指利用计算机辅助从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的活动，可分为CAM直接应用(也称在线应用)和CAM间接应用(也称离线应用)。CAM的直接应用主要包括计算机对制造过程的监视与控制。CAM的间接应用包括计算机辅助工艺设计、计算机辅助工装设计与制造、NC自动编程、计算机辅助物料需求计划编制、计算机辅助工时定额和材料定额编制、计算机辅助质量控制等。1.1.2CAD/CAM集成技术

5、在实际生产中，设计和制造是密切相关的，制造阶段所需的信息和数据大多来自设计阶段，因此，对制造和设计来说，这些数据和信息应该是共享的。但是，CAD和CAM两项技术在相当长的时间里是按照各自的轨迹独立发展起来的，在它们的形成和发展过程中，针对不同的应用领域、用户需求和技术环境，表现出了不同的发展水平和构造模式。二者在数据结构、软件组织结构、数据标准方面存在很大差异，各系统之间很难自动完成数据交换，由CAD生成的设计信息往往需要手工转录到CAPP、CAM系统中，这样不但效率低下，且难免发生错误，从而严重阻碍了CAD、CAPP、CAM效益的发挥。为此，自20世纪70年代后期，业

6、界就开始研究CAD、CAPP和CAM之间的信息和数据的传递、转换与共享技术，将CAD、CAPP、CAM集成起来，形成一体化的CAD/CAM集成系统，这就是CAD/CAM集成技术。自20世纪80年代起，出现了一大批工程化的CAD/CAM集成软件系统，其中较著名的有CATIA、UG Ⅱ、I-DEAS、Pro/E等，它们在机械、航空航天、造船等领域得到了广泛的应用。特别是自20世纪90年代以来，CAD/CAM系统的集成度不断增加，使得CAD/CAM系统能够发挥更高的效益。理想的CAD/CAM集成化系统的模式如图1.2所示。所有的CAD/CAM功能都应该与一个公共数据库相连，应

7、用程序使用存储在公共数据库里的信息，实现产品设计、工艺规程编制、生产过程控制、质量控制、生产管理等产品生产全过程的信息集成。CAD/CAM集成技术作为工业技术界公认的重要课题之一，得到了广泛的研究并取得了很大的进展，有些技术已达到了实用的水平。图1.2CAD/CAM集成系统的总体模式1.2现代产品的CAD/CAM过程与CAD/CAM的功能1.2.1现代产品的CAD/CAM过程从计算机科学的角度而言，设计与制造的过程是一个关于产品信息的产生、处理、交换和管理的过程。人们利用计算机作为主要技术手段，对产品从构思到投放市场的整个过程中的信息进行